一种人力式垃圾清扫车的结构设计

2015-11-09夏晨晨蒋政光可张振涛汤学华

机械工程师 2015年3期

夏晨晨，蒋政，光可，张振涛，汤学华

（上海电机学院，上海 200245）

0 引言

目前，从我国垃圾清扫车的发展趋势上看，中小型全液压垃圾清扫车将是未来城市垃圾清扫的主要设备，但从我国现阶段的垃圾清扫情况来看，城市垃圾清扫依然是利用最传统的人工清扫的方式，而阻碍垃圾清扫车发展的最主要原因是其成本较高。因此，在中小型全液压垃圾清扫车成为市场的主流清扫设备之前，为了解决现阶段人力清扫效率较低，清洁工清扫任务繁重的问题，本文设计了一种制造成本较低、易于操作的人力式垃圾清扫车，如图1所示。

1 工作原理

图1 垃圾清扫车

本文设计的垃圾清扫车采用人力推动的方式使垃圾车运动，配置48 V蓄电池，对提供清扫装置的运转提供动力。在清扫时，使用者将手控杆向下按到指定位置并扣住，由于机构的联动作用，此时盘刷向前倾斜一定角度［3］，滚刷向下移动一定距离，使得此时盘刷与滚刷都与地面有一定接触。当启动清扫装置电源时，左右盘刷均由外侧向内侧旋转，将垃圾逐渐向垃圾清扫车中部收集，此时滚刷由地面向上旋转。左右盘刷收集在内侧的垃圾在滚刷旋转的作用下，使垃圾沿滚刷切线方向产生一定的初速度，使部分垃圾能够沿一定角度飞溅［4］。由于盘刷倾斜一定角度，腾空的垃圾碰撞到盘刷后，在盘刷旋转作用下，沿着不确定的角度“跃入”垃圾仓内。而部分没有“跃入”垃圾仓内的垃圾便掉到地面上，继续在盘刷与滚刷的作用下进行之前的往复运动。在倾倒垃圾时，操作人员将垃圾仓抽出进行倾倒垃圾。利用防扬尘装置防止垃圾车在工作时所引起的尘土飞扬，优化环卫工人的工作环境。

2 结构设计

本文设计的垃圾清扫车结构及组成如图2所示。

图2 垃圾清扫车结构示意图

部分技术参数如下：

1）盘刷电动机，48 V，额定功率110 W，转速60 r/min；2）滚刷电动机，48 V，额定功率 40 W，转速 30 r/min；3）鼓风机，48 V，额定功率 30 W，风速0.92 m3/min，风压为150 Pa，回转式风机；4）工作速度 Vmax=5 km/h；5）清洁宽度（主刷+边刷）为1 569 mm。

清扫装置是由盘刷和滚刷两部分组合，盘刷的底圆直径约为713 mm，盘刷组合的最大宽度约为1 569 mm，大于车体的最大宽度，便于清扫台阶角落处的清扫盲区。滚刷的刷辊直径为70 mm，苗高70 mm，最大外圆直径为210 mm。在清扫时，使用者将手控杆向下按到指定位置并扣住，在连杆机构的作用下，使盘刷向前倾斜约15°，与地面接触的刷毛长度约45 mm；滚刷向下移动约40 mm的距离，与地面形成宽度约为30 mm的接触面积［5］。而在不清扫时可将手控杆抬起到原来位置并扣住，此时盘刷与滚刷都处于悬空状态，减少非工作状态下垃圾车与地面的摩擦力，增加垃圾车运动的灵活性［6-10］。

运动装置由2个大轮和1个万向轮组成，这3个轮子同时承担整个车体的重量，由于万向轮的灵活性，适合清扫较为不平的路面。

图3 垃圾箱内除尘气体循环

防扬尘装置是由喷水装置和空气净化装置组成。喷水装置由水箱、水泵、水管、喷头组成，水泵将水箱中的水抽出并在喷头处喷出，由于喷头的孔较小，所以形成雾化环境，喷头安装位置在滚刷的上方，由于雾化作用，粉尘被吸附到小水珠的表面，防止扬尘。空气净化装置由过滤器、鼓风机和管道组成，位于车体的前方，由于鼓风机的吸力，车体内部的空气经过过滤器被排到外部，形成车体内部与外部的空气循环与净化的过程（见图3，图中箭头表示空气循环方向）。

垃圾收集装置的是可抽拉式垃圾仓，在垃圾仓底部有一定数量的小孔，方便垃圾中的泔水流出，在垃圾仓的前部有1块固定的倾斜板，用于引导垃圾向垃圾仓的深处移动，避免垃圾堆积在垃圾仓的前部，垃圾仓底部有4个滑轮，便于操作人员将垃圾仓抽出进行倾倒垃圾［10］。