小型電動清掃車前掃盤機構結構設計

摘要：本文針對傳統清掃車在適用性和功能方面存在的不足和價格相對較高等缺陷，在現有配備兩個旋轉清掃吸盤的清掃車基礎上，設計增加一個旋轉清掃盤機構和裝置，能夠調整控制清掃的方向和位置，研究開發出成本較低、有三個旋轉清掃盤、能夠同時具備清掃路面及臺階角落垃圾功能的電動清掃車。

關鍵詞：電動清掃車 前掃盤機構 結構設計

中圖分類號： U469 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）07（c）-0000-00

清掃車是城市環衛工作不可缺少的一種工具。目前在國內大中城市，清掃車主要用于道路的清掃工作，而且主要是大型的燃料車。隨著世界石油資源的不斷開采，以及石油需求量的不斷增長，石油的價格不斷升高；另外，環境污染的日益嚴重，燃料汽車的使用在未來的幾十年將受到一定程度上的挑戰。因此，電動清掃車作為綠色環保清掃工具，受到各發達國家的高度重視。

隨著各國城市化的發展，目前大中城市需清掃的范圍已不再局限于道路，而更多的是人們生活的小區、娛樂休閑的公共場所、公園等等。在這些場所，隨處都可見到清掃垃圾的環衛工人，是他們辛勤的勞動為我們創造了舒適的生活環境。為了減輕這些場所環衛工人的勞動強度和提高清掃效率，研制一種微型環保電動清掃車不僅具有實際意義，而且具備相當可觀的市場前景。

目前，國際國內都有很多廠家在生產或準備生產電動清掃車。如國內有蕪湖愛瑞特、深圳綠舟等廠家已生產出相關產品。但是這些產品都存在一些不足，如體積較大、能耗高、不能清掃小角落、不具備垃圾分類功能、成本高、價格高等。同時，國產產品同質化現象比較嚴重，存在外形單調、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。

國內電動清掃車的技術主要來源于四個方面：一是借鑒國外同類產品的先進技術，并結合我國國情自行開發的產品；二是直接引進國外技術的產品；三是從國家科研院所轉讓技術后，再在生產中進行改進的產品；四是自己獨創的發明專利技術。目前國內電動清掃車生產企業還沒有專門的技術研發中心，研發資金投入也較少，使得產品在整體技術水平上不高，尤其在控制系統和清掃效率等方面與國外產品有相當大的差距。

國內電動清掃車生產企業只有調整好產品的研發方向，順應市場的需求和國家的政策，才能在未來的市場競爭中占據一席之地。而微型、環保型的電動清掃車是該類產品的主流研發方向之一。

1現有前掃盤機構結構分析

為了提高小型電動清掃車的工作效率，增大清掃面積，實現清掃路面及臺階角落垃圾的功能，在原有傳統的兩掃盤電動清掃車的基礎上，在清掃車前部加裝第三個可以進行伸縮運動控制的前掃盤機構，是提高工作效率最有效也是最直接的一種改進方式，實現效率和功能的兩大突破。因此，前掃盤機構應能在水平和豎直方向靈活運動并能進行精確控制。

現國內市場上常見的前掃盤機構示意圖如下

1-底板，2-導軌，3-四連桿機構，4-電機，5-前掃盤，6-升降電動推桿，7-滑板，8-橫向電動推桿

圖1.1現有前掃盤機構示意圖

由上述前掃盤機構示意圖可知，水平方向運動由橫向電動推桿8，推動滑板7在雙桿直行的導軌2上運動，通過對橫向電動推桿的控制實現前掃盤臂的左右運動控制；掃盤的上下運動利用四連桿機構3兩端等長的擺桿分別鉸連接電機和滑板，四連桿機構隨斜置的升降電動推桿伸縮產生形變，實現外端相連的掃盤位置升降調節。該機構水平運動行程為300mm～450mm，上下運動行程為200mm～250mm。

該前掃盤機構的優缺點如下：

該機構結構簡單、緊湊，相對質量較輕，運動靈活；但由于其水平運動和上下運動均是通過推桿電機來實現，鑒于電機使用壽命和的工作強度的影響，相對于機械結構運動裝置，其工作可靠性與精確性隨著工作時間的增加而下降，因此還需繼續加以改進。

2本論文設計的前掃盤機構

鑒于目前市場已有的前掃盤機構存在的缺點和不足，我們認為，機械機構運動裝置的可靠性和運動控制的精確性均會比使用推桿電機的掃盤機構要高一些，因此，我們設計的前掃盤臂機構水平運動通過齒輪齒條裝置來實現，上下運動通過螺紋螺桿裝置來實現，其結構示意圖如下圖1.2所示。

1-底板，2-導軌，3-垂直運動旋轉電機，4-水平運動旋轉電機，5-導軌卡槽，6-主動齒輪，7-齒條，8-滑塊，9-前掃盤臂，10-掃盤電機，11-前掃盤，12-工作臺，13-螺紋桿

圖1.2 前掃盤機構示意圖

在上圖1.2中，前掃盤機構水平運動由齒輪齒條機構實現，齒輪6由旋轉電機4帶動，與安裝在底板1上的齒條7嚙合，并帶動整個工作臺12沿導軌2實現水平方向運動；豎直方向運動由旋轉電機3帶動螺紋桿13運動，螺紋桿13與滑塊8通過螺紋連接，因此當螺紋桿13與滑塊8之間的螺紋轉動時，帶動滑塊8在工作臺滑槽內上下運動。因此可將該機構運用于各類清掃車上實現清掃臺階及角落垃圾的功能。該機構水平運動行程為：400～500mm；豎直方向行程180～250mm。

其工作狀態示意圖如圖1.3，圖1.4所示

圖1.3 清掃臺階示意圖

圖1.4 清掃角落示意圖

本文所設計的前掃盤機構與原有機構的相比，存在的優缺點如下：

優點：（1）水平運動的齒輪齒條機構以及上下運動的螺紋螺桿機構相比原來的推桿電機，運動的可靠性更高，使用壽命更長；

（1）齒輪齒條機構與螺紋螺桿機構在相比原來的推桿電機在運動控制方面更加精確，

（2）水平運動與垂直運動的行程可根據小型電動清掃車外觀尺寸進行相應的調整，行程適用范圍更廣。

缺點：由于運動機構都是通過能精確傳遞運動的且相互接觸的的機械裝置來實現，整個機構的質量相對于使用推桿電機的前掃盤機構要重一些，其緊湊性也有所下降。

3結語

本文在傳統的兩掃盤小型電動清掃車基礎上研發設計的新型具有三個旋轉清掃盤的電動清掃車，成本低廉，結構功能完善，適用范圍廣泛，進一步減輕了環衛工人的勞動強度和提高清掃效率，具有非常廣闊的應用前景。所設計的新型前掃盤機構在實際試制與使用過程中，還可以根據實際情況做相應的改進，進一步完善整個機構性能，致力研發出一款適用性更高的小型電動清掃車，推進我國微型環衛清掃車市場的健康和諧發展。

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