城市道路清扫车的设计

本科学生毕业设计城市道路清扫车的设计系部名称： 汽车工程系 专业班级： 车辆工程 B05-17班 学生姓名： 王刘保 指导教师： 苏清源 职 称： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院二九年六月The Graduation Thesis for Bachelors DegreeDesign of the city road sweeperCandidate：Wang LiubaoSpecialty：Vehicle engineeringClass：B05-17Supervisor：Associate Prof. Su QingyuanHeilongjiang Institute of Technology2009-06Harbin海量机械毕业设计，请联系Q99872184摘要我国道路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，产品性能和产品质量迅速提高，特别是在改革开放以后，通过进口关键外购件使扫路车产品性能和可靠性大大提高。但目前我国扫路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。文中介绍了道路清扫车的改装设计说明。叙述了在改装道路清扫车过程中容易出现的问题。对清扫系统进行了详细的设计，叙述了相关专用设备的工作原理，并进行了比较分析。对扫盘、吸嘴、集尘箱、风机等设备的选择进行了仔细的对比分析。保证道路清扫作业的安全性。关键词：道路清扫车；扫刷；扫盘；吸嘴；集尘箱；专用车ABSTRACTOur country path sweeps clear the vehicle profession to have been through repeatedly the dozens of years the development, the product from sole sweeps the type to develop present many kinds of patterns purely, the product performance and the product quality rapid enhancement, specially after reform and open policy, causes the sweeping machine product performance and the reliability through the import key outsourcing enhances greatly.But the present our country sweeping machine level and the overseas developed country compare, but also has certain disparity, specially in product reliable aspect.In the article introduced the path sweeps clear the vehicle the re-equipping design explanation.Narrated in re-equipped the path to sweep clear the question which in the vehicle process easy to appear.To swept clear the system good detailed design, narrated the correlation special purpose equipment principle of work, and has carried on the comparative analysis.To swept the plate, attracts mouth, collection dust box, air blower equipment and so on choice has carried on the careful contrast analysis.Guaranteed the path sweeps clear the work the security.Key words: the path sweeps clear the vehicle；the scanning；sweeps the plate；attracts the mouth；the collection dust box； the private carII黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要IAbstrctII第1章 绪论11.1道路清扫车改装的意义和目的11.1.1道路清扫车改装的意义11.1.2道路清扫车改装的目的11.2道路清扫汽车的发展与展望11.2.1道路清扫汽车的发展历史11.2.2道路清扫汽车的现状11.2.3道路清扫车的发展与展望21.3道路清扫车的比较21.4本设计的主要内容3第2章 道路清扫车的总体设计42.1设计思想42.2整车参数的确定42.2.1尺寸参数42.2.2质量参数52.3 发动机结构72.4 变速器72.5改装须知72.5总体设计82.5.1工作原理82.5.2构造及功能82.6本章小结10第3章 主要零件选择及其设计113.1风机的选择113.1.1风机的工作原理113.1.2风机的选择123.2副发动机的选择143.3副发动机与风机的传动设计143.4集尘箱的设计163.5集尘箱卸载摆臂的设计163.6扫盘扫刷的设计213.7扫盘的布置形式223.8吸嘴的设计233.9喷水头、水泵、进尘管和水箱的选择设计243.10本章小结25第4章 清扫系统的动力设计与计算264.1清扫系统的动力选择264.2扫盘的驱动马达选择264.3水泵马达的选择264.4液压缸的选择274.5液压泵的选择274.6油路控制274.7取力器的选择284.8本章小结29第5章 整车性能分析305.1汽车动力性能分析305.1.1基本参数确定305.1.2汽车的行驶方程315.1.3汽车最高车速的确定335.2燃油经济性计算355.3整车轴荷分配计算355.4整车稳定性分析365.4.1作业质心高度的计算365.4.2作业侧倾角的确定365.5最小转弯直径的计算365.6本章小结37结论38参考文献39致谢41附录42黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪论1.1道路清扫车改装的意义和目的1.1.1道路清扫车改装的意义随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，城市的规模也越来越大。近年来城市的清扫任务量也越来越大。同时伴随着我国高速公路建设通行里程的迅猛增长，高速公路及公路的清扫除尘任务也越来越繁重，因此为提高清扫速度，减轻环卫工人及道路养护工人的任务量和劳动量，道路清扫车的需求量日益增加。1.1.2道路清扫车改装的目的我国城市规模发展迅速，伴随着尝试的环保任务越来越重。道路清扫车能大大减轻城市环卫和道路的保养，同时缩小我国在道路清扫车设计自造技术与国外的差异。1.2道路清扫汽车的发展与展望1.2.1道路清扫汽车的发展历史道路清扫保洁机械19世纪20年代起源于欧洲，其技术发展经历了纯扫式、纯吸式、吸扫式扫路车3个阶段。其中吸扫式又有干、湿2种类型。在我国的发展则始于20世纪60年代，其发展历史可分为3个阶段。20世纪60年代至80年代末，第1代纯扫式清扫车研制成功，揭开了我国自主研发清扫车技术的序幕；但因纯扫式清扫车有性能差、质量差、外观差，清扫效果差等缺陷。直至20世纪80年代末，建设部长沙建设机械研究院设计出我国第一辆吸扫式清扫车，迅速缩短了我国清扫车与发达国家之间的差距，成为我国清扫机械发展里程中的新起点。第2代吸扫式扫路车具有清扫效率高、清扫能力强、清扫污染小等优点，被迅速应用到我国大中城市的主要道路清扫作业中。21世纪之后，国内路面清扫车市场开始呈现多元发展的态势，出现了不同工作原理和模式的清扫机械，如纯吸式清扫车、干式清扫车等第3代扫路车。由于全国各地气候差异大，冬季水易结冰，对湿式除尘的吸扫式清扫车在部分区域作业效果有影响；而在高速公路，城市高架桥等处，由于取水点远，不便于湿式除尘清扫车连续作业，随着人们节水意识的加强，催生出无需洒水压尘的干式除尘扫路车系列1。1.2.2道路清扫汽车的现状现在，在我国清扫车市场中，吸扫式清扫车占有率在95%以上。第2阶段(20世纪80年代至90年代末)，是我国清扫车发展最快的阶段，清扫车的使用不但从大中城市扩展到小城市，而且从城市道路拓展到公路和高速公路。市场需求的迅速膨胀，各种类型和各种规格的吸扫式清扫车不断涌现。这期间，我国清扫车多数由28 t汽车底盘改装，适合于大面积、远距离清扫，常用于城市主干道、城乡结合部、高速公路的路面清扫作业2。随着清扫车市场的扩大，用户对清扫车的需求也在发生变化，出现了小型全液压清扫机。由于它具有油耗低、行驶无级变速、体积小巧、机动灵活及操作简单等优点，备受用户青睐，特别适用于人口密度大、交通繁忙的城市道路以及居民小区、公园、车站、机场、企事业单位等路面的清扫保洁作业。不少清扫车生产企业也开发出专用底盘的中小型全液压清扫车。但发达国家相比，我国清扫保洁机械还存在不小的差距。我国的清扫车在清扫保洁效率、清扫保洁能力及除尘效果等作业性能方面与发达国家的水平相当，而在清扫保洁车辆的噪声、排放、可靠性、舒适性以及自动调整等方面仍存在差距，特别是全液压清扫车，仅相当于发达国家20世纪产品的水平。1.2.3道路清扫车的发展与展望随着创建清洁城市的指标越来越高及环卫系统对清扫保洁车辆要求多功能化，出现了创新概念清扫保洁机械“洗扫车”，其中的代表车型有中联重科环卫机械分公司开发的大中型洗扫车。它集清扫、清洗、污水回收于一体，且一次行驶同步完成，清洁作业后即可达到无尘、无渍、无积水的作业效果，最大程度呈现路面本色，大大提高了道路清洁质量，实现了道路清扫保洁观念的突破，也是国际上首创的产品。发展的趋势现代化清扫保洁机械应与生态型、现代化国际大都市发展相适应，具有环保优先、技术创新、国际先进等装备特征。从满足单一的普通作业需求，向满足联合作业、规范作业、模块组合、环保作业及同步监控管理等需求发展3。1.3道路清扫车的比较纯扫式清扫车有性能差、质量差、外观差，清扫效果差二次污染严重等缺陷，基本被淘汰。吸扫式扫路车具有清扫效率高、清扫能力强、清扫污染小等优点，被迅速应用到我国大中城市的主要道路清扫作业中。我国吸扫式清扫车多数由28 t汽车底盘改装，适合于大面积、远距离清扫，常用于城市主干道、城乡结合部、高速公路的路面清扫作业。现在，在我国清扫车市场中，吸扫式清扫车占有率在95%以上。随着清扫车市场的扩大，用户对清扫车的需求也在发生变化，出现了小型全液压清扫机。由于它具有油耗低、行驶无级变速、体积小巧、机动灵活及操作简单等优点，备受用户青睐，特别适用于人口密度大、交通繁忙的城市道路以及居民小区、公园、车站、机场、企事业单位等路面的清扫保洁作业。不少清扫车生产企业也开发出专用底盘的中小型全液压清扫车。纯吸式清扫车、干式清扫车等。由于全国各地气候差异大，冬季水易结冰，对湿式除尘的吸扫式清扫车在部分区域作业效果有影响。同时纯吸式清扫车清扫只适合灰尘较少的城市，对于我国东北地区、西北地区灰尘较大的城市基本不使用。1.4本设计的主要内容本设计主要内容：（1）清扫形式的选择；（2）对二类底盘的计算与选择；（3）对清扫刷及其动力系统的选择与设计；（4）对吸尘系统的选择和设计；（5）对集尘系统的设计和计算；（6）洒水系统的设计计算；（7）对整车液压系统的设计计算；（8）整车性能的分析。第2章 道路清扫车的总体设计2.1设计思想根据我国目前的实际情况，经过反复的调查研究，确定如下设计原则：（1）既可在高等级公路上使用，也可在城市道路中使用；（2）合理地选择底盘及有关总成，以保证各总成之间的匹配和整车性能；（3）整车结构布置合理，便于组织生产；（4）车辆运行机动灵活，工作可靠，功能齐全，附件装夹迅速，操作使用方便；（5）为便于车辆的维修，结构设计要最大限度地贯彻标准化、系统化和通用化；（6）结构紧凑，造型新颖，美观大方，保证性能的前提下，尽量降低生产成本；（7）符合国家、行业的有关标准和法规4。2.2整车参数的确定2.2.1尺寸参数（1）外廊尺寸外廓尺寸即指整车的长、宽、高，由所选的汽车底盘及工作装置确定，但最大尺寸要满足法规要求。在我国GB158993汽车外廓尺寸的界限中，明确规定，车辆高不超过4m；车辆宽(不包括后视镜)不超过2.5m；外开窗、后视镜等突出部分距车身不超过250mm;车辆长:货车不超过12m，半挂汽车列车不超过16.5m,全挂汽车列车不超过20m。设计的半挂液化气汽车总长度为13.4m，车高为3.5m，车宽为2480mm。（2）轴距轴距影响到车辆总长，最小转向直径、纵向通过半径或纵向通过角、轴荷分配和质量转移系数，也影响到车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。综合考虑设计的道路清扫车汽车的车轴距5200mm。（3）轮距轮距影响到车辆总宽、横向通过半径、转向时的通道宽度以及车辆的横向稳定性，轮距要与车宽相适应，设计的道路清扫车的轮距为1800mm左右。（4）前、后悬汽车的前、后悬直接涉及到汽车的接近角和离去角，一般要求都在25以上，至少不小于20。前悬应满足车辆接近角和轴荷分配的要求。前悬与驾驶室、发动机、转向器、前保险杠等总成布置有关。后悬应满足车辆离去角和轴荷分配的要求，同时还要满足有关标准的规定，即对于客车和全封闭厢式车辆，后悬不得超出轴距的0.65倍;对于其它车辆，后悬不得超出轴距的0.55倍，但最长不得超出3.5m。在实际改装过程中，后悬变动比较多。例如对于自卸车，一般要将所选的普通汽车底盘的后悬变短，而对于有些罐式和厢式汽车，则要将后悬加长。设计的道路清扫车的前悬为1205mm，后悬为1700mm6。2.2.2质量参数（1）装载质量 对装载质量考虑以下两方面:a.考虑到清扫城市和清扫范围，如果中小城市则宜采用小吨位车辆，如果大中城市则宜采用大吨位车辆，以便于提清扫效率。b.合理分级在装载吨位级别仁，要分布合理，以利于专用车产品的系列化、通用化和标准化。对于同一底盘，在设计时应尽量提高装载质量。设计的道路清扫的装载质量为7000kg左右6。（2）整备质量 所谓整备质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备，加满油和水，但未载人和载货时的整车质量。整备质量是一个重要设计指标，对运输型专用汽车的动力性和经济性有很大影响。据估计，载重汽车整备质量减少10%，可使经济性提高8.5%。因此从设计原则上讲，应减少整备质量，尽量采用轻质金属材料和非金属材料，减少原材料消耗，降低制造成本。道路清扫的整备质量为11000kg左右。（3）总质量 所谓总质量是指专用汽车装备齐全，满载(规定值)货物及乘员时的质量。其计算公式为 （2.1）式中：mp乘员质量kg，按座位数计，65kg/人。对于作业型专用汽车，如起重举升车、高空作业车等，总质量主要由改装后的汽车底盘质量和专用工作装置质量确定，无需考虑装载质量。为了部分弥补专用汽车装载质量的下降，可采用原车底盘允许的最大总质量，合理地利用原车底盘的超载能力。一般最大允许可超过原车型总质量的5%。设计的道路清扫的总质量为12000kg左右。结合设计要求及其我国主要城市环卫要求选择东风牌EQ1122GZ12D7载货汽车二类底盘进行改装。东风牌EQ1122GZ12D7载货汽车二类底盘的主要参数见表2.1、2.2和2.3。表2.1 底盘质量参数底盘型号EQ1122GZ12D7空载整备质量/kg4750前轴轴载质量/kg4970后轴轴载质量/kg7465额定轴载质量分配允许前轴最大轴载质量/kg5000允许后轴最大轴载质量/kg10000表2.2 性能参数底盘型号单位或代号EQ1122GZ12D7最高车速Km/h95最大爬坡度%23油箱容积L280百公里油耗L35最小转弯直径m12.5驻车坡度%20表2.3 尺寸参数外型尺寸总长 OL8995总宽 OW2430高 OH2700轴距 WB5200前悬 FOH1180后悬 ROH2615车架前高 FHF650车架后高 FHR700轮距前轮 N11845后轮 N21640后轮胎最外尺寸 N3974车架外宽 N4 860车架可用长度 M0 5530驾驶室后围位置 M1 870蓄电池位置 M21433储气筒位置 M32198油箱位置 M4 2016表2.3 尺寸参数 续表接近角（度）34离去角（度）402.3 发动机结构该车的的发动机为直列六缸、四冲程水冷柴油增压发动机，参数见表2.4。表2.4发动机参数型式 直列四缸、四冲程水冷柴油增压发动机型号 C240 10额定转速r/min 2200额定功率KW (2200r/m) 235最大转矩NM(1500r/min) 880最低燃油消耗率g/(KWh) 200缸径冲程mm 114135排量L 8.3压缩比 17.3：1工作顺序 1-5-3-6-2-4燃油：夏季：0号轻柴油：冬季：根据气温选用合适的轻柴油2.4 变速器变速器可以选装DF6S750齿六挡变速器，变速器参数见表2.5。表2.5 变速器传动比一档二档三档四档五档六档倒档5.6063.6272.3131.48710.795.0452.5改装须知底盘的质量参数要求 底盘经过改装后，前、后轴的轴载质量应不超过允许的最大轴载质量。 改装后整车的要求： （1）改装后，必须保证汽车的功能和工作安全性，以及所有运动部件的运动空间； （2）要保证改装部分有足够的维修保养空间，特别是各润滑点，紧固螺栓、蓄电池和制动装置零部件的可操作空间； （3）日常保养的各检查及润滑点，必须保证不进行任何拆卸就能进行； （4）为满足法规的要求，不允许撤卸所设置的隔音板； （5）不允许对发动机的冷却系进行更改，不得妨碍空气吸入和废气排出； （6）安装改装部分时，各个部件都必须保证安全通过性，运行安全性、可靠性、功能及维修保养的方便性； （7）要确保底盘运动件如车桥、悬架、传动轴、转向器、制动元件及换档杆的功能和运动自由空间； （8）不得妨碍维修保养和润滑作业的进行； （9）当改装部分伸出驾驶室之上时，应保证驾驶室能够自由地翻转； （10）不得因改装而影响汽车的行驶、制动和转向性能； （11）所有的改装和对汽车的更改要按照国家现行法规实施；（12）改装厂家不经许可不能取下或更换东风标志，也不得在其它部位设置东风的标志，随散装件提供的东风标志要安装在东风汽车有限公司规定的位置上7。2.5总体设计2.5.1工作原理该道路清扫车由东风EQ1122GZ12D7汽车底盘、副发动机、风机、垃圾箱、水箱、水泵、油箱、油泵、扫刷、吸盘、附车架等组成。见图2.1扫刷将垃圾扫至规定位置,吸尘系统的高压风机产生高速运动的气流,在吸盘处形成较强负压,将垃圾吸入垃圾箱。由于垃圾箱空间突然加大,气流速度突然降低,同时集尘箱在两进灰口交接处喷出高压雾化水，将进出集尘箱内的灰尘喷湿，喷湿的尘土、垃圾及体积质量较小的颗粒在重力作用下沉至垃圾箱底部,树叶、纸张等被网挡住,细小颗粒再经垃圾箱隔板、挡板等进行二次降尘,使空气进一步净化,最后经风机再次回吹到吸尘口。图2.1 道路清扫总体布置2.5.2构造及功能（1）副发动机及风机传动系统该系统由发动机、发动机支座、带轮、风机、等组成。它为风机提供动力,副发动机启动后带动风机作业。副发动机采用BN492QA柴油机,经传动轴、皮带传动带动风机运转,副发动机通过安装在驾驶室内的油门控制器控制油门开度对转速进行调整,通过油门控制器上的限位螺钉限定其最高工作转速和怠速。发动机怠速为750800r/min,最高工作转速限定为2200r/min。该发动机最大扭矩为175.1N.m/2200r/min,最大功率为57.4KW、3800r/min。风机采用926-5A标准通用型风机8。（2）吸盘装置由吸盘、吸管、拖杆、吸口、侧滚轮、后滚轮等组成。为确保最佳清扫效果,吸盘支承滚轮着地后底边和地面的间隙应保持20mm左右,该间隙可通过提高和降低吸盘两侧支承滚轮的安装高度来调节。不清扫时通过提升装置提起吸盘,保证吸盘刚性部分离地间隙大于100mm,以利快速行驶。（3）清扫装置该装置由与车架中心线对称的左、右两清扫装置组成。扫盘离地110mm左右，扫刷触地状况对清扫效果和减少扫丝的磨损很重要,必须将扫盘对地倾斜成一定的角度,即将扫盘外倾3左右。扫刷磨损后必须对扫盘进行调整。当扫刷长度磨损减短至100mm时就需更换新扫刷。（4）垃圾箱垃圾箱为密闭的簿壁焊接容器,其作用是沉积垃圾和除尘。当从吸口吸入垃圾尘粒时含尘气流从吸口进入,经过垃圾箱空腔,通过分离孔板进入风机。垃圾箱内部经过防锈处理,垃圾箱安装在副车架上,由翻斗油缸倾翻卸料。垃圾箱与吸盘、风机、后箱门结合处用密封条严密密封以提高吸尘效果。当以上结合部密封条脱落或损坏时吸尘效果会明显下降,此时应及时紧固或更换密封条9。（5）液压与电气系统扫路车扫盘的旋转、伸出、缩回,垃圾箱的倾翻收回,吸盘的放下、提起等动作都由液压系统驱动和控制。液压系统主要由液压泵、液压马达、液压缸、电磁阀、单向节流阀、液压单向阀、背压阀、集流块、液压油箱、连接油管等组成。扫路车具有汽车底盘电气和专用工作装置电控与仪表两个独立的电气系统。底盘电气系统为常规通用系统;专用工作装置电控与仪表系统由电控箱、副发动机电气元件及电磁阀等组成,通过驾驶室内的仪表盘按钮操作实现专用工作装置电、液控制10。（6）洒水系统本扫路车是湿式、吸扫式扫路车,该车在清扫时和吸入时都设有喷水装置,达到压尘和防止二次污染的目的。水泵选择三缸活塞泵，额定转速820r/min，最高转速1200r/min，流量30L/min，最高压力3Mpa，最大耗用功率1.86KW。清扫作业时,将水泵工作控制开关旋至“工作”位置,压力水经洒水喷嘴及垃圾箱内喷嘴喷出,并形成水雾。2.6本章小结本章主要是对整车方案进行了初步的分析，并确定了整车方案中基本参数。对整车设计基本方案的确定。第3章 主要零件选择及其设计3.1风机的选择3.1.1风机的工作原理扫路车对尘粒的吸拾主要依赖风机对尘粒的作用力。这种作用力有两种形式，即空气流动对尘粒产生的动压和风机直接对尘粒产生的负压(静压)。动压和负压之和为风机的全风压。空气流动时产生的动压力相对较小，它只能带动较小的尘粒流动，最终还要依靠风机产生的负压吸拾尘粒。对质量较大的尘粒的吸拾主要依靠风机对尘粒产生的负压力。动压和负压可以相互转化，根据风流通道的形式，动压和负压会有不同的表现形式。通过尘粒在进人垃圾箱之前会经过两种不同形式的路径，即风道和吸嘴。在风道内，风机对尘粒的作用力主要体现在风机的负压上。若仅使用通道吸拾尘粒，那么风机只需要有足够的负压力便可。风机的风流量可以很小。但仅用风道吸拾尘粒，使得扫路车对路面的吸拾宽度太小，不适合扫路车的工作性能，为此增设吸嘴，目的是通过风流产生的动压将吸嘴宽度内的尘粒都带到风道的进口。在吸嘴内，除风道的进口存在极大的负压外，其余空间的负压较小，此时风机对尘粒的作用力主要依赖风机流量产生的动压力。根据动能定理 e=12mv2 （3.1）可知风的流速越大，风流产生的动压越大。其中，E为风的动能，m为空气介质的密度，v为空气的流速。能量守恒定律告诉我们:在一个封闭的系统中，流体的总能量是一个常数。根据伯努利方程可知 p+12v2+gh=c （3.2）(在扫路车的吸尘系统中，式中的流体势能pgh很小，可以忽略不计)，如果吸尘系统中的气流流经一个收缩(节流)截面时，气体将被加速。这种气体的加速将使它的动能增加，却使被加速处的静压力降低。根据式(3.1)可以看出若能获得较大的流速，则吸嘴的风流截面越小越好。为此，在设计吸嘴时，在保证尘粒能顺利进人吸嘴的同时，应尽量减少吸嘴与路面的距离。吸嘴的两个侧面和后侧面使用围板，也可以有效地减少吸嘴的风流截面，同时在较大尘粒不能被风流的动能带动时，还可以将其拖送至风道的进口。根据几种典型风机的性能参数绘制风机的流量。图3.1 几种风机的流量和功率曲线从图3.1可以看出，随风流量的增加，风机所需的能量会急剧增加。而且，风机产生的噪声主要是因为气流间的摩擦、流量的增加。因此，在风机的负压能满足吸拾尘粒的要求时，尽量选用小流量的风机，在降低能耗的同时，还可有效的降低风流产生的噪声，有利于除尘。3.1.2风机的选择扫路车欲吸拾尘粒，必须满足下述条件F吸拾 G尘粒 （3.3）式中：F吸拾为吸拾尘粒所需的吸拾力，N；G尘粒的重力，N。选取尘粒密度为P，初设可吸拾直径为沪d的尘粒(不规则物体按当量直径计算)，则吸拾尘粒所需的负压为p1d24gd36p12gd3 （3.4）式中：p1理想状态下吸拾灰粒所需要的负压，pa； 密度，kg/m3；D直径（或当量直径），mm。式（3.1）为理想状态下，风机吸拾尘粒所需的负压。但在实际工作过程中往往因为吸口形式、管路形状、路面状况的影响，所需的负压会大于理想状态下的负压，为此，需要用工况系数k(kl)来弥补作业中的能量损失，此时p2=kp1 （3.5）风机的全风压为动压和负压之和，动压和负压的比例会随着吸尘系统结构的不同而有所变化。离心式通风机在最佳工况下，出口动压约占全压的1020%，当偏离最佳工况时会大些。在此，取动压是全压的20%计算，于是，所需风机的全压为p3=p21-20%=1.25kp1 （3.6）扫路车有多种除尘形式，每种除尘形式均有压力损耗，常用除尘形式的压力损耗如表3.1。表3.1常用除尘形式的压力损耗.质性除尘重力除尘袋式除尘1001500501507001000其中袋式除尘多在干式扫路车上才有应用，在此，只选取惯性除尘和重力除尘的最大压力损失之和1650Pa，结合式（3.2）、（3.3）、（3.4）可得风机所需的全风压应满足如下关系式p吸拾=56kgd+1650 （3.7）式中：p吸拾扫路车在实际应用具有的全风力。综合实际情况取K=1.2，当量直径d=150mm,能吸入最大灰粒重量为3kg左右。则p吸拾=561.2343.140.1533100.15+1650=1653.1847w扫路车上风机跟吸尘系统的关系密切，在选用扫路车的风机时可以参考以下两点:为减少风机的能耗和噪声污染，应尽量减小风机的流量，在保证吸拾垃圾的性能的同时，最有效的办法是缩小吸嘴的风流截面。风机的选型一般按下述步骤进行: （1）计算确定隧道内所需的通风量； （2）计算所需总推力 It It=pAt （3.8）其中，At：风口横截面积(m2) ：p：各项阻力之和(Pa)。设计扫路车风机选择9-26型离心通风机输送介质的温度一般不超过80度。介质中所含的尘土及硬质细颗粒不大于150毫克/立方米。风机机座号No5#、风机的传动方式为A式。风机的传动方式为D式传动。出风口位置角度可按装配需要而定，并可根据装配的实际需求制作非标产品。风机性能参数见表3.2表3.2 9-26-5型离心通风机性能参数传动方式转速流量全压内效率内功率所需功率V带传动2900r/min4293m3/h6035pa77.2%9.12kw10.5kw3.2副发动机的选择副发动机在本设计中只驱动风机，因此对副发动机选择要求如下：(1)能完全驱动风机；(2)质量体积油耗越小越好；(3)价格越廉价越好。综合考虑选择为：BN49QA，最大扭矩：171.5N.M/2200r/min，最大功率：57.4kw/3800r/min。3.3副发动机与风机的传动设计根据风机和副发动机参数，风机与副发动机采用V带传动，由风机工作载荷变动很小（每天工作16小时，参照（杨可桢、程光藴、李甚生主编机械设计基础第五版。高等教育出版社，V代的设计参照表都为本数图表）表13-8选择工作系数KA=1.2故功率 pc为pc=kAp=1.210.5=12.6kw又由pc=12.6kw，转速n=2900r/min，查13-16选择SPZ窄V带。有参照表13-9，d1应不小于63mm，故取d1=100mm又由带轮传动比i=n1n2=d2d1(1-) （3.9）d2=n1n2d11-=5696.89mmn1为风机转速2 900r/min，n2为发动转速2 2003 800r/min， d1为风机带轮，d2副发动机带轮。取d2=130mm。当d2=130mm时发动机基本处于最大功率，经济油耗工况下工作，满足设计要求。验算带速v=d1n1601000=15.17m/s （3.10）带速在5-25m/s范围，满足要求。初选中心距a0=1.5d1+d2=345mm取a0=450mm，符合0.7d1+d2a0120 （3.12）满足要求。求v带根数ZZ=pcp0=pc(p0+p0)kkL （3.13）式中：p0单根V带的基本功率； p0单根V带i1时额定功率的增量； k包角修正系数； kL带常修正系数。查表13-5的p0=3.90kw。故传动比i此处删减NNNNNNNNNNNNNNNN字 需要整套设计请联系q：99872184。 （3.26）将相应数据代入（3.20）、（3.21）两式，得到（3）计算垂直面内的弯矩B点的最大弯矩为Nmm（4）计算水平面内的弯矩Nmm（5）计算合成弯矩Nmm作用在齿轮上的径向力和轴向力，使轴在垂直面内弯曲变形，而圆周力使轴在水平面内弯曲变形。在求取支点的垂直面和水平面内的支反力之后，计算相应的弯矩、。轴在转矩和弯矩的同时作用下，其应力为 （3.27）式中:（N.m）；轴的直径（mm），抗弯截面系数（mm3）。将数据代入得MPa在作业时，400MPa，符合要求。经校核1、3销轴都满足强度要求。3.6扫盘扫刷的设计扫刷的设计要求，清扫效果好，效力高。从扫刷接地点受力分析塑料扫刷，从形状上分有片形、圆形、椭圆形等；钢片扫刷为片形，尼龙扫刷和塑料扫刷多为圆形或椭圆形，但也有片形，有的扫刷甚至采用空心塑料管压扁用作扫刷；不管扫刷为何种形状，它对扫刷的磨损关系不大。而选用何种材料制造扫刷则对扫刷的磨损影响很大。事实上，与扫刷磨损有关的材料性能有硬度、导热性、摩擦因数等诸多因素，扫刷材料的耐磨性是这诸多因数的综合反映。材料硬度对扫刷磨损的影响在材料的诸多与磨损有关的因数中，对材料耐磨起主要作用的应当是材料的硬度。勿容置疑，钢片扫刷比尼龙或塑料扫刷硬度更大，耐磨性更好。但是由于钢片扫刷清扫作业时容易对路面造成损坏，所以大多数扫路车使用的是尼龙或塑料扫刷，特别是清扫沥青路面的扫路车。由于影响扫刷耐磨性的材料性能主要是扫刷材料的硬度，硬度越高，耐磨性越好，所以要提高扫刷的耐磨性就要提高扫刷材料的硬度，但是扫刷材料的硬度提高会使扫刷变脆，导致扫刷工作时易于折断。这就是说：扫刷要求材料不但具有高的硬度，并且还要有高的韧性。材料导热性对扫刷磨损的影响扫路车进行清扫工作时，扫刷以一定的压力与地面接触，旋转时与地面产生摩擦。扫刷与地面的摩擦，使扫刷接地端发热。对于钢片扫刷来说，这种发热对其耐磨性影响不大，原因之一是钢片扫刷有较好的导热性，此外钢的熔点较高，使其变软的温度也较高，钢片扫刷在摩擦发热下不易变软。但是，尼龙或塑料扫刷的导热性较差，摩擦发热时容易变软，使硬度降低而加快扫刷的磨损12。图3.7 扫盘扫刷结构综合考虑本设计扫刷如图3.7所示，扫盘直径d=216mm, 厚h=40mm，材料45，最大扫刷直径D=500mm.刷毛长度（mm）：200230，刷毛数量（根）：50010，刷毛直径（mm）：2.7，材质：PP聚丙烯或PE聚乙烯。3.7扫盘的布置形式吸扫式路面清扫车具有路面清扫范围宽、连续工作里程长、清扫保洁效率高、适应性好等特点。由于其吸扫装置对微细垃圾及尘埃具有良好的吸拾、除尘和输送效果,有效减少了清扫对环境的污染,同时能满足高等级公路快速往返和低速作业的要求,因而是高等级公路路面保洁最理想的清扫设备。大型吸扫式清扫车采用定型汽车底盘和双发动机驱动形式,其行走系统具有汽车行驶的独立性和工作可靠性,同时副发动机又可满足吸扫系统对动力的要求。掌握清扫车的关键应用技术,正确使用,合理维护,对保持清扫机械正常运转、提高出勤率和延长机械使用寿命有着十分重要的作用。合理选用吸扫装置的结构形式国产吸扫式清扫车的吸扫装置有4种布置形式:中置四扫盘后置吸嘴式、中置四扫盘加后置卧刷吸嘴式、前置二扫盘加中置二扫盘吸嘴式和中置二扫盘加中置卧刷双吸嘴式。中置四扫盘后置吸嘴式清扫车是在吸收国外先进技术的基础上,结合国内实际情况开发出的新一代路面清扫车,具有清扫视线好、易操作、清扫效果好等特点,其清扫宽度可达3.5 m,清扫速度可高达30 km/h,垃圾吸入粒度大(最大可达125 mm),扫净度可高达97.2%,且对周围环境污染小,最适合清扫刚性水泥或其它硬性路面13。扫盘的布置形式如图3.8所示：图3.8 扫盘布置形式3.8吸嘴的设计吸嘴是扫路车的一个重要工作装置，它是把前方扫刷扫进车辆中部的垃圾由地面输送到垃圾箱体内的一种垃圾导向输送装置。吸嘴结构、性能的好坏直接影响到整车吸尘的效果。如图3.9所示该机构通过销轴一端与吸嘴支耳相连，另一端与车架相连，通过液压缸和拉杆使吸嘴升降。吸嘴体通过销轴可绕该机构上下跳动，前后左右方向无法摆动。当遇到地面高低不平时，由于吸嘴无法摆动，随着地面的升高，吸嘴体整体提升，而地势低的一边间隙就加大了，从而造成底部漏风，吸力下降，地面无法清扫干净。吸嘴就能克服这种道路条件带来的问题。吸嘴升降直接由油缸的伸缩来控制。液压缸一端通过拉杆形卸扣与吸嘴支耳相连，液压缸为单作用缸，吸嘴放下时，活塞杆伸长，腔内无压力，吸嘴随路面高低而升降，油缸也会跟随伸缩，使吸嘴不受约束。前方导向杆通过铰接机构与吸嘴相连。铰接机构由铰接座和销轴、组成。铰接座的两个销孔成十字交叉布置，销轴连接导向杆和铰接座，销轴连接铰座和吸嘴体。吸嘴体可绕销轴前后摆动，绕销轴左右摆动。当路面高低不平时，吸嘴始终与地面保持平行，这样离地间隙也均匀不变，风机吸力也不受影响，同时降低对地面撞击的噪音，提高吸嘴的耐用性。提高对密度大、有粘性的垃圾的吸力。为的到最好的吸尘效果，要求进风面积越小越好，要求满足吸入尘粒的最小当量直径，综合城市和本车性能能吸入最大尘粒当量直径R=157mm的垃圾有纸张、塑料袋、质量小于0.15kg的固体颗粒。由于清扫车在清扫过程中不断的前进运动，当立即从地面被气流吹起、悬浮再被吸嘴吸入的时间超过了对吸嘴的有效作用时间，垃圾被吸入就无法吸走。为了提高清扫效果，可以提高气流速度，但这将加强风机和风压，提高清扫效果。吸嘴结构如图3.9所示。图3.9 吸嘴结构3.9喷水头、水泵、进尘管和水箱的选择设计参照同类车型水泵选择三缸活塞，三缸活塞泵的性能参数见表3.3。表3.3 活塞泵性能参数额定转速最高转速流量最高压力最大耗用功率820r/min1200r/min30L/min3Mpa1.86kw在清扫过程中，要求洒水根据作业要求选择2001YBS型精细雾化喷嘴，2001YBS型精细雾化喷嘴性能参见表3.4。表3.4 2001YBS型精细雾化喷嘴性能参数流量代码入口接头喷射角度喷嘴流量平均粒径异物直径Ybs003螺纹801.89L/min70um0.5mm根据喷水头和作业时间选择水箱，令喷水头每分钟的喷水量为Q,时间t，喷石头流量为v,则Q=nvt=41.89L/min1=7.56L/min （3.28）设清扫时间为12小时，则水箱的容积为Q水箱为Q水箱=7.56Lmin12h60min=5443.2L5t （3.29）水箱设计为方形，其效容积5m3能满足设计要求。进尘管选择GL-19pu351风管，材料：B弹性钢丝生产；直径：60mm-130mm； 风速：35/s。用途：用于固体如粉尘，粉末和纤维和屑片和颗粒，气体和液体环境，真空吸尘器，输送系统。食品和制药工业适用。3.10本章小结本章对道路清扫车的主要零部件进行选择和设计，并对所选择零部件和设计零部件进行结构分析，性能分析，对其实用性、经济型、安全性等作整体分析和精选。第4章 清扫系统的动力设计与计算4.1清扫系统的动力选择液压系统要实现其工作目的必须经过动力源控制机构机构三个环节。其中动力源主要是液压泵；传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接机构；执行机构主要是液压马达和液压缸。这三种机构的不同组合就形成了不同功能的液压回路。泵马达回路是清扫作业的主要回路，按照泵循环方式的不同有开式回路和闭式回路两种。开式回路中马达的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷却及沉淀过滤后再由液压泵送入系统循环，这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大，空气和油液的接触机会多，容易渗入。闭式回路中马达的回油直接与泵的吸油口相连，结构紧凑，但系统结构复杂，散热条件差，需设辅助泵补充泄漏和冷却。而且要求过滤精度高，但油箱体积小，空气渗入油中的机会少，工作平稳。设计的道路清扫车清扫系统的动力系统有机械传动、液压传动、还有气压传动。机械传动效力高，但机构太过复杂，制造成本高。气压传动效力太低，故选择液压传动。采用取力器从变速器取力，取力器驱动液压泵，液压泵驱动扫盘马达、水泵马达和液压缸【11】。4.2扫盘的驱动马达选择综合清扫道路实际情况选择扫盘转速为200r/min左右。故选择山东济宁液压件厂生产的BM100P摆线液压马达4个。马达与扫盘通过联轴器连接。联轴器选择凸缘联轴器（GB/T5843-1986）YLD9。表4.1 BM100P摆线液压马达主要参数排量额定压力额定转速额定扭矩最大被压输出功率重量总效率100mm/L10Mpa200r/min100N.M4Mpa2.05KW5.7kg60%4.3水泵马达的选择根据水泵参数，驱动水泵所需扭矩：T=9550Pn=95501.86820=21.7N.m （4.1）综合选择YM-B61BJL型中压双作用叶片马达1个，马达与扫盘通过联轴器连接。联轴器选择凸缘联轴器（GB/T5843-1986）YLD3。表4.2 YM-B61BJL型中压双作用叶片马达主要参数排量额定压力最高压力额定转速最高转速转矩重量安装尺寸61.13mL/r6.3Mpa7Mpa1000r/min2000r/min43.16N.m12.7kg脚架安装4.4液压缸的选择扫盘升降液压缸的选择根据装配尺寸和升降力，选择烟台市生产液压缸厂成产的轻型拉杆液压缸W70l-1-2LB100B-40R700-AB液压缸2个。 W70l-1-2LB100B-40R700-AB液压缸装配尺寸见装配图。 集尘箱举液压缸的选择根据装配尺寸和举升力，选择武汉油缸厂成产的DG-JB60C-E1L1100-Y3的液压缸1个DG-JB60C-E1L-Y3液压缸装配尺寸见装配图。4.5液压泵的选择液压泵驱动扫盘马达4个，水泵1个，液压缸3个。应液压缸工作时个马达都不工作，5个马达同时工作，故泵能驱动马达则能满足，由液压马达性能参数和液压损失、液力损失和泄漏故液压泵应满足Q泵4q扫+q水=4v扫扫+v水水=9200mL/r式中：Q泵、q扫和q水分别泵、扫盘驱动马达和水泵驱动马达的流量，v扫 v水 扫 水分别为扫盘驱动马达和水泵驱动马达的流量和转速。液压泵的额定液压应大一液压马达和液压缸中的任何一个，故液压泵的额定压力大于16Mpa。综上选择长江液压件厂生产的外啮合齿轮泵CBG2040。表4.3 外啮合齿轮泵CBG2040的主要参数排量额定压力最高压力额定转速最高转速工作油温容积效率总效率驱动功率40.6mL/r16Mpa20Mpa2000r/min3000r/min-208092%83%47.2kw4.6油路控制液压回路控制常用的有机械式、电磁阀控制等。电磁阀控制己广泛使用并相当成熟，操作性能得到了很大的提高。该设计采用电磁阀控制，该液压系统中扫盘上升和举升集尘箱卸载的时候需要保压，该系统采用弹簧蓄能器，对扫盘上升和集尘箱上升后保压。蓄能器选择CF-7-Ea10BF蓄能器。该液压系统中，扫盘和集成箱上升需控制上升速度系统需要装置节流阀，根基上升速度要求，扫盘上升时间为60S此选择节流阀为YF2-QS-010节流阀。油路控制原理见图4.1。图4.1 液压控制图原理图作业循环表见表4.4所示：表4.4扫车作业循环表动作名称电磁铁状态1YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA7 YA扫盘下降+-+扫盘作业-+扫盘上升-+-扫盘锁止-集尘箱上升+-+集尘箱锁止-+清扫作业+运输行走-4.7取力器的选择取力器驱动液压泵，应液压泵驱动功率为47.2kw故取力器的输出功率应大于泵的驱动功率，参照二类底盘和变速器型号选择东风4205KP-010取力器【45】。表4.5 4205KP-010取力器技术参数取力器型号4205KP1-010速比1.216输出方式法兰（矩形内花键连接）最大输出扭矩400N.m输出旋转方式于发动机相反操纵方式远距离电控操纵变速器取力窗口及其取力器接口尺寸和安装尺寸见图4.2和4.3图4.2 变速器取力窗口和取力器接口尺寸图4.3 取力器安装位置图4.8本章小结在本章详细的介绍了道路清扫车清扫系统的动力来源，动力传动，并对清扫系统动力性作详细分析计算。第5章 整车性能分析5.1汽车动力性能分析5.1.1基本参数确定发动机的输出转矩和输出功率随着发动机的转速变化的二条重要特性曲线，为非线形曲线。工程实践表明，可用而次三相式来描述汽车发动机的的外特性，即 （5.1）式中：发动机输出转矩(Nm)；发动机输出转速(r/min)；a、b、c待定系数，有具体的外特性曲线决定。根据外特性