城市清扫车盘刷参数的设计研究

王利伟,王 超,张鹏飞（邢台职业技术学院,河北 邢台 054035）



城市清扫车盘刷参数的设计研究

王利伟,王 超,张鹏飞
（邢台职业技术学院,河北 邢台 054035）

摘 要：随着人们对高质量的生活环境的不断追求，道路清扫车也被广泛应用于全国各城市的清扫工作。传统的道路清扫车在作业时，长期在低效率区域工作，因此带来了高油耗和高排放的问题，而清扫车是利用盘刷的旋转将垃圾输送到吸嘴的工作区域，以提高清扫效率的。因此盘刷工作参数的设计，将影响清扫车工作效率。本文对盘刷工作过程进行了分析，并对其参数设计进行了研究。

关键词：城市清扫车；盘刷工作过程；盘刷参数设计

1 前言

近年来，我国针对清扫车作业装置的性能匹配方面的研究，还缺乏对专用元件性能的系统分析和准确研究实验以及数据理论作为支撑，因此，对于清扫车的整体的工作性能的指导较为有限。宋永刚等人［1］曾在一些研究中得出重要的结论：盘刷的转速和清扫车的行驶速度对盘刷接地角和接地点的速度都有较大的影响。因此，为了提高清扫车的工作效率和作业性能，应该使盘刷转速与清扫车的行驶速度进行合理的匹配，并且与此同时合理的调整盘刷的接地角度。本文参考了关于清扫车设计比较成熟的资料，对工作装置的参数进行选择，完成了设计计算。

2 盘刷转速对清扫效率的影响分析

清扫车盘刷刷毛接地点的速度大小和方向是影响效率的主要因素，它决定垃圾的抛射距离和方向［2］。下面从运动学的角度进行分析，如图1所示：

图（a）中，当清扫车以角速度ω=60r/min旋转，清扫车作业时的行走速度为V车=10km/h时，

其中：r—盘刷的旋转半径，取0.2m；

由上式可以计算盘刷接地点的A处绝对速度为：

其中：β=α+90°；α：取30°。

由以上参数求得盘刷绝对速度：

清扫车行驶方向的夹角γ的计算：

由以上分析得出结论：在清扫车作业时保持车速不变时，提高盘刷的转速可以提高盘刷接地点的绝对速度大小及方向。经过计算得知，当风机风量为10680m3/h时，不同盘刷转速和清扫车速下的清扫效率如表1所示：

表1 不同盘刷转速和清扫车速下的清扫效率

可得风机风量为10680m3/h，清扫车车速为5km/h时清扫效率随盘刷转速的变化趋势，如图2所示：

由图可以看出，清扫车的清扫效率会随盘刷的转速的增加而提高，但是如果盘刷的转速达到147r/min时，会造成清扫效率的下降。

3 盘刷工作装置的参数选择与计算

可用以下经验公式［3］计算盘刷的接地压力：

通过参考国外关于清扫车设计比较成熟的资料，加之不断地实验，确定工作参数可选取如下：

由以上参数，可求得盘刷的接地压力：

所以可计算出克服刷毛和路面间摩擦力所需的功率：

式中，K为功率储备系数，取1.1；N为盘刷数量，取4；η为机械传动效率，取0.9；μ为刷毛和路面的摩擦因数，取0.4；由以上参数，可求得克服刷毛和路面间摩擦力所需的功率：

利用以上参数同样可计算出消耗在刷毛变形上的功率Pb与空气阻力所消耗的功率Pc：

所以最终可得驱动盘所需功率P1=Pa+Pb+Pc=19.93kw，优于传统清扫机，实现了设计目的。

4 总结

本文从理论角度分析了盘刷转速对清扫效率的影响作用。并通过计算，重新选择、设计了盘刷的工作参数，使其工作效率优于传统清扫机，同时得出以下结论：清扫车的清扫效率会随盘刷的转速的增加而提高，但是当盘刷的转速超过最佳工作值后，清扫效率会有相应的下降。

参考文献：

［1］宋永刚,姚莉娜.高等级公路清扫车盘刷性能与技术研究［J］.西安公路学院学报,2012,15（01）：66-71.

［2］邵志刚.清扫车电控系统设计及盘刷转速控制研究［M］.南京：南京理工大学,2009.

［3］马文星,邓洪超.筑路与养护路机械［M］.北京：化学工业出版社,2005,154-176.

［4］邵志刚.清扫车电控系统设计及盘刷转速控制研究［M］.南京：南京理工大学,2009.

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