趙延福 胡素影 張晨 林曉成 李國(guó)靜 余文

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，汽車(chē)已經(jīng)逐漸走進(jìn)我們的日常生活，從公交車(chē)到小型汽車(chē)，汽車(chē)給人們帶來(lái)方便的同時(shí)，如何方便快捷將汽車(chē)清洗干凈也成為了人們?nèi)粘Ｐ枰鉀Q的難題。本課題就針對(duì)人們生活中所遇到的這一難題，提出一個(gè)合理的結(jié)果方案。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)洗車(chē)機(jī);設(shè)計(jì);隧道

1 引言

中國(guó)的汽車(chē)清潔行業(yè)始于1990年代初，并且出現(xiàn)了常規(guī)洗車(chē)習(xí)慣。進(jìn)入21世紀(jì)，全國(guó)洗車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速，許多連鎖洗車(chē)店如雨后春筍般出現(xiàn)在許多城市，包括長(zhǎng)城洗車(chē)服務(wù)鏈和洗車(chē)。但是，在一些二線和三線城市，洗車(chē)場(chǎng)主要表現(xiàn)為獨(dú)立家庭。由于有限的資本投資和昂貴的洗車(chē)費(fèi)用，這些獨(dú)立的家庭經(jīng)營(yíng)的洗車(chē)設(shè)施通常具有服務(wù)量低和服務(wù)質(zhì)量差的問(wèn)題。與其他國(guó)家相比，家庭洗車(chē)服務(wù)設(shè)施遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界一流。它們大多數(shù)通常是傳統(tǒng)的洗滌方法。目前，該國(guó)一些獨(dú)立的洗車(chē)站主要使用帶桶和抹布的洗車(chē)，加壓水槍?zhuān)羝窜?chē)和自動(dòng)洗車(chē)方法。無(wú)刷洗車(chē)。這些洗車(chē)方法中的大多數(shù)都有很多缺點(diǎn)：例如，普通的洗車(chē)水資源無(wú)法得到有效利用，大多數(shù)水資源都被浪費(fèi)掉了。洗車(chē)方法不充分，沒(méi)有科學(xué)依據(jù)來(lái)清潔汽車(chē)。這導(dǎo)致行業(yè)中的服務(wù)質(zhì)量低下，并且總體上導(dǎo)致客戶(hù)滿(mǎn)意度低下。

與以前的情況相比，汽車(chē)服務(wù)業(yè)仍然有較大的市場(chǎng)缺口。近年來(lái)，由于政治經(jīng)濟(jì)因素或社會(huì)技術(shù)因素，洗車(chē)行業(yè)發(fā)展良好，具有廣闊的發(fā)展

2 總體方案設(shè)計(jì)

隧道式自動(dòng)洗車(chē)機(jī)由美國(guó)人于1990年代首次發(fā)明，其原理是洗車(chē)機(jī)本身不動(dòng)。轎廂本身緩慢地通過(guò)隧道工作區(qū)。洗車(chē)機(jī)在儀表設(shè)備中配備了各種傳感器元件，可通過(guò)傳感器將信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，確定洗車(chē)位置并根據(jù)書(shū)面清潔說(shuō)明執(zhí)行自動(dòng)操作。自動(dòng)隧道洗衣機(jī)清洗車(chē)有很多類(lèi)型，包括：大中型乘用車(chē)，小型私家車(chē)，電車(chē)等。

隧道式自動(dòng)洗車(chē)機(jī)的最大特點(diǎn)是清潔速度快。用于清潔小型汽車(chē)的隧道式自動(dòng)洗車(chē)機(jī)基本上可以達(dá)到每分鐘一臺(tái)。此外，隧道式自動(dòng)洗車(chē)機(jī)可以執(zhí)行連續(xù)和不間斷的清潔工作，并且可以連續(xù)運(yùn)行。隧道式自動(dòng)洗車(chē)機(jī)最適合在大型場(chǎng)所或公共場(chǎng)所洗車(chē)。

3 自動(dòng)洗車(chē)機(jī)各參數(shù)計(jì)算及配套選擇

3.1主電機(jī)選擇

一般電動(dòng)機(jī)都具有一定的短時(shí)過(guò)載能力，經(jīng)綜合考慮，選取YP 系列變頻專(zhuān)用電機(jī)，它具用 200%的短時(shí)過(guò)載能力，因此要達(dá)到短時(shí)輸出功率為 3 kW 只需選取功率為 1.5 kW 的電動(dòng)機(jī)即可，其性能。

3.2軸承的選用

滾動(dòng)軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，在機(jī)械設(shè)計(jì)中根據(jù)工作條件選用合適的軸承和型號(hào)進(jìn)行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。選擇軸承類(lèi)型時(shí)，必須了解軸承的工作載荷（大小、性質(zhì)、方向）、轉(zhuǎn)速及其他要求。轉(zhuǎn)速較高、載荷較小時(shí)應(yīng)選用點(diǎn)接觸的球軸承;轉(zhuǎn)速較低、載荷較大或者有沖擊載荷時(shí)則選用線接觸的滾子軸承;軸承上同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承;若徑向載荷較大、軸向載荷較小，可選用深溝球軸承;當(dāng)軸向載荷較大、徑向載荷較小時(shí)，可選用推力角接觸球軸承。根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作情況，蝸桿軸選用圓錐滾子軸承，蝸輪軸選用角接觸球軸承。本文中電機(jī)帶動(dòng)的軸所選軸承為 30306 型，其主要性能參數(shù)為：電機(jī)疲勞負(fù)荷限值 =63 000 N，基本負(fù)荷額定值 =59 000 N，額定速度 =7 000 r/min，計(jì)算系數(shù) e=0.31、Y=1.9、Y0=1.1。

3.3水泵的選擇

本文選用 FSP 系列的葉輪式超大流量微型水泵，其技術(shù)參數(shù)如表 1 所示。

3.4氣泵的選擇

考慮到實(shí)際情況與技術(shù)，我們選擇的氣泵型號(hào)為DB120，其具體參數(shù)如下：

（1）電壓：交流 220/240 V;

（2）最大流量：179 L/min;

（3）最大尺寸：314 mm×212 mm×187 mm;

（4）最大壓力：43 kPa。

4 自動(dòng)洗車(chē)機(jī)的其他方面的問(wèn)題的設(shè)計(jì)及相關(guān)的計(jì)算說(shuō)明

在自動(dòng)洗車(chē)機(jī)的選址方案設(shè)計(jì)上，每一臺(tái)自動(dòng)洗車(chē)機(jī)的占地為兩塊，一塊是清洗和控制系統(tǒng)的占地面積6m×8m=48㎡，另一塊為水處理和水循環(huán)占地面積3×（4m×1.2m）=14.4㎡。設(shè)備總占地面積為48㎡+14.4㎡=62.4㎡。在綜合考慮其他占地因素，這樣一臺(tái)自動(dòng)洗車(chē)機(jī)的占地面積設(shè)計(jì)在70㎡。

對(duì)于自動(dòng)洗車(chē)機(jī)的清洗裝置，主要由兩個(gè)側(cè)刷及一個(gè)橫刷、一個(gè)鋼材支架、六個(gè)Y802-4電機(jī)、一個(gè)齒輪升降裝置，一個(gè)行星齒輪減速機(jī)。

4.1對(duì)于行星齒輪減速機(jī)

刷軸的轉(zhuǎn)速N=1～2r/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min，刷軸轉(zhuǎn)速1～2r/s，總傳動(dòng)比i=12.5～25。

行星齒輪減速器選用i=10的NGW121行星齒輪減速器，公稱(chēng)中心距a=180mm， i=10。大、小圓錐齒輪M=2，z1=25，z2=53 i≈2。分錐角δ Tanδ==，δ2=90?-δ1，δ1=25?15'

δ2=64?45'。分度圓直徑d，d1=mz1，d2=mz2，d1=50mm，d2=106mm。

4.2水處理水循環(huán)系統(tǒng)

首先，要選風(fēng)機(jī)的型號(hào)，先得計(jì)算給汽車(chē)吹干每小時(shí)所需要的風(fēng)量

Q= VS3600 其中V為出口風(fēng)速，S為風(fēng)口大小，風(fēng)速一般為3.5m/s，風(fēng)口大小在0.05m2，因此Q = 3.5*0.046*3600 = 580（m3/h）

其次，要計(jì)算全壓。

全壓=靜壓+動(dòng)壓

動(dòng)壓=0.5*空氣密度*風(fēng)速^2

余壓即系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的阻力

由于我們的工作環(huán)境基本在大氣壓偏高一點(diǎn)，靜壓估算在100Pa左右

動(dòng)壓計(jì)算得知在95Pa左右，加上系統(tǒng)內(nèi)部阻力約20Pa，總計(jì)215Pa。

結(jié)論

本系統(tǒng)主要是基于國(guó)內(nèi)汽車(chē)清洗行業(yè)市場(chǎng)的現(xiàn)狀和汽車(chē)清洗行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，以及對(duì)節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)和水資源的合理利用以及洗車(chē)業(yè)投資和成本控制的要求，綜合以上要求所設(shè)計(jì)的一種既滿(mǎn)足汽車(chē)清洗速度快、 效率高的要求， 又能節(jié)水環(huán)保且設(shè)備投資較低的自動(dòng)洗車(chē)機(jī)。

該系統(tǒng)主要基于全國(guó)洗車(chē)市場(chǎng)的現(xiàn)狀和洗車(chē)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，以及節(jié)能，減排，環(huán)保和合理利用資源的要求。自動(dòng)洗車(chē)機(jī)不僅可以滿(mǎn)足快速洗車(chē)，高效率的要求，而且可以節(jié)水，保護(hù)環(huán)境，設(shè)備投資少。 該系統(tǒng)結(jié)合了經(jīng)濟(jì)和實(shí)際因素。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：趙延福（1998-），本科，專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)械電子工程;胡素影（1980-），講師，專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)。

項(xiàng)目基金：由遼寧科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助（項(xiàng)目編號(hào)：201910146272）