小型路面扫路机的研发

董鑫 李宁 李雪

摘要：本文研究了小型路面扫路机的工作原理和结构设计，采用液压传动系统完成扫路机清扫作业和行走功能，实现对行走驱动、风机装置驱动和清扫作业装置驱动功率的合理匹配，设备工作具有较高的稳定性和可靠性。

关键词：扫路机；研发

小型路面扫路机是用于道路清扫的小型专用机械设备，可清扫路面上的尘土和常见垃圾，具有喷水、清扫、吸入垃圾和自动卸料等功能。该设备的工作装置与行走部分共用一台柴油内燃发动机，通过电控全液压传动系统，高效地利用发动机动力来满足行驶、清扫作业等不同工况的需要，具有耗油低、噪音小、结构简单、操作方便、故障率低等优点。其工作装置用全液压驱动，工作可靠，使用寿命长。同时结合电气控制技术，把电、液、机充分合理融为一体，操作轻便，动作灵活、工作平稳、变速方便。

1 扫路机工作原理分析

扫路机采用真空吸扫式工作原理，它的吸口与风机入口相连，当风机被内燃机带动工作时，扫路机吸口附近会形成负压区，大量垃圾被吸入吸嘴，然后通过管道被送到垃圾斗，最后在垃圾斗内实现气固分离，垃圾落入箱底，空气排出。

2 扫路机的整体结构设计

扫路机由行走底盘、清扫系统、传动系统、循环喷淋系统和控制系统五部分组成。

2.1 底盘

扫路机选用专用底盘， 结构紧凑、机动性强。配有日本原装生产的久保田工程机械专用柴油发动机，使用耐久性特别好，排放达到欧Ⅱ标准的要求。

2.2 清扫工作系统

清扫系统由扫盘、吸盘、风机、垃圾斗、循环水箱等组成。

（1）扫盘。本机有二个扫盘，安装在机身前部，左右对称。在放下时可以分别外伸，外伸量可以根据需要调整。遇障碍物时可向内避让。伸展开的一对扫盘形成扇形，以取得最大清扫幅度，在行进中把垃圾杂物扫拢到中间，由吸盘吸入垃圾斗。扫盘旋转由液压马达驱动，扫盘的支撑液压装置具备定压自动功能，扫盘丝对地压力可以在驾驶室内调节，不管地面高低不平或扫盘丝因磨损变短，接地压力都可以自动保持不变。左右扫盘由液压油缸支撑起，另外由横向油缸固定向外的摆幅。调整支撑的油缸内部压力，可以改变扫盘扫丝对地的压力。油缸压力固定，不随扫盘抬起高度改变时，扫盘扫丝对地的压力也就不随路面高低而变动。在驾驶室内可以方便地调节油缸液压压力，并自动保持这个压力不变，这样扫丝对地的压力也就保持不变。扫盘上有二个调整点，可以分别调整前后左右倾斜。调整液压压力，使扫盘接地压力适当，接地太轻则清扫不干洁，太重则扫条磨损太快，使用成本提高。因此，调整好的扫盘角度不需要经常变动，但是，随扫条的磨损，接地高度需要经常检查调整，以保证清扫效果。

（2）吸盘。吸盘由一根可伸缩的胶管和垃圾斗相连，吸盘特殊的喉管形状能在吸口附近形成强大的高速气流，把扫拢的垃圾杂物吸入垃圾斗。三个支撑滑轮具备耐用性和一定的耐冲击能力，接地高度可以调整以满足不同的道路条件。

（3）风机。风机由液压马达驱动高速运转，以形成一个强力负压，根据先进理论计算设计的，结构紧凑、噪音小、效率高。结合整体设计的吸口、垃圾斗形成的负压大，能产生强大的高速吸尘气流，以满足在严酷工作环境下清扫作业的要求。风机是清扫作业的核心机构，经过专门设计的风机保证了强力负压的产生。在正常工作时，风机转速为2200～2800rpm， 产生的负压在250mm 水柱以上。

（4）垃圾斗。垃圾斗采用普通钢，经过防腐处理，能抵抗清扫工作中风机产生的强大负压。下部设计是一个斜面，既方便倾倒垃圾又使吸入垃圾斗的水分不易泄漏出來。垃圾斗口周围有密封面和密封橡胶圈，清洁这部分能保证吸尘真空度，保持高吸尘力，还能延缓橡胶密封圈的老化。

（5）循环水箱。循环水箱在整机中下部，由回流孔和垃圾斗相通。箱内装有水泵，向吸盘喉处泵水，水与吸入的垃圾混合，在垃圾斗内沉降；水经过滤网过滤自行流回水箱，能够循环使用。循环水、清水在清扫作业中起到除尘的重要作用，循环水箱如果没有水，扫路机清扫时就要喷出大量尘土污染环境。循环水箱、清水箱加水口在车辆前进方向右侧，带有消防接口的注水口可以和市政消防栓相连。在加水满箱时要及时关闭龙头，否则巨大水压可能损坏水箱。水箱设有最低水位报警器，水量低于此水平时就会报警，此时须往清水箱中重新加水。

2.3 传动系统

扫路机的传动系统采用液压系统，由组合泵、马达、油缸、电磁阀等组成， 采用电液控制，行走驱动为闭式回路，其他为开式回路。

（1）组合泵。液压系统使用的油泵是由四个泵串联组合而成的，由连轴器连接在发动机输出轴上。一个斜盘式轴向柱塞变量泵提供行走驱动用动力，改变它的排量，能使整车在0～25 公里时速上无级变速行驶。该泵串联了三个定量齿轮泵，一个驱动风机马达，一个驱动清扫装置，另一个提供转向助力。

（2）马达。安装在后轴座上的行走驱动马达和后轮直接连接， 二个扫盘驱动马达采用摆线低速大扭矩马达，风机马达采用高速齿轮马达。

（3）冷却系统。液压系统产生大量热量，传统上靠大油箱自然冷却。在炎热的季节，很容易产生过热而使整个液压系统失效的问题。有的进口产品用专门的冷却系统，效果好，但构造复杂。本车使用独创的风机排风强制冷却，利用风机的排风直吹冷却器，既有效冷却了系统，又不另外增加能量消耗。结构也相对简单。

2.4 循环喷淋系统

循环喷淋系统是为了防止扫路过程中出现的扬尘现象，减少对环境的污染而设计的。由水箱、循环水泵、喷嘴等组成。车身中部有一个容积分别为330 立升和150 立升的水箱各自装有清水。在清扫作业时，大箱中的水由一个液压驱动水泵向吸盘软管入口处喷射，把吸入的垃圾弄湿，沉降在垃圾斗中，避免垃圾尘土随风机排出的气流喷出车外污染环境。垃圾斗前部和两侧都有不锈钢滤网，吸入垃圾斗的水经过滤网流回水箱， 实现循环流动。小水箱内的水，经一水泵驱动，在扫盘周围的喷嘴处形成水雾，不致使扫刷扬起太大的灰尘。水雾喷射量可以调节，适当控制可以保证既不扬灰，又能延长工作时间。由于循环水流量远远大于普通扫路车使用的非循环水，使降尘效果得到加强。

3 结论

如何在小型扫路机底盘上取力，实现对行走驱动、风机装置驱动和清扫作业装置驱动功率的合理匹配，是研究扫路机动力系统的难点。控制功能完善，集成化程度高，操作方便的控制系统是扫路机液压系统的设计关键，整个液压系统设计合理，具有较高的稳定性和可靠性。