多功能小型洗桶车的设计探究

    陈建军 李征文 孙春林

    摘 要：论述了洗桶装置、水系统、液压系统、动力系统及其他核心装置的设计，该车采用全自动封闭式旋转清洗装置，提高了洗桶效率，不仅可应用于生活中常见的120L或240L垃圾桶清洗作业，且具备路面养护功能，实现一车多用。

    关键词：洗桶车；垃圾桶清洗；旋转清洗装置；路面养护

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.018

    0 引言

    长期以来，垃圾桶周边一直是卫生死角，影响市容环境。目前大多环卫部门采用人工擦洗的方式清洗垃圾桶，效率低，效果不明显，因此设计自动化小型洗桶车可提高洗桶效率的同时减轻工作人员的劳动强度。

    1 總体方案设计

    小型洗桶车在长安底盘上开发，上装主要由洗桶装置、水系统、液压系统、动力系统、辅助系统及路面养护装置等组成，上装中部为水箱，水箱前部为动力组件，水箱后部为洗桶装置，车头设有路面养护装置。

    2 洗桶装置设计

    洗桶装置是洗桶作业的执行机构，对洗桶效率和效果非常重要，目前洗桶车的作业方式分两种，一种是滚刷洗桶，这种方式要求洗桶舱空间较大，对桶的适应性差，且滚刷有磨损，维护成本高；另一种是喷水洗桶，这种方式对洗桶舱空间要求不高，对桶适应性较好，维护成本低，因此本车作业方式选用采用喷水洗桶，主要包括桶外清洗装置、内部清洗装置和垃圾桶翻转定位装置。

    （1）桶外清洗装置设计。现有桶外清洗装置大都是在洗桶舱的周围设计带有平移装置的喷杆，各喷杆在平移装置上往复移动冲洗垃圾桶个表面，这种设计结构复杂，成本高。本文设计的封闭旋转式洗桶装置，用于桶外清洗，主要包括旋转喷架、旋转驱动装置、旋转接头等，旋转驱动装置用于定位和驱动旋转喷架旋转洗桶，旋转接头用于保证旋转喷架能够连续旋转作业。喷嘴按射流形状分实心锥形、空心锥形、扇形、柱形，为了确保旋转喷杆能封闭洗桶，本设计选扇形喷嘴[1]。

    （2）桶内清洗装置设计。桶内清洗装置采用旋转喷头。按照喷水轨迹分两种，一种是二维平面旋转喷头，需结合可移装置进行，另一种是三维立体旋转喷头，能实现旋转喷头固定的情况下进行球面封闭立体洗桶。旋转喷头按照驱动方式分液压、气动、电力和水力驱动四种[2]，其中水力驱动相比前三者而言结构简单，无需额外驱动力，能灵活的适用大部分洗桶作业环境。因此本设计所选用的喷头为水力驱动三维立体旋转喷头，主要用于洗桶垃圾桶内部。

    （3）垃圾桶提升装置设计。现有的垃圾桶提升装置翻桶时，其桶盖都是自由状态，这不能满足本车使用要求，因此本文设计了带有抱桶盖功能的垃圾桶翻转装置。该装置包括翻转机构、提升机构和抱桶机构。抱桶机构用于抱紧垃圾桶及桶盖，安装在翻转机构的两侧。并在空气弹簧作用下一直有向内压紧的趋势。提升机构设有用于挂桶且间距可调的挂桶齿，与翻转机构滑动连接，在提升缸的带动下可实现桶的提升和下落，翻转机构的顶部设有用于压紧垃圾桶的压桶架，在翻转油缸带动下实现桶的翻入与翻出。

    3 水系统和液压系统设计

    水系统包括高压水泵、压力阀、加热器、高压电磁阀等。水箱内的水由高压水泵和压力阀增压和稳压后，经加热器升温，再以高温高压状态在高压电磁阀控制下从桶内洗桶装置和桶外洗桶装置的喷嘴喷出，作用于垃圾桶的各表面。对于常见的油污，当喷嘴出口压力为15Mpa，作用距离5-500mm间，高压水的除垢效果很明显，而且优化学溶解清洗[3]，因此本系统采用15Mpa高压水清洗。

    液压系统主要包括液压泵、阀组、提升缸、翻转缸、分流器、门锁油缸、举升油缸、手油泵和污水泵总成。分流器用于控制门锁油缸，确保且伸缩时左右油缸同步，避免后门因油缸不同步而造成变形损坏，手油泵用于应急维修时的升箱作业。

    4 动力系统和辅助系统设计

    在环卫专用车领域，燃油环卫车上装的动力源分两种，一种是通过底盘取力器获取动力，常用于底盘静止时上装作业，但取力器处工作时，底盘变速箱换挡常出现卡顿现象；第二种是用独立发动机取力。本文所设计的洗桶车具备路面养护功能，要求车辆边行走边喷水，因此本文所设计的洗桶车选用第二种取力方式。

    本文设计洗桶车设有副发动机尾气换热装置，副发动机尾气换热装置内部设有换热水管，经高压水泵的加压的循环水可吸收发动机尾气热量，试验可知在环境温度-1℃时，车内水温维持在15-20℃，满足冬季使用要求。

    5 路面养护装置设计

    路面养护装置由点射喷水装置和路面冲洗装置组成，其中点射喷水装置设有单个柱状高压喷嘴，可上下左右移动以实现目标的追踪清洗。路面冲洗装置设有一排均匀分布的高压扇形喷嘴，可上下移动和左右摆动，以满足不同用户作业需求。

    6 总结

    洗桶车在我国还处于发展的初级阶段，这种车辆的大量普及有助于改变我国路边垃圾桶人工清洗的现状。与人工洗桶相比，洗桶车可大大改善环卫工人的劳动强度，改善环卫工人的工作环境，而且洗桶效率也有很大的提高，洗桶完后的污水可用车辆载到统一位置进行定点排放，便于污水的统一净化处理。

    此外本文设计的洗桶车还具路面养护功能，能够实现一车多用，最大程度的提高用户对车辆的利用率。随着国家对环保力度的加大，本文所设计的洗桶车将在环卫专用车领域具有非常广阔的市场前景。

    参考文献：

    [1]刘俊.高压水射流清洗作业中喷嘴的设计原理和选型依据[J].管道技术与设备，2007（05）：43-44.

    [2]石熠.机械清洗用旋转喷头的结构对比分析研究[J].石油机械，1997，44（01）：97-102.

    [3]张兰芳.高压水射流清洗污垢时的机理及参数[J].化学清洗，1997，13（05）：6-9.