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ｎ维普资讯Ｕ西安公路学院学报ＪｕｎｌｆｉｎＨｉｗｙＴａｓｏｔｔｎＵｎｖｒｉｏｒａｏ’ｇａｒｎｐｒｉｉｓｙＸａｈａｏｅｔ／第．ＶＩ１。１。５．Ｎ．Ｍａ?１９ｒ９５第年３高等级公路清扫车盘刷性能与技术研究宋永刚①姚莉娜〔安公路学院筑路机械系，西安．７０６．①讲师〕西１０４期摘要：本文针对高等级公路清扫车的主要Ｉ作装置——盘刷在适应高。速作业条件下的性能要求进行了深入、全面的研完和阐述，给出了实现这些性能的常用机构、系统以及部分主参敷的变化范围。?分：１５’蓑号ｕ８４３类．，。看丰，阿『冬‘’／．具有高速高效作业性能的高等级公路清扫车的扫刷种类、数量及配置方案根据清扫车工作装置的总体结构不同而不同。目前，用于高等级公路清扫作业的清扫车工作装置的总体结构主要有以下几种：（）双盘刷一单长吸口结构；（）双盘刷一双短吸Ｅ一长柱刷结构；１２ｌ（）双盘刷一长柱刷一输送带结掏。由这三种结构配置可见，盘刷是高等级公路清扫车必需３的工作装置，其作业性能的优劣对整机性能举足轻重。本文将重点研究盘刷在适应高等级公路清扫作业条件下的性能要求和技术实现途径。１盘刷的性能要求高等级公路清扫车的盘刷是用来收集和输送车体两侧以外的路缘、隔离带或护栏下垃圾尘粒的工作装置。通常盘刷在整车以较高速度（高可达２ｋｈ最５ｍ／）行驶的情况下工作，为了使盘刷对路面状况具有自动适应能力，保证清扫效果，井能对紧急情况（前方障碍）作出如快速反应，尽快恢复工作状态，盘刷机掏必须满足以下性能要求：１刷处于工作状态时，该外伸而且下落，路面保持浮动接触，在运输状态时，．盘应与但为了减小车辆宽度和刷的磨损．盘刷必须回收井且提升离开路面至一定高度。因此，盘刷的动作机构必须能实现外伸下放浮动和回收提升锁紧的复合动作。２．当盘刷处于外伸工作状态，在行进作业过程中，由于多种原因有可能与前方的道路固定设施如护栏枉．路缘石等发生碰撞为了防止盘刷机陶本身ｆ道路设施之间的刚性撞击和芏Ⅱ损坏，必颁具有缓和碰撞、避让障碍和自动夏位的功能。．３．高等级公路清扫车的工作环境是复杂多样的．反映在道路垃圾的多少差别．即污染程度不同：垃圾的混合成份差别．即垃圾的粒径和密度不同。为了保证清扫车具有最高的综合本文１９９４年９月２９目收尹Ｉ’维普资讯第１期宋永刚等：高等衄会路清扫车盘刷?能与技术研究睦６７作业效率，仅要求清扫车的作业行进速度可根据道不ｃｏｓ＝∞＋一＋口一２ＶＣＳ＋ＳＯ一＝√Ｓｏｓ９＋兰２Ｖｃ一（２）由图１（）知，ｂ当盘刷以转速２旋转时，毛接地点的绝对速度大小和方向分别如下刷一４＋４ｃ＝（＋一ｓ。一ｓ。２等２ｃ口ｓ２ｓ４ｓ一一（３）（）４ｃｏｓ一４＋ｓ—一４ｃｓ＋．０ｗ４一ｓ一４Ｓ口一４ＶＣＯＳ８一２ＯｓＳｃ＋口一４ＶＣＳｐＳＯ比较式（）式（）有１和３，一一３－ＳＣＳＳｒ２Ｖ【Ｏ（）５比较式（）式（）有２和４，一２ＯｓＳＣｃｏｓ一ｃｏｓｖ，，＋三兰一２ｃｓｏＴ一（）６可见，＞，＞口说明在清扫车作业行进速度不变的情况下．高盘刷转速不仅可，提以提高刷毛接地点的绝对速度，且可以改变合成速度的方向．绝对速度的内倾角度增而使大，者的变化趋势一致。对速度的大小．决定垃圾尘粒在刷毛作用下所获得的速度及被二绝将抛射的距离，速度的方向将决定垃圾被抛射的方向。抛射速度较小而且抛射内顺角也而当较小时，粒在被刷毛抛射一次后，尘向车辆内侧移动的距离太小，能进入吸口工作范围，仍不而然停留在盘刷工作范围内，须被盘刷刷毛再次抛射，能完成使尘粒从盘刷区域到吸口区域必才的横向移动。用类似的分析方法还可以得出．盘刷的转速及接地方位不变．清扫车的作业若而行进速度发生变化时，必然影响刷毛接地点的绝对速度的大小和方向（图２。也如）可见．业行进速度由提高到２作时．毛接地点的绝对速度的大小从刷维普资讯６８西安套路学院学报ｌ９９５丰一Ｆ＝面变为一Ｆ五二４ｊ丽（）７显见，＞。弛尘内倾角也由。０一．：＿＋：（８）（）ａｔｂ）一２ｓｃｓｖｏ妒图２行进速度对接地点变为一一万速度及方向的髟响显见，ｏ＞ｃｓ０即＜０由上面分析可知．盘刷的转速和接地方位不变．高清ｃｓｏ，。若提扫车作业行进速度将使刷毛接地点的绝对速度增大，使绝对速度的内倾角减小，者的变化但二趋势相反。因此，清扫车应能根据工作环境的具体情况（染程度、圾尘粒的粒径和密度）控污垃制调节作业行进速度和盘刷转速，刷毛接地点的绝对速度的大小和方向为最佳。时，使使此既使用较低的绝对速度也可满足工作要求。速度方向不佳如内倾角过小时，必须以较大的绝当则对速度，率消耗和刷毛磨损量为代价才能满足工作要求。常情况下，毛接地点的绝对速功通刷度应为５～１ｍ／，根据道路垃圾的粒径和密度选定，径和密度越大、度应越大。度内２ｓ可粒速速倾角应在２￣３。间。０～０之４盘刷处于工作状态时的接地方位必须保证正确的抛尘方向，够大的清扫区域和清扫．足车的最大清扫宽度。盘刷的整个圆周平面接地旋转，会将垃圾尘粒沿盘刷圆周的切线方向若就向四嘲抛射，样不仅不能达到定向输送垃圾尘粒的作用．这反而造成了垃圾灰尘的飞扬扩散即二次污染，且整个盘刷工作面与路面接触旋转，快并加了刷毛的磨损缩短了盘刷的使用周期（图３ａ）为如（）。了实现定向抛射垃圾尘粒，止二次污染．使盘刷的防应前方外侧中心角为的局部区域接地，中心角约为其一１０。刷工作时，有接地部分的刷毛将垃圾向前２。盘只侧抛射而进入吸口或柱刷区域，它部位的刷毛，扰其不图３盘尉接地方位与糖生方向动路面．以在清扫车的连续行进作业中。于一根具体的盘ｉｌｌ来说，所对ｌｌｌｉ毛只是周期间歇性地参与工作，大减小了刷毛的磨损（图３ｂ）盘刷的接地方位还必须同时考虑具有足够大大如（）。的接地区域宽度（图３（）。了保证清扫车能将工作范围内的垃圾干净彻底地清除掉，如（ｂ）为盘刷接地区域的最内侧点必须与吸口或柱刷的工作区域对接或有一定量重台，时还应使盘同刷接地区域的最外侧点尽量接近盘刷的最外点，从而使清扫车具有最大的清扫幅宽，高工作提效率。而．刷接地区域应兼顾上述几方面的因素调定。因盘５．盘剧接地压力对于清扫车的工作性能也是至关重要的。先接地压力影响盘剥的扫除首效果，于与路面附着牢固的牯性垃圾则需加大接地压力，对以使能顺利刷除。于路面上的松对动垃圾则可减小接地压力，以减小刷毛的磨损。次是当盘刷刷毛材料刚度不理想时．通过其可调整盘刷接地压力来调整盘刷接地区域的大小。当刷毛材料刚度太大，刷接地区域将会变如盘小，得接地区域的最内侧点外移，吸口或柱刷的工作区域不能耐接而留下一条扫除不到的使与垃圾带，时．地区域的最外侧点内移，而减小了清扫车的最大清扫幅宽。时可加大接地同接从这压力，大刷毛的变形量，盘刷接地区域恢复到应有的宽度，证清扫效果和工作效率。增使保相反，刷毛材料刚度太小，刷接地区域将会过大，然影响盘刷抛尘的定向性．时，毫无当盘必同又意义地增大了刷毛磨损量，时可减小盘刷的接地压力，刷毛回弹，接地区域的大小恢复这使将维普资讯第１期宋永剐等：高等衄套路清扫车盘刷性能与技术研究６９到应有的宽度，保证清扫效果的同时，小刷毛的磨损量。在减６．盘刷刷毛应具有良好的弹性和适中的刚度。当刷毛进入工作状态即与路面相接触后，由于盘刷自重和外加力作用而变形弯曲，路面施加一压力，以扫除垃圾。当刷毛随刷盘转给用至接地区域内侧时，由于盘刷的前倾角度、毛变形量呈非线性加速减小，离开路面时，性刷在弹力完全释放，毛加速回弹，能量可直接传递给垃圾尘粒使其加速抛向内侧。由于刷毛弹性刷该而产生的这一效应，大大加快垃圾尘粒的抛射速度和距离，高盘刷的清扫效率。若刷毛在可提工作过程中发生塑性变形，去弹性，失则刷毛在离开路面时，会回弹，不能向垃圾尘粒传递不就弹性势能转化的动能，而降低了清扫效率。度适中的刷毛可使刷毛在离开路面时释放出大从刚小适当的弹性力作用在垃圾尘粒上使其获得理想的速度。另外，于设定的盘刷结构重量和外对加力，度适中的刷毛可产生适当的变形，刚能获得理想的接地面积。２盘刷功能的实现技术１．在绝大多数现代清打车上，刷的升降和伸缩动作是依靠液压或气动元件以及辅助机盘构实现的。最常见的有下列几种形式：（）在液压缸或气缸驱动下，１盘刷连同动臂绕与底盘纵向中心线平行的水平轴ｚ—ｚ旋一转（图４。油缸或气缸伸缩时，刷则绕ｚ—ｚ如）当盘轴向下或向上摆动．时实现降伸或升缩同动作。种形式的特点是无需辅助机构、构简单。由于其动臂多为刚性，具有自动保持盘这结但不刷旋转轴线的前倾和外倾角度的特性，此，着路面高低不平的变化和刷毛的磨损，刷的因随盘接地方位也在不断变化，现不稳定性．Ｓ呈如ＵＮＶＡＣＩ、＿型清扫车的盘刷就是这种结构。（）在液压缸或气缸２驱动下，刷连同动臂座盘（图５如）在绕铅垂铰轴ｙ—ｙ在水平面内里外摆动实现外伸、收动作的同回时，助于钢丝绳张拉辅助借机构的驱动，动臂座上的绕水平轴线—上下摆田４盘刷绕飘向东平轴升降忡墙图５盘刷烧铅垂轴升降伸缩动，现盘刷的提升或降落实动作，压缸在驱动动臂的液同时也驱动钢丝绳张拉机构，而实现降伸或升缩复合动作。从为了保证盘刷在工作位置时能对路面的高低不平有一定的适应性，须使其处于浮动状必态，终与路面保持接触。此，采用钢丝绳张拉辅助机构时，须使盘刷处于工作位置时钢始因当必丝绳具有一定的空行程，盘刷可随路面下陷而下浮时不受钢丝绳的限制。时，重要的条使此最件是液压缸或气压缸行程必须等于盘刷伸缩过程中钢丝绳的空行程长度ｚ与升降过程中钢丝绳的有效行程长度ｆ之和，：即一ｚ＋ｚ。种形式的特点是由于动臂采用了四连杆机构，：这可自动保证盘刷的接地方位基本不随路面不平或刷毛磨损而变化，保证盘刷的清扫效果。这能但种结构相对复杂一些，管如此，多数清扫车的盘刷都采用这种方式，Ｊｈｓｏ．ＥＧＩ尽大如ｏｎｔｎＬＮ的Ｃｏｓｎｒｓｗｌｄ和ｗｈｒｗ＿ｄ．Ｐ０’１ｌ１Ｕ４０等。维普资讯７０西安公路学院学报１９９５ｌ２．清扫车工作时，刷处于突出位置，避障机构根据盘刷在机架上的固定方式以及推盘其进或拉行方式，常有弹簧作用避障机构（图６。图６ａ所示为美国新威公司Ｓ通如）（）ＵＮＶＡＣＩ、Ｉ型清扫车的盘刷避障机构。当盘刷前方遇到障碍发生碰撞时．刷在碰撞力作用下，服盘克弹簧力，伸弹簧绕ｙ—ｙ轴向后方摆转，收碰撞能量，免了刚性撞击可能带来的构件损拉吸避坏。当清扫车继续前进时．刷及其动臂在前方阻力的作用下，一步拉伸弹簧，轴ｙ—ｙ盘进绕向内摆动收缩，小清扫车的横向尺寸．减避让障碍物。当盘刷通过障碍后，方阻前力减小到正常状态，弹簧拉力的作用在下，刷即可回复到正常工作位置。盘图６ｂ（）所示为Ｊｈｓｏ系列清扫车的盘ｏｎｔｎ…刷避障机构，工作原理基本相同。不其所同的是以一个压缩弹簧作为缓冲复位元件。盘刷机构工作时，压缸处于闭锁该液ａ）（ｂ图６弹簧谴障机构状态，盘刷前方遇到障碍发生碰撞时，刷绕ｙ—ｙ轴向后方摆转，过曲柄带动闭锁液压当盘通缸连同压簧芯轴一起前移，使本来预紧的压簧进一步压缩，至越过障碍后，方阻力减小，而直前弹簧释放势能而伸长，动芯轴、压缸后移，通过曲柄使盘刷重新外伸至工作位置。带液并３．现代清扫车的盘刷一般都由液压马达驱动，给盘刷的速这度控制与调节带来极大方便。对于设定的盘刷机构其转速由液压系统的流量决定，通过液压调速元件改变通过马达的实际流量Ｉ１９可实现盘刷的调速。绝大多数清扫车采用旁路节流调速回路调控盘刷转速（图７，其达到最佳的清扫效果。如）使母ｌｌ４．清扫车盘刷机构应能保证盘刷外伸下落时具有正确的接地方位。同时，着清扫作业时间的延长，刷刷毛由长变短，随盘以图７盘刷调建回路及其它原因引起的盘刷支点与路面间的距离变化都会引起盘刷接地方一位的变化。因此，清扫车盘刷机构还应该具备可调性。当接地方位发生变化，尘方向和清扫效果变差时，通过调整恢复其正确接地方位。地抛可接十方位由盘转轴线的前倾和外倾来保证。和图８绝大多数，至刷旋图５为清扫，：车（ｏｎｔｎＥＧＩＳｄｔ）Ｊｈｓ，ＬＮ，ｍｉｏ等盘刷调整机构的示意图。ｏ盘刷轴线的、、Ｉ