全自动洗车机毕业设计.pdf

第 2 章 总体方案设计 21 电脑洗车机概述 电脑洗车机是利用电脑控制毛刷和高压水枪来清洗汽车的一种设备。 主要由 电路、气路、水路和机械部分构成。电脑洗车是用大量的流动水冲洗车身，洗完 后还会经过机器自动风干程序， 可以把存留在车身所有缝隙里的水流全部吹出来， 起到了保护汽车内部部件的作用，同时完全避免了泥沙划伤车漆的现象。电脑洗 车机技术先进，造型美观，有多种全自动洗车程序可供选择。它通过光电系统检 测，经电脑分析计算出各种动作的最佳位置和力度，达到最佳的洗车效果。具有 洗车效果好，效率高，节水等特点。电脑洗车机按其工作方式可分为隧道式和往 复式两种。 隧道式电脑洗车机根据功能的多少及先进程度，分为多个等级。比较基础的 是清水冲洗、皂液冲刷、冷风吹干、人工再行擦拭的方式。在这个基础上，还有 多个升级版，有的有两套吹风；有的加上热风；有的可以同时冲洗底盘；还可以 在洗车和吹干之间再加一个光亮剂喷洗门，喷出光亮剂在吹干时使其固化，也就 是所谓的蜡洗。最先进的机型已经开始采用数字信号传输命令，指导机器完成各 个程序和动作。 往复式电脑洗车机是一种最初级的洗车设备。当车开进设备后，汽车位置固 定不动，设备的龙门带着洗车用具，前后移动，完成洗车的各个程序。它的优点 是设备的购进价格相对较低，大约是隧道式机器的二分之一；还有一个长处就是 它相对于隧道式机器，工作时的实际占地面积小，甚至可以再一个较大的房间里 完成洗车。对于前期资金较紧张或店内面积较小的投资者比较适合。 22 方案的拟定 221 隧道式电脑洗车机 1. 隧道式电脑洗车机工作原理： 洗车机不动，汽车由机械牵引或自行缓慢通过洗车机的工作区域，洗车机通 过各种检测设备反馈的信息，按照相应的指令程序自动运行，达到清洗汽车的工 作方式。按清洗车型又可分为：大巴式洗车机、无轨电车(地铁、旅游列车)清洗 机等。最大的优点是清洗速度快，最快可 1 分钟清洗一台车，并且可以连续不段 的对车进行清洗。适合大型洗车场，会员制洗车场，大型公交停车站或大型停车 场复合洗车等。 如图 2-1 是北京自然绿环境科技发展有限公司生产的大巴式电脑洗车机。 图 2-1 “凯旋门”大巴式电脑洗车机 2. “凯旋门”大巴式电脑洗车机技术参数： 电源要求：三相交流电 380V，额定功率 20KW 设备尺寸：8800mm(L)4620mm(W)4020mm(H) 最大清洗尺寸：3500mm(H) 2600mm(W) 五 刷：4 大刷、1 顶刷 空气压力：5.5 / 清洗能力：4060 辆/小时（普通客车） 耗水量：150L/辆（普通客车） 底喷系统：选配 占地要求：需要有出口 3. 分项系统： (1) 电脑控制系统： 采用德国西门子、 图尔克、 日本富士等国际知名元器件， 性能可靠稳定。先进的自检测试功能能测试洗车机手动、自动、马达、气压、喷 水、喷蜡等系统。 (2) 安全保护系统：先进的红外线电眼能自动感应车型，洗车机启动后，无 须人工选择，可自动判定车型并洗刷车辆，各项自动洗车程序运行的同时均可人 工参与控制，以确保洗车安全。 (3) 超柔专用刷毛：采用最新一代泡棉刷。超级轻柔，不伤车身。刷毛与车 身接触的各个点面皆能保持平均压力，在最小的压力状态下，刷毛能彻底包裹车 身并使之达到最佳的洗车效果。其由原来的洗车 20 万辆次增加到了能洗车 40 万辆次。系能优越、安全可靠、节能环保、清洗迅速、外形美观、经久耐用。 222 往复式电脑洗车机 1. 往复式电脑洗车机工作原理： 车辆进入洗车机后，拉紧手刹，汽车不动，洗车机按照一定的程序在导轨上 来回移动，同时执行洗车、冲洗底盘、打蜡、风干等指令的工作方式。按清洗车 型又可分为：龙门往复式洗车机、大(中小)型移动式洗车机等。往复式洗车机最 大的优点是占地面积最小， 投资成本最低， 唯洗车速度太慢， 清洗一台车约为 3 4 分钟，不能应付大量来车的需要。它比较适合小型洗车厂或者是洗车量较小的 地区使用。 如图 2-2 是南京海天公司生产的 GH-500S 大型移动式巴士电脑洗车机。 图 2-2 GH-500S 移动式巴士电脑洗车机 2. GH-500S 移动式巴士电脑洗车机技术参数： 电源要求：三相交流电 380V，额定功率 10KW。 设备尺寸：2600mm(L)5000mm(W)4700mm(H) 最大清洗尺寸：3600mm(H) 2600mm(W) 轨道长度：18 米（可根据最大清洗车辆长度调整） 占地面积：5500mm 宽，长度根据轨道长度调整 两 刷：2 直刷（顶部由高压水清洗） 空气压力：5 / 清洗能力：1520 辆/小时（普通客车） 耗水量：80L/辆（普通客车） 耗电量：0.22 度/辆（普通客车） 底喷系统：选配 3. 产品特点： (1) 专业清洗大客车、大型货柜车、工程车、中巴车等车辆。 (2) 进口国外知名厂家的电气元件，确保安全可靠。 (3) 独特的故障自检测系统。 (4) 进口意大利专用洗车刷毛，洗净度高，绝不伤车。 (5) 采用国际先进的水刀系统。 23 方案选择 根据公交站自身的实际情况，每天需要清洗大量的公交车。通过隧道式电脑 洗车机和往复式电脑洗车机各自洗车特点的对比， 往复式电脑洗车机清洗一台车 约为 3-4 分钟，清洗速度慢，难以应对大量需要清洗的公交车，而隧道式电脑洗 车机最快可 1 分钟清洗一台车，清洗效率高并且可以连续清洗，固本设计方案采 用隧道式电脑洗车机。 现如今，隧道式电脑洗车机正在慢慢取代往复式洗车机，重新恢复其在国内 外市场上的应用定位，成为目前占有市场主导地位的主流机型。如：隧道式连续 洗车机；通道式（大巴、旅游客车）电脑洗车机等。通道式电脑洗车机是专为清 洗中巴车、旅游客车及集装箱货车等厢式车辆而设计的。采用通道式洗车方式， 车辆由驾驶员自行慢速驶入机器清洗，清洗时由驾驶员配合操控。通道式洗车机 可进行连续快速洗车,每小时最高达 60 辆。自动化程度高、洗车数量大、占地面 积小，广泛应用于各大公交系统。 24 方案分析 根据隧道式电脑洗车机的主要功能要求，结合当前公交车的外形尺寸（一般 单层车最高为 3300mm，最宽为 2500mm），可确定隧道式电脑洗车机的洗车高度 为 3600mm，洗车宽度为 2600mm。由于公交车的下车身尤其是轮毂周围会更脏一 些，固本设计方案为，两个裙刷负责清洗公交车的下车身，四组专用毛刷清洗公 交车的两侧面及后面，车顶由高压喷水清洗，驾驶员打开雨刷即可清洗公交车的 前面。 有些设计方案中会配备一支横刷专门清洗车顶，本设计不采用此配备方案， 理由如下： (1) 经过实际调研和对比， 车顶部用高压水清洗完全可以达到车顶清洗的要 求。 (2) 如配备一支横刷，就需要增设轮刷升缩和旋转机构，光电开关、运行电 机等，这不仅增加了机构的复杂程度和控制要求，降低了整机的可靠性，而且增 加设备成本，降低了洗车机的市场竞争力。 隧道式电脑洗车机每洗一台车大约就需要消耗 150L 水，我国是个干旱缺水 严重的国家，水资源又是人类生产生活最关键的资源。本设计方案中增加了水循 环系统，不仅使大部分水循环使用，减少了污水排放量，满足了环保要求，而且 可以大量节约水资源。 25 方案设计 251 洗车机的组成及技术参数 通道式电脑洗车机的组成：为满足设计的要求，本系统主要由机械系统、驱 动系统、控制系统以及水处理系统组成。 本设计通道式电脑洗车机的主要技术参数见表 2-1。 表 2-1 通道式电脑洗车机技术参数 适用车型 单层公交车、旅游大巴、大客车 设备尺寸 10 米(L)5 米(W)4 米(H) 最大清洗尺寸 (长度不限)2.6 米(W) 3.6 米(H) 洗车能力 4060（辆/小时） 耗水量 约 200L/辆 空气压力 5.5 /（空压机 2.2KW） 设备配置 2 个裙刷、4 个侧刷 1. 机械系统的设计 机械系统主要由框架、 裙刷机构、 侧刷机构等构成， 其实物图如图 2-3 所示。 图 2-3(a) 通道式电脑洗车机入口处的外观结构 图 2-3(b) 通道式电脑洗车机出口处的外观结构 1、2裙刷；3、4、5、6侧刷 如图 2-4 是本设计方案的总体布局示意图。 前面的两个毛刷是 1、 2 号裙刷， 中间成斜对式的两个毛刷是 3、4 号侧刷，后面的 5、6 号侧刷也是成斜对式。 图 2-4 通道式电脑洗车机总体布局示意图 1入口处光电开关； 2号裙刷处的喷水管； 3顶部喷水管； 4号侧刷处光电开关； 5号侧刷处喷水管；6号侧刷处光电开关；7号侧刷处喷水管；8号侧刷处光 电开关；9号侧刷处喷水管；10号侧刷处喷水管；11号侧刷处光电开关； 12出口处喷水管；13出口处光电开关 2. 驱动系统的设计 驱动系统的作用是根据控制系统发出的指令， 将来自电液压和气压等各种能 转化为直线运动或者旋转运动的机械能的系统。根据能量转换方式，可分为电气 驱动、液压驱动和气压驱动。从运行精度、功能、结构、体积、成分等角度综合 考虑，本设计选用电气驱动和气压驱动方式，其中，裙刷机构和侧刷机构的转动 采用气压驱动方式。 3. 控制系统的设计 控制系统的设计：可编程控制器 PLC 是一种数字控制专用电子计算机，它使 用了可编程序存储器存储命令， 执行诸如逻辑、 顺序、 计时、 计数与演算等功能， 并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。经过 30 多年 的发展，PLC 已经十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。具体如下的 良好特点： (1) 可靠性 PLC 不需要大量的活动元件和连线电子元件。 它的连线打打减少。 与此同时， 系统的维修简单，维修时间短。PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。 例如：冗余的设计。断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC 有较高的易操 作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错 误。 PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控 制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率大 大降低。 (2) 易操作性 对 PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可接显示， 更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻 找，然后进行更改。PLC 有多种程序设计语言可供使用。用于梯形图与电气原理 图较为接近。容易掌握和理解。 PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时， 通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。 (3) 灵活性 PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描 述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用而拓展。操作十分灵活方便， 监视和控制变量十分容易。 以上特点使用 PLC 控制系统具有可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力 强，运行稳定等诸多优点今后 PLC 控制系统还会得到更广泛的使用。 4. 水循环系统的设计 水循环系统的作用是将汽车清洗机洗车废水净化，循环利用。循环过滤系统 示意如图 2-5 所示。 图 2-5 水循环系统示意图 1清水补充管道；2清洗水箱；3球阀； 4、8排污管；5过滤器；6过滤泵；7贮液槽 水循环系统设有清洗水箱，水箱配有贮液槽、过滤泵、过滤器和球阀开关； 水箱和贮液槽分两级单独排污。 一级是清洗水箱底部的放水阀将污水排至排污管 道，可直接排走，适合于定期排掉箱内比较脏的液体；另一级是将清洗液排至贮 液槽循环利用。两级定期排污确保了排污效果。在其循环支路上设置有清水补充 管。 贮液槽采用粗、细过滤两道工序。粗过滤采用不锈钢隔网在储液槽内完成， 用来滤掉清洗液中悬浮的泥沙等较大颗粒杂质； 精过滤器由 30m 筒式纤维过滤 芯完成，循环液经过滤器内部的过滤芯被滤掉。过滤芯为可以拆卸式，可定期清 洗更换2。 252 洗车机控制过程的设计 本方案设计的通道式电脑洗车机的清洗过程如图 2-6 所示。 图 2-6 通道式电脑洗车机工作示意图 洗车机的具体控制过程如下： (1) 驾驶员驾驶车辆缓慢（约 0.5 /h）进入洗车通道，此时洗车机会检测 出有汽车经过， 位于号裙刷前端的水泵开始喷水与此同时号裙刷启动旋 转并由气缸驱动裙刷支架由两侧向内侧转动，达到裙刷距车体设定的距离时，传 感器发出信号，气缸停止运动，号裙刷开始清洗车的下半身。当车辆驶离 号裙刷时，号裙刷支架在气缸的驱动作用下回到了初始位置，并关闭 号裙刷处的水泵。 (2) 位于车顶上方的高压水泵开始喷水，完成对车顶的第一次清洗工作。 (3) 当车辆行驶至号侧刷前面适当位置时，传感元件发出信号，号侧刷 启动旋转并喷水，号侧刷支架在气缸的驱动下开始转动，达到合适的距离时， 传感器发出信号，气缸停止运动，号侧刷开始清洗车的右侧面。 (4) 当车辆驶离号侧刷时，由于车身与侧刷的距离将要变大，所以为了还 满足开始设定的距离，号侧刷支架在气缸的驱动下将继续转动，直到达到最大 限度后， 车辆离开了号侧刷， 号侧刷支架在气缸的驱动作用下回到初始位置， 并关闭号侧刷处的水泵。就在转动的过程中就完成了清洗车后面的工作。 (5) 当车辆行驶至号侧刷前面适当位置时， 号侧刷的动作过程同号侧 刷动作过程一致，开始清洗车的左侧面，并对车的后面实施了二次刷毛清洗，此 时车的后面就已经很干净了。 (6) 当车辆行驶至号侧刷前面适当位置时， 号侧刷的动作过程跟号裙