陳歡

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300）

工程清掃車是針對雙發(fā)動機(jī)環(huán)衛(wèi)清掃車占用空間大、油耗高、成本大、噪聲污染和排放超標(biāo)等問題，實(shí)現(xiàn)瀝青路面攤鋪前和瀝青路面養(yǎng)護(hù)過程中路面清掃作業(yè)的一種特殊清掃車。工程清掃車主要包含底盤及動力系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、液壓氣動系統(tǒng)、水路系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。

本文主要是通過工程清掃車的整車結(jié)構(gòu)，分析整車在工作狀況下所需實(shí)現(xiàn)的氣動功能，確定氣動系統(tǒng)工作原理，并對氣動原理進(jìn)行分析，從而完成工程清掃車氣動系統(tǒng)的設(shè)計與研究。

1 整車結(jié)構(gòu)與功能要求

1.1 工程清掃車的整車結(jié)構(gòu)

工程清掃車主要有兩大結(jié)構(gòu)模塊組成，一個是可拆卸的前置吸盤，另一個是普通公路清掃車結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。兩個結(jié)構(gòu)模塊分別代表了兩種不同用途，前置吸盤主要用于瀝青路面養(yǎng)護(hù)對于銑刨坑槽的清掃；當(dāng)通過風(fēng)道切換裝置將主吸嘴變?yōu)橹兄梦P，工程清掃車變?yōu)槠胀ㄇ鍜哕?，可對攤鋪前路面進(jìn)行清掃作業(yè)。

圖1 工程清掃車三維結(jié)構(gòu)圖

1.2 氣動系統(tǒng)的功能要求

在工程清掃車設(shè)計時，根據(jù)氣動技術(shù)的特點(diǎn)，可將所需作用力小、運(yùn)動距離短的環(huán)節(jié)運(yùn)用氣動技術(shù)進(jìn)行控制。工程清掃車底盤選用東風(fēng)天錦二類底盤，底盤自帶氣泵和貯氣罐，因此，在氣動系統(tǒng)設(shè)計時，可以不用考慮氣源的設(shè)置。對整車所有執(zhí)行元件進(jìn)行分析后，需要使用氣動系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)的功能如下：（1）由于高壓水泵由底盤變速箱通過取力器輸出動力帶動，因此，在非工作模式下，高壓水泵不工作，需設(shè)置底盤取力器氣缸控制高壓水泵與取力器的連接，可使高壓水泵在工作時運(yùn)轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)場時停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）需實(shí)現(xiàn)中置吸嘴的左右兩側(cè)高壓水噴桿的擺出與收回，根據(jù)作業(yè)模式，選擇需要伸出的噴桿，并在完成吸掃作業(yè)后收回。（3）需通過氣缸控制球閥開關(guān)，實(shí)現(xiàn)吸嘴左右兩側(cè)噴桿、箱體內(nèi)自潔噴桿、后置噴霧桿高壓水控制。（4）需實(shí)現(xiàn)高壓水路的卸荷。在不需要高壓水進(jìn)行作業(yè)或者在開始工作高壓水泵需要啟動時，高壓水系統(tǒng)應(yīng)處于卸荷狀態(tài)。（5）需在高壓水路設(shè)置吹氣口。在低溫的工作環(huán)境下，當(dāng)吸掃車工作完成后，通過氣壓系統(tǒng)中的高壓空氣排出高壓水路系統(tǒng)內(nèi)的積水，可以避免積水結(jié)冰使管道或零件損壞。（6）由于工程清掃車在對攤鋪前路面進(jìn)行清掃時，需根據(jù)路面的實(shí)際情況可選擇單邊吸掃功能，因此，設(shè)置左右風(fēng)門控制氣缸，在單側(cè)作業(yè)時關(guān)閉另一側(cè)吸嘴風(fēng)道。（7）需設(shè)置前置吸嘴風(fēng)門切換氣缸，實(shí)現(xiàn)前置吸嘴部分風(fēng)道與中置吸嘴風(fēng)道的切換。在前置吸嘴工作時，關(guān)閉中置吸嘴風(fēng)道，開啟前置吸嘴風(fēng)道。（8）需實(shí)現(xiàn)前置吸嘴部分立刷的擺出與收回，由于前置吸嘴立刷不需要單邊作業(yè)，因此，可以控制兩個氣缸同時推出立刷，如圖2 所示。（9）需實(shí)現(xiàn)前置吸嘴部分側(cè)輪的擺出與收回。當(dāng)前置吸嘴工作時，擺出側(cè)輪，對吸嘴起到支撐作用。前置吸嘴停止工作后，收回側(cè)輪，節(jié)約空間位置，如圖2 所示。

圖2 前置吸嘴結(jié)構(gòu)組成

2 氣動系統(tǒng)原理及分析

2.1 氣動系統(tǒng)原理

由于系統(tǒng)中各執(zhí)行元件、控制閥及管道的氣體均來自底盤貯氣罐，因此，工作壓力應(yīng)按照氣泵額定壓力來選擇。結(jié)合以上分析，工程清掃車氣動系統(tǒng)原理圖如圖3 所示。

2.2 氣動系統(tǒng)原理分析

圖3 氣動系統(tǒng)原理圖

工程清掃車氣動系統(tǒng)是整車實(shí)現(xiàn)正常工作一個很重要的組成部分。氣動系統(tǒng)的氣源來自底盤貯氣罐，底盤氣泵產(chǎn)生壓縮空氣經(jīng)由氣源處理組件和自保護(hù)四路閥組成的空氣處理單元后進(jìn)入貯氣罐，其工作原理分析如下：（1）通過控制電磁閥電磁鐵DT4 ～DT14，分別控制高壓水泵卸荷球閥氣缸、左噴桿收放氣缸、右噴桿收放氣缸、吸嘴噴桿球閥開關(guān)、噴霧球閥氣缸、自潔球閥氣缸、左噴球閥氣缸、右噴球閥氣缸、左風(fēng)門開關(guān)氣缸、右風(fēng)門開關(guān)氣缸、風(fēng)道轉(zhuǎn)換開關(guān)氣缸的推出和收回。（2）前置清掃裝置工作時，氣動系統(tǒng)中的立刷收放氣缸、后輪收放氣缸并聯(lián)在一起，動作時同時擺出或者收回。（3）當(dāng)前置吸盤順利進(jìn)入銑刨槽之后，DT1 得電，氣缸伸出，立刷擺出并將刷絲壓緊在作業(yè)面上進(jìn)行清掃作業(yè)。作業(yè)完成之后，DT11 失電，氣缸縮回，立刷收回。在吸盤需要換到另一側(cè)作業(yè)時，DT2 得電，氣缸收回，后輪擺出到水平位置，避免與前置清掃裝置的伸縮擺臂發(fā)生剛性碰撞，動作完成后DT2 失電，后輪回到起始位置。（4）考慮到輸送管道的布置及操作人員的習(xí)慣，風(fēng)道切換裝置設(shè)置在車輛中置吸盤的左吸口處，前置清掃裝置工作時，DT12、DT14 得電，中置吸盤左側(cè)吸口打開，風(fēng)道轉(zhuǎn)換開關(guān)氣缸將中置吸盤左口風(fēng)道與前置吸盤風(fēng)道連通，DT13 保持失電狀態(tài)，此時，垃圾箱內(nèi)的負(fù)壓便傳遞到前置吸盤吸口處，碎料便能通過前置吸口進(jìn)入垃圾箱內(nèi)，完成前置吸盤的清掃作業(yè)。

3 結(jié)語

通過對清掃作業(yè)模式下，工程清掃車氣動系統(tǒng)各部分的需求進(jìn)行分析，選擇需要利用氣動系統(tǒng)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計氣動系統(tǒng)的工作原理圖，對比設(shè)計需求和氣動系統(tǒng)的工作原理，逐項驗(yàn)證了工程清掃車氣動系統(tǒng)的可行性，為產(chǎn)品的試制生產(chǎn)提供了依據(jù)。