摘要：随着我国道路交通规模的不断扩大，私家车数量的不断增加，为道路清扫工作带来了全新的难题，现代化科学技术的不断发展使得道路养护工作向着机械化、现代化的方向不断的发展。目前我国城市道路的清洁主要是利用机械清扫与洒水喷洗方式完成。洒水车喷洗路面不易引起扬尘污染、可以降低路面的温度，因此有广泛的应用。本文主要探讨洗扫车吸嘴结构的设计与改进措施。
关键词：洗扫车；吸嘴结构；改进
洗扫车主要就是完成道路的清扫、垃圾的收集以及运输等功能的集成化的清扫设备，能够清扫道路且抑制扬尘，可以防治空气中固体颗粒物的污染。吸嘴属于洗扫车当中的直接与路面接触把路面颗粒全部吸拾到垃圾箱中的设备。车辆在作业的时候，吸嘴直接受到地面长期激励，冲击较大。所以吸嘴需要具备充足强度与吸拾性，目前对于吸嘴的结构强度与流场分析属于行业研究的重要方向。
1、洗扫车吸嘴结构分析
目前市面上的清洗扫路车主要都是在汽车二类底盘的基础上改装而成，结构的组成部分主要包括了底盘、副发动机系统、风机装置、吸嘴装置、前洗刷装置、清水罐与污水垃圾箱等。清洗扫路车的底盘主要负责承载与行走，根据实际情况选择底盘的轴距与额定载质量等参数。而副发动机主要是为清洗车中各个专用工作机构提供所需动力源。风机机构，吸嘴机构与前洗刷机构一道组成了冲洗、清洁以及吸污作业的设备。清水罐与污水垃圾箱是整体型不锈钢式簿壁焊接部件，其前部是清水罐，而后部则是污水垃圾箱。其次，副发动机系统的作业设备都是通过副发动机实现驱动的，当发动机启动的时候，实现液压油泵的驱动进行相关作业，同时经由离合器与变速器部件实现高压水泵的驱动，使其开始旋转工作[]。在选择副发动机的时候，应当考虑到其油耗、性能可靠性以及是否在工程机械中适用等因素。主发动机与副发动机部件共同使用一个燃油箱，燃油由油箱中上部的出油口输送到主发动机与副发动机。而风机装置的主要组成部分包括了风机、风机轴承座、风机支架与风机进口与出口的接管等。风机装置属于清扫车中关键性的工作机构，其主要用于让污水垃圾箱在抽吸作业时能够在强负压的状态下，于吸嘴和地面间隙之间形成高速的气流，充分的利用了气力输送原理把污水与垃圾全部吸入到污水垃圾箱当中。目前，清扫车中大部分配备了专业的高压型离心风机，优势在于噪声小且效率高[]。清扫车传动部分主要利用了液压传动原理，大大的提升了传动的效率，且能够让风机布置的非常紧凑。风机轴承座需要按照相关的保养规定与标准，定期进行检查且加注适量锂基润滑脂。清扫车的吸嘴装置主要的组成部分包括了吸嘴总成、左右喷管支架、左右与后喷管、滚轮、吸管以及多自由度式升降机构等。吸嘴属于封闭的一个异径吸气罩，吸嘴的两面一共安装四个橡胶滚轮，主要的作用是确保吸嘴底部和路面之间有一定的间隙，这个间隙直接的决定着吸嘴的吸力。当滚轮在使用之后出现了磨损问题的时候，应当随时的进行调整，进而确保吸嘴底与地面之间的间隙能够保持在10毫米左右。吸嘴经由升降机构与气压操纵相应提升设备和清扫车的车架连接，放下吸嘴进行作业的时候，经由滚轮接地且能够随着路面高低起伏进行上下左右相应的浮动，以此来保证吸嘴底与地面之间的间隙能够始终均匀，保证吸力。
2、吸嘴结构改进
就目前各式清扫车的实际使用情况而言，普遍存在的问题是喷杆支座和吸嘴主体之间的焊接区域存在强度不足的问题，因此需要针对以上所述的部位进行结构上的改进。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆结构改进的方案是多种多样的，主要是要根据实际情况所决定，可以在吸管以及侧板两者间安装规格一定的矩形管，随后将矩形管和吸管以及侧板之间进行整体焊接，此外，喷杆支座和矩形管之间也应当搭接焊接。这样做的主要目的是为了提升侧板和吸管两者间的吸嘴整体的强度[]。当洗扫车在进行路面清扫操作的时候，垃圾的类型比较多样，其中包括砖头、砂石、树叶以及污水等各种垃圾，因此无法全部都进行建模，事实上，清扫的过程中存在多相流的问题，所以在针对清扫车吸嘴内部结构的性能分析的时候，主要是把这个问题简化成单一介质的问题，也就是压缩空气流动的问题。为了能够判断出吸嘴真实吸拾的效果，在完成结构的改进作业之后，吸嘴还应当通过必要一个流场的分析。运用建模的方式从而划分出自适应的网格，四面体的网格数量是379165个，网格通过了光顺处理，网格的实际扭曲度是0.66，可以完全的满足于计算的基本要求。计算的过程中选择Fluent中所自带的Realizable k-epsilon双方程湍流模型，能够精准的进行吸嘴内腔中存在的实际强漩流现象的模拟。模型主要选择了在压力基础上的Coupled lmplicit Solver耦合隐式算法，确保计算的精度和收敛性。用洗扫车最为常见的作业工况当做是仿真工况，也就是吸嘴体用相对地面的10km/h速度不断地向前移动，抽吸管中出口的负力设置成-6000Pa，对于吸嘴内腔内部流线分布，吸嘴内腔与地距离5毫米的平面、吸嘴内部截面的实际速度矢量，还有压力分布等进行综合化的分析。清扫车吸嘴当中普遍存在着若干个强旋流，主要是因为气流处于负压的作用之下由吸嘴的边缘处进入到了吸嘴的内腔当中，随后形成对撞、挤压以及抬升进而产生旋流。尤其是由前部的胶皮与后部的尼龙滑块的下部所进入的气流，处于吸嘴的内腔当中实现对撞之后进而产生显著的向两侧的抽吸管进一步运动的旋流，这个旋流能够把吸嘴内腔当中的垃圾全部输送到抽吸管当中进而吸走，也就是“卷吸作用”，实现“卷吸作用”对于提升吸嘴内中部垃圾的整体抽吸效果非常有利。处于抽吸管的前下方周围，存在着比较大的高负压区域，靠近于地面的负压可以达到-3000pa，具体的表现是对于地面能够产生非常强的抽吸力，能够把沥青路面上的缝隙当中的砂石全部吸出来。与此同时，吸嘴内中部的实际负压比较低，主要的表现就是中部抽吸力相对较弱，在路面上的垃圾比较多的时候，作业的过程当中非常容易出现垃圾的泄漏问题。因为吸嘴的中部当中有来自两侧抽吸管所产生的共同作用，因此气体流动的速度普遍较低，向单侧运动的趋势十分不明显，而输送垃圾的性能同样比较弱。在抽吸管当中的流速早已高于50m/s的时候，在管内的实际风速超过了40m/s的时候，再进入到抽吸管当中的垃圾能够快速的被全部输送到垃圾箱当中，所以通过改进之后的吸嘴内腔的流场能够充分地满足实际的使用要求。这个吸嘴结构能够经由近地面相应高负压，把地面缝隙当中的垃圾全部吸起，经由产生的强旋流实现“卷吸作用”，把地面垃圾全部输送到抽吸管当中，于管内产生的高速气流的作用之下，将垃圾快速的抽吸到垃圾箱当中。
结束语
综上所述，本文主要基于吸嘴实际作业工况，明确吸嘴结构作业中的薄弱环节并且针对其完成结构上的改进，进行吸嘴内流场的流场分析，进而评估整体吸拾能力，这不仅能够减少吸嘴整个设计周期，还能够减小开发设计的投入成本，提升清扫车吸嘴工作的可靠性与吸拾效果。通过清扫车吸嘴结构的改进，大大的提升清扫车的整机性能，提升路面清扫的整体效果。
参考文献
[1]郭海乐,张增,马迎坤,etal.洗扫车吸嘴结构分析及改进[J].机电产品开发与创新,2019(3):22-24.
[2]黄月月.徐工洗扫车等5个新产品顺利通过省级鉴定[J].工程机械,2016(3):76-76.
[3]王悦新,梁昭举,曹平韬.基于CFD的清扫车气力输送系统仿真分析[J].交通节能与环保,2015(3):32-35.
论文作者:屈红波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
标签：作业论文; 结构论文; 风机论文; 垃圾论文; 抽吸论文; 垃圾箱论文; 路面论文; 《基层建设》2019年第30期论文;