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种单发动机纯扫式扫路机的结构原理
摘 要：本文介绍了一种单发动机的纯扫式扫路车,是一款无副发动机,无吸尘风机,噪音小,纯扫作业的扫路车.
关键词：单发动机；扫路机；结构原理
扫路车是重要的路面养护专用环卫车辆之一,主要适合公路路面清扫作业,具备洒水喷雾、清扫功能.我国道路清扫车行业历经数十年的发展,产品从单一的纯扫式发展到目前的多种型式,产品性能和产品质量迅速提高,特别是在改革开放以后,通过进口关键外购件使扫路车产品性能和可靠性大大提高.现在国内外吸扫式扫路车占有率为95%.多采用在二类底盘上增加副发动机为清扫作业尤其是风机提供动力.噪声大,能耗高.本文介绍了与之截然不同的一种纯扫式扫路车的结构原理.
1整车结构
主要结构：BJ1099VEJEA-FC-福田二类底盘、全功率取力器、液压系统、水路系统、中置四盘扫、后滚扫结构、竖直提升装置、水平输送装置、垃圾箱、后箱.
2工作原理及过程
二类底盘发动机输出动力传递给全功率取力器,全功率取力器直联一个双联齿轮液压泵为液压系统输出动力,驱动液压马达和液压缸工作.
清扫作业模式时,水路系统工作,实现压尘,防止灰尘的二次污染.中置四盘扫由液压马达驱动旋转,将地面垃圾清扫至车中间.后滚扫装置的前后滚刷将中间垃圾抛扫至竖直提升装置的提升斗内,经竖直提升装置将垃圾运输至水平输送装置,由水平输送带输送至垃圾箱.完成整个清扫工作.
整车后部设计有竖直提升装置,不能采用常见扫路车向后倾翻倾倒垃圾的设计,所以设计垃圾箱侧翻结构来实现垃圾卸料工作.同时,设计后箱可向上举升,以便于检修竖直提升装置.
3关键技术
3.1 全功率取力器的选择匹配
现在市面上95%的纯扫式扫路车的取力方式都是选择变速箱取力或夹心取力.这两类取力器在汽车怠速或驻车时无法输出动力,导致清扫系统停止工作,正在传输中的垃圾洒落在地面上,导致二次污染.选择全功率取力器的原因是取力不受整车离合器影响,输入端直接与发动机飞轮连接,只要发动机运转,取力器就一直为清扫装置提供动力.
选择的二类底盘发动机型号为I3.8s4R154.输出额定功率115 Kw,额定功率时发动机转速在1500～1700 rpm左右.因为底盘自身传动系统已定,在此仅对由发动机引出的动力传动装置进行讨论分析.
扫路车清扫模式时,设计时速≤3 0km/h.经计算此时行车驱动消耗功率约Pi等于lOkw,清扫装置工作液压功率P液压≈ 22kw.
此时发动机输出功率P发等于PI+P液压≈32kW.
查发动机特性曲线,单发动机即可满足作业动力需求,所以可以考虑安装全功率取力器为工作装置输出动力.
全功率取力器选用湖北星菱特种齿轮箱有限公司匹配的产品.取力器选型要求：
①取力器工作不受汽车主离合器的影响；
②取力器输出工况：工作温度≤110℃,速比1:1;
③输出平稳,运行时无异响.
注：发动机怠速900rpm,时速≤30km/h时,经济转速1600rpm.
3.2液压系统设计
扫路车扫盘的旋转、伸出、缩回,箱的倾翻收回,吸盘的放下、提起等动作都由液压系统驱动和控制.液压系统主要由液压泵、液压马达、液压缸、电磁阀、单向节流阀、液压单向阀集流块、液压油箱、连接油管等组成.
液压主要元件：
双联齿轮泵1个,中置盘扫马达4个（左右各2个串联）,后滚扫马达2个,竖直提升马达1个,水平输送马达1个,扫盘液压缸4支,提升液压缸1支,水平动作油缸1支,举升油缸1支,垃圾门开闭油缸2支,后箱举升油缸2支.
①四盘扫马达排量q1等于160ml/r,设计最大转速n1_130rpm,马达容积效率1等于o．85（此文马达容积效率均按此计算）.
由马达流量Q等于q×n/1000
(1)
式中：Q为流量（L/min）；q为排量(ml/r)；n为转速( rpm)；
则同时工作时的最大流量Qi等于2×qi×n1,1/1000等于56.5L/min.
②后滚扫马达2个,排量q2等于100ml/r,设计最大转速n2等于150rpm,
由(1)式得工作时最大流量Q2等于35.2L/min.
③竖直提升马达1个,排量q3等于lOOml/r,设计最大转速n3等于60rpm,
由(1)式得工作时最大流量Q3等于7.1L/min.
④水平输送马达1个,排量为q4等于20ml/r,设计最大转速n-lOOrpm,由(1)式得工作时最大流量Q4等于2.4L/min.
举升油缸为湖北佳恒公司的伸缩式套筒油缸3TG-E110*785,缸径为：中110／中90／中70,单级行程Si等于262mm,总行程So等于785mm.
设计液压缸举升速度Vl等于0.04m/s.
由液压缸流量Q等于1J×A×1000/60 (2)
式中：v为油缸速度( m/s)；A为缸杆面积（㎡）；
计算得举升油缸最大流量约为Qs等于23L/min.
同理,由(2)计算得：
扫盘油缸所需流量最大Q6等于23.6L/min
提升油缸所需流量最大Q7-1.9L/min
水平动作油缸所需流量最大Q8等于5.9L/nun
垃圾门开闭油缸所需流量最大Q9等于11.8L/min
后箱举升油缸所需流量最大Q10等于11.8Umin
马达工作时,油缸均不动作,油缸所需最大流量为Q6等于23.6L/min,远小于马达所需最大流量Q1等于56.5L/min.所以应按照马达流量来设计液压油泵.其中扫盘马达所需流量56.5L/min,其余马达所需流量和为44.7L/min.两者比较接近,可设计选择双联泵来满足液压系统需要.
由上文得知全功率取力器输出端转速1600 rpm,计算得双联泵排量分别为35.3ml/r和27.9ml/r.
选择合肥长源CBQL-F532/F532-CFH双联齿轮油泵.
公称排量：3 2+3 2ml/r；
额定压力20MPa,最高压力25MPa;
转速范围600~3000rpm.
4结语
现在行业内广泛应用扫路车都是在二类底盘上装副发动机和吸尘风机作业.作业时噪音污染较大,且副发动机增加油耗,尾气排放标准较低,对大气污染较大.此款单发动机的纯扫式扫路车,因为是纯扫作业,不需要吸尘风机,减少了噪音污染.单发动机驱动,减少了油耗和排放污染.国内外产品天津扫地王和意大利道路宝Dulevo的清扫结构类似,都是纯扫作业,但动力来源均是变速箱取力.烟台海德和湖北程力也有单发动机扫路车,但是采用的是风机吸尘作业,跟此款纯扫车也有区别.此款扫路车的缺点有纯扫作业清洁度较吸扫差,地面上的灰尘无法收集,故适合高速公路等灰尘较少的路面作业.
参考文献：
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[5]贺继红．关于《底板侧翻式自卸车结构及原理》的讨论[J];专用汽车；2010年08期．
作者简介——闫少广：（1986.10-）,汉族,河北省邢台人,本科,助理工程师,环卫机械.
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