城市道路护栏清洗车设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目录 第一章 研究背景及发展概况 1 一 研究背景 1 二 发展概况 1 1 成型产品介绍 1 2 技术差距 8 第二章 课题分析 10 一 工作原理及主要机构 10 二 设计要求 12 三 方案讨论 12 1 底盘选用及整体布局方案 12 2 传动方案 17 3 运动机构方案 22 4 纠偏系统方案 22 第三章 设计计算 25 一 刷箱及刷子的设计计算 25 二 液压系统的设计计算 29 1 液压马达的选用 30 2 液压缸的选用 30 3 液压泵的选择 32 4 链传动设计计算 33 三 供水系统设计 35 四 油箱设计 36 五 拟定液压系统执行方案 39 结论 41 设计体会 41 致谢 42 参考文献 43 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第一章 城市道路护栏清洗车的研究背景发展概况 一 研究背景 管理设施作为交通管理工作的重要组成部分，是一个城市的经济、文化、市容、市貌等方面综合体现的窗口，它标志着一个城市管理水平的高低。 现在由于城市内车辆的巨增，在如今繁忙的公路交通中，公路护栏无疑发挥着重要的作用，而它的作用不仅在于维持良好的交通秩序，提高公路交通的安全性，也是城市景观的重要组成部分。人类对街道环境的要求越来越高，为了广大市民出行安全，相关部门用各种护栏把城市的机动车道和非机动车道人行道分隔开来，然而随着大量护栏的出现清洗护栏的工作成为主管部门伤脑筋的问题。已往一些城市是采用人海战术，公益性劳动，通过部队、学校、机关单位来解决的，可现今用这种方法已经行不通了，如今是市场经济时代，大规模经常性的公益活动不可能经常进行的，所以只能雇工擦洗，雇工擦洗问题很多，费用也高，并且擦洗效率极低，劳动强度 高。更重要是不安全，由此看来护栏的擦洗是一个极待解决的问题。 清扫车的市场前景 随着道路里程的不断增加、人流车流的增大，道路垃圾越来越多，用人力清扫很难完成。随着国内道路的不断发展，机械化养护已经成为一种必然，护栏清扫车作业方便，清扫效率高，除尘效果好，故护栏清扫车的需求呈现一个快速的增长态势。 二 发展概况 1 成型产品介绍 如北京泽通科技开发有限公司生产的公路护栏清洗车，对公路隔离栏进行清洗时，护栏两侧同时擦洗。可对最高 别适合图案复杂的金属护 栏。可按护栏的污浊程度控制作业速度。备有清洗剂添加箱，目前采用国产跃进 作业时可同时两次刷洗，三次喷水一次清洗剂，洁净度可达到 85%。它的操纵部分采用人性化的设计使操纵更加方便。作业时由驾驶员一人同时完成驾驶与操作，方便，简洁，降低了作业成本。它的执行机构是挂接在洒水车上的，在更换执行机构时，只须旋转齿轮柄，就可以很方便的将执行机构滑出。它的水系统采用高压双联泵，使刷洗和高压水枪能同时工作，从而保证了清洗的质量。它的 地柔软，经久耐用。作业完毕，可快速将刷体载于特制的 车架上入库从存放。还有北京科力威清洁机械厂生产的 可全自动高速的擦洗城市道路各种型式的隔离护栏。适用于城市道路隔离护栏、道路两侧墙体的刷洗；根据用户需要加装高压水泵、水枪，还可适用于冲刷城市小广告和刷洗城市雕塑等。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 主要结构参数： 底盘型号 动机型号 喷水系统 副发动 492Q 水箱容积 外形尺寸 5910 2045 2380( 刷洗速度 2km/h） 清洗系统 滚刷 4个 滚刷高度 300 喷嘴 狭缝式喷嘴 刷洗宽度 0 滚刷转速 800r/ 有另外一种护栏清扫车如图 护栏清洗车由底盘、水罐、清洗液水箱、横向水平伸缩机构、垂直举升机构、柱刷及驱动机构、液压传动及控制系统、水路系统等结构组成，其外形见图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 该车采用载重为 车底盘改制而成，取力器的离合采用推拉软轴控制，伸缩机构手柄、举升机构手柄、水泵控制手柄及柱刷控制手柄均集中分布在驾驶室内 水罐为钢板焊接件，设计最大容积为 3 3m ，额定容积为 m ，其横断面为椭圆形。罐体前左侧呈凹状缺口，利于安装垂直举升机构及柱形毛刷。罐内焊接有三道防波板，以减少囡行驶时水流对罐壁的冲击力。在水罐后顶部设有人孔及爬梯，以方便对罐体内部检修及清洗工作。水罐内部还 涂有防锈涂层，以减少水对罐体腐蚀。清洗液水箱利用不锈钢板焊接而成，能有效避免清洗剂本身对金属的腐蚀。箱内设计有防波层，其设计容积为 m 。 护栏清洗车功能装置结构如图1）水平伸缩机构 该机构用于调整柱刷与被清洗护栏 (板 )所需的适当距离，其结构包括水平固定臂、活动臂及伸缩油缸，在其活动臂外端上方安装了举升机构。 2）垂直举升机构 该机构用于调整柱刷与被清洗护栏的洗刷高度，以达到清洗的虽佳效果。其结构包括垂直固定塔臂、话动塔臂及举升油缸 ，在恬动塔臂之上固定有支承柱刷机构的托架。 3）柱刷及驱动机构 清洗用的柱刷为高强度的丝状聚合物制成，柱刷直径在不工作时为 4OO 工作状态时达到 1 000刷长度为 1 700 计柱刷转速为 120 250 r 刷根据工作需要可以顺转，也可以逆转，柱刷上下往复运动距离为 600 向伸缩距离为 700 刷驱动机构安装于支承柱刷机构的托架之上，由液压马达驱动。柱刷及托架的挠性连接是通过浮动弹簧来实现的当柱刷遇到障碍物 (如较突出的栏杆 )时，该机构具有避让功能。柱刷的工作转 速可通过节流阀调节柱刷马达转速来实现，节流阔旋扭顺时针为减速，逆时针为升速。 压传动及控制系统 液压传动及控制系统是该车的核心部分，它的动力是由底盘通过取力器及万向传需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 动轴驱动双联油泵提供。双联油泵由大泵和小泵组成，分别给两个独立的液压回路提供液压能：大泵、水泵控制阀及水泵马达、节流阀组成水泵传动及控制回路；小泵、多路分配阀、柱刷马达、水平伸缩油缸、垂直举升油缸等组成柱刷滚动及移动回路。两个回路承担了清洗作业装置的传动和控制工作。控制手柄均安装于驾驶室，室外还有联动手柄，其清洗作业全过程在驾驶室 内操纵即可完成液压传动及控制系统原理见图 3。 路系统 水路系统原理图见图 4。该系统主要由水罐、水泵、空吸阀、清洗液水箱、手动球阀、溢流阀、前后喷头、 开关等组成。 作原理 当道路护栏清洗车驶 A 设置有护栏的道路后，即可操纵取力器挂档使双联油泵工作。这时驾驶人员可以边看 (后视 )柱刷，边操作多路分配阀的相应操作手柄，使水平伸缩机构的活动臂向汽车左侧伸出，使柱刷与被清洗的护栏接触。同时操作多路分配阀的相应手柄，使举升机构的活动塔臂带动柱刷上下运动，直至清洗高度台适为止。打开开关 (三 个 )并操纵多路分配阔，使水泵马达驱动水泵工作，带有压力的水流即从清洗管和清洁水喷头喷洒出来。清洗液的喷出量由清洗水流通过空吸阀的流速决定，需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 流速快，清洗液的喷出量就多，反之就少，可以调节开关来控制。当上述参量调整合适后，即可使清洗车沿着护栏平行行驶，清洗护栏的作业开始。行驶速度视情况而定，设计为 3 4 h，一般为第一档怠车速度即可。水罐的额定容量为 2 3立方米 ，清洗的栏杆长度在 13 刷的旋转方向与清洗车的行驶方向应是顺洗 (即柱刷旋转的切线方向与车驶方向相同 )。清洗 作业完成后，先操纵多路分配阀的相应手柄，使水泵马达停止工作，关闭开关，再使柱刷退回到原始状态，一个作业周期完成。 成都环卫科研所支持下经四川省科情所计算机国际联网查询，对从 1978 1998年以来的中外 24种文献检索以及“查新报告” 表明，我们研制设计的新一代清洗车具有领先性。参见总体装配示意图 计及结构要点 总体结构与主要技术参数 本机分主车和清洗作业装置两大部分。主车参数： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 头双轴后轮驱动， 49262 5有液压取力器。清洗作业装置动力源为取力器驱动油泵 马达或油缸。总功率 10中，喷水系统离心水泵 35扬程 35m；吸程 8m。流量 0.8 。 2 6个调节喷水嘴。液压系统原理如图 3(电气控制图略 )。系统压力 6 3洗速度工档 6km/h 9 。 洗原理说明 参照图 1、图 2、图 3可知。除汽车正常行驶外，其清洗作业行驶为 低速 理 强度满足要求 竖直活塞杆可看作两端固定的压杆来考虑，计算其临界载荷，判断其稳定性 活塞杆截面为圆形 端固定 u= p 4 =297要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 =214 Mp以 活塞杆稳定性是安全的 3 液压泵的选择 确定液压泵的最大工作压力p 1 式中 1p 液压缸或液压马达的最大工作压力 p 从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间的管路损失。p 的准确计算要待 元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单，流速不大的，取 p =（ 路复杂，进口有调速阀的，取 p =（ 在本系统中，最高压力是液压缸垂直运动时： 由系统图可知，可取 则液压泵的工作压力为： M P ap p ( 确定液压泵的流 量压泵的输出流量应为 )( p 式中 K 系统泄露系数，一般取 K= 同时工作液压缸或液压马达的最大总流量。对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取 3 系统最大流量发生在清扫护栏时，旋转轴马达旋转时， ，取泄露系数 得液压泵流量： m 90(/ 选择液压泵的规格 根据以上求得的 ，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本中选相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大 25% 60%，故选用的泵的额定压力范围为： 用 液压泵的驱动功率 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 式中 液压泵的最大工作压力（ 液压泵的流量（ ） p 液压泵的总效率 对于齿轮泵，总效率为 液压泵的驱动功率为： p= 链传动的设计计算 马达输出轴与旋转轴输入轴采用链传动。以下为链轮传动机构的设计过程。 1） 链轮齿数 小链轮齿数 i 大链轮齿数 2） 实际传动比 3）计算功率 K 查表 1912()19( 301601 n 4）链条节距 P 选链接为 05A，则节距 p=8 5）检验小链轮的轴孔直 径 5175m a x 合适 6）初选中心距 0a 要求 550 p 在 30 50之间合适 7）链节数 2120210 )2(22 =87 8）链条长度 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 6 9 6878 9）理论中心距 2( 21 =282 4 2链轮设计 1）小链轮 分度圆直径 12180s a x ra 3458)12 2)m i n ra 取 36齿侧凸圆直径 0ct ct gd 0链轮 分度圆直径 54180a x ra m i n ra 取58 hp c g 取 54供水系统设计 护栏清扫车的前方 配以供水喷淋系统，可保证在汽车行驶过程中，对各式护栏的各方面进行冲洗。 考虑采用垂直分布的四个喷嘴，每个喷嘴上有 50个小孔，由一马达带动水泵，水泵从水箱吸水自喷嘴以一定的压力喷出。其中在泵输出压力一定的 情况下，孔月、需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 越小，雾化效果更好，护栏的清洗效果更好。 喷嘴小孔大小的确定 喷嘴上的孔可以看作是一个薄壁小孔，那么水经过薄壁小孔流动的流量公式 2 即 ( 其中： P 为孔前后压差 在此流量公式中取 m= 取小孔的直径为 小孔的面积 2923 02 取 p =则： 则： 4总 即该喷水机构一小时喷出的水量为： 总喷出 初步选定 离心水泵 11/2具体参数如下： 流量 Q 总扬程 H 速 n 2900r/功率 P 动机 率 35% 允许吸上真空度 轮直径 D 105量 泵、底座 25/20 四 油箱设计 油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热，分离油液中的气泡，沉淀杂质等作用，油箱中安装有很多辅件，如冷却器，加热器，空气过滤器及液位计等。 油箱可分为开式油箱和闭式油箱两种。开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器，开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 式。闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体 ，充气压力可达 果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，质量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间大，在大型冶金设备中经常采用。 1 油箱的设计要点 方面尽可能的满足散热要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中所有工作介质；而工作时又能保持适当液位。 防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底，箱壁距离一般不小于管径的三倍。吸 油管可安装 100 m 左右网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切 45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也要有利于散热。 间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热，分离空气及沉淀杂质的效果。隔离板高度为液面高度的2/3 3/4。 箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底 要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。 50便于搬运，放油和散热。在油箱的适当位置设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。 用的方法有： 用于所有介质，但受酸洗磷化槽的限制，油箱不能太大。 用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压油。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。 用于除水 乙二醇外的所有介质。 用于所有介质，但受烘干设备限制，油箱不能过大。 考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性，制造到投入间使用之间的时间间隔及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。 油箱简图如图下图所示： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 油箱 123456 78910底板 112 油箱容量的初步确定 初始设计时，先按经验公式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。 油箱容量的经验公式为 式中 液压泵每分钟排出压力油的容积（ 3m ） a 经验系数 系统类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 a 1 2 2 4 5 7 6 12 10 系统中，取 a=2， m 则： 在确定油箱尺寸时，除满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。 3 从系统发热量与散热量角度计算油箱的容量 油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的 3 5倍。另外，油箱容量的大小可从散热角度去设计。计算出系统发热量与散热量，再考虑冷却器散热后，从热平衡 角度去计算出油箱容量。不设冷却器，自然环境冷却时计算油箱容量的方法如下。 在液压系统中，凡系统中的损失都变成热能散发出来。每一个周期中，每一个工况其效率不同，因此损失也不同。一个周期发热的功率计算公式为 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 ni )1(1 式中： H 一个周期的平均发热功率（ W） T 一个周期时间（ s） 第 i 第 第 s） 。 系统中，假定清洗一次的工作时间为 1小时，为一个工作周期。水平缸和垂直升降缸的在控制其位移上的工作时间极短，可以忽略。而水平缸在位置纠偏时只是偶尔起作用，也可忽略。只考虑两个马达的工作时的发热功率。此时，在此系统中，可认为 又旋转轴马达的输入功率为： 水马达的输入功率为： 马达的效率一般为 工作一个周期的发热功率为： ) 当忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总功率 时油箱散热面积 式中 A 油箱的散热面积（ )2m H 油箱需要的散热功率（ W） t 油温（一般以 55考虑）与周围环境温度的温差（） K 散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通 风很差时 K=8 9；良好时 X=15 扇冷却时 K=20 23；强迫水冷时 K=110 175。 则系统中散热面积 设油箱长，宽，高比值为 a:b:c,则边长分别为 al,bl, 式中 A 散热面积（ 2m ） 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 系统中，取 a:b:c 为 5： 3： 4，则 l=时， 油箱的容量为： 3533 故初步估算的油箱体积，在没冷却器的情况下符合要求。 因此，油箱的体积为： m 其尺寸为：长 拟定液压系统执行方案 执行机构的确定 本机动作包括水泵的驱动和旋转轴旋转运动，及水平推出机构和垂直升降机构的直线往复运动。直线运动采用单活塞杆双作用液压缸直接驱动。水泵及旋转轴的旋转采用液压马达提供。 从上面设计可看出，垂直升降时所需压力最大，旋转轴马达所需液 体流量最大。而水平 缸较小，且动作过程是：垂直缸动作时，其他液压执行机构不动作；清洗时，两个液压马达工作，水平缸微动来实现毛刷与护栏的避让。因此考虑采用双联泵供油，较大流量泵的与垂直缸和液压马达回路相连，其中靠两位两通电液伺服阀的换向来分开两个回路；两个马达同时工作，进行串联。较小流量的泵和水平油缸回路相连，位置纠偏系统的触电开关线路和控制水平缸动作的电液伺服阀相连。 水平伸出时，其他工作元件不动作，则较大泵相连的回路需要泄荷回路。垂直升降时，水平回路需要泄荷；清洗时，需要纠偏时，不需要泄荷，不纠偏需要泄 荷回路。因此在回路中需要加两个带两位两通的长闭电液伺服阀泄荷回路。 水平伸出和收回，及垂直升降运动，其运动方向由电液换向阀来控制。液压马达的工作靠一个两通的电液阀来控制。 拟定液压系统图 如图所示： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 3. 取力器 4， 23， 26 联轴器 5， 6， 20 节流阀 7， 9， 22 电液伺服阀 8， 10 溢流阀 11 调速阀 12， 13 电液伺服阀 14 水平缸 15 位置传感器 16 刷箱 17 行程开关 直油缸 19 顺序阀 21 旋转轴马达 24 喷水马达 25 水泵 27 喷嘴 28 油箱 29 水箱 液压系统图 总结 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 通过上面的介绍，我想大家对我们的设计有了比较系统的了解，该设计结合目前国内同类产品的设计要点，我与田海维同学从结构和控制两方面入手，结构上采用水平及升降油缸来完成工作装置的定位，液压泵带动液压马达旋转驱动毛刷旋转达到清扫的目的。并采用了位置补偿纠偏系统，使得操作性更好。由于经验不足，难免存在有些参数选择不合理，计算不准确的情况，但是主要是通过这次设计， 我们经历了一个完整的设计过程，这是本次设计我最大的收获。 设计体会 通过两个多月的努力，毕业设计总算如期完成，圆满完成了大学的最后一次大作业，这次设计，是对大学四年所学知识的一次综合应用，也是为以后走上工作岗位，适应未来工作的一次大练兵。通过这次设计，明确了一个完整的设计过程所必需的几个阶段和每个阶段必须完成什么样的工作，一个设计从开始到论文发表，大致要经历以下几个阶段： 1）资料收集阶