一种适应多工况的扫路车清扫系统

范师锋 宁冬兴 姜东宇 刘中博

中通汽车工业集团有限责任公司 山东聊城 252000

1 前言

目前国内的扫路车清扫机构的设计方向是使扫刷保持恒定的对地压力，保证清扫车具有较好的清扫效果，同时保证扫盘遇到障碍物时向内收缩，避免强力冲击，以免损坏清扫机构。这种设计理念在城市较为干净、垃圾量少的路面是有效的，但是遇到应急情况（比如渣土车洒落大量散土）、路沿石附近多日聚集较多较厚的砂土，或者是城郊、城镇等道路垃圾量大的路面，其低效率的弊端就显露出来。为提高垃圾清扫效率，笔者介绍一种具有多路况适应能力的高效清扫机构。

2 常见清扫车清扫机构

常见扫路车扫盘在工作时，扫盘上的扫刷与地面存在接地压力，接地压力的大小直接影响清扫效果，并会对扫刷的使用寿命产生很大影响。当扫刷接地压力过大时，会增加能耗、加快扫刷磨损；当扫刷接地压力过小时，会导致扫盘清扫能力降低，因此扫刷接地压力要保持合适才能正常工作。

为保证清扫效果，需要频繁调整扫盘离地高度。目前扫盘离地高度多用链条调整，扫刷磨损后，需人工调整链条上的链环，这种频繁调整不但费时费力，还对工作人员的工作经验和技术水平有较高要求，很难保证调整后扫刷接地压力在合理范围内。

市场上有些清扫车扫盘加入了气缸、油缸或气弹簧等结构使扫盘实现自适应调节。但由于路面状况不理想，最终无法准确适时调整扫盘刷与地面有合理的接地压力。而且有些采用气缸推动扫盘外摆的车辆会很快引起气管快插接头松动老化，造成上装漏气等。

市场上具有自动调整功能的清扫车扫盘虽然延长了气缸组件的使用寿命，通过力传感器实时检测扫刷接地压力大小，并控制系统实时调整扫刷接地压力，比现有技术更稳定、更可靠，但是还有不足之处，比如对于垃圾量较大，或洒落尘土较厚，或路沿石下积土、陈叶、沉砂等情况，扫刷由于对地压力都不大，因此数量少的频次是扫不干净的。本文介绍的清扫系统不但具有使扫刷保持恒定对地压力的功能，还能根据路面垃圾情况随时调整对地压力、扫盘转速和清扫宽度，以保证垃圾一次清扫到位，同时扫刷磨损后，具有免调整功能，可自行保持扫刷对地压力，省去了维护调整扫盘的工作步骤，直至更换扫盘。

3 适应多种垃圾路况的扫盘清扫系统

3.1 便捷调整扫盘的机械结构

如图1、2所示，该扫盘由液压驱动上下油缸和摆动油缸来实现清扫基本动作，在此基础上通过电控系统的程序（逻辑）控制功能，有序驱动液压系统相关执行液压元件，以实现不同的作业模式。

a.通过控制电磁阀B2EV9（见图3）的开关，形成液压悬浮回路，并以此悬浮原理来实现默认清扫功能，适应城市道路清扫，最大程度减少扫毛消耗，延长扫盘使用寿命；

b.通过控制电磁阀B2EV7和B2EV9（见图3）开关，再利用旋钮电位器调节电比例电磁阀B2EVP8（见图3），能无级调整扫盘的对地压力，来实现对各种不同状况的垃圾清扫，这功能适用于城市道路应急路面清理、林荫道路清扫、路沿石角、工厂道路、花池边沿等任何垃圾密度的清扫工作。

该清扫机构扫路模式变换便捷轻巧，只需通过按压按钮、旋转旋钮即可实现不同清扫模式的切换，让该清扫机构适应垃圾状况不同的道路，进而胜任几乎任何场景的道路清扫工作。扭簧、销轴、摆动油缸等组成的扫盘摆动机构中，摆动油缸固定销轴是计算好的超过临界应力断裂的清扫机构保护销轴。

该结构除了实现扫盘的升降、重力悬浮、对地压力调整功能，还可以通过摇杆控制扫盘的摆动油缸伸缩，实现清扫宽度的调整及障碍物的避让，扫盘转速的调整是通过与图5一样的电位调节旋钮旋转来控制扫盘旋转马达油路的电比例阀电流大小，从而调节通过电比例阀的液压流量大小，进而实现扫盘转速无级控制（因为该清扫机构对多工况的适应主要是由扫盘对地压力调整实现的，因此扫盘摆动、扫盘旋转速度的液压控制原理这里就不做详细论述），更重要的是还可实现自身安全的三重防破损系统。

三重防破损功能通过以下3个部件实现：

a.压缩弹簧吸收地面垂直冲击力，保证扫盘对地面工作稳定连续；

b.扭簧组件吸收中等强度的侧面冲击力，保证清扫工作安全连续；

c.保险销轴吸收高强度侧面冲击力，通过保险销轴应力集中界面断裂，以便于保护清扫机构其他零部件，因此损失成本低，而且保险销轴易于更换。

3.2 多种扫路模式的液压控制原理

上述清扫功能的实现，是通过电控系统控制（图3）液压图中的电磁阀开关逻辑来实现的。

图3 对地压力调整液压原理图（整车液压原理图局部）

表1 电控液压功能执行动作表

如图3、表1所示扫盘4种上下动作模式，除单独升降动作外，扫刷重力悬浮模式是常用的工作模式，电磁阀B2EV9通电后，进回油路都入T口，扫刷靠自身重力形成地面压力进行清扫作业，这时扫刷磨损量最小，扫毛磨损后重力自动进行补偿，始终保持自重形成地面压力，避免了清扫机构的调整工作，减少了维护成本和工作量。

当地面垃圾密度较大或有沉积砂土时，按下压力调整开关（或重力悬浮开关）开关（见图4），这时电磁阀B2EV7、B2EV9打开，然后顺时针旋转压力调整旋钮（见图5），这时B2EVP8电比例调压溢流阀工作，可实现无级调整溢流压力（该压力就是扫盘对地压力），直至对地压力达到理想清扫状态，停止旋转旋钮，然后开始进行清扫作业。

图4 压力调整开关

图5 压力调整旋钮

4 结语

这种联合液压、电控技术的清扫扫盘系统（图6），借助驾驶员对工作场景和垃圾密度的判断，可在驾驶舱内通过电器旋钮、按钮、摇杆等操作，快捷有效地无缝调节扫盘的对地压力、旋转速度和清扫宽度，从而对路况、垃圾密度、垃圾种类等不同情况快速适应，进而实现高效清扫清理。

这种结构的清扫扫盘机构，结构紧凑，自身占用空间小、扫毛磨损可自行补偿，提高了工作效率及扫刷使用寿命。

图6 对地压力状态下的清扫机构