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液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 1年 第 1 1期 基于液压传动的一种扫路车前扫刷 刘志翎 郭 飚 昆明烟机集团二机有限公司 ， 云南昆明 6 5 0 2 1 6 摘要 从扫路车的工况条件来看 ， 前扫刷 的工作条件 比较恶劣 ， 清 扫路 面过程 中经常接触污水 、 灰尘 ； 从 清扫 作业 要求来看 ， 前扫刷 各个动作要求不高 ， 位置 、 速度不要求精确控制 ， 可 以调节 。如果用 工业机械手的标 准去要求 ， 显然是不适宜 。为 了追求 比较高的性价 比， 本文介绍 的前扫刷装置 ， 结合了扫路车 的车辆系统构成 和功能要求 ， 充分利用了液压传动和控制的技术 优势 ， 使扫路车的清扫范围 扩大性能提升。是一个设计精巧 ， 结构简捷 ， 耐用度可靠 性高 的杆件组合机构 。 关键词 扫路车前扫刷 ； 杆件组合机构 ； 扫盘刷子 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 1 1 - 0 0 3 0 0 3 Hyd r a u l i c F r o n t S we e p e r Br us h i n S we e p e r Tr uc k L I U Z h i - l i n g GUO Bi o o K u n m i n g T o b a c c o Ma c h i n e r y G r o u p N o ． 2 Ma c h i n e ry F a c t o ry C o ． L t d ． ，K u n mi n g 6 5 0 2 1 6 ， C h i n a Ab s t r a c t F r o m t h e wo r k i n g c o n d i t i o n o f s we e p e r t r u c k ， f r o n t s we e p e r b ru s h wo r k i n g c o n d i t i o n i s w o r s e b e c a u s e i t u s u a l l y c o n t a c t s w i t h s e w a g e a n d d u s t d u ri n g c l e a n i n g t h e r o a d ； F r o m t h e c l e a n i n g - w o r k r e q u i r e me n t s ， i t d o e s n o t r e q u i r e mu c h f o r e a c h mo v e me n t o f f r o n t s w e e p e r b rus h ．T h e p o s i t i o n a n d s p e e d c a n b e a d j u s t e d w i t h o u t p r e c i s e c o n t r o 1 ．I t i s u n s u i t a b l e f o r r e q u i r i n g f r o n t s w e e p e r b rus h a c c o r d i n g t o t h e s t a n d a r d o f i n d u s t r i a l ma n i p u l a t o r ． I n o r d e r t o p u r s u e h i g h e r c o s t p e rfo r ma n c e ， t h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s f r o n t s we e p e r b r u s h d e v i c e ， wh i c h c o mb i n e s s w e e p e r t r u c k s y s t e m c o n s t i t u t i o n w i t h f u n c t i o n r e q u i r e s ． I t e x t e n d s t h e c l e a n i n g r a n g e o f s we e p e r t ruc k b y t a k i n g f u l l a d v a nta g e o f t e c h n o l o g i e s f r o m h y d r a u li c c o n t r o l a n d d r i v e ． D e l i c a t e d e s i g n ， s i mp l e s t ru c t u r e ， i t i s a h i g h r e l i a b l e a n d d u r a b l e i n u s e r o d s e l e me n t s c o mb i n a t i o n s t ruc t u r e ． Ke y W o r d s s w e e p e r t ruc k b r u s h； r o d s e l e me n t s c o mb i n a t i o n s t r u c t u r e； s w e e p e r d i s h O 引言 K M5 2 T S L城市道路清扫汽车 ， 是全液压驱动 ， 除了 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 4 0 8 作者简介 刘 志翎 1 9 6 0 一 ， 昆 明烟机 集团二机有限公 司高级工程 师 ， 云 南省技术创新人才 ， 主要从事的产 品的技术开发和管理。 确可靠等优点 ，优化具有极强的鲁棒性 。针对汽轮机 D H E调节系统的特点 ， I G A表现出了它的优越性。 本文 研究结果表 明， I G A能够对 D H E调节系统的参数进行 快速 、 理想的优化 ， 说明该种方法是有效与可行的。 参 考文 献 [ 1 ] 高元圣， 周士松． 汽轮机电液控制系统高压难燃液压液的维 护与管理I J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 0 4 2 ． [ 2 】 黄友锐．智能优化算法及其应用『 I ． 北京 国防工业出版社， 2 0 0 8 ． 【 3 】 尹靓， 李连， 刘东鑫． 基 于 自适应遗传算法 的航迹关联模 型【 J 】 ． 海军航 空工程学院学报。 2 0 0 9 3 ． [ 4 ] S h y h ．J i e r H u a n g ． A n I m mu n e B a s e d O p t i mi z a t i o n Me t h o d t o C a p a c i t o r P l a c e mo n l i n a Ra d i a l D i s t rib u t i o n s y s t e m I E EE T r a n s a c t i o n o n P o w e r D e l i v e r y ， 2 0 0 0 2 ． 3f 1 与一般的扫路车有相同的装置和功能外 ，在车辆 的前 端有一个固定法兰 ， 有输出动力的液压管快换接头 ， 可 根据需要装配不同功能的工作装置。 安装时， 将所需的工作装置的法兰与车辆对接 ， 紧 固螺栓 ， 接通液压油路快换接头， 就完成安装。更换时， 只要拔 出液压管快换接头 ， 松开固定螺帽， 就能将工作 * 一 - - * - - 一 - - 一 - - 十一 十- 十一 十一 十一 【 5 ] 王众， 刘景录， 孙一康． 基于 I G A． B P网络 混合模 型的冷连轧机 组负荷分配优化法『 J ] ． 钢铁研究学报， 2 0 0 2 3 ． [ 6 】 刘金琨． 先进 P I D及其 M A T L A B仿真[ M] ． 北京 电力工业 出版 社 ． 2 0 0 3 ． [ 7 】 刘红． 基于遗传 算法的摩擦模 型参数辨识研 究[ D 】 ． 中国科 学 院研究生院 西安光学精密机械研究所 ， 2 0 0 7 ． 【 8 ] 韩璞 ． 控 制 系统 数字 仿 真技 术[ M ] ． 北 京 中 国电力 出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 9 】 纪 云锋． 汽轮机电液控制系统中两种常用电液伺 服阀的分析 比较『 J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 7 3 ． 【 1 0 1 程大方， 张烈平． 遗传算法 优化 模糊 P I D的喷雾干燥温度 控 制应用[ J ] ． 工业控制计算机， 2 0 1 0 3 ． [ 1 1 ] 葛培明． 改进的遗传算法及其在工程优化中的应用【 D 】 ． 西南 交通大学． 2 0 0 6 ． Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ N o ． 1 1 ． 2 0 1 1 装置拆下来。 在正常的情况 ，扫路车前端 的固定法兰是安装前 扫刷装置 ， 它如同一个机械手 ， 驾驶员用操作手柄控制 着扫刷盘 ， 可将扫刷盘伸 出车体左外侧或右外侧 ． 扫刷 盘可以抬起一定高度 ， 可 以倾斜一定角度 。 旋转方向可 逆 ， 可清扫路边 的台阶 、 斜坡 ， 增大清扫范围， 减少了清 扫盲区。K M5 2 T S L城市道路清扫汽车的这种设计可以 与多种外挂工作装置配合 ， 除前扫刷装置外 ， 如护栏清 洗装置 、 扫雪辊、 铲雪犁、 洒水架 、 洒沙桶 、 洒盐桶等。 1 前扫刷的描述 扫路车是一种特种车辆 ，其作业地点和范围就是 城市道路 ， 它不 同于汽车起重机 、 消防车 、 高空作业车 等特种车【 。 1 ， 这些车辆在执行作业 时， 车辆是停着不动 ， 而扫路车是在行驶 的过程中作业 ； 因此 ， 对于扫路车来 说 ， 虽然都是在车辆行驶状态 ， 就分为两种工况 ， 即行 驶工况 、 清扫工况 。 K M5 2 T S L城市道路清扫汽车的清扫部分是 由扫刷 系统和吸尘系统构成 ，扫刷系统在车辆的左右两侧各 有一个扫刷 ， 在车辆底部中间设有吸尘 口， 左右侧 的扫 刷 向中间扫人的杂物 ，被位于后面的吸尘 1 3 吸人垃圾 箱 。在扫路车前端的安装前扫刷装置 ， 是 K M5 2 T S L扫 路车的一个特点 ．整个装置与车辆的扫刷系统融为一 体 ， 无论是在左侧或者右侧 ， 增加了清扫范围。操作和 控制系统与整车系统无缝结合 。前扫刷装置是全液压 驱动的工作装置 ， 由车辆前端快换接头提供液压动力。 前 扫刷装置 的扫盘转动 、 倾斜 、 左右伸出 、 抬高放低动 作通过驾驶员操作手柄 ， 根据需要按动按钮进行控制 ， 所有的动作都是液压驱动 。如 图 l 所示为两种不同的 工况时 ， 驾驶员的基本操作程序。车辆在行驶工况档 ， 整个车辆 的液压系统的状态都是处在行驶工况 ，发动 机的动力全部输出到行走系统，车辆清扫系统的液压 驱动 回路为停滞状态， 前扫刷是收缩抬高。车辆清扫路 面时． 将车辆的液压 系统换为工作档 ， 车辆就处在清扫 工况 ， 就能对前扫刷装置进行操控。 圄 蚕蚕 图 l 扫刷操作程序 从扫路车的工况条件来看 ，前扫刷 的工作条件 比 较恶劣 ， 清扫路面过程中总是接触污水 、 灰尘 ； 从 清扫 作业要求来看 ， 前扫刷各个动作要求不高 ， 位置 、 速度 不要求精确控制 ， 可 以调节 ； 其主要作业就是清扫车辆 的右侧路面 ，或者是左侧路面 。在前扫刷的设计制造 中。 如果用工业机械手[ 2 1 的标准去要求 ， 显然是不适宜。 为了追求 比较高的性价 比， K M5 2 T S L城市道路清 扫汽车的前扫刷装置 ，结合了扫路车的车辆系统构成 和功能要求 ， 充分利用 了液压传动和控制的技术优势 ， 使扫路车的清扫范围扩大 ， 性能得到提升 ， 是一个设计 精巧 、 结构简捷 、 耐用度可靠性高的杆件组合机构。 2 工作原理及结构分析 前扫刷装置 的构成是杆件组合机构l 3 _ ， 靠液压传动 和控制。驾驶员根据需要 ，操作控制手柄上的动作开 关 ， 控制液压系统的各执行元件的动作 ， 实现对前扫刷 的操控。 如图 2所示 ，前扫刷装置 的液压系统的构成都是 执行元件 ， 由一个单作用液压缸 ， 两个双作用液压缸和 一 个液压马达组成 ， 系统结构 比较简单 ， 其作用和功能 就是执行动作。 前 臂抬 商扫 盘倾 斜 主 臂摆 动 扫 刷旋转 图 2前扫刷液压件构成 前扫刷装置的液压系统 ，是一个不完整的回路[ 4 1 ， 它只是执行动作部分 ，其液压泵动力源和控制部分都 不包含在 内。实际上 ， 前扫刷液压元件的压力控制 、 流 量控制 ，包括每个执行动作 的控制是有一个集成化 的 控制 回路 ， 是螺纹插装 阀的系统组合 ， 装在车体 内部 ， 与外部对接的接 口就是快换接头。图 3是前扫刷装置 的机构示意图[5 1 ， 机构是一个开式链空间运动杆件组合 机构。底座装在车辆前端的安装法兰上， 用紧固螺栓固 定 。主臂是主要支撑件 ， 液压缸 a是驱动主臂左右摆动 的 ； 前臂的前端与扫刷架 铰接 ， 后端与转轴铰接 ， 前端 的抬高升起和下降放低 ， 是 由单作用液压缸 c控制 ， 前 臂的前端装有液压缸 b 、 扫刷架 、 扫盘 、 液压马达等 ， 自 重较大 ， 液压缸 c 进油抬高升起前端 的扫盘 ， 液压缸 c 回油 ， 在 自重的作用下放低扫盘。扫盘旋转是液压马达 驱动 ， 转速可调 ， 旋向可调 ； 扫盘在液压缸 b的作用下 ， 可倾斜一个角度。 31 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 1年 第 1 1期 1 一 底座2 一 主臂 3 、 7、 l 1 液压缸4 一 阻尼限位5 一 转轴 6 一 前臂8 一 扫刷架9 一 扫盘1 O 一 油马达 图 3 前扫刷机构 主臂和前臂的连接是通过转轴 ，主臂的左右摆动 是液压缸 3驱动 ，而前臂的左右摆动是没有直接 的动 力。阻尼限位装置的作用是限制前臂转动 自由度 ， 在左 端或右端时． 前臂不会 自动向另一方摆动。前臂的摆动 是利用扫刷的反作用力实现的。如 图4所示 。 车辆在行 驶时 ，当扫盘在车辆右侧作业时，主臂是在右摆 的位 置 ， 扫盘是逆 时针旋转 ， 并且是扫刷前沿着地 ， 将地面 的杂物扫入车辆 中部 ，这时地面就会给扫盘一个反作 用力 图 4中虚线箭头 ， 将扫刷推向车辆外侧 ， 也就是 车辆的右侧 ， 转轴借助阻尼限位装置保持不动 。当整个 前扫刷 向左摆动时 ， 首先是扫盘是顺时针旋转 ， 主臂在 液压缸 3驱动下 向左摆动 ．前臂在地面作用于扫盘 向 左的力量驱使下 ．克服阻尼 限位装置的阻力 ，向左摆 32 车辆行驶 方向 图 4 扫盘在行驶车辆右侧 从上述情况可以看出，前臂 的摆动要求扫盘刷子 的着地方式必须是刷子前沿着地 ，如果不是扫盘刷子 前沿着地 ， 地面的反作用力的方 向就会改变 ， 不能实现 摆动要求 。这种对刷子的着地要求与正常清扫时对刷 子的要求一致 ， 无论是在左边或右边 ， 都是要求扫盘刷 子前沿着地 ，将地面杂物扫向车辆 中部 ，当车辆通过 时 ， 位于扫路车底部 的吸尘 15才能将杂物吸走 ， 完成清 扫地面的要求。如果扫盘刷子的着地方式不是前沿着 地 ， 假如是后沿着地 ， 或者是侧沿着地 ， 或是整体着地 ， 杂物被扫动的方 向就不会达要求 ，不会扫 向车辆要通 过的前方 ， 扫路车底部的吸尘 15 就不能将杂物吸走 。前 扫刷装置的扫盘是液压马达驱动和控制 的．液压马达 的驱动和控制相对 于其他执行元件来说 是 比较重要 的， 从车里输 出的液压动力 ， 流量可调 、 压力可调 ， 可以 变换旋转方 向，对实现扫刷的转动控制有 比较好的条 件 ， 可以根据需要及时地调节。 3结 束语 前扫刷装置应用于扫路车 ， 使用效果很好。扫路车 在清扫作业时 ， 前扫刷外伸 出车外 ， 车辆行驶可离开路 边一定距离 ， 不会碾压路边 的下水 口盖板 ， 或者是其他 路边设施 ；当路边有路灯底座等凸出物或是不规则的 情况 ， 扫路车只要将前扫刷缩 回让开 ， 同样可 以直线行 驶 ； 当路边是小斜坡需要清扫时 ， 调整扫盘的角度 ， 就 能实现清扫作业 。 参 考 文献 [ 1 】 机 械工 程 手册 电机工 程 手册 编 辑委 员 会 编． 机 械 工 程手 册第 1 2卷汽车[ M】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 8 2 ． 【 2 】 徐 灏 ． 机 械 设 计手 册 第 5卷【 M】 ． 北 京 机 械工 业 出版 社 ， 1 9 92． 【 3 】 成大先． 机械设计 手册【 M 】 ． 北京 化学工业 出版社 ， 1 9 9 3 ． [ 4 ] 马永辉， 徐 宝富， 刘 绍华． 工程机 械液压 系统设计 计算[ M】 ． 北 京 机械工业出版社 ， 1 9 8 5 ． 未来五年我国装备制造业发展的重点任务 一 是 以优化结构 、 改善品种质量为重点， 加快推进重点产业改造提升。 二是 以高端装备制造 、 节能与新能源汽车为突破 口， 加快培育和发展战略性新兴产业。 三是以国家重点工程建设为依托， 大力推进重大技术装备发展和 自主创新。 四是以促进“ 两化” 深度融合为着力点 ， 大力推进装备信息化 。 五是以提升基础零部件 自主化水平为重点 ， 切实增强产业配套能力。 六是以优化产业组织结构为 目标 ， 大力推进企业兼并重组和资源整合。 一 ③