多功能小型洗桶車(chē)的設(shè)計(jì)探究

陳建軍 李征文 孫春林

摘 要：論述了洗桶裝置、水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及其他核心裝置的設(shè)計(jì)，該車(chē)采用全自動(dòng)封閉式旋轉(zhuǎn)清洗裝置，提高了洗桶效率，不僅可應(yīng)用于生活中常見(jiàn)的120L或240L垃圾桶清洗作業(yè)，且具備路面養(yǎng)護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)一車(chē)多用。

關(guān)鍵詞：洗桶車(chē)；垃圾桶清洗；旋轉(zhuǎn)清洗裝置；路面養(yǎng)護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.018

0 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，垃圾桶周邊一直是衛(wèi)生死角，影響市容環(huán)境。目前大多環(huán)衛(wèi)部門(mén)采用人工擦洗的方式清洗垃圾桶，效率低，效果不明顯，因此設(shè)計(jì)自動(dòng)化小型洗桶車(chē)可提高洗桶效率的同時(shí)減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 總體方案設(shè)計(jì)

小型洗桶車(chē)在長(zhǎng)安底盤(pán)上開(kāi)發(fā)，上裝主要由洗桶裝置、水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)及路面養(yǎng)護(hù)裝置等組成，上裝中部為水箱，水箱前部為動(dòng)力組件，水箱后部為洗桶裝置，車(chē)頭設(shè)有路面養(yǎng)護(hù)裝置。

2 洗桶裝置設(shè)計(jì)

洗桶裝置是洗桶作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)洗桶效率和效果非常重要，目前洗桶車(chē)的作業(yè)方式分兩種，一種是滾刷洗桶，這種方式要求洗桶艙空間較大，對(duì)桶的適應(yīng)性差，且滾刷有磨損，維護(hù)成本高；另一種是噴水洗桶，這種方式對(duì)洗桶艙空間要求不高，對(duì)桶適應(yīng)性較好，維護(hù)成本低，因此本車(chē)作業(yè)方式選用采用噴水洗桶，主要包括桶外清洗裝置、內(nèi)部清洗裝置和垃圾桶翻轉(zhuǎn)定位裝置。

（1）桶外清洗裝置設(shè)計(jì)。現(xiàn)有桶外清洗裝置大都是在洗桶艙的周?chē)O(shè)計(jì)帶有平移裝置的噴桿，各噴桿在平移裝置上往復(fù)移動(dòng)沖洗垃圾桶個(gè)表面，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。本文設(shè)計(jì)的封閉旋轉(zhuǎn)式洗桶裝置，用于桶外清洗，主要包括旋轉(zhuǎn)噴架、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)接頭等，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置用于定位和驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴架旋轉(zhuǎn)洗桶，旋轉(zhuǎn)接頭用于保證旋轉(zhuǎn)噴架能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)作業(yè)。噴嘴按射流形狀分實(shí)心錐形、空心錐形、扇形、柱形，為了確保旋轉(zhuǎn)噴桿能封閉洗桶，本設(shè)計(jì)選扇形噴嘴[1]。

（2）桶內(nèi)清洗裝置設(shè)計(jì)。桶內(nèi)清洗裝置采用旋轉(zhuǎn)噴頭。按照噴水軌跡分兩種，一種是二維平面旋轉(zhuǎn)噴頭，需結(jié)合可移裝置進(jìn)行，另一種是三維立體旋轉(zhuǎn)噴頭，能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)噴頭固定的情況下進(jìn)行球面封閉立體洗桶。旋轉(zhuǎn)噴頭按照驅(qū)動(dòng)方式分液壓、氣動(dòng)、電力和水力驅(qū)動(dòng)四種[2]，其中水力驅(qū)動(dòng)相比前三者而言結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需額外驅(qū)動(dòng)力，能靈活的適用大部分洗桶作業(yè)環(huán)境。因此本設(shè)計(jì)所選用的噴頭為水力驅(qū)動(dòng)三維立體旋轉(zhuǎn)噴頭，主要用于洗桶垃圾桶內(nèi)部。

（3）垃圾桶提升裝置設(shè)計(jì)。現(xiàn)有的垃圾桶提升裝置翻桶時(shí)，其桶蓋都是自由狀態(tài)，這不能滿(mǎn)足本車(chē)使用要求，因此本文設(shè)計(jì)了帶有抱桶蓋功能的垃圾桶翻轉(zhuǎn)裝置。該裝置包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)和抱桶機(jī)構(gòu)。抱桶機(jī)構(gòu)用于抱緊垃圾桶及桶蓋，安裝在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的兩側(cè)。并在空氣彈簧作用下一直有向內(nèi)壓緊的趨勢(shì)。提升機(jī)構(gòu)設(shè)有用于掛桶且間距可調(diào)的掛桶齒，與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)滑動(dòng)連接，在提升缸的帶動(dòng)下可實(shí)現(xiàn)桶的提升和下落，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的頂部設(shè)有用于壓緊垃圾桶的壓桶架，在翻轉(zhuǎn)油缸帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)桶的翻入與翻出。

3 水系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水系統(tǒng)包括高壓水泵、壓力閥、加熱器、高壓電磁閥等。水箱內(nèi)的水由高壓水泵和壓力閥增壓和穩(wěn)壓后，經(jīng)加熱器升溫，再以高溫高壓狀態(tài)在高壓電磁閥控制下從桶內(nèi)洗桶裝置和桶外洗桶裝置的噴嘴噴出，作用于垃圾桶的各表面。對(duì)于常見(jiàn)的油污，當(dāng)噴嘴出口壓力為15Mpa，作用距離5-500mm間，高壓水的除垢效果很明顯，而且優(yōu)化學(xué)溶解清洗[3]，因此本系統(tǒng)采用15Mpa高壓水清洗。

液壓系統(tǒng)主要包括液壓泵、閥組、提升缸、翻轉(zhuǎn)缸、分流器、門(mén)鎖油缸、舉升油缸、手油泵和污水泵總成。分流器用于控制門(mén)鎖油缸，確保且伸縮時(shí)左右油缸同步，避免后門(mén)因油缸不同步而造成變形損壞，手油泵用于應(yīng)急維修時(shí)的升箱作業(yè)。

4 動(dòng)力系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在環(huán)衛(wèi)專(zhuān)用車(chē)領(lǐng)域，燃油環(huán)衛(wèi)車(chē)上裝的動(dòng)力源分兩種，一種是通過(guò)底盤(pán)取力器獲取動(dòng)力，常用于底盤(pán)靜止時(shí)上裝作業(yè)，但取力器處工作時(shí)，底盤(pán)變速箱換擋常出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象；第二種是用獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)取力。本文所設(shè)計(jì)的洗桶車(chē)具備路面養(yǎng)護(hù)功能，要求車(chē)輛邊行走邊噴水，因此本文所設(shè)計(jì)的洗桶車(chē)選用第二種取力方式。

本文設(shè)計(jì)洗桶車(chē)設(shè)有副發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣換熱裝置，副發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣換熱裝置內(nèi)部設(shè)有換熱水管，經(jīng)高壓水泵的加壓的循環(huán)水可吸收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱量，試驗(yàn)可知在環(huán)境溫度-1℃時(shí)，車(chē)內(nèi)水溫維持在15-20℃，滿(mǎn)足冬季使用要求。

5 路面養(yǎng)護(hù)裝置設(shè)計(jì)

路面養(yǎng)護(hù)裝置由點(diǎn)射噴水裝置和路面沖洗裝置組成，其中點(diǎn)射噴水裝置設(shè)有單個(gè)柱狀高壓噴嘴，可上下左右移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的追蹤清洗。路面沖洗裝置設(shè)有一排均勻分布的高壓扇形噴嘴，可上下移動(dòng)和左右擺動(dòng)，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)作業(yè)需求。

6 總結(jié)

洗桶車(chē)在我國(guó)還處于發(fā)展的初級(jí)階段，這種車(chē)輛的大量普及有助于改變我國(guó)路邊垃圾桶人工清洗的現(xiàn)狀。與人工洗桶相比，洗桶車(chē)可大大改善環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善環(huán)衛(wèi)工人的工作環(huán)境，而且洗桶效率也有很大的提高，洗桶完后的污水可用車(chē)輛載到統(tǒng)一位置進(jìn)行定點(diǎn)排放，便于污水的統(tǒng)一凈化處理。

此外本文設(shè)計(jì)的洗桶車(chē)還具路面養(yǎng)護(hù)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)一車(chē)多用，最大程度的提高用戶(hù)對(duì)車(chē)輛的利用率。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保力度的加大，本文所設(shè)計(jì)的洗桶車(chē)將在環(huán)衛(wèi)專(zhuān)用車(chē)領(lǐng)域具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉俊.高壓水射流清洗作業(yè)中噴嘴的設(shè)計(jì)原理和選型依據(jù)[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2007（05）：43-44.

[2]石熠.機(jī)械清洗用旋轉(zhuǎn)噴頭的結(jié)構(gòu)對(duì)比分析研究[J].石油機(jī)械，1997，44（01）：97-102.

[3]張?zhí)m芳.高壓水射流清洗污垢時(shí)的機(jī)理及參數(shù)[J].化學(xué)清洗，1997，13（05）：6-9.