一種適應多工況的掃路車清掃系統

范師鋒 寧冬興 姜東宇 劉中博

中通汽車工業集團有限責任公司 山東聊城 252000

1 前言

目前國內的掃路車清掃機構的設計方向是使掃刷保持恒定的對地壓力，保證清掃車具有較好的清掃效果，同時保證掃盤遇到障礙物時向內收縮，避免強力沖擊，以免損壞清掃機構。這種設計理念在城市較為干凈、垃圾量少的路面是有效的，但是遇到應急情況（比如渣土車灑落大量散土）、路沿石附近多日聚集較多較厚的砂土，或者是城郊、城鎮等道路垃圾量大的路面，其低效率的弊端就顯露出來。為提高垃圾清掃效率，筆者介紹一種具有多路況適應能力的高效清掃機構。

2 常見清掃車清掃機構

常見掃路車掃盤在工作時，掃盤上的掃刷與地面存在接地壓力，接地壓力的大小直接影響清掃效果，并會對掃刷的使用壽命產生很大影響。當掃刷接地壓力過大時，會增加能耗、加快掃刷磨損；當掃刷接地壓力過小時，會導致掃盤清掃能力降低，因此掃刷接地壓力要保持合適才能正常工作。

為保證清掃效果，需要頻繁調整掃盤離地高度。目前掃盤離地高度多用鏈條調整，掃刷磨損后，需人工調整鏈條上的鏈環，這種頻繁調整不但費時費力，還對工作人員的工作經驗和技術水平有較高要求，很難保證調整后掃刷接地壓力在合理范圍內。

市場上有些清掃車掃盤加入了氣缸、油缸或氣彈簧等結構使掃盤實現自適應調節。但由于路面狀況不理想，最終無法準確適時調整掃盤刷與地面有合理的接地壓力。而且有些采用氣缸推動掃盤外擺的車輛會很快引起氣管快插接頭松動老化，造成上裝漏氣等。

市場上具有自動調整功能的清掃車掃盤雖然延長了氣缸組件的使用壽命，通過力傳感器實時檢測掃刷接地壓力大小，并控制系統實時調整掃刷接地壓力，比現有技術更穩定、更可靠，但是還有不足之處，比如對于垃圾量較大，或灑落塵土較厚，或路沿石下積土、陳葉、沉砂等情況，掃刷由于對地壓力都不大，因此數量少的頻次是掃不干凈的。本文介紹的清掃系統不但具有使掃刷保持恒定對地壓力的功能，還能根據路面垃圾情況隨時調整對地壓力、掃盤轉速和清掃寬度，以保證垃圾一次清掃到位，同時掃刷磨損后，具有免調整功能，可自行保持掃刷對地壓力，省去了維護調整掃盤的工作步驟，直至更換掃盤。

3 適應多種垃圾路況的掃盤清掃系統

3.1 便捷調整掃盤的機械結構

如圖1、2所示，該掃盤由液壓驅動上下油缸和擺動油缸來實現清掃基本動作，在此基礎上通過電控系統的程序（邏輯）控制功能，有序驅動液壓系統相關執行液壓元件，以實現不同的作業模式。

a.通過控制電磁閥B2EV9（見圖3）的開關，形成液壓懸浮回路，并以此懸浮原理來實現默認清掃功能，適應城市道路清掃，最大程度減少掃毛消耗，延長掃盤使用壽命；

b.通過控制電磁閥B2EV7和B2EV9（見圖3）開關，再利用旋鈕電位器調節電比例電磁閥B2EVP8（見圖3），能無級調整掃盤的對地壓力，來實現對各種不同狀況的垃圾清掃，這功能適用于城市道路應急路面清理、林蔭道路清掃、路沿石角、工廠道路、花池邊沿等任何垃圾密度的清掃工作。

該清掃機構掃路模式變換便捷輕巧，只需通過按壓按鈕、旋轉旋鈕即可實現不同清掃模式的切換，讓該清掃機構適應垃圾狀況不同的道路，進而勝任幾乎任何場景的道路清掃工作。扭簧、銷軸、擺動油缸等組成的掃盤擺動機構中，擺動油缸固定銷軸是計算好的超過臨界應力斷裂的清掃機構保護銷軸。

該結構除了實現掃盤的升降、重力懸浮、對地壓力調整功能，還可以通過搖桿控制掃盤的擺動油缸伸縮，實現清掃寬度的調整及障礙物的避讓，掃盤轉速的調整是通過與圖5一樣的電位調節旋鈕旋轉來控制掃盤旋轉馬達油路的電比例閥電流大小，從而調節通過電比例閥的液壓流量大小，進而實現掃盤轉速無級控制（因為該清掃機構對多工況的適應主要是由掃盤對地壓力調整實現的，因此掃盤擺動、掃盤旋轉速度的液壓控制原理這里就不做詳細論述），更重要的是還可實現自身安全的三重防破損系統。

三重防破損功能通過以下3個部件實現：

a.壓縮彈簧吸收地面垂直沖擊力，保證掃盤對地面工作穩定連續；

b.扭簧組件吸收中等強度的側面沖擊力，保證清掃工作安全連續；

c.保險銷軸吸收高強度側面沖擊力，通過保險銷軸應力集中界面斷裂，以便于保護清掃機構其他零部件，因此損失成本低，而且保險銷軸易于更換。

3.2 多種掃路模式的液壓控制原理

上述清掃功能的實現，是通過電控系統控制（圖3）液壓圖中的電磁閥開關邏輯來實現的。

圖3 對地壓力調整液壓原理圖（整車液壓原理圖局部）

表1 電控液壓功能執行動作表

如圖3、表1所示掃盤4種上下動作模式，除單獨升降動作外，掃刷重力懸浮模式是常用的工作模式，電磁閥B2EV9通電后，進回油路都入T口，掃刷靠自身重力形成地面壓力進行清掃作業，這時掃刷磨損量最小，掃毛磨損后重力自動進行補償，始終保持自重形成地面壓力，避免了清掃機構的調整工作，減少了維護成本和工作量。

當地面垃圾密度較大或有沉積砂土時，按下壓力調整開關（或重力懸浮開關）開關（見圖4），這時電磁閥B2EV7、B2EV9打開，然后順時針旋轉壓力調整旋鈕（見圖5），這時B2EVP8電比例調壓溢流閥工作，可實現無級調整溢流壓力（該壓力就是掃盤對地壓力），直至對地壓力達到理想清掃狀態，停止旋轉旋鈕，然后開始進行清掃作業。

圖4 壓力調整開關

圖5 壓力調整旋鈕

4 結語

這種聯合液壓、電控技術的清掃掃盤系統（圖6），借助駕駛員對工作場景和垃圾密度的判斷，可在駕駛艙內通過電器旋鈕、按鈕、搖桿等操作，快捷有效地無縫調節掃盤的對地壓力、旋轉速度和清掃寬度，從而對路況、垃圾密度、垃圾種類等不同情況快速適應，進而實現高效清掃清理。

這種結構的清掃掃盤機構，結構緊湊，自身占用空間小、掃毛磨損可自行補償，提高了工作效率及掃刷使用壽命。

圖6 對地壓力狀態下的清掃機構