公路护栏清洗装置的开发研制.doc

2009年11月4日 . 新型城市护栏清洗车的开发研究. 摘要: 利用高压水射流技术，对城市护栏进行清洗，无污染、无易损件。 关键词: 护栏清洗水射流 .&2009年全国技工教育和职业培训 优秀教研成果评选活动参评论文 新型城市护栏清洗车的开发研究 新型城市护栏清洗车的开发研究摘要: 利用高压水射流技术，对城市护栏进行清洗，无污染、无易损件。关键词: 护栏清洗 水射流我国城市发展的速度和规模越来越大，城市的护栏伴随着市政道路的延伸而不断增加，护栏由于受车辆的尾气、灰尘粘附及其他因素影响, 护栏表面出现了不同程度的污染, 影响到市容市貌。护栏的清洗是各地环卫部门的重要工作。目前国内护栏清洗作业多由人工完成，劳动强度大、作业效率低，并且大部分护栏置于道路的中央，极易发生安全事故。设计一种高效的护栏清洗车，不仅具有宽广的市场空间，也具有良好的社会效益。一、 现有护栏清洗车的主要结构形式和优缺点1 城市护栏的主要结构形式国内城市的护栏一种是由圆形截面的钢筋或钢管焊接成段，每段通过螺栓相互连接，另一种是由方形截面的钢管焊接成段，每段通过螺栓相互连接，根据道路的长度确定连接的护栏数量。附图1（图中为方形截面）。附图12.目前护栏清洗车主要形式目前国内扩栏清洗车主要有两种结构形式：盘刷式和滚刷式。（1） 盘刷式主要由车辆、安装架、扫刷、支架、喷水杆（图中未画出）等组成（附图2）。其中车辆上带有水罐、低压水泵、液压控制系统等。安装架固定在车辆的大梁上，可以折叠或展开，清洗作业时展开，行驶时折叠收回。在盘刷的前后方安装有喷水杆，盘刷的刷毛一般由尼龙丝制成。工作时，盘刷夹持住护栏并在液压马达的驱动下旋转，同时喷水杆上的喷嘴向护栏喷水。盘刷对护栏夹持力的大小通过油缸控制。车辆向前行驶，完成对护栏的清洗。1. 车辆2. 安装架3. 液压马达4. 护栏5. 盘刷 附图2此结构形式的优点是：1 结构简单，成本较低；2 工作时，水压较低，并且是沿着护栏的上下方向摔出，不易溅到别的车辆或行人上，不需设置特别的挡水装置；3 易损件不多。缺点：1. 受盘刷直径影响，清洗护栏的高度有限，如果护栏过高，盘刷的直径势必做得很大，结构上受限制；2. 清洗高度不能调整，只能清洗护栏的A、C面，不能清洗B、D面，耗水量大；3. 工作时车辆与护栏的距离要求基本保持不变，对驾驶的要求高。（2）滚刷式主要由车辆、安装架、滚刷、喷水杆（图中未画出）、挡水罩等组成（附图3）。1车辆2安装架3滚刷4护栏5挡水罩 附图3车辆上带有水罐、低压水泵、液压控制系统等，安装架固定在车辆的前端或侧面，可以折叠或伸缩，清洗作业时展开或伸出，行驶时折叠收回。滚刷安装在安装架上，滚刷的旋转由马达或其它方式驱动，有的只有一个滚刷，只能清洗护栏的A面，有的有两个或四个滚刷，能同时清洗护栏的A、C两面，在清洗的同时设置在滚刷前后的喷水杆对护栏进行喷水。此结构形式的优点1. 清洗效果好；2. 清洗作业时水压较低，水雾少。缺点：1. 结构复杂，滚刷的刷毛磨损快，使用成本较高，耗水量大。2. 清洗作业时，要求车辆行驶基本与护栏平行，对驾驶员的要求高。3. 只能清洗护栏的一面或两面，不能清洗护栏的B、D面。二、新型护栏清洗车的方案1. 总体方案的确定采用高压水射流技术，利用高压水泵产生的高压水射流对护栏进行清洗。高压水射流，是通过高压泵将水加压到几兆帕至数十兆帕乃至更高，然后通过特殊的喷嘴，以极高的速度喷出的一股能量高度集中的水流，利用这股具有巨大能量的水流进行清洗即为高压水射流清洗。高压水射流清洗具有成本低、质量好、速度快、无环境污染、无易损件、应用面广的特点。附图4为利用高压水射流进行护栏清洗的一种方案。1. 车辆2. 安装架3. 升降机构4. 喷水杆5. 护栏6. 挡水罩 附图42结构主要由车辆、动力系统、安装架、高压水路系统、升降机构、控制系统等组成。车辆：采用汽车二类底盘改装，是各种工作装置的安装平台。动力系统：整个工作装置的动力由底盘取力或副发动机驱动，采用副发动机驱动时，水泵的转速不受行驶的影响，工作性能较好，但成本较高，结构复杂。当采用底盘取力时，先要核实底盘发动机功率的大小，底盘发动机的功率除满足车辆行驶外，还能满足高压水泵及其它工作装置所需的功率，底盘取力的方式成本低，结构简单，缺点是工作时要求发动机的转速稳定在某个范围内，水泵工作时易受行驶状况的影响。安装架：安装架固定在车辆的前端便于作业时观察清洗情况，安装架可以折叠或伸缩，清洗作业时展开或伸出，行驶时折叠收回，并能根据护栏的高度进行升降。喷水杆及挡水罩连接在安装架上。高压水路系统：高压水路系统由高压水泵、高压球阀、喷水杆、喷嘴、水箱等组成。高压水泵由液压马达或副发动机通过皮带轮驱动。喷水杆上有高压喷嘴，喷嘴的数量由护栏的高低和截面形式决定。喷嘴从喷出水流的形状分主要有集中水流和扇形面水流两种形式，集中水流形式的喷嘴，水流呈直线喷出，水流作用于一点，打击力大，靶距较大。扇形面水流形式的喷嘴，水流呈扇形面喷出，水流作用于一线，清洗面积大，但靶距较短。水的压力对靶距很敏感，压力随距离的增加迅速降低。扇形面喷嘴常用于路面清洗，以扇形角为110和55使用最为广泛，喷水杆上喷嘴的间距要求喷出的扇形面水流相互重叠即可。喷水杆上喷嘴的方向及喷水杆的数量根据所清洗的护栏应有所不同，如清洗圆形截面的护栏建议采用附图5中方式A，即喷嘴的扇形水面与护栏面垂直，方形载面的护栏建议采用附图5中方式B，即喷嘴的扇形水面与护栏面呈45布置。左右各两根喷水杆。1. 喷水杆2. 喷嘴3. 护栏 附图5挡水罩是用于防止水的飞溅，因为是高压水，会产生大量的水雾，严重影响周围的车辆和行人，因此必须采用挡水罩进行必要的防护和隔离。升降机构：由一组平行四边形机构组成，并由油缸控制升降。作业时可以根据护栏的高低进行调整。液压和电气控制系统用于控制整个机构的动作，因为所设计的机构不一样，控制会有所差别。三、主要参数的确定根据护栏的高度和喷水杆的数量，确定喷嘴的数量。护栏清洗时水压为810Mpa，靶距（喷嘴离护栏的距离）为150300mm时效果较好。根据工作压力，选择喷嘴的流量。再进一步确定水泵的压力和流量。设喷嘴的流量为q(m/s), 压强为f (Pa)，数量为：n(个)所需水泵的流量为：Qnq 压力为：Ff 驱动水泵的功率为：PQF/ 式中：Q：水泵的流量（m/s） F：水泵的压强（Pa）: 水泵的机械效率，通常为0.95左右。因本系统的水管较短，没有计入沿程阻力损失和局部阻力损失。四、新型城市护栏清洗车的优缺点：优点：1采用水射流的技术进行护栏清洗，技术先进，结构简单，工作可靠，