扫路车扫刷自适应触地压力调节系统

任 浩

REN Hao

中国重汽集团青岛重工有限公司 山东青岛 266000

扫路车扫刷自适应触地压力调节系统

任 浩

REN Hao

中国重汽集团青岛重工有限公司 山东青岛 266000

分析了目前扫路车扫刷触地系统的结构，指出了此类扫路车在进行清扫作业时，其扫刷触地压力难以保证均匀一致，存在扫刷磨损过快、清扫效率低的缺陷。针对上述缺陷，介绍了一套新型触地压力调整机构，可实现触地压力的精确调整，保证了作业时扫刷触地压力保持一致。

扫路车 扫刷 扫盘触地压力 磨损

1 前言

随着我国城镇化率不断提高，人们对城镇环境卫生的要求也不断提高，这种不断扩大的保洁需求促进了各种环卫保洁机械的研发制造。

对于集路面清扫、垃圾收集和运输为一体的扫路车来说，扫刷是影响其清洁性能的关键部件，也是扫路车作业时易耗损的部件，它通常在连续工作十余个工作日后就需要更换。影响扫刷磨损程度的因素很多，扫刷的触地压力是其中一个重要因素。通过对北京、上海、天津等城市使用的扫路车调查发现，目前我国自主研发的扫路车都是通过弹簧拉杆控制扫刷的触地压力。由于这种方式调整起来比较麻烦，因此一般情况下，操作人员连续作业几天后，才会对扫刷触地压力进行一次调整，由此大大影响了清扫效果，并且此结构不能保证扫刷触地压力的一致性。因此，提高扫刷材料的耐磨性和设计简单可靠的扫刷自适应触地压力调整系统很有必要，这对提高扫路车清扫性能、降低作业成本具有较大的现实意义。

2 扫刷触地压力调整机构原理

我国现有的主流扫路车扫刷触地压力是通过调整弹簧和拉杆的长度来调整扫刷触地压力的。此种结构下，扫刷与路面的接触压力不可控，压力会随路面的高低起伏而发生变化，出现漏扫或者扫刷磨损严重等现象。现以国内主流扫路车为例，对其中的一个扫刷加以研究，以期找到改进办法。扫刷触地压力调整机构如图1所示。

图1 传统扫刷触地压力调整机构

传统的扫刷接地压力调整机构由扫刷支撑结构、气缸、四连杆机构、扫盘、弹簧及拉杆机构连接组成。通过气缸的收放实现扫刷的升降，如图2所示。当两位五通电磁换向阀处于如图2所在的位置时，锁止阀打开，气缸小腔连通大气，扫刷通过自重降落，与地面接触，之后通过调整弹簧和拉杆的距离实现调整扫盘上下位置，从而得到不同的扫刷触地压力。通过该方法调整扫刷触地压力有诸多不便，以至于有的操作者从不进行调整。

图2 传统扫刷触地压力调整示意图

3 目前国内研究机构研究现状

目前，国内研究机构有做出如图3所示的压力测试传感机构[1]，安装在马达安装底板上的扫刷马达的输出轴通过法兰与法兰连接轴连接，在法兰轴上和外套架内装有直线轴承和滑块及主弹簧，外套架上有一法兰与扫盘固定，在外套架的上端装有滚动轴承和顶杆支架，顶杆支架上顶杆通过安装板上导向孔指向微动开关的触头；马达轴旋转时，由法兰轴上滑块带动外套架及扫盘旋转；扫盘通过外套架、主弹簧和滑块悬挂在法兰轴上，这样，扫盘既可随马达轴转动，还可沿法兰轴上下移动，以实现传感压力位移。压力测试传感机构处于工作状态时，其主副弹簧均受压，主弹簧承受扫盘自重和副弹簧压力，副弹簧起到调节触地压力并提高本机构工作可靠性和稳定性的作用；滚动轴承保持安装在外套加上的顶杆支架不转并能随外套架一起上下移动；法兰轴上滑块带动外套架及扫刷转动并能让外套架相对法兰轴上下移动；直线轴承用来减少外套架上下滑动的摩擦力，提高测力机构的精确度。

但此设计中的扫刷触地压力是在扫刷每次下放过程中获得的，一旦确定，清扫作业时并不会实时调节扫刷的触地压力。

图3 扫刷触地压力测试传感机构结构图

4 扫刷自适应调节触地压力系统的设计

目前，在国内扫刷触地压力研究没有突破性进展的情况下，本文提出的扫刷自适应调节触地压力系统可以解决扫刷接地压力难以控制的问题。其系统包括气缸、扫刷支撑结构、四连杆机构及扫刷触地压力控制系统。扫刷触地压力控制系统包括梭阀、锁止阀、电磁换向阀、减压阀及气源，其中电磁换向阀包括两位五通电磁换向阀和两位两通电磁换向阀；气源连接两路管路并在两路管路之间切换，一路通过两位五通电磁换向阀依次连接锁止阀、梭阀、气缸，另一路通过两位两通电磁换向阀依次连接减压阀、梭阀、气缸；两个进气口分别连接锁止阀和减压阀，出气口连接气缸。扫刷自适应调节触地压力结构如图4所示。

图4 扫刷自适应调节触地压力结构示意图

扫刷自适应调节触地压力结构的控制系统的气源由汽车底盘提供，如图5所示。气源给整个系统持续供气，气源通过两位五通电磁换向阀、锁止阀、梭阀向气缸提供高压气时，气缸收缩，扫刷收回；如需扫刷落地工作时，如图6所示，两位五通电磁换向阀接到电信号后向左打开通气，锁止阀被打开，气缸小腔与大气相连，扫刷靠自重带动气缸伸出，扫刷落地，之后两位两通电磁换向阀自动收到一个电信号，阀块向右移动打开通气，高压气通过减压阀变为低压气，最后经过梭阀将低压气供给气缸小腔，气缸小腔对扫刷产生向上的提升力。经过减压阀调整气压，气缸小腔产生的提升力略微小于扫刷自重，因此大大减小了扫刷对地面产生的正压力N，从而减小了扫刷与地面产生的摩擦力F，极大降低了扫刷的磨损速度。

图5 扫刷回收状态控制示意图

图6 扫刷工作状态控制示意图

5 结语

扫刷自适应调节触地压力系统通过无极调节气压，可以精确设定扫刷与地面的接触压力，扫刷与地面之间的压力不会因路面高低起伏而发生变化，接触压力调整好后，无需再根据扫刷的磨损量进行人工调节，方便实用的同时更能有效地控制扫刷磨损量且不会出现漏扫现象，降低了扫路车的使用成本，提高了清洁效率。

目前，扫刷自适应调节触地压力系统已应用到了扫路车上，并获得了专利保护（专利号：ZL201620165342.3）。配置该系统的扫路车已经出口部分国家，经超过1 000 h的使用验证，安装此系统的扫路车扫刷更换周期延长，性能可靠，使用方便，得到了用户的高度好评。

希望此系统可得到推广，促进我国的扫路车行业的发展（提示：使用此系统时请得到专利所有者的授权许可，避免侵权）。

[1]耿兴平,何黎娟.扫路车扫刷处理压力自控装置的研究[J].专用汽车，2009(09):61-62.

Brush Self-adaptive Touch Ground Pressure Adjustment System in Sweeper

the structure of touching ground system of current sweeper trucks was analyzed, and the difficulty was point out to keep the pressure of the brush uniform when the sweepers with this structure clean up the road. and thus the brush is worn out fast, and the cleaning efficiency is low as well. To resolve the problem, a new set of pressure adjustment structure is put forward, which realized the accurate adjustment and ensure the uniformity of pressure.

sweeper ; brush; touching ground pressure;worn out

U469.6+91.03

A

1004-0226(2017)08-0109-03

任浩，男，1989年生，助理工程师，主要从事道路清扫设备的研发工作。

2017-05-22