城市小型道路清洁机械设计研究综述
摘要：本文对城市小型道路清洁机械进行研究。城市小型清洁机械是美化都市、提高城市文明、创造良好生活环境的必要设备。通过介绍国内外多种城市清洁机械的特点、发展及工作原理，阐述了小型清扫设备灵活的机动性、工作的高效性、操作的人性化设计，并以国内外清洁设备运用的现状为根据，提出了小型清扫设备的未来发展趋势。
关键词：清洁机械，发展趋势，方便，灵活。
City small road cleaning machinery design
Abstract： Summary on cleaning vehicle of various forms of different as the starting point, separately elaborated the domestic and foreign sweeper development status, trend, form. The sweeper is one of the necessary equipment high pavement maintenance. Based on the domestic and international road sweeper of comment, emphatically explains the sweeper working way classification. Finally introduced the present domestic cleaning cars generally work principle.
Key words: Cleaning machinery, development trend, convenient, flexible.
随着我国经济的快速发展和城市对环境卫生质量要求的不断提高，各地环卫部门也在不断提高城市道路清扫作业机械化的程度。我国清扫车行业历经数十年的发展，产品从单一的纯扫式发展到目前的多种型式；但目前我国清扫车的水平与国外发达国家相比，还存在一定的差距，特别是在产品的可靠性方面。为尽快提高我国清扫车的水平，缩小与发达国家清扫车水平的差距，满足对路面清扫作业的要求，清扫车生产企业应选择一个合适的扫路车研究方向。随着社会的发展、进步，清扫设备已不再满足于单纯意义上的吸尘车；而是从多功能、环保、经济等方面提出更多的要求，来满足市场的各种需求。为适应市场需求，近年来，国内众多环卫车辆研发机构、生产厂家在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，加快了清扫车的自主研发和生产，推出了一大批各具特色、性能优良的清扫车。随着机电液一体化技术、数字化信息技术和自动控制技术的大量采用，我国清扫车的设计和制造水平与发达国家的差距在逐步缩小。
1 我国道路清扫车的发展
目前，我国道路清扫车多数由汽车底盘改装。这种道路清扫车转场速度快，适合于大面积、远距离清扫，常用于城市主干道、城乡结合部、高速公路路面的清扫作业。不少道路清扫车生产企业也开发了专用底盘的中小型全液压道路清扫车，以满足市场的需求。我国道路清扫车的发展大致分一下三个阶段：
①上个世纪五十年代，天津市环卫设备厂研制出纯扫式道路清扫车，揭开了我国研发道路清扫车的序幕。
②八十年代，天津市环卫设备厂生产了大量的纯吸式道路清扫车，但只用于少数大城市和新建的高速公路。城市建设高速发展，城市路面的人工清扫已难以满足日益增长的城市道路的需要。纯吸式道路清扫车正是在这个恰当的时代推出的最适宜的产品。
③二十世纪末期至今，是我国道路清扫车发展最快的阶段。道路清扫车的使用从大中城市扩展到小城市，不少企业、居民小区也采用道路清扫车进行路面清扫。随着生产厂家的不断研发以及国内市场的不断增大，使得道路清扫车技术飞速发展。在我国，道路清扫车生产企业已发展到数十家，生产的道路清扫车囊括了所有道路清扫车的类型，道路清扫车规格多达数十种。吸扫式道路清扫车应运而生，各种类型和各种规格的吸扫式道路清扫车不断涌现。
2 我国道路清扫车的发展、研究方向
根据我国道路清扫车市场的需求。要提高我国道路清扫车的水平，必须要首先确定其发展方向，研究开发出性能先进、可靠性高、符合我国国情的道路清扫车。在我国，由于道路清扫车发展时间较短，使用数量较少，研究开发人员有限，又没有专门的研究机构对其进行研究，所以缺少对道路清扫车主要部件的研究。
为了提高吸扫式和纯吸式道路清扫车设计的能力，必须对其主要部件——清扫系统、风机、风道系统和除尘系统以及零部件的耐磨性等进行试验研究，以提高道路清扫车设计的理论水平，为设计提供理论依据。
3 国内外各具特色的清扫设备
清扫机械越来越受重机路面清扫车就是其中之一。当代大量的高新技术被用于清扫车的设计和制造。路面清扫车在国外已有几十年的使用历史。根据其工作形式可分为真空吸扫式与刷式两大类型。真空吸扫式是利用负压收集垃圾；刷式是用圆柱刷盘劂将垃圾枭中到皮带机上。然后进到垃圾箱中，或直接抛入垃圾料斗里。根据垃圾排出的方法。清扫车还可分为料斗前翻式料斗后翻式和举斗后翻式等。
①紧凑型清扫车
紧凑型扫路车的特点主要表现在它的内部总装结构，以节省为主题。将其内部的源动部件、传动部件和最终执行工作部件紧凑设计；这样做在节省了空间的同时也大大降低了动力在传动中的了流失。19xx年，意大利的RAVO扫路车公司就发明了紧凑型扫路车如图3-1 。
图3-1 RAVO 紧凑型扫路车 图3-2 通用底盘扫路车
清扫车最先使用的是通用底盘，就是先将汽车的模型制造出来，再这辆汽车的底盘上进行改装，最终制造出清扫车。如图3-2，使用通用底盘改装扫路车图会受到一定限制,这样的扫路车不能最大限度发挥它的清扫作业能力，许多清扫装置的设计主要是配合汽车底盘是形态位置，而不完全是为了配合路面状况设计的。因此国外许多著名扫路车生产商都在大力研
【4】 发全液压扫路车专用底盘，这种专用底盘更适合扫路车的实际工作状况。
②“吸尘器”式的机扫车。
这类车利用了吸尘器的工作方式，将其与小型简易车结合起来，吸尘器体积的扩大，加之非人工的动力源，“吸尘器”变成了小型的道路清洁车。动力是人工动力的3~5倍，吸扫能力也较之小型吸尘器增强了3~5倍。如图3-2，这辆清扫设备实现了“摩托化”， 此车的特点在于它将古老的清洁车简便化，动力提升的同时又利用了摩托车的灵活、方便、易操作等优点。大大减轻了环卫工人的劳动强度。
图3-2 摩托化清扫车
③袖珍多路段清扫机
如图3-3，这辆单人操作的清扫车非常适合清扫“背街小巷”，因为它车身小操作简便，速度适中，在危险性，灵活性方面做到了接近完美，所以它使用与窄小，人多，的小巷、步行街等。同时在每辆车上都配有扫把，这一点值得国内【2】 学习。
图 3-3 袖珍多灵活式扫路车
该设备也可进行进一步的改进，将存储垃圾的垃圾箱与操作驾驶室换位；使操作者获得更大的视野范围，便于操作清扫。
④人性化道路清扫机
人性化设计主要体现在人机工程学的运用，根据人的心理，生理，所处工作环境的需求设计出最适宜的工作条件。例如适当的座椅高度，踏板的位置，方向盘高度以及倾角的大小。尽可能的减少驾驶员的劳动强度。
图3-4 johnstonC200系列车控制器 由于扫路车是在人群密集的城市作业，过于复杂的操作会让驾驶员容易疲劳，甚至容易造成事故。比如，减少操作员为找按钮而左顾右盼的麻烦，如图3-4，意大利生产的johnstonC200系列车将控制器都放置在伸手可及的地方。
⑤环保型扫路车
由于清扫车长期在城市和人口密集的地方工作, 所以各个国家都对扫路车制定了相对较高的排放标准扫路，车越清洁环保,就越有市场竞争力。在使新能
源的专用汽车中, 扫路车走在了前面。其大致有压缩天然气扫路车、空气循环扫路车、燃料电池扫路车。
4 通用清扫车的结构、工作原理及其主要性能参数
4.1清扫车的结构及其工作原理
①纯扫式小型清扫车
纯扫式小型清扫车清扫原理如图5-1所示。扫刷固定在清扫辊上， 工作时清扫辊在动力带动下转动, 清扫刷将垃圾扫起并推动垃圾沿撮土板上升, 最后进入垃圾箱。这种清扫部件的缺点是：工作时地面上的垃圾要顶起撮土板, 使撮土板与地面形成缝隙, 垃圾在地面摩擦力的作用下穿过该缝隙才能进入垃圾清扫区被扫刷扫起。 当地面有体积较大的垃圾， 如石块、纸团时, 撮土板或拥着它们向前行进，加大清扫车的前进阻力； 或被它们顶起， 造成清扫辊卡死。
图 5-1 纯扫式小型
清扫车原理示意图
图5-2 小型清扫车结构布局
清扫小车结构如图5-2 所示，主要由清扫器总成、撮土板、垃圾箱、主电机、主动皮带轮、被动皮带轮、护罩和边扫总成等组成。这种清扫车优势在于他将装置的垃圾箱后置到了清扫车的后面，这样在工人操作清扫车清洁路面时能开阔视野，掌握并控制好清扫车的运行路线和工作前进速度，大大提高了清扫车的工作效率。
②盘刷装置
该设备的主要工作部件是位于车体下方地盘的盘刷装置。盘刷装置担负着清扫和收集路肩或护栏附近垃圾的任务，盘刷装置结构图如图5-3所示，它由盘刷支架、触地压力调整机构、伸缩油缸、倾角调整机构、马达和盘刷等组成，可使盘刷实现外伸下放浮动旋转和回收提升紧锁。盘刷在工作中遇到障碍物能绕其支架销轴旋转实现自动避让功能；倾角调整机构使盘刷工作时向外向前倾斜，以保证盘刷足够的清扫宽度和正确的抛尘方向。触地压力调整机构可调整盘刷工作时的触地压力，保证盘刷因磨损或在不平路面工作时触地压力均合适，可减少刷毛磨损量。
1.盘刷支架2.触地压力调整机构3.伸缩油缸
4.倾角调整机构5.马达6.盘刷
图5-3 盘刷装置结构图
③传动系统
清扫车传动系统包括主发动机传动系统和副发动机传动系统，其传动关系如图5-4所示。由于主发动机取力器处的空间限制，齿轮泵由洒水泵输出轴驱动。副发动机采用电磁离合器传递动力，便于电控系统控制。根据风机、双联泵和高压水泵功率确定副发动机功率为110KW，额定转速为2200r/min。
图5-4 传动关系图
4.2滚筒式小型清扫车
如图5-4所示的东风-145型扫路车，其行走、转向和工作装置分别由三个电动机提供动力，其中行走电机通过齿轮有级减速带动车体的行走，转向电机带动转向机构驱动前轮转向，工作电机输出动力分成两条路线，一路经过减速机构和曲柄滑块结构驱动拖地机构作往复运动，而另一路则经过带传动后，通过直齿圆锥齿轮换向，以驱动扫地机构作水平旋转运动，轻松实现产品扫及拖地功能。产品运用汽车换档原理，设计了两个滑移轴套以控制滑移轴套与齿轮啮合或断开，实现扫地与拖地间的独立或配合动作。
1.驱动电机2.减速装置3.车轮4.工作电机5.减速装置6.滑套装置
7.偏心轮8.轴9.飞轮10.连杆11.拖把头12.滑套装置13.轴
14.皮带轮15.皮带16.皮带轮17.扫把头18.锥齿轮组19.转向电机
20.转向装置 21.连杆22.支架23.滚筒
图5-5 清扫车机械结构原理图
4.2.1 行走驱动系统
驱动电机（1）经过减速装置（2）减速后带动车轮（3）转动，实现车体的行走。由电机正反转来控制车体的前进与后退。
4.2.2 拖地系统
拖地系统由工作电机（4）驱动，当滑套装置（6）啮合时，减速装置（5）中的齿轮与轴（8）连接起来，运动传到轴上，从而带动飞轮（9）的转动，拖把头通过连杆与飞轮连接起来，利用曲柄滑块原理实现拖把的往复运动。当滑套装置（6）分开时，减速装置（5）中的齿轮与轴断开，齿轮空转，实现拖把运动停止。
4.2.3 扫地系统
扫地系统由工作电机（4）驱动，当滑套装置（12）啮合时，减速装置（5）中的齿轮与轴（13）连接起来，把运动传到轴上，从而带动皮带轮（14、16）的转动，带动锥齿轮组（18）转动实现扫盘水平向内转动，将路面垃圾扫拢至中部。当滑套装置（12）分开时，减速装置（5）中的齿轮与轴（13）断开，齿轮空转实现扫盘停止运动。
此类清扫车的优点在于灵活，可用于多种路段作业，在工作时不需要警车开道，路面上的行驶车辆只需简单让行即可。而且速度在低速的情况下可尽最大限度的将路面清扫整洁。而当我们在这样窄小的路段用“吸尘器”式清扫车时，由于这样的接到多为步行街，居民生活小巷，可能由于路面垃圾较多造成“吸尘器的吸管”堵塞，使得清扫机不能正常工作。用普通扫盘式的清扫机就可避免这种情况。
4.3清扫车的性能参数
清扫车的性能主要体现在清扫宽度、清扫速度、清扫效率以及最大吸入颗粒等。
①清扫宽度。清扫车在进行清除和收集路面垃圾尘土等污物时，在整个标定的清扫速度范围内一次作业能连续稳定达到的最大有效作业面宽度
②清扫速度。清扫车按规定的倾洒宽度进行作业时，倾扫效率均都能达到产品技术规定的行驶速度范围值。
③清扫效率。清扫车在JB/T 7304 规定的实验条件下，所测得的被清除的路面垃圾尘土等污物的重量与作业前路面垃圾尘土等污物的重量之比，以百分比表示。
④最大吸入粒度。在JB/T 7304 规定的实验条件下，纯吸式或吸扫式路面清扫车所测得的吸入垃圾容器内体积最大颗粒的当量直径值。即被测定的最大颗粒折算成体积相当的圆球的直径值。规定测量的颗粒为密度1.5~2g/cm3的沙石或砖块。
5 清扫设备的发展趋势
①多功能化。清扫保洁车辆的多功能化是必然规律，一机多能使车辆在一次行驶中完成多种作业功能，一方面节约用车单位的运营成本，另一方面可提升作业质量。目前中联重科环卫机械分公司开发出的高压清洗车( 喷雾降尘、喷洒空气消毒剂、高空作业、护栏清洗、绿化浇灌，以及清洗路标、广告牌等多种附加功能) 与洗扫车( 清扫、清洗、污水回收于一体，且一次行驶同步完成，俗称“三合一”车辆) 。
②模块化。产品多元化和个性化的市场需求不断增长，要求生产厂家通过模块化组合设计快速生产出多种类型和规格的系列化产品，以满足不同的用户、地区、作业环境以及特殊的应用场合的需求。
③节能环保化。目前的清扫车尾气污染和噪音污染相对来说都较大。随着国【5】家对环保要求越来越高．人们的环保意识普遍增强。现有清扫车将很难适应需要。因此开发环保型路面清扫车势在必行。可见国内路面清扫车生产企业只有调整好产品的研发方向，顺应市场的需求和国家的政策，才能在未来的市场竞争中抢占先机。在节能降耗方面，任何能提高吸扫效率的改进和创新，都能自动降低燃油消耗( 可降低20%)，减少对周围环境的污染排放( 可减少25%)。在污水污染方面，重点是控制车辆在作业中的滴漏现象；在扬尘污染方面，重点是控制车辆在作业时的二次扬尘污染；在噪声污染方面，重点是控制液压系统、机构撞击、发动机等机械噪声；在废气污染方面，重点是控制发动机废气排放和车辆作业中异味气体的散发。
④人性化。清扫保洁车辆的人性化是体现现代社会文明以人为本的理念。在操作人员工作环境方面，将以提高驾驶操作的舒适性，减轻作业人员的劳动强度为发展目标。在作业中对周围环境和人员的影响方面，将以改变长期以来车辆外形和作业的粗放形象为目标，通过对车辆外形和性能的改进，消除或减轻视觉污染，避免或减少作业时对周围环境和人员的影响，使车辆与作业环境相协调。
⑤数字化。以数字化装备理念对传统清扫保洁车辆进行技术改造和创新，是现代化发展的一种创新理念。通过信息化技术的应用，使其发展成为具有作业机械化、管理信息化、控制智能化、信息网络化等特点的现代化车辆。数字化装备的清扫保洁车辆具有数据采集、数据分析、检测诊断、信息储存、实时传送等功能，满足信息采集传送、运行状态跟踪、作业质量监控、作业车辆调度、运行工况分析、故障检测诊断等方面的要求，为提高作业运行效率和质量，加强科学决策和监管，提供先进、可靠的技术支撑。
结论
从全世界范围来看，虽然中小型吸扫结合式道路清扫车的开发从二十世纪九十年代初就已经开始。但是，由于当时条件的限制，国产配套件不能满足产品的需要，加上道路清扫车开发水平较低，所以开发出的中小型吸扫结合式道路清扫车不能满足市场的要求。到二十世纪九十年代未，国产中小型吸扫结合式道路清扫车才真正意义上地进入了市场。但是，由于我国目前道路清扫车用户主要为城市环卫部门和公路部门，且路面垃圾成分复杂，包括生活垃圾、建筑垃圾，加之部分道路状况也较差，所以多采用汽车底盘改装的道路清扫车。
对于我所处的乌鲁木齐市而言，大型的清扫车随处可见，这将我们的河滩路段，外环路，友好路，南湖等大而宽的路段清扫的干净利落。然而这也是问题所在，除去这些大而宽的路段以外乌鲁木齐市更多更复杂的路段是一些步行街，小巷子，而这些街道现在基本都是靠清洁工人人工清扫，在效率，方便程度上远远不及清扫车，所以这些狭窄的路面更需要清扫车。为适应市场发展的需要，对中小型吸扫结合式道路清扫车的研究工作已成为必要。这就需要设计一种简便、灵活、小体积的清扫车来完成城市中较狭窄街道的快速、高效的清洁工作。
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