毕业设计（论文）-湿式清扫车清扫机构的设计（全套图纸）

毕业设计报告(论文) 报告(论文)题目： 湿式清扫车清扫机构的设计 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 车辆工程 作者所在班级： B13141 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 2017.05 北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院毕业论文北华航天工业学院本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明 本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有，本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 湿式清扫车清扫机构的设计 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。本人遵循北华航天工业学院有关毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。本人同意北华航天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的的前提下，可以公布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。特此声明毕业设计（论文）作者： 指导教师： 年 月 日 年 月 日摘 要从我国开始重视清扫车到现在，清扫车的形式经过了从单一的纯扫式发展到目前的多种型式，虽然很快的提高了产品性能和产品质量，迅速缩短了与发达国家的差距。但是情况仍然不容乐观，我国清扫车的发展水平和国外发达国家依旧无法相比，特别是在某些高端方面，例如可靠性、环保性等。本次毕业论文介绍了湿式清扫车清扫机构的设计内容。说明了在设计湿式清扫车清扫机构时容易出现的问题，同时对清扫系统的设计进行了详细的说明，并且分析对比了各种相关专用设备的工作原理。最后还对清扫机构各个设备如扫盘、吸嘴、集尘箱、风机等的选择进行了仔细的对比分析，最大程度的保证了道路清扫作业的安全性与环保性。关键词：湿式清扫车 清扫机构 扫刷 扫盘 吸嘴 集尘箱 全套图纸加1538937063ABSTRACTFrom the beginning of our country began to pay attention to the beginning of the sweeper to the present, the form of sweep from a single pure sweep to the current development of a variety of types, although soon improve product performance and product quality, quickly shorten the gap with the developed countries The Especially in the face of reform and opening up this good time, in the use of imported key parts of the auxiliary support of the product performance and reliability of the Sweeper have been greatly improved. But the situation is still not optimistic, the level of development of Chinas sweeper and foreign developed countries still can not be compared, especially in some high-end aspects, such as reliability, environmental protection and so on. This paper introduces the design of the wet sweeping sweeping mechanism. The design of the cleaning system is described in detail, and the working principle of various related special equipment is analyzed and compared. Finally, the cleaning mechanism of various equipment such as the sweep, nozzle, dust box, fan and other options for a careful comparison, the greatest degree of assurance of road cleaning operations of the safety and environmental protection.Key words: the path sweeps clear the vehicle cleaning mechanism sweeps the plate attracts the mouth the collection dust box the private car2目 录摘 要1ABSTRACT2目 录1第一章 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11.2道路清扫汽车的发展现况与未来发展11.2.1道路清扫车的国内发展现状11.2.2道路清扫汽车的国外发展现状11.2.3道路清扫车的发展与展望11.3本设计的主要内容2第二章 道路清扫车的总体设计32.1整车参数的确定32.1.1尺寸参数32.1.2质量参数32.2发动机结构52.3 变速器52.4总体设计52.4.1工作原理52.4.2构造及功能62.5本章小结6第三章 主要零件选择及其设计83.1风机的选择83.1.1风机的工作原理83.1.2风机的选择93.2副发动机的选择103.3副发动机与风机的传动设计113.4集尘箱的设计123.5集尘箱卸载摆臂的设计133.6扫盘扫刷的设计183.7扫盘的布置形式193.8吸嘴的设计193.9喷水头、水泵、进尘管和水箱的设计203.10本章小结21第四章 清扫系统的动力设计与计算224.1清扫系统的动力选择224.2扫盘的驱动马达选择224.3水泵马达的选择224.4液压缸的选择234.5液压泵的选择234.6油路控制244.7取力器的选择254.8本章小结26第五章 结论27致 谢28参考文献29第一章 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（1）提高在城市中的居民的生存质量；（2）可以提高城市环境质量，使其可以满足国家的环境指标；（3）避免路面因为灰尘或垃圾过早过度的破损；（4）提高清扫工作效率，降低成本，可以节约人力物力；1.2道路清扫汽车的发展现况与未来发展1.2.1道路清扫车的国内发展现状 我国在20世纪60年代开始发展道路清扫车于20世纪60年代。但我国第一辆吸扫式清扫车出现于80年代末。因为吸扫式清扫车拥有较多优点，例如清扫效率高，清扫能力强等，所以它可以被广泛使用。到了21世纪，由于市场呈现多元化等因素，促进了清扫车的发展。与此同时湿式清扫车也出现了。因为湿式清扫车风道结构相对简单，也不需要采用灰尘过滤器，同时又具有清扫效率高、二次污染小的优势，获得了大家的喜欢。但由于全国各地气候差别大，尤其是在寒冷状态下，湿式清扫车的做种效果更是大打折扣。同时在高速以及城市高架桥处，由于给水不方便，更加影响了湿式清扫车工作的持续性。这些劣势也需要以后科技发展来克服。1.2.2道路清扫汽车的国外发展现状 欧洲在19世纪20年代开始发展道路清扫保洁机械，但到了20世纪40年代就可以批量生产扫路车，如英国的Johnston、美国的ELGIN、德国的FAUN-KUKA等，这些公司生存的扫路车不管从销售规模还是可靠性和技术水平都比国内生产的扫路车有优势，而且发达国家已经在向紧凑、环保、多功能发展，并开始采用新材料。1.2.3道路清扫车的发展与展望 随着经济的发展和社会进步，人们对生存质量的要求愈来愈高，交通便捷也越来越成为成为社会发展的迫切需要，高等级公路的速度发展使多年来的人工清扫不再适合我国高等级公路的需要，所以清扫车的发展将会越来越好，而湿式清扫车做为清扫车之中的一种也会随之进一步迅猛发展，而且应用也将越来越广泛，不仅用于道路，甚至进入工厂及各家各户。但是湿式清扫车还有众多缺点仍然需要以后克服。1.3本设计的主要内容本设计主要内容：（1）清扫形式的选择；（2）二类底盘的计算与选择；（3）清扫刷的设计；（4）吸尘系统的选择和设计；（5）集尘系统的设计和计算；（6）洒水系统的设计计算；（7）整车液压系统的设计计算；第二章 道路清扫车的总体设计2.1整车参数的确定2.1.1尺寸参数（1）外廊尺寸搭载设计的清扫机构的湿式清扫车总长度为13400m，车高为3500m，车宽为2480mm。（2）轴距搭载设计的清扫机构的湿式清扫车的轴距为5200mm。（3）轮距搭载设计的清扫机构的湿式清扫车的轮距前后都为1800mm左右。（4）前、后悬搭载设计的清扫机构的湿式清扫车前悬为1205mm，后悬为1700mm。2.1.2质量参数（1）装载质量 搭载设计的清扫机构的湿式清扫车的装载质量大约为7000kg。（2）整备质量 搭载设计的清扫机构的湿式清扫车的整备质量大约为11000kg。（3）总质量 总质量的计算公式为 （2.1）式中：mp乘员质量kg，按座位数计，65kg/人。搭载设计的清扫机构的湿式清扫车的总质量为12000kg左右。结上选择东风牌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额定轴载质量分配前轴最大轴载质量/kg5000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）402.2发动机结构设计的湿式清扫车的发动机参数见表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：夏季采用0号轻柴油：冬季则根据气温选用合适的轻柴油2.3 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5.6063.6272.3131.48710.795.0452.4总体设计2.4.1工作原理该湿式道路清扫车是由汽车底盘、副发动机、风机、垃圾箱、水箱、油箱、扫刷、吸盘等组成。见图2.1扫刷将垃圾扫至指定位置,吸尘系统的高压风机产生高速运动的气流,在吸盘处造成较强负压,将垃圾吸入垃圾箱。因为垃圾箱空间突然变大,气流速度忽然降低,此时集尘箱在两进灰口交汇区喷出高压雾化水，把进出集尘箱内的灰尘变湿润，被雾化水湿润的尘土、垃圾及体积质量较小的颗粒在重力作用下降到垃圾箱底部,而树叶、纸张等被网挡住,细小颗粒继续经垃圾箱隔板、挡板等进行二次降尘,使空气进一步净化,最终经风机再次回吹到吸尘口。图2.1 道路清扫总体布置2.4.2构造及功能（1）副发动机及风机传动系统该系统替风机提供动力,副发动机启动后带动风机工作。副发动机采用BN492QA柴油机。发动机怠速运行为750800r/min,最高工作转速限制为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。根据要求风机采用927-5B型。（2）吸盘装置吸盘装置由吸盘、吸管、拖杆、侧滚轮、后滚轮等组成。作用是吸取垃圾。（3）清扫装置该清扫装置是由左、右两清扫装置组成。作用是清扫垃圾。（4）垃圾箱垃圾箱为密闭的簿壁焊接容器。作用是沉积垃圾和去除灰尘（5）液压与电气系统液压系统是由液压泵、液压马达、液压缸、电磁阀、单向节流阀、液压油箱等组成。作用是控制清扫机构的动作。（6）洒水系统洒水系统是由水泵、喷嘴等组成。作用是压尘和减少二次污染。该系统选用的是水泵三缸活塞泵，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。2.5本章小结本章主要是初步分析了整车方案，不但基本确定了整车方案中所用到的基本参数。而且确定了整车设计的基本方案。第三章 主要零件选择及其设计3.1风机的选择3.1.1风机的工作原理湿式清扫车主要靠的是风机产生的高速气流对垃圾尘粒的作用力来吸取尘粒。该作用力有两种形式，即空气流动对垃圾尘粒产生的动压和风机产生的高速气流直接对垃圾尘粒产生的负压(静压)，俩种压力之和为风机的全风压，但是吸取垃圾尘粒主要靠风机产生的负压。依据动能定理 （3.1） 可知风速越大，动压就越大。其中，E风的动能； M空气介质的密度； V空气的流速。根据伯努利方程可知 （3.2）当吸尘系统中的气流通过一个收缩(节流)截面时，气流速度增加，因此动能增加，从而使加速处的静压力降低。依据式(3.1)可以看出如果要获得较大的流速，那么吸嘴的风流截面应该越小越好。依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，风机所需的能量会随着风流量的增加而会增加，所以在满足设计的要求下，应该尽量选择较小流量的风机。3.1.2风机的选择湿式清扫车想要吸拾尘粒，应该满足以下条件F吸拾 G尘粒 （3.3） 式中：F吸拾力，N；G尘粒本身的重力，N。吸拾尘粒所需的负压为 p1d24gd36 （3.4）式中：理想状态下吸拾垃圾尘粒所需要的负压，pa； 密度，kg/； d直径（或当量直径），mm。因为会有能量损失，所以需要工况系数k来补充p2=kp1 （3.5）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）湿式清扫车会有压力损耗。除尘方式的压力损耗如表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因为袋式除尘基本不会湿式清扫车上应用，所以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）可得风机需要的全风压应满足以下关系式 （3.7）式中：扫路车在实际应用具有的全风力。根据实际情况取K=1.2，当量直径d=150mm,能吸入最大灰粒重量大约为3kg。则p吸拾=561.2343.140.1533100.15+1650=1653.1847w下面开始选择风机型号: （1） 计算隧道内所需的通风量； （2）计算所需总推力 It=pAt （3.8）其中，At：风口横截面积(m2) ：p：各项阻力之和(Pa)。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副发动机的选择选择副发动机的要求如下：(1)能满足驱动风机的要求；(2)质量体积油耗在满足要求的条件下越小越好；(3)价格越低越好。根据以上考虑选择为：BN49QA，最大扭矩为171.5N.M/2200r/min，最大功率为57.4kw/3800r/min。3.3副发动机与风机的传动设计依据风机和副发动机参数，风机与副发动机采用V带传动，由于风机工作载荷变动很小，选择工作系数故功率为又由，转速n=2900r/min，选择SPZ窄V带。又因为应不小于63mm，故取=100mm 因为带轮传动比 （3.9） d2=n1n2d11-=5696.89mm为风机转速2 900r/min，为发动转速2 2003 800r/min，为风机带轮，副发动机带轮。取。验算带速 （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=450mm，符合0.74q扫+q水=4v扫扫+v水水=9200mL/r式中：泵的流量； 扫盘驱动马达的流量； 水泵驱动马达的流量； 扫盘驱动马达的转速； 水泵驱动马达的转速； 扫盘驱动马达的流量； 水泵驱动马达的流量；液压泵的额定液压应该比液压马达和液压缸中的任何一个都要大，所以选用液压泵的额定压力大于16Mpa。结合以上分析选用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油路控制液压回路的控制方式主要有机械式控制和电磁阀控制俩种形式，本次设计采取电磁阀控制，因为液压系统中扫盘上升和举升集尘箱卸载的时候需要保压，所以系统采用弹簧蓄能器来满足保压需求。蓄能器选用CF-7-Ea10BF蓄能器。本次设计的液压系统需要控制扫盘和集成箱的上升速度，所以系统装置了节流阀，依据要求，扫盘上升时间为60S，所以选用的节流阀为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的作用是驱动液压泵，因为液压泵驱动功率为47.2kw，而且取力器的输出功率应该大于泵的驱动功率，综合考虑选用东风4205KP-010取力器。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本章小结本章对湿式清扫车清扫系统的动力来源和动力传动做了详细的介绍，也详细分析计算了清扫系统的动力性。第五章 结论 本次湿式清扫车清扫机构的设计大多是以最新QC/T29lll-993扫路车技术条件和QC/T51-993扫路车性能试验方法为参考完成的。研究了解现有车型的设计原理和参数选定,完成了了湿式清扫车清扫机构的设计。本次设计的重点是清扫系统的设计。研究的内容和成果如下：（1）设计清扫宽度为2800mm，清扫速度为520km的道路清扫车；（2）湿式清扫车清扫机构的设计是按照QC/T29lll-993扫路车技术条件和QC/T51-993扫路车性能试验方法的标准和要求来进行选用和设计,从整车的安全性能、实用性能、经济性、环保性入手设计清扫系统、集成系统和对动力系统的选择；27