工程清扫车气动系统设计研究

陈欢

（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300）

工程清扫车是针对双发动机环卫清扫车占用空间大、油耗高、成本大、噪声污染和排放超标等问题，实现沥青路面摊铺前和沥青路面养护过程中路面清扫作业的一种特殊清扫车。工程清扫车主要包含底盘及动力系统、除尘系统、液压气动系统、水路系统和电气控制系统。

本文主要是通过工程清扫车的整车结构，分析整车在工作状况下所需实现的气动功能，确定气动系统工作原理，并对气动原理进行分析，从而完成工程清扫车气动系统的设计与研究。

1 整车结构与功能要求

1.1 工程清扫车的整车结构

工程清扫车主要有两大结构模块组成，一个是可拆卸的前置吸盘，另一个是普通公路清扫车结构，如图1 所示。两个结构模块分别代表了两种不同用途，前置吸盘主要用于沥青路面养护对于铣刨坑槽的清扫；当通过风道切换装置将主吸嘴变为中置吸盘，工程清扫车变为普通清扫车，可对摊铺前路面进行清扫作业。

图1 工程清扫车三维结构图

1.2 气动系统的功能要求

在工程清扫车设计时，根据气动技术的特点，可将所需作用力小、运动距离短的环节运用气动技术进行控制。工程清扫车底盘选用东风天锦二类底盘，底盘自带气泵和贮气罐，因此，在气动系统设计时，可以不用考虑气源的设置。对整车所有执行元件进行分析后，需要使用气动系统控制实现的功能如下：（1）由于高压水泵由底盘变速箱通过取力器输出动力带动，因此，在非工作模式下，高压水泵不工作，需设置底盘取力器气缸控制高压水泵与取力器的连接，可使高压水泵在工作时运转，在转场时停止运转。（2）需实现中置吸嘴的左右两侧高压水喷杆的摆出与收回，根据作业模式，选择需要伸出的喷杆，并在完成吸扫作业后收回。（3）需通过气缸控制球阀开关，实现吸嘴左右两侧喷杆、箱体内自洁喷杆、后置喷雾杆高压水控制。（4）需实现高压水路的卸荷。在不需要高压水进行作业或者在开始工作高压水泵需要启动时，高压水系统应处于卸荷状态。（5）需在高压水路设置吹气口。在低温的工作环境下，当吸扫车工作完成后，通过气压系统中的高压空气排出高压水路系统内的积水，可以避免积水结冰使管道或零件损坏。（6）由于工程清扫车在对摊铺前路面进行清扫时，需根据路面的实际情况可选择单边吸扫功能，因此，设置左右风门控制气缸，在单侧作业时关闭另一侧吸嘴风道。（7）需设置前置吸嘴风门切换气缸，实现前置吸嘴部分风道与中置吸嘴风道的切换。在前置吸嘴工作时，关闭中置吸嘴风道，开启前置吸嘴风道。（8）需实现前置吸嘴部分立刷的摆出与收回，由于前置吸嘴立刷不需要单边作业，因此，可以控制两个气缸同时推出立刷，如图2 所示。（9）需实现前置吸嘴部分侧轮的摆出与收回。当前置吸嘴工作时，摆出侧轮，对吸嘴起到支撑作用。前置吸嘴停止工作后，收回侧轮，节约空间位置，如图2 所示。

图2 前置吸嘴结构组成

2 气动系统原理及分析

2.1 气动系统原理

由于系统中各执行元件、控制阀及管道的气体均来自底盘贮气罐，因此，工作压力应按照气泵额定压力来选择。结合以上分析，工程清扫车气动系统原理图如图3 所示。

2.2 气动系统原理分析

图3 气动系统原理图

工程清扫车气动系统是整车实现正常工作一个很重要的组成部分。气动系统的气源来自底盘贮气罐，底盘气泵产生压缩空气经由气源处理组件和自保护四路阀组成的空气处理单元后进入贮气罐，其工作原理分析如下：（1）通过控制电磁阀电磁铁DT4 ～DT14，分别控制高压水泵卸荷球阀气缸、左喷杆收放气缸、右喷杆收放气缸、吸嘴喷杆球阀开关、喷雾球阀气缸、自洁球阀气缸、左喷球阀气缸、右喷球阀气缸、左风门开关气缸、右风门开关气缸、风道转换开关气缸的推出和收回。（2）前置清扫装置工作时，气动系统中的立刷收放气缸、后轮收放气缸并联在一起，动作时同时摆出或者收回。（3）当前置吸盘顺利进入铣刨槽之后，DT1 得电，气缸伸出，立刷摆出并将刷丝压紧在作业面上进行清扫作业。作业完成之后，DT11 失电，气缸缩回，立刷收回。在吸盘需要换到另一侧作业时，DT2 得电，气缸收回，后轮摆出到水平位置，避免与前置清扫装置的伸缩摆臂发生刚性碰撞，动作完成后DT2 失电，后轮回到起始位置。（4）考虑到输送管道的布置及操作人员的习惯，风道切换装置设置在车辆中置吸盘的左吸口处，前置清扫装置工作时，DT12、DT14 得电，中置吸盘左侧吸口打开，风道转换开关气缸将中置吸盘左口风道与前置吸盘风道连通，DT13 保持失电状态，此时，垃圾箱内的负压便传递到前置吸盘吸口处，碎料便能通过前置吸口进入垃圾箱内，完成前置吸盘的清扫作业。

3 结语

通过对清扫作业模式下，工程清扫车气动系统各部分的需求进行分析，选择需要利用气动系统控制的执行机构，设计气动系统的工作原理图，对比设计需求和气动系统的工作原理，逐项验证了工程清扫车气动系统的可行性，为产品的试制生产提供了依据。