小型扫路车的总体结构设计与研究

赖滨萍

摘 要：本文介紹小型扫路车的总体结构设计与研究，为设计新一代小区、广场、辅道、人行道的小型清扫保洁作业车辆奠定设计基础。

关键词：扫路车;扫吸式;设计;轻量化

1 引言

随着城市物质生活水平的提高，政府对环保、环卫事业的关注程度越来越高，对居住、工作环境等人文条件越来越重视，现有的道路清扫保洁方式是在城区干道采用扫路车清扫，但在小区道路、广场、人行道还是以人工清扫为主，扫帚飞扬、粉尘弥漫，与现代化都市格格不入，无法满足国内一线或二线城市的要求。为了改变这一状况，发展、使用小型扫路车势在必行。

为了使小型扫路车能够在辅道、人行道、小区道路、广场实现机械化清扫保洁，提高清扫保洁作业的效率，要求小型扫路车需达到转弯半径小，轻便灵活，扫吸能力强，作业噪声低，整体小巧，外形美观，操作人性化，驾乘舒适。本文对小型扫路车的总体设计进行分析研究。

2 小型扫路车总体设计思路

①整车应严格遵守国家有关安全技术、质量、环保法规。

②整车定位为拓展现有道路清扫保洁区域的清扫设备，整车总质量小，转弯半径小，轻便灵活，作业噪声低，吸扫能力强，整体小巧，外形美观，总体性能需达到国内领先水平。

③整车主要功能为路面清扫保洁作业。工作装置采用极紧凑中置四盘扫+后置窄吸嘴，清扫面积大，窄吸嘴吸力强，同时清扫面与吸嘴重叠度需达到要求，保证整车有良好的作业效果。选用价格适中、性能稳定的小型二类汽车底盘，排放符合国家对环保的要求。

④整车主要性能指标要求：外部尺寸要小;清扫宽度应大于2米以上;清扫速度不超过20 km/h;清扫效率达到96%以上;

⑤整车专用工作装置设计维修要简便，选用的零部件尽量优质、国产化，性能可靠。

3 小型扫路车总体设计

3.1 主要参数的确定

小型扫路车的主要性能参数作为设计扫路车依据，主要参数包括专用性能参数、尺寸参数、质量参数和行驶性能等参数。

3.1.1 专用性能参数

主要专用性能参数包括：清扫速度、清扫宽度、最大清扫能力、最大吸入粒度、清扫效率、卸料角、垃圾箱有效容积和清水箱有效容积等。专用性能参数体现整车工作能力的体现，根据国家标准和企业标准所确定。

3.2 总体布置

小型扫路车的总体布置主要包括：①扫刷、吸嘴布置;②动力仓内布置;③垃圾箱、清水箱、动力仓布置。图1为小型扫路车的总体布置简图。

3.2.1 扫刷、吸嘴布置

扫吸式扫路车采用扫与吸的工作方式对路面垃圾进行清理和收集。所谓的扫就是通过盘扫将垃圾从路边扫到吸嘴吸收的范围内;吸则通过吸嘴将盘扫集中起来的垃圾吸进垃圾箱内。

目前国内生产的扫吸式小型扫路车的工作装置主要包括三种形式：中置四盘扫+后置吸嘴，中置两盘扫+后置吸嘴，前置盘扫+中置两盘扫+后置吸嘴。三种布置方式各有优缺点，应用场合范围各不相同。

中置四盘扫+后置吸嘴：此种布置方式一般应用在湿式小型扫路车上，采用此布置形式的小型扫路车作业视线好、操作简单、清扫宽度较宽，清扫效率高，良好的工作性能使此布置形式的小型扫路车完成辅道、人行道、小区道路、广场的清扫工作。

中置两盘扫+后置吸嘴：此种布置方式一般应用在湿式小型扫路车上，采用此布置形式的小型扫路车由于采用两个盘扫出现清扫宽度较窄，清扫效率较低，但两盘扫产生的扬尘较少。

小型扫路车采用独创的极紧凑中置四盘扫+后置吸嘴工作装置布置（如图2所示），四盘扫清扫面积大，窄吸嘴吸力强，同时清扫面与吸嘴重叠度需达到要求，保证整车有良好的作业效果，同时吸嘴吸管更换及吸嘴调节方便，作业及转场运输时整车通过性好。

3.2.2 垃圾箱、清水箱、动力仓布置

小型扫吸式扫路车是结合机械清扫、吸嘴，同时喷水抑制扫盘扬尘，达到垃圾及粉尘一体回收的效果。作业特点决定了湿式小型扫路车必须布置小容积的清水箱和垃圾箱为其提供作业保障。

一般小型扫路车垃圾箱、清水箱及动力仓的布置有两种布置形式，如图3所示。小型扫路车采用的图3中（a）的布置形式，此种布置形式更加方便清水箱的加水放水等操作，包括维修更加便捷。

3.3 底盘的选用

扫路车设计时，通常选用通用的汽车二类底盘。结合小型扫路车作业范围为辅道、人行道、小区道路、广场，考虑到小区、广场等区域，作业噪声和通过性能尤为重要，小型扫路车通常选用2500mm左右轴距的汽油发动机底盘，汽油机相对于柴油机噪声更低，驾驶舒适性更高。

3.4 垃圾箱、清水箱和动力仓的设计

传统整车整备质量大的中大型扫路车的结构思路，上装垃圾箱、动力仓及清水箱采用较厚的板及内侧加焊加强筋制作。而小型扫路车整车总质量较小，若沿用传统专用车的思路，采用以往制作工艺设计制造上装垃圾箱、动力仓及清水箱，会造成整车载质量偏小，同时空间利用率也更小。通常为了达到设计要求，从选材及制作工艺上进行考虑。考虑采用轻量化材料——高强度玻璃钢和非金属材料制作。

3.5 动力传动系统的设计

3.5.1 传动形式

小型扫路车一般采用双发动机或者蓄电池作为动力源，采用蓄电池作为动力源通常为新能源纯电动小型扫路车。采用双发动机的优点即整车行驶系统与工作装置的动力各自独立，互不影响，副发动机用于驱动液压泵、风机等，以实现扫路车的清扫、吸收垃圾等功能。小型扫路车副发动机动力传动通常离合器有手动或自动两种，采用手动离合器操作不方便。采用自动离合器避免手动离合器操作上的不方便，通过发动机的转速，自动控制发动机和风机的连接。

3.5.2 风机的选择

风机是整个小型扫路车中气力输送系统的动力源，能否提供足够的压力和风量将决定气力输送系统的工作性能，因此在选择风机时必须要使风机的全压和风量大于气力输送系统的风量需求和压力损失，通常是对风量需求和压力损失乘以一定的设计裕量。

根据计算出的风机风量和全压，通过查找风机样本特性曲线或风机性能与选用件选择合适的风机型号。为避免选择过大的风机而导致能量浪费和噪音过大，在保证风机风压和风量的前提下应选择尽量小的风机。

3.6 清扫装置的设计

清扫装置由左、右扫盘装置组成。小型扫路车的清扫装置尽量做到结构紧凑，轻量化设计，可以降低扫路车制造成本及作业油耗，减少作业排放，同时提高道路清扫车的空间利用率。

通过反复试验，图4小型扫路车清扫装置实现了采用四个推杆电机实现四个扫盘的升降和摆动等动作，减少动作执行装置（如油缸或者气缸），降低成本，同时推杆电机布线简单，结构紧凑，使用寿命长，反应灵敏。通过碰轮、摆臂及滑轮钢丝绳机构，改变运动方向，实现单一运动变为复合运动的功能。

3.7 吸嘴的设计及气力输送系统的计算

3.7.1 吸嘴结构形式

小型扫路车根据设计布置采用中置四盘扫+后置吸嘴工作装置布置要求和扫刷与吸嘴重合度计算，确定采用窄幅吸嘴结构。

3.7.2 吸嘴设计参数

吸嘴的主要设计參数包括吸嘴长度L、宽度B、高度H、吸尘口直径D、吸嘴上层高度h1、吸嘴下层高度h2、吸嘴与地面的间隙δ等。小型扫路车窄幅吸嘴结构简图如图5所示。

3.7.3 吸嘴喂料口设计

现有环卫扫路车吸嘴喂料口装置一般采用橡胶板遮挡，喂料口大小固定不变。当遇到矿泉水瓶、可乐瓶及大石块、砖块等大体积垃圾时，开口大小固定不变的喂料口很难使这些垃圾进入吸嘴，进而吸入垃圾箱内。这样吸嘴将推着这些大体积的垃圾，在路面上滑行，甚至将吸嘴架空，造成清扫效果差，无法清扫干净等问题。

小型扫路车具有活动喂料口的吸嘴装置（见图6），目的在于解决上述存在的问题。该装置主要由推拉软轴、过渡转臂、链条、翻板、橡胶挡板、回位弹簧及吸嘴装置等组成。通过人工操纵推拉软轴带动整个活动喂料口结构转动，实现喂料口大小的改变。装有该装置的环卫车辆，通过气力输送系统风量和压力损失计算验证，当遇到矿泉水瓶、可乐瓶及大石块、砖块等大体积的垃圾时，可以通过人工操纵活动喂料口装置，增大喂料口的开口大小，使大体积的垃圾能够进入吸嘴，从而被顺利吸入垃圾箱内。

通过反复试验，该装置能够轻易实现吸嘴喂料口大小的改变，从而能使大体积的垃圾轻松进入吸嘴，达到较好的清扫效果。该装置具有结构简单，安装方便，操作简单等优点。

4 结语

通过以上的对小型扫路车总体结构设计分析，小型扫路车的整体设计与制造是较复杂的系统工程，所涉及的领域广泛，特别是随着新材料、新工艺、新技术、新装备的不断涌现和应用，小型扫路车的功能越来越先进。

参考文献：

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