小型路面掃路機的研發

董鑫 李寧 李雪

摘要：本文研究了小型路面掃路機的工作原理和結構設計，采用液壓傳動系統完成掃路機清掃作業和行走功能，實現對行走驅動、風機裝置驅動和清掃作業裝置驅動功率的合理匹配，設備工作具有較高的穩定性和可靠性。

關鍵詞：掃路機；研發

小型路面掃路機是用于道路清掃的小型專用機械設備，可清掃路面上的塵土和常見垃圾，具有噴水、清掃、吸入垃圾和自動卸料等功能。該設備的工作裝置與行走部分共用一臺柴油內燃發動機，通過電控全液壓傳動系統，高效地利用發動機動力來滿足行駛、清掃作業等不同工況的需要，具有耗油低、噪音小、結構簡單、操作方便、故障率低等優點。其工作裝置用全液壓驅動，工作可靠，使用壽命長。同時結合電氣控制技術，把電、液、機充分合理融為一體，操作輕便，動作靈活、工作平穩、變速方便。

1 掃路機工作原理分析

掃路機采用真空吸掃式工作原理，它的吸口與風機入口相連，當風機被內燃機帶動工作時，掃路機吸口附近會形成負壓區，大量垃圾被吸入吸嘴，然后通過管道被送到垃圾斗，最后在垃圾斗內實現氣固分離，垃圾落入箱底，空氣排出。

2 掃路機的整體結構設計

掃路機由行走底盤、清掃系統、傳動系統、循環噴淋系統和控制系統五部分組成。

2.1 底盤

掃路機選用專用底盤， 結構緊湊、機動性強。配有日本原裝生產的久保田工程機械專用柴油發動機，使用耐久性特別好，排放達到歐Ⅱ標準的要求。

2.2 清掃工作系統

清掃系統由掃盤、吸盤、風機、垃圾斗、循環水箱等組成。

（1）掃盤。本機有二個掃盤，安裝在機身前部，左右對稱。在放下時可以分別外伸，外伸量可以根據需要調整。遇障礙物時可向內避讓。伸展開的一對掃盤形成扇形，以取得最大清掃幅度，在行進中把垃圾雜物掃攏到中間，由吸盤吸入垃圾斗。掃盤旋轉由液壓馬達驅動，掃盤的支撐液壓裝置具備定壓自動功能，掃盤絲對地壓力可以在駕駛室內調節，不管地面高低不平或掃盤絲因磨損變短，接地壓力都可以自動保持不變。左右掃盤由液壓油缸支撐起，另外由橫向油缸固定向外的擺幅。調整支撐的油缸內部壓力，可以改變掃盤掃絲對地的壓力。油缸壓力固定，不隨掃盤抬起高度改變時，掃盤掃絲對地的壓力也就不隨路面高低而變動。在駕駛室內可以方便地調節油缸液壓壓力，并自動保持這個壓力不變，這樣掃絲對地的壓力也就保持不變。掃盤上有二個調整點，可以分別調整前后左右傾斜。調整液壓壓力，使掃盤接地壓力適當，接地太輕則清掃不干潔，太重則掃條磨損太快，使用成本提高。因此，調整好的掃盤角度不需要經常變動，但是，隨掃條的磨損，接地高度需要經常檢查調整，以保證清掃效果。

（2）吸盤。吸盤由一根可伸縮的膠管和垃圾斗相連，吸盤特殊的喉管形狀能在吸口附近形成強大的高速氣流，把掃攏的垃圾雜物吸入垃圾斗。三個支撐滑輪具備耐用性和一定的耐沖擊能力，接地高度可以調整以滿足不同的道路條件。

（3）風機。風機由液壓馬達驅動高速運轉，以形成一個強力負壓，根據先進理論計算設計的，結構緊湊、噪音小、效率高。結合整體設計的吸口、垃圾斗形成的負壓大，能產生強大的高速吸塵氣流，以滿足在嚴酷工作環境下清掃作業的要求。風機是清掃作業的核心機構，經過專門設計的風機保證了強力負壓的產生。在正常工作時，風機轉速為2200～2800rpm， 產生的負壓在250mm 水柱以上。

（4）垃圾斗。垃圾斗采用普通鋼，經過防腐處理，能抵抗清掃工作中風機產生的強大負壓。下部設計是一個斜面，既方便傾倒垃圾又使吸入垃圾斗的水分不易泄漏出來。垃圾斗口周圍有密封面和密封橡膠圈，清潔這部分能保證吸塵真空度，保持高吸塵力，還能延緩橡膠密封圈的老化。

（5）循環水箱。循環水箱在整機中下部，由回流孔和垃圾斗相通。箱內裝有水泵，向吸盤喉處泵水，水與吸入的垃圾混合，在垃圾斗內沉降；水經過濾網過濾自行流回水箱，能夠循環使用。循環水、清水在清掃作業中起到除塵的重要作用，循環水箱如果沒有水，掃路機清掃時就要噴出大量塵土污染環境。循環水箱、清水箱加水口在車輛前進方向右側，帶有消防接口的注水口可以和市政消防栓相連。在加水滿箱時要及時關閉龍頭，否則巨大水壓可能損壞水箱。水箱設有最低水位報警器，水量低于此水平時就會報警，此時須往清水箱中重新加水。

2.3 傳動系統

掃路機的傳動系統采用液壓系統，由組合泵、馬達、油缸、電磁閥等組成， 采用電液控制，行走驅動為閉式回路，其他為開式回路。

（1）組合泵。液壓系統使用的油泵是由四個泵串聯組合而成的，由連軸器連接在發動機輸出軸上。一個斜盤式軸向柱塞變量泵提供行走驅動用動力，改變它的排量，能使整車在0～25 公里時速上無級變速行駛。該泵串聯了三個定量齒輪泵，一個驅動風機馬達，一個驅動清掃裝置，另一個提供轉向助力。

（2）馬達。安裝在后軸座上的行走驅動馬達和后輪直接連接， 二個掃盤驅動馬達采用擺線低速大扭矩馬達，風機馬達采用高速齒輪馬達。

（3）冷卻系統。液壓系統產生大量熱量，傳統上靠大油箱自然冷卻。在炎熱的季節，很容易產生過熱而使整個液壓系統失效的問題。有的進口產品用專門的冷卻系統，效果好，但構造復雜。本車使用獨創的風機排風強制冷卻，利用風機的排風直吹冷卻器，既有效冷卻了系統，又不另外增加能量消耗。結構也相對簡單。

2.4 循環噴淋系統

循環噴淋系統是為了防止掃路過程中出現的揚塵現象，減少對環境的污染而設計的。由水箱、循環水泵、噴嘴等組成。車身中部有一個容積分別為330 立升和150 立升的水箱各自裝有清水。在清掃作業時，大箱中的水由一個液壓驅動水泵向吸盤軟管入口處噴射，把吸入的垃圾弄濕，沉降在垃圾斗中，避免垃圾塵土隨風機排出的氣流噴出車外污染環境。垃圾斗前部和兩側都有不銹鋼濾網，吸入垃圾斗的水經過濾網流回水箱， 實現循環流動。小水箱內的水，經一水泵驅動，在掃盤周圍的噴嘴處形成水霧，不致使掃刷揚起太大的灰塵。水霧噴射量可以調節，適當控制可以保證既不揚灰，又能延長工作時間。由于循環水流量遠遠大于普通掃路車使用的非循環水，使降塵效果得到加強。

3 結論

如何在小型掃路機底盤上取力，實現對行走驅動、風機裝置驅動和清掃作業裝置驅動功率的合理匹配，是研究掃路機動力系統的難點。控制功能完善，集成化程度高，操作方便的控制系統是掃路機液壓系統的設計關鍵，整個液壓系統設計合理，具有較高的穩定性和可靠性。