王利偉,王 超,張鵬飛（邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河北 邢臺(tái) 054035）

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城市清掃車(chē)盤(pán)刷參數(shù)的設(shè)計(jì)研究

王利偉,王 超,張鵬飛
（邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河北 邢臺(tái) 054035）

摘 要：隨著人們對(duì)高質(zhì)量的生活環(huán)境的不斷追求，道路清掃車(chē)也被廣泛應(yīng)用于全國(guó)各城市的清掃工作。傳統(tǒng)的道路清掃車(chē)在作業(yè)時(shí)，長(zhǎng)期在低效率區(qū)域工作，因此帶來(lái)了高油耗和高排放的問(wèn)題，而清掃車(chē)是利用盤(pán)刷的旋轉(zhuǎn)將垃圾輸送到吸嘴的工作區(qū)域，以提高清掃效率的。因此盤(pán)刷工作參數(shù)的設(shè)計(jì)，將影響清掃車(chē)工作效率。本文對(duì)盤(pán)刷工作過(guò)程進(jìn)行了分析，并對(duì)其參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：城市清掃車(chē)；盤(pán)刷工作過(guò)程；盤(pán)刷參數(shù)設(shè)計(jì)

1 前言

近年來(lái)，我國(guó)針對(duì)清掃車(chē)作業(yè)裝置的性能匹配方面的研究，還缺乏對(duì)專(zhuān)用元件性能的系統(tǒng)分析和準(zhǔn)確研究實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)理論作為支撐，因此，對(duì)于清掃車(chē)的整體的工作性能的指導(dǎo)較為有限。宋永剛等人［1］曾在一些研究中得出重要的結(jié)論：盤(pán)刷的轉(zhuǎn)速和清掃車(chē)的行駛速度對(duì)盤(pán)刷接地角和接地點(diǎn)的速度都有較大的影響。因此，為了提高清掃車(chē)的工作效率和作業(yè)性能，應(yīng)該使盤(pán)刷轉(zhuǎn)速與清掃車(chē)的行駛速度進(jìn)行合理的匹配，并且與此同時(shí)合理的調(diào)整盤(pán)刷的接地角度。本文參考了關(guān)于清掃車(chē)設(shè)計(jì)比較成熟的資料，對(duì)工作裝置的參數(shù)進(jìn)行選擇，完成了設(shè)計(jì)計(jì)算。

2 盤(pán)刷轉(zhuǎn)速對(duì)清掃效率的影響分析

清掃車(chē)盤(pán)刷刷毛接地點(diǎn)的速度大小和方向是影響效率的主要因素，它決定垃圾的拋射距離和方向［2］。下面從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度進(jìn)行分析，如圖1所示：

圖（a）中，當(dāng)清掃車(chē)以角速度ω=60r/min旋轉(zhuǎn)，清掃車(chē)作業(yè)時(shí)的行走速度為V車(chē)=10km/h時(shí)，

其中：r—盤(pán)刷的旋轉(zhuǎn)半徑，取0.2m；

由上式可以計(jì)算盤(pán)刷接地點(diǎn)的A處絕對(duì)速度為：

其中：β=α+90°；α：取30°。

由以上參數(shù)求得盤(pán)刷絕對(duì)速度：

清掃車(chē)行駛方向的夾角γ的計(jì)算：

由以上分析得出結(jié)論：在清掃車(chē)作業(yè)時(shí)保持車(chē)速不變時(shí)，提高盤(pán)刷的轉(zhuǎn)速可以提高盤(pán)刷接地點(diǎn)的絕對(duì)速度大小及方向。經(jīng)過(guò)計(jì)算得知，當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為10680m3/h時(shí)，不同盤(pán)刷轉(zhuǎn)速和清掃車(chē)速下的清掃效率如表1所示：

表1 不同盤(pán)刷轉(zhuǎn)速和清掃車(chē)速下的清掃效率

可得風(fēng)機(jī)風(fēng)量為10680m3/h，清掃車(chē)車(chē)速為5km/h時(shí)清掃效率隨盤(pán)刷轉(zhuǎn)速的變化趨勢(shì)，如圖2所示：

由圖可以看出，清掃車(chē)的清掃效率會(huì)隨盤(pán)刷的轉(zhuǎn)速的增加而提高，但是如果盤(pán)刷的轉(zhuǎn)速達(dá)到147r/min時(shí)，會(huì)造成清掃效率的下降。

3 盤(pán)刷工作裝置的參數(shù)選擇與計(jì)算

可用以下經(jīng)驗(yàn)公式［3］計(jì)算盤(pán)刷的接地壓力：

通過(guò)參考國(guó)外關(guān)于清掃車(chē)設(shè)計(jì)比較成熟的資料，加之不斷地實(shí)驗(yàn)，確定工作參數(shù)可選取如下：

由以上參數(shù)，可求得盤(pán)刷的接地壓力：

所以可計(jì)算出克服刷毛和路面間摩擦力所需的功率：

式中，K為功率儲(chǔ)備系數(shù)，取1.1；N為盤(pán)刷數(shù)量，取4；η為機(jī)械傳動(dòng)效率，取0.9；μ為刷毛和路面的摩擦因數(shù)，取0.4；由以上參數(shù)，可求得克服刷毛和路面間摩擦力所需的功率：

利用以上參數(shù)同樣可計(jì)算出消耗在刷毛變形上的功率Pb與空氣阻力所消耗的功率Pc：

所以最終可得驅(qū)動(dòng)盤(pán)所需功率P1=Pa+Pb+Pc=19.93kw，優(yōu)于傳統(tǒng)清掃機(jī)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的。

4 總結(jié)

本文從理論角度分析了盤(pán)刷轉(zhuǎn)速對(duì)清掃效率的影響作用。并通過(guò)計(jì)算，重新選擇、設(shè)計(jì)了盤(pán)刷的工作參數(shù)，使其工作效率優(yōu)于傳統(tǒng)清掃機(jī)，同時(shí)得出以下結(jié)論：清掃車(chē)的清掃效率會(huì)隨盤(pán)刷的轉(zhuǎn)速的增加而提高，但是當(dāng)盤(pán)刷的轉(zhuǎn)速超過(guò)最佳工作值后，清掃效率會(huì)有相應(yīng)的下降。

參考文獻(xiàn)：

［1］宋永剛,姚莉娜.高等級(jí)公路清掃車(chē)盤(pán)刷性能與技術(shù)研究［J］.西安公路學(xué)院學(xué)報(bào),2012,15（01）：66-71.

［2］邵志剛.清掃車(chē)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及盤(pán)刷轉(zhuǎn)速控制研究［M］.南京：南京理工大學(xué),2009.

［3］馬文星,鄧洪超.筑路與養(yǎng)護(hù)路機(jī)械［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005,154-176.

［4］邵志剛.清掃車(chē)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及盤(pán)刷轉(zhuǎn)速控制研究［M］.南京：南京理工大學(xué),2009.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.190