浅谈高压洗扫车垃圾箱结构优化设计

吴春艳

摘 要：高压清扫器具有清洗效率高、运行方式多样化等特点。广泛应用于各种城市道路、高速公路，可对市政道路、隔离墙、路缘等进行除尘、降尘。高压清扫器主要包括底盘、动力系统、液压系统、垃圾箱、清扫盘、吸嘴等装置。其中，垃圾箱主要用于收集高压清洗后的垃圾和污水。因此，垃圾箱的设计决定了整车的连续工作时间。本文从垃圾箱的整体结构入手，对垃圾箱的上、下、后门进行了分析，并对过滤装置和后门锁紧装置的结构进行了优化，提高了垃圾箱在工作状态下的安全性和可靠性。

关键词：高压洗扫车;垃圾箱;结构优化;设计

1 产能要求及任务

洗扫车生产线初步确定为产量为：1辆份/3天，生产规模为小批量生产，车间厂房由原型材车间半跨厂房改建而成，厂房面积80*24=1920m2。

洗扫车生产车间主要完成本公司洗扫车产品垃圾箱体、吸嘴、清水箱、污水箱和其他支架类小件的焊接，以及动力传动系统、垃圾箱体、水、电、气管路等底盘附件的装配，同时还承担成品和半成品零部件的板料以及毛坯存放。

2 生产工艺布局原则

生产线工艺布局要求在确保洗扫车产品质量的前提下，尽可能采用市场上普遍使用的、成熟的生产工艺，设计中要尽可能地做到精确和细致，力争在设备投入、人员配置、工序连接等方面做到经济高效。

3 工艺流程和布局情况

3.1 工序分析

3.1.1 下料工序

洗扫车零部件材料主要以钢板、型材（矩管）为主。钢板和型材主要材质为不锈钢板06Cr19Ni10、冷板DC01、Q355、Q235、NM400等，目前与公司垃圾车产品材质基本相同，矩形、方形零部件可在剪板机上进行剪切，板材异型件可在等离子上进行割型，成型工序主要在数控折弯机进行;型材主要以锯床切割方式进行加工。板料和型材均可在原生产车型下料车间进行下料加工，故生产布局时，对洗扫车的零部件下料工序不用单独考虑。

3.1.2 焊接工序

（1）小件焊接工位：主要完成，清水箱、污水箱、扫盘、刷架及附件焊接、吸嘴体焊接等6种零件及分总成的焊接，其中清水箱按3天/套进行核算，焊接占用面积26m2，吸嘴体按2天/套核算，占用面積6m2，其余零部件焊接占地面积均小于2m2，焊接时间均小于一天，配备焊工8人，打磨工2人，焊机8台，总占地面积149.6m2;

（2）垃圾箱焊接1工位：主要完成小副车架点固及焊接，根据小副车架外形尺寸，分为两个焊接区（15m2），一个材料存放区（25m2），和一个成品存放区（15m2），配备焊工2人，打磨工1人，焊机2台，总占地面积108.6m2;

（3）垃圾箱焊接2工位：主要完成前后骨架分总成焊接，分为两个焊接区（12m2），一个材料存放区（26.5m2），配备焊工2人，焊机2台，总占地面积94.2m2;

（4）垃圾箱焊接3工位：主要完成骨架分总成焊接，分为一个焊接区（21m2），一个材料存放区（26.5m2），配备焊工1人，打磨工1人，焊机1台，总占地面积83.5m2。

3.1.3 装配工序

（1）分装1工位：主要完成垃圾箱及副车架总成分装，分为2个副车架分装区，2个垃圾箱分装区，一个材料存放区（6m2），配备焊工1人，装配工4人，焊机1台，总占地面积114.4m2;

（2）装配1工位：主要完成后防护及低压水路装配，有一个装配区（23.5m2），配备焊工1人，装配工2人，焊机1台，总占地面积103m2;

（3）装配2工位：主要完成动力传动系统总成装配，分为1个装配区（23.5m2），1个发动机分装区（9m2），2个存放区（5m2），配备焊工1人，装配工3人，焊机1台，总占地面积103m2;

（4）装配3工位：主要完成吸嘴体及扫盘总成装配，分为1个装配区（3.5m2），1个吸嘴体分装区（9m2），3个存放区（7.5m2），配备焊工1人，装配工3人，焊机1台，总占地面积103m2;

（5）装配4工位：主要完成垃圾箱及清水箱总成装配，有一个装配区（23.5m2），配备焊工1人，装配工3人，焊机1台，总占地面积103m2。

3.2 设备能力分析

本文仅对生产过程中的焊接设备和起重设备进行分析，其他设备如风板等未进行分析。

3.2.1 焊接设备

焊机总计20台，焊工只有15人，能够满足要求。

3.2.2 起重设备

（1）搭装工位：5T桥式起重机一台。需要在全车间吊运的分总成约有19种，每件吊运4次，每次按5min计算，起吊总时间为：19*5*4=380min，设备每天按10H计算可用时间为：10*60=600min，设备利用率：380/600=0.63，属合理范围;

（2）焊接工位：两台3T起重机。需要吊运的零部件约有45种，每件吊运4次，每次按5min计算，起吊总时间为：44.7*5*4=900min，设备每天按10H计算可用时间为：10*2*60=1200min，设备利用率：900/1200=0.75，属合理范围。

3.3 涂装工序

洗扫车涂装工序主要以空气喷涂为主，吸嘴、清水箱和支架类小件喷涂，目前只有涂装线1条。洗扫车中最大零部件为垃圾箱，其尺寸5528*2485*2255，符合涂装线最大涂装零部件尺寸9600*3600*3500要求，故现有涂装线可满足洗扫车产品的涂装要求，使用涂装线对洗扫车进行涂装，所以涂装工序也不用进行单独考虑。

3.4 生产布局

洗扫车生产线在80*24米的场地上，采用从西向东的物流方向，布置垃圾箱装焊线1条，底盘搭装线1条，各4个工位，按3天/台的产能进行布置。

4 垃圾箱的结构设计

洗扫车的垃圾箱主要分为上部垃圾桶箱和下部清水箱及污水箱。上垃圾池和下清水池通常用隔板隔开，形成一个独立的空间，以保证垃圾产生的污水不会污染清水池内的水。

垃圾箱一般设计为单层不锈钢结构，箱体底部倾斜，便于倾倒垃圾和污水。当垃圾箱液位达到一定高度时，报警系统报警，停止运行，及时排放污水。在排放污水时，在安装在车上的液压缸升起将垃圾桶吊起之前，应打开卸料保护装置，防止倾倒和卸载过程中液压作用的不安全事故。打开保护装置后，垃圾箱后门由液压缸打开、关闭和锁定。倾倒后，应关闭保护装置，然后垃圾才能回到原来的位置。

4.1 垃圾箱顶部设计

顶板上安装有密封板，密封板覆盖在大气缸孔上。目的是观察风扇的运行状况。因此，为了防止碎屑掉落，密封板上设有手柄，便于开启和关闭。在前清水池对应的顶板上安装两个90度弯头。其目的是为了在加水时，排除前水箱内的空气，防止水箱内压力过大而导致侧板变形。顶板设有四个吊环，与四个吊环相对应的顶板下焊接不锈钢管。箱体由吊环上的吊环螺栓吊起，防止箱体在起吊过程中变形或撕裂。

4.2 箱体底部设计

风机口焊板与风机口通过密封圈相连接，避免漏气。车辆前水箱两边均设有溢流管，可操控清水箱的水量。当水量超限时，水会自动溢出，起到及时报警的效果。废物箱中的废物经过设备在底板两边的吸入管来完成。吸入管与中心吸嘴上的吸入管衔接。吸入管上端伸入垃圾箱，与垃圾箱底板成60°角。其意圖是避免垃圾出吸管口后在重力效果下吸入管。给水设备由球阀、滤水器、消火栓组成，完成加、排水。升降油缸底座焊接在两个主梁之间，衔接固定在副车架上的升降油缸。

4.3 箱体后门规划

垃圾箱后门的开关由液压缸完成。液压缸上端与后板上的固定座衔接。液压缸的伸缩可以操控后门的开关。油缸下端装有楔形导向设备。当后门关闭时，楔形设备上的导块经过导向缸进入固定在底板上的条带座并锁紧。后门上有一个排水管，排水管前面装有过滤器。当垃圾箱中的污水达到一定高度后，污水可在作业前经过污水管排放。

5 垃圾箱的结构优化规划

5.1 过滤设备优化

污水箱内的过滤设备是为了避免垃圾箱内的垃圾经过箱体侧板前的风口吸入风机，造成风机口阻塞。如果侧板上的风机口过小，风机的动态功能将得不到充分发挥。因而，应尽可能增大横截面积。同时，因为长期接触垃圾等物品，大量尘埃和杂物会吸附在过滤设备上，造成过滤设备阻塞。考虑到以上问题，为提高污水箱的除尘功能，可将过滤设备规划成楔形锁紧过滤设备。该设备由两块滤板组成。每个滤板顶部焊接有活动销，可完成定期分离和清洗。

5.2 导向锁紧设备优化

因为污水箱后板上的导向设备是单支点固定的，如果有加工差错和设备差错，导向设备上的导管和尾板上的条形座就不能很好地定位和设备，不能起到引导和固定后门的效果。因而，导向设备可在尾板上用三个支点导向固定，在一根钢管上均匀安置三个有斜度的吊钩，可调钢管焊接在底板上三个吊钩的相应方位，并用吊钩固定。当后门液压缸收缩时，三个挂钩将脱离相应的钢管，翻开后门。当液压缸伸出时，三个吊钩伸入底板，用相应的钢管钩住。只要能钩住底板上的固定管，后门就可以锁上。这种规划在提高导向设备锁紧功能的同时，也提高了规划的稳定性。

6 结论

通过对垃圾箱结构的分析和过滤装置、导向锁紧装置的优化，进一步提高了垃圾箱的除尘性能，提高了后门导向装置的锁紧性能，为垃圾桶的整体结构优化奠定了良好的基础，为试生产提供了依据。

参考文献：

[1]邹继翠，刘建培，孔庆珍，等.洗扫车箱体底板的优化设计[J].时代汽车，2019（12）：60-61.

[2]胡碧阳，曹婷，赵悟，等.清扫车垃圾箱内降尘罩的设计及仿真[J].山东交通学院学报，2019（01）：7-10.