随着社会的进步, 工业的不断发展, 垃圾的种类变得越来越多, 垃圾随处可见的现象尤为突出, 而现有的清扫设备却有限。当前市场上拥有的清扫设备主要有两种:一种是大型清扫车, 清扫速度很快, 效率也很高, 但有局限性, 只适合清扫城市的主干道, 不易清扫城市的次干道及乡村小道;另一种是人力驱动车, 可清扫大街小巷, 但太费时间且效率也不高, 还需花费大量人力, 如图1、2所示。
基于以上原因, 本项目组设计开发了一辆小型电动清扫车, 该清扫车采用三轮式车身设计, 机械与电器的控制使得清扫车实现了全自动化, 工作更方便, 高效。它适用于城市次干道及乡村小道的清扫, 具有轻便、无二次污染、自动收集垃圾、抑制灰尘的扩散、清扫机构可以提升等特点。不仅解决了次干道垃圾无人清理及清扫难的问题, 也减轻了环保工人的工作压力, 为环保部门提供了一种新的清扫设备。
文中首先对清扫车的总体结构进行分析与设计, 归纳出清扫车各结构及功能;其次对清扫车的关键部件及电路进行设计与优化, 并研究出清扫车的样机。
1 清扫车的总体设计
本清扫车采用三轮式车身设计, 能够方便、快捷、高效的清扫城市次干道及乡村小道上的垃圾且清扫车清扫过程中环保, 车子本身价格低廉。
本设计主要由电源、控制装置及操作面板、清扫装置、畚箕及提升装置、撒水装置等几部分组成 (如图3所示) 。
电源采用蓄电池, 既实现了低碳环保, 又降低了工人的劳动强度, 提高了清扫的效率;通过控制装置及操作面板可完成滚刷、畚箕的提升与下降及两侧刷子装置等装置的运动控制;清扫装置由底部滚刷和外侧刷子清扫装置两部分组成, 外侧刷子清扫装置将清扫车周围的垃圾扫入清扫车底部, 底部滚刷清扫装置用来将垃圾扫入车尾畚箕中的作用。清扫车的畚箕主要用来装载垃圾并将垃圾倒入车上自备的垃圾箱内, 倾倒垃圾主要依告提升装置来实现。在清扫车的车身前端配有两只水箱。清扫车工作时, 喷水装置和滚刷一起工作, 抑制了滚刷在工作时与地面激起的灰尘, 防止二次污染。
2 关键装置设计
清扫车主要由清扫装置、提升装置和喷水装置三大关键装置构成。
2.1 清扫装置
清扫装置包括外侧清扫器和底部清扫器。外侧清扫器有两个小的步进电机与毛刷杆组成, 装于车身两侧, 利用铰链四杆机构, 实现毛刷在步进电机的相同方向转动的作用下前后摇摆, 使得清扫车在前进同时, 毛刷将车两侧的垃圾扫入车的底部。底部清扫器主要有两个垂直于地面和一个水平与地面的三个滚刷组成。垂直于地面的两个滚刷采用不同方向旋转的方式, 两个步进电机与电瓶的接法互为相反, 滚刷同时向内旋转。外侧清扫器扫于车底部的垃圾和本已在车底部的垃圾集中在一起, 再由水平与地面的滚刷将垃圾扫入装置在车尾部的畚箕中, 滚刷与畚箕的距离控制在40cm之间, 在外侧清扫器和底部清扫器相互配合下, 保证垃圾顺利、准确的扫入畚箕。在清扫完成后, 通过控制面板中的开关将滚刷提升, 减少了滚刷与地面的摩擦, 使工作时更加流畅, 提高了工作效率, 同时也减轻了工人的劳动强度。
2.2 提升装置
提升装置包括垃圾箱与轨道的接合、钢丝与步进电机的连接、钢丝与垃圾箱的 (上接34页) 连接, 通过控制面板的开关, 使垃圾自动倒入垃圾箱, 畚箕的提升是作用于两条斜坡的轨道, 通过步进电机的转动带动钢丝的拉动, 从而使垃圾箱提升。轨道的上下, 设置了导向槽, 避免垃圾箱上升时造成后翻, 并且在畚箕的尾部设置一个卡盘, 顶部不设置, 按下步进电机的正转按钮, 使得畚箕上升到一定高度, 顶部已经超出轨道, 尾部仍卡在轨道上。在上升到一定高度的过程中, 首部的重力开始增加, 直至垃圾箱的顶部重力大于尾部重力时, 畚箕会前倾, 使畚箕里的垃圾倒入垃圾箱内, 再按步进电机的反转按钮, 畚箕的尾部仍在轨道上, 所以能使畚箕重新回到轨道上, 畚箕下降后位置和上升位置得到准确的保证, 垃圾扫入畚箕及将畚箕中的垃圾倒入垃圾箱实现了全自动化, 使整个清扫过程更加方便。
2.3 喷水装置新回到轨道上, 畚
喷水装置是一种环保装置。在清扫车设计过程中, 考虑到在清扫过程中由于外侧清扫器和底部清扫器的扫动, 造成灰尘和较小的垃圾快速扬起, 会造成严重的空气污染。因而在设计中加入喷水装置。在清扫车车身前端设有两个储水箱, 储水箱下设有通孔, 连接喷水器, 使喷水器在清扫车清扫垃圾的同时, 喷洒出分散的水, 扬起来的灰尘和较小垃圾因为吸入水后, 质量变重而不易扬起, 也可清洗清扫完后的路面实现了无二次污染, 提高了环保效果。
3 结语
通过对小型电动清扫车进行系统化研究及设计, 所完成的清扫车是一种创新的设计, 该清扫车既能清扫城市的主干道, 又可清扫城市中的次干道及乡村小道。本车采用三轮式车身设计, 利用电力驱动清扫车前行并带动清扫机构运行, 机械原理与电气装置的控制实现了本车的全自动化从技术上解决了小道路难清理、人工清扫效率不高等问题, 大大提高了工作效率及降低了工人的劳动强度, 为环保部门提供了一种可靠的环保设备。
摘要：本清扫车是由滚刷装置、畚箕提升装置、喷水装置、两边侧刷装置所组成, 适用城市次干道及乡村主次干道的清扫。利用电力驱动清扫车前行并带动清扫机构运行, 完成垃圾清扫任务;同时洒水装置喷洒的水流和防尘罩可抑制扬尘等二次污染, 两边侧刷还可扩大部门提供了一种新的环保设备。
关键词：清扫车,污染,机构