工程清掃車氣動系統設計研究

陳歡

（陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300）

工程清掃車是針對雙發動機環衛清掃車占用空間大、油耗高、成本大、噪聲污染和排放超標等問題，實現瀝青路面攤鋪前和瀝青路面養護過程中路面清掃作業的一種特殊清掃車。工程清掃車主要包含底盤及動力系統、除塵系統、液壓氣動系統、水路系統和電氣控制系統。

本文主要是通過工程清掃車的整車結構，分析整車在工作狀況下所需實現的氣動功能，確定氣動系統工作原理，并對氣動原理進行分析，從而完成工程清掃車氣動系統的設計與研究。

1 整車結構與功能要求

1.1 工程清掃車的整車結構

工程清掃車主要有兩大結構模塊組成，一個是可拆卸的前置吸盤，另一個是普通公路清掃車結構，如圖1 所示。兩個結構模塊分別代表了兩種不同用途，前置吸盤主要用于瀝青路面養護對于銑刨坑槽的清掃；當通過風道切換裝置將主吸嘴變為中置吸盤，工程清掃車變為普通清掃車，可對攤鋪前路面進行清掃作業。

圖1 工程清掃車三維結構圖

1.2 氣動系統的功能要求

在工程清掃車設計時，根據氣動技術的特點，可將所需作用力小、運動距離短的環節運用氣動技術進行控制。工程清掃車底盤選用東風天錦二類底盤，底盤自帶氣泵和貯氣罐，因此，在氣動系統設計時，可以不用考慮氣源的設置。對整車所有執行元件進行分析后，需要使用氣動系統控制實現的功能如下：（1）由于高壓水泵由底盤變速箱通過取力器輸出動力帶動，因此，在非工作模式下，高壓水泵不工作，需設置底盤取力器氣缸控制高壓水泵與取力器的連接，可使高壓水泵在工作時運轉，在轉場時停止運轉。（2）需實現中置吸嘴的左右兩側高壓水噴桿的擺出與收回，根據作業模式，選擇需要伸出的噴桿，并在完成吸掃作業后收回。（3）需通過氣缸控制球閥開關，實現吸嘴左右兩側噴桿、箱體內自潔噴桿、后置噴霧桿高壓水控制。（4）需實現高壓水路的卸荷。在不需要高壓水進行作業或者在開始工作高壓水泵需要啟動時，高壓水系統應處于卸荷狀態。（5）需在高壓水路設置吹氣口。在低溫的工作環境下，當吸掃車工作完成后，通過氣壓系統中的高壓空氣排出高壓水路系統內的積水，可以避免積水結冰使管道或零件損壞。（6）由于工程清掃車在對攤鋪前路面進行清掃時，需根據路面的實際情況可選擇單邊吸掃功能，因此，設置左右風門控制氣缸，在單側作業時關閉另一側吸嘴風道。（7）需設置前置吸嘴風門切換氣缸，實現前置吸嘴部分風道與中置吸嘴風道的切換。在前置吸嘴工作時，關閉中置吸嘴風道，開啟前置吸嘴風道。（8）需實現前置吸嘴部分立刷的擺出與收回，由于前置吸嘴立刷不需要單邊作業，因此，可以控制兩個氣缸同時推出立刷，如圖2 所示。（9）需實現前置吸嘴部分側輪的擺出與收回。當前置吸嘴工作時，擺出側輪，對吸嘴起到支撐作用。前置吸嘴停止工作后，收回側輪，節約空間位置，如圖2 所示。

圖2 前置吸嘴結構組成

2 氣動系統原理及分析

2.1 氣動系統原理

由于系統中各執行元件、控制閥及管道的氣體均來自底盤貯氣罐，因此，工作壓力應按照氣泵額定壓力來選擇。結合以上分析，工程清掃車氣動系統原理圖如圖3 所示。

2.2 氣動系統原理分析

圖3 氣動系統原理圖

工程清掃車氣動系統是整車實現正常工作一個很重要的組成部分。氣動系統的氣源來自底盤貯氣罐，底盤氣泵產生壓縮空氣經由氣源處理組件和自保護四路閥組成的空氣處理單元后進入貯氣罐，其工作原理分析如下：（1）通過控制電磁閥電磁鐵DT4 ～DT14，分別控制高壓水泵卸荷球閥氣缸、左噴桿收放氣缸、右噴桿收放氣缸、吸嘴噴桿球閥開關、噴霧球閥氣缸、自潔球閥氣缸、左噴球閥氣缸、右噴球閥氣缸、左風門開關氣缸、右風門開關氣缸、風道轉換開關氣缸的推出和收回。（2）前置清掃裝置工作時，氣動系統中的立刷收放氣缸、后輪收放氣缸并聯在一起，動作時同時擺出或者收回。（3）當前置吸盤順利進入銑刨槽之后，DT1 得電，氣缸伸出，立刷擺出并將刷絲壓緊在作業面上進行清掃作業。作業完成之后，DT11 失電，氣缸縮回，立刷收回。在吸盤需要換到另一側作業時，DT2 得電，氣缸收回，后輪擺出到水平位置，避免與前置清掃裝置的伸縮擺臂發生剛性碰撞，動作完成后DT2 失電，后輪回到起始位置。（4）考慮到輸送管道的布置及操作人員的習慣，風道切換裝置設置在車輛中置吸盤的左吸口處，前置清掃裝置工作時，DT12、DT14 得電，中置吸盤左側吸口打開，風道轉換開關氣缸將中置吸盤左口風道與前置吸盤風道連通，DT13 保持失電狀態，此時，垃圾箱內的負壓便傳遞到前置吸盤吸口處，碎料便能通過前置吸口進入垃圾箱內，完成前置吸盤的清掃作業。

3 結語

通過對清掃作業模式下，工程清掃車氣動系統各部分的需求進行分析，選擇需要利用氣動系統控制的執行機構，設計氣動系統的工作原理圖，對比設計需求和氣動系統的工作原理，逐項驗證了工程清掃車氣動系統的可行性，為產品的試制生產提供了依據。