吸扫式边沟清扫设备的研发与应用

张学礼

(甘肃省白银公路局景泰公路段，甘肃 白银 730400)

随着我国公路运输业的高速发展，对公路养护工作提出了更高的要求。根据公路养护工作的需要，现在国内各大机械生产厂家根据作业要求，研发出了各种适用于生产养护需要的设备，如路面保洁有清扫车，绿化带修整有多功能修剪机，唯独边沟清理无专业设备，仍然采用人工劳动，清扫效率低。一些养护单位养护路段边沟分散、路线长，为保证公路路域环境整洁，需常态化清扫，投入大量的人力物力，不仅人工劳动强度大、养护成本高，还存在严重的安全隐患。

近年来，许多单位使用小型挖掘机代替人工对边沟进行清理作业，但由于溜方、堵塞现象较少，普遍边沟内杂物不多，清理速度不尽人意，且对挖掘机操作要求较高，在清理作业中易损坏边沟，增加养护成本。因此，根据养护需要，研制一款专用的、高效的、环保的边沟清扫设备，替代人工作业，提升边沟清扫效率，提高作业人员安全性，愈发的迫在眉睫。

1 边沟清扫设备的设计背景及要点

公路边沟是将路面、路肩及边坡的降水汇集和排出而设置的公路排水设施，是路基边坡与路外侧部分连接的关节部位，它在维持路基的稳定性的同时，完善了路基、路侧的连接。

边沟清扫的设计要点：边沟垃圾主要由碎石、沙子、尘土以及生活垃圾为主，经实践测试，纯吸式道路清扫车负压吸扫可将边沟垃圾清理干净。

因此，我们在纯吸式道路清扫车基础上进行改装，增加边沟清扫设备，该设备主要设计要点为。

(1)以负压吸扫为主，采用蛟龙螺旋将边沟垃圾松散、聚集，垃圾直接吸入清扫车内；

(2)采用清扫车牵引行走，蛟龙螺旋辅助前进；

(3)设置导向限位顶轮，使边沟清扫设备沿边沟侧壁行走，确保边沟侧壁在清扫中不受损坏；

(4)设置高低调节装置，使蛟龙螺旋工作中不损伤边沟底板；

(5)道路清扫车安装吸扫式边沟清扫设备放置工具，非作业状态下可将吸扫式边沟清扫设备固定在放置工具上。

2 吸扫式边沟清扫设备的组成和作业流程

2.1 吸扫式边沟清扫设备的组成

吸扫式边沟清扫设备的系统包括：行走机架系统，螺旋系统，吸扫及牵引系统，放置系统。

(1)行走机架系统

由行走轮、机架、限位顶轮等组成，作业过程中由清扫车牵引行走，前置行走轮可进行上下调整，使螺旋轻触地面，不损伤边沟底板；四个限位顶轮在边沟内进行限位，确保清扫设备适应不同边沟形状，并顺着边沟行驶。

(2)螺旋系统

采用左右两组蛟龙螺旋将边沟垃圾松散，并聚集至中间，根据边沟垃圾类型，大型垃圾主要以饮料瓶为主，因此选取螺距p=80 mm，螺旋外径D=200 mm，轴径d=(0.2～0.35)D，因负载较轻，选取50 mm。

(3)吸扫及牵引系统

由吸嘴、吸扫风管、牵引装置组成，用于延伸清扫车吸风口及牵引边沟清扫设备行走。

①吸嘴采用锥形设计，增大吸扫面积的同时减少垃圾收集过程中的摩擦力。

②吸扫风管：吸扫风管主管道采用φ160钢管，离地高度1.5 m，用以避让公路与边沟之间的障碍物(波形梁、里程碑等)，与道路清扫车吸风口及边沟清扫设备连接采用螺纹软管，软管与钢管连接采用快速接头，保证边沟清扫时清扫设备快速投入使用。

③牵引装置：清扫设备通过主风管牵引，牵引采用动滑轮结构，减轻行走所需牵引力并有效保证

边沟清扫设备行走转弯时的稳定性；同时蛟龙螺旋轻触边沟底板旋转辅助前进，使整个行走系统更加平稳。

④固定方式：清扫过程中主风管采用铰接固定，作业中打开并与支撑杆连接固定，非作业时折叠固定在清扫车上，保证行车安全。

(4)放置系统

道路清扫车后安装清扫设备放置装置，非作业时清扫设备固定在放置装置上，保证行车安全。

2.2 作业流程

(1)将清扫设备放置至边沟内，连接主风管与软管，并调整牵引钢丝绳长度；

(2)主管道与支撑杆连接固定；

(3)调整导向限位顶轮，使边沟清扫设备沿边沟壁正常行走；上下调整前置行走轮，使螺旋轻触地面；

(4)启动螺旋马达，进入工作状态；

(5)该段边沟清理完成后，若下一段边沟较近，可将清扫设备吊起直接行使至下一段边沟；若下一段边沟较远，需将清扫设备放置在放置装置后，主管道收回进入非工作状态行驶至下一段边沟。

3 吸扫式边沟清扫设备创新点

3.1 机架及行走设计

严格按照标准边沟尺寸进行设计，保证清扫的顺畅性；行走采用清扫车牵引、蛟龙螺旋辅助，简化了设备，降低了成本；牵引采用动滑轮机构，减低了清扫设备转向、摆动时的不平衡，从而防止小车倾斜、侧翻。

3.2 吸扫式设计

对吸扫式道路清扫车进行改进，符合国内清扫标准，对环境无污染，达到了环保要求。

3.3 螺旋系统设计

针对边沟垃圾的特性，采用螺旋蛟龙对边沟垃圾进行翻松、聚集，防止边沟垃圾结块、成团难以吸扫，保证了清扫效率。

4 技术特点及参数

4.1 技术特点

对现有吸扫式道路清扫车进行改进，增加小型高效的边沟清扫设备，成本低廉，结构紧凑，操作简单，可完全替代人工边沟清扫和收集作业；螺旋刮料结构，保证了清扫效率；限位顶轮及牵引动滑轮结构，保证了适应于各种类型边沟清扫作业。

4.2 技术参数

(1)清扫宽度：380～420 mm；

(2)清扫速度：4～6 km/h；

(3)清扫效率：≥90%；

(4)外观尺寸：630 mm×386 mm×230 mm；

(5)设备质量：23 kg。

5 实际应用效果

G338线边沟清扫工作中，在采用了吸扫式边沟清扫设备后仅需要一名职工就完成了十名职工的边沟清扫量，杂物清扫率高于90%，且用时比原来缩短了5%，提高了边沟清扫效率。

通过边沟清扫设备的使用，实现了机械化替代人工作业的目标，提高了工作效率，节约了成本，减轻了作业人员的劳动强度，保障了作业人员的人身安全和身体健康，具有良好的经济效益和社会效益。

6 结束语

基于目前市场上的尚无专业边沟清扫的设备，此设备可有效提升公路养护效率及发展需求，其独特的边沟清扫技术及对各种边沟的适应性，可有效提升边沟清扫效率，替代人工清扫作业，大大减少工人劳动强度及作业安全隐患，有效保护生态环境，实现绿色养护、环保养护。