道路护栏杆清洗机设计【含creo三维及6张CAD图带开题报告-独家】.zip
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含creo三维及6张CAD图带开题报告-独家
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道路护栏清洗机设计Design of Road Guardrail Cleaner摘 要城市发展速度越来越快，人民生活水平日益提高，现在家里拥有一辆车已经不再是说梦话了，但是城市的建设远没有城市发展的速度快，道路上车辆越来越多，交通也变得拥堵，为了防止安全事故，道路护栏也显得愈来愈重要，但是护栏的美观也是城市景观，为了保证护栏的干净，和使用寿命，不得不花费更多的人力物力对道路护栏进行维护，定期维护成了常态。现在继续一种机械来代替人工维护，经低成本。以这个为目的对护栏的清洗机有了一些新的想法，对护栏清洗机进行新的设计，首先我要对目前现状进行调查，然后对自己的想法进行更改，再通过三维软件进行辅助设计和更改。设计完成后对主要零件进行计算和绘制二维视图。关键词：护栏 清洗机 设计AbstractUrban development faster and faster, peoples living standard is increasing day by day, now home and owning a car is no longer say talk in a dream, but the construction of city is far from urban development faster, more and more cars on the road, traffic has become congested, in order to prevent safety accidents, road barrier also appears more and more important, but the barrier is beautiful is also a city landscape, in order to guarantee the clean of guardrail, and service life, have to spend more manpower material resources to maintain a guardrail, regular maintenance has become the norm. Now to continue a machine to replace artificial.maintenance, the low cost. For the purpose of the cleaning machine has some new ideas of guardrail, barrier washer for the new design, first of all, I want to investigating the current situation, and then to change their ideas, and then through the 3 d software aided design and change. After the completion of the design of main parts to calculate and draw 2 d view.Keywords: Fence Washing machine design目录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 研究背景11.2 国内外同类技术的发展水平及应用11.3 国内的清扫车存在的技术差距21.4现在的护栏清洗车的主要结构和优缺点21.4.1盘刷式21.4.2滚刷式32 整体方案的确定52.1顽固污渍清洗技术方案52.2道路护栏清洗原理52.3总体方案的确定62.4高压水路系统62.5主要技术参数的确定73 机械系统总体结构设计93.1对其工作原理进行详细的介绍103.2挡板的作用和设计113.3控制系统的设计和工作原理133.4电动机调速系统133.5旋转高压喷头的工作原理144 主要零件设计164.1设计要求164.2毛刷的设计164.2.1求尼龙丝的个数。164.2.2尼龙丝的挠度公式进行求解尼龙丝所受的力F。184.3洗刷杆高压水旋转设计194.4调速系统设计214.5角度调节的设计234.6调节杆的设计24总结26参考文献28致谢29附录A30III1 绪论我国的道路建设近几年迅猛发展，公路护栏也越来越多。公路护栏受到车辆的尾气、灰尘黏附以及其他的影响因素，表面会有同程度的污染，现代城市的发展，由于人工清洗的劳动强度比较大，清洗效率低；并且负责清洗的工人身处高速行驶的机动车道路上，极易发生交通安全事故。周围空气中尾气浓度比较高，严重危害清洁工人的身体健康。车载式高压水清洗一次性投入太高，一般中小城市难以负担，并且由于车辆行驶在道路上不能保证与道路护栏平行，清洗处在车行逆向部分护栏表面是会清洗不到或未清洗；耗水量比较大，清洗效果差，而且城市里一般三车道或是双车道，清洗车严重影响交通。护栏清洗机如果以护栏为导轨，不会出现因为脱离而未清洗的情况，机构比较简单、成本低、无污染，还能够实现对支墩的清洗，和我国高等级公路养护机械的节能、高效、低噪声、低污染自动化程度高的发展相适应，具有明显的经济效益和社会环境效益。1.1 研究背景管理设施是一个城市的名片，标志着一个城市管理水平的高低。也是在道路上发挥着重要的作用，规范道路交通等。现在城市里的车辆急剧增加，在繁忙的道路交通当中，公路街道护栏无疑发挥着其极重要的作用。而它不仅仅是在维持良好的交通秩序，提高公路交通安全性，它也是城市中一道亮丽的风景，表面容易受到空气中的灰尘粘附、道路积水溅射、汽车尾气等其他因素影响，表面容易被污染，影响城市美观，而且道路工人清洗起来劳动强度比较大、效率低、容易发生危险，因此，设计一种高效的护栏清洗车是非常有必要的，不仅有广阔的市场空间也具有较好的社会效益。国内道路不断的发展，机械化养护成了一种必然的趋势，护栏清洗车作业简单方便，清洗效率高，除尘效果好，相比人工清洗成本比较低。故护栏清洗机的需求呈现出一个快速上涨的态势。1.2 国内外同类技术的发展水平及应用对公路隔离栏进行清洗时，护栏两侧同时擦洗。可对最高1.4米的护栏进行清洗，特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2.5吨底盘。 在两侧进行清洗，前面喷水后面清洗，清洗过后可以达到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A型毛刷采用复合聚酯材料，质地柔软，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。BXH5040TQX型清洗车是新一代多功能公路设施清洗设备。它可全自动高速的擦洗城市道路各种型式的隔离护栏。可以对街道护栏和两侧墙体进行清洗。还可以清洗城市当中墙上，护栏上的小广告。1.3 国内的清扫车存在的技术差距国内的清洗车种类数量都比较多，技术发展也相对成熟，和发达国家比起来差距还很大，国内的道路护栏清洗车的除尘效果、工作效率和工作效果与发达国家差不多，不过在除噪音、自动化、可靠性等方面还是有很大差距。外国内的清扫车在以下几个方面有待改进:如在高可靠性上，设备的高可靠性就是指某种设备的可靠程度，即在其正常使用当中的无故障间隔时间的长短。国产工程机械平均无故障间隔时间为150小时一300小时。而国外工程机械都在600小时一2000小时。我国工程机械的平均使用寿命仅为国外同类产品的1/2，甚至不到1/2。1.4现在的护栏清洗车的主要结构和优缺点目前国内护栏种类比较多，大多都是由圆形截面和方形截面的钢筋或钢管焊接而成，再有螺母拧紧确定长度。城市当中用的比较多，图中的护栏长3m，高度底座高度200mm如图1-1所示。图 1-1方形截面焊制而成的护栏目前国内护栏清洗车主要有两种：盘刷式和滚刷式。1.4.1盘刷式如图1-2所示中间护栏2、驱动马达1、液压缸4、盘刷3和喷水杆（图中没有）等部分组成组成了盘刷式道路护栏清洗机。图 1-2盘刷式护栏清洗车车辆上携带水箱、低压水泵和液压系统等，安装架固定在车架大梁上，可进行折叠和展开，清洗作业时展开，行驶时折叠。 在盘刷的前后方装有喷水装置，盘刷的刷毛由尼龙丝制成，工作中刷盘3夹紧护栏2，并在液压马达1驱动下转动，同时喷水装置向护栏喷水。刷盘的夹紧力有液压缸4控制，车辆向前行驶，完成清洗工作。此结构的优点：结构简单，成本低，并且清洗的水渍沿着护栏的上下甩出，不易飞溅到车辆或行人的身上。不需要挡水装置，易损件不多。缺点：盘刷的直径是固定的，所以他清洗的范围有限，而且只能清洗A、C面，不能清洗B、D面（参照图1-1），耗水量较大，工作中车辆要和护栏的距离保持基本不变，对驾驶员要求较高。1.4.2滚刷式如图1-3所示中间护栏2、滚刷1、喷水杆（图中没有）和挡水罩3等部分组成滚刷式护栏清洗机。图 1-3滚刷式护栏清洗车车辆上携带水箱、低压水泵和液压系统等，安装架，可以固定在车辆的前端或侧面，同样可以折叠或伸缩，清洗作业时展开，行驶时折叠。滚刷装在架子上面，马达带动滚刷旋转，对护栏进行清洗，但是只能清洗道A面。如果一边装一个的话，也只能清洗A、C面。清洗中前后进行喷水浸湿。挡板3挡住滚刷1甩出来的水，防止甩出来的水影响过往车辆的正常行驶，和溅到行人的身上。此结构的优点：清洗效果好；清洗作业时水压低，水雾少。缺点：结构复杂，滚刷毛易磨损，使用成本较高，耗水量大；作业时，工作中车辆要和护栏的距离保持基本不变，对驾驶员要求较高；只能清洗护栏的一面或两面，不能清晰B、D面。2 整体方案的确定2.1顽固污渍清洗技术方案双滚刷对夹进行清洗工作的时候如果有清水进行辅助，可以清洗的更加容易更加干净，护栏上的污渍在清水的冲击和滚刷相互对夹的摩擦洗刷下，更容易实现清洗清洁。经过研究调查，两个立式摆放的滚刷把道路护栏夹在中间进行清洗，如果滚刷的旋转方向和前进的方向相反，能够保证最大限度的对道路护栏进行清洗，可以提高对道路护栏的摩擦力和冲击力。其中的滚刷都是由高压水流冲击旋转的，每根刷桶上都是由盘装的刷毛叠加而成。在实践中发现：滚刷的扫毛材料、转速、直径以及清洗机的前进速度是影响道路护栏清洗效果的主要因素。当直径越大时，对夹重叠的范围也就越多，清晰的效果也就越明显；由于道路护栏的形状不规则，而且不能保证是一条直线，需要扫毛材料具有很高的柔韧性来对道路护栏的轮廓进行覆盖；转速越大时，刷头对污渍的作用力也越大，清楚效果越明显，清洗车的速度如果越快，清洗的效果也会越差。通过实际模拟实验得到结论：前进的速度为到7.5的时候，想要清洗的洁净度达到90%以上，转速为350r/min，扫毛材料用尼龙丝硬毛刷和尼龙软布条组合而成。滚刷直径应保持在500mm到600mm之间。清水清洗污渍的时候，污渍受到水以后，需要一段时间进行湿润，这样污渍和护栏表面结合水膜增厚，结合力减弱，表面张力减小，在经过滚刷的摩擦，污渍会脱离道路护栏表面，在经过高压水的清洗形成污渍流，最后完成清洗。一定的浸润时间后,再介入毛刷刷洗,低压水喷刷。滚刷刷洗后,一些污渍虽然被刷毛剥离原表面位置,却由于毛刷本身粘持有污渍,依然会有部分污渍以痕迹形式残留在护栏表面;同时,在护栏下部,一些污渍流还正处于沿护栏下流的过程中。因此,在滚刷后还应另外接力性安置1个高压喷嘴,专门负责清理刷痕,同时驱赶和加速污渍流脱离护栏。该清洗序配是一个比较理想的高效清洗过程。笔者在研究中还发现,滚刷前后设置低压、高压2组喷嘴其前、后低压喷嘴向2个滚刷喷水,使滚刷毛刷带水作业,而前、后高压喷嘴则主要向护栏喷水,使护栏不仅在刷洗前得到预先湿润,刷洗后也可得到有效冲洗,从而完成“预湿润+刷洗+冲洗”的加强模式,有利于提高清洗效果。2.2道路护栏清洗原理护栏清洗机工作原理如图2-1所示，图 2-1 护栏清洗机原理图中护栏2两侧的滚刷夹紧护栏，两个滚刷重叠了（2-3cm），使2滚刷形成一个整体，中间不留间隙。滚筒在清洗表面的时候前后高压喷管对刷筒进行喷水，已达到清洗的目的。滚筒旋转的方向和清洗机前进的方向相反，这样可以有足够的清洗时间和清洗强度。前面的喷水装置采用高压喷嘴形成雾化氛围对护栏污渍进行三维浸润，后面的喷水装置采用低压喷嘴，主要对护栏进行冲洗，中间的滚刷对护栏进行清洗。从而达到良好的清洗效果。2.3总体方案的确定总体结构是龙门式结构，龙门式结构和护栏的结构比较贴合，这样在行走方面可以让护栏作为导轨，在导轨上行走，机构简单、成本低、无污染，且不对道路交通产生影响，与我国高等级公路养护机械节能、高效、低噪音、低污染、和自动化程度高的发展趋势相适应，所以采用龙门式结构是一个比较好的选择。利用高压水喷射的方式和滚刷擦洗方式来清洗，不仅效率高，而且质量好。高压喷射只需要高压泵提供3MPa到9MPa的压力就可以了，然后用扇形喷口喷出。以极高的速度喷出一股能量高度集中的水柱，利用这股具有极高能量的水柱进行初步清洗。高压水喷射清洗应用范围较广，而且价格低、更加耐用，效果好，无污染，效率高。2.4高压水路系统高压水路系统由高压水泵、高压球阀、喷水杆、喷嘴和水箱等部件组成。高压水泵用电动机带动。喷水杆上有高压喷嘴，喷嘴的数量由护栏高度决定。喷嘴喷出的水流主要有两种形式集中水流和扇形水流。集中水流形式的喷嘴水流呈直线型喷出，水流作用力作用在一个点上，打击力比较大，射程比较远；扇形水雾类型的喷口其水雾作用在一条线上，作用范围比较广。但是射程比较近。水的速度对射程很敏感，随着射程的增加而迅速降低。扇形喷嘴常用于路面清洗，扇形角110和55，使用非常广泛，喷水杆上的喷嘴间距只要保证扇形面水流重叠即可。喷水杆上喷嘴的喷射方向和喷水杆的数量根据所清洗的护栏应该有一些区别。比如清洗圆形截面的护栏时应该采用图5中的方式A，喷嘴的扇形面和护栏面垂直，方形截面护栏应该采用图5中的方式B，喷嘴的扇形面和护栏夹角是45布置。左右共两根喷水杆。挡水罩作用是防止水飞溅，高压水会产生大量水雾，会影响道路旁边经过的汽车。 2.5主要技术参数的确定根据护栏高度和喷水杆的数量来确定喷嘴的数量。护栏清洗时水压为79MPa，距离（喷嘴离护栏的距离）为100200mm时效果比较好，根据工作压力，来选择喷嘴的流量，进而确定水泵的压力和流量。假设喷嘴的流量为q（m/s），压力为p（Pa），数量为n（个）所需水泵的流量为：水泵压力为：驱动水泵的功率为：式中：Q水泵的流量，m/s； 水泵的压力，Pa； 水泵的机械效率，通常为0.95左右。由于系统管道比较短，忽略管道中对水的阻力和连接口的阻力损失。护栏清洗车的优缺点优点：水射流技术比较简单，消耗件比较少，工作可靠，技术比较高端，容易实现，无接触不存在磨损，可以清洗圆形截面和方形截面的护栏A、B、C、D（见图1-1）4个面，能够达到全方位的清洗，没有死角，操作简单方便，能适应不同高度的护栏；无需驾驶；通过挡板可以对水进行回收，节约用水。缺点：由于护栏不连续，当高压水喷水护栏间隙时，会对挡板产生很大的冲击，对挡板的要求比较高。3 机械系统总体结构设计如图3-1所示清洗机是由机械连接件通过间距调空隙部件对称组成，是龙门框架分离式结构，这两部分都具有独自的驱动系统和执行系统。在工作的最初，车架会自动装接，通过车架将清洗部分放在护栏上面，在高压水泵的动力下，带动滚刷对护栏进行清洗，并间歇向护栏进行喷水。擦洗部件是由高压泵对其提供高压使其转动并提供水，在离心力的作用下水被甩出，一可以擦拭护栏，二可以带走滚筒上的污渍。动力系统是在清洗车的上方，底部为四个万向轮，上方的动力系统由电动机驱动，以护栏为导轨进行前进，通过PWM进行速控制。图 3-1主视图3.1对其工作原理进行详细的介绍图 3-2道路护栏清洗机的结构1图 3-3道路护栏清洗机的结构2（参照图3-2、3-3）由高压喷管1、水箱2、挡板3、内架4、外架5、高压水泵6、高压水缸7、滚刷8、回收槽9、高压导管10、回收水导管11、注水管12、角度调节滑杆13、弹簧14和回收水回水箱管15.道路护栏清洗机进行清洗工作的时候，道路护栏从整个结构中心穿过。整个结构中，高压喷管1总共有4个呈对称分布，均匀分布在滚刷8的前后，工作时，滚刷8前面的两个高压喷管1对护栏进行第一次冲洗。经过调查，护栏上的污渍经过第一遍的冲洗之后，污渍被水浸泡之后会变得松软，比较容易刷掉。在清洗技术上，我采用的是“高压雾化湿润+滚刷擦洗+高压水冲洗”组合清洗方式。这样清洗效果可以达到95%以上。在滚刷上我选用的是高压水带动滚刷旋转，采用这种方式的好处是：1.在清洗的过程中滚刷会沾有污渍，虽然会甩出去，但不一定可以甩干净。所以高压水在提供完动力的同时会有一部分水流入到滚刷当中对滚刷进行清洗，水会把滚刷上的污渍带走。2.前后高压喷水管可以用同一个电机带动，如果滚刷也用电动机带动的话比较耗电，而且也会增加成本。滚刷在旋转的过程中，其旋转的方向是和前进的方向相反的，因为这样能够保证最大限度的对道路护栏进行清洗，可以提高对道路护栏的摩擦力和冲击力。而且污渍会甩到前方，不会对已经清洗完成的部分造成影响。而且在设计的时候也对刷桶设计了一定的倾斜角度，由活动可锁定杆13控制。在角度的作用下，滚刷旋转的时候会出现最低点，重力加上离心力的作用，会使最低的成为最容易甩出的位置。甩出以后，会直接甩到两侧的挡板3上面.高压喷头喷出的水绝大部分会喷到挡板上。3.2挡板的作用和设计当高压水和滚筒的污渍喷到挡板上以后会贴在挡板上，挡板不是一块通板，它像百叶窗一样，当水和污渍喷到上面去以后会从另一面流下去，流到底部水的回收槽当中，这样既可以对水进行回收利用，又不会因为喷出的高压水影响到过往的车辆及行人。板子的材料采用普通的铝合金，可以减轻质量，而且硬度也可以达到要求。清洗机的支架有两个，外架5和内架4，内架主要是对高压喷管和滚刷进行固定和角度固定.内架4和外架5的组合主要是为了提供滚刷的上下运动，在弹簧14的作用下形成上下运动。滚刷的上下运动是为了模仿工人清洗护栏的动作，这样可以清洗的更加干净。内架4的设计是为了固定清洗结构。外架5的设计主要依据是工作设备的辅助设备安装，是经过一点一点的修改最终确定的结构。图 3-4 挡板图 3-5回收槽工作第一步是高压水泵6对水箱2进行充压，水箱2中的水在气压的作用下经过注水管12到达高压水缸7，高压水缸7在高压泵6的充压作用下产生高压经过高压管10到达高压喷管1，高压喷管1喷射雾状水滴对护栏进行浸湿，滚刷8进行刷洗，所产生的水和污水喷在挡板3上，水顺着挡板3留到底部的回收槽9，回收槽9（参见图3-5）中有一个沉淀池1将污水沉淀后溢出到另一个积水池2，因为主要污渍是灰尘颗粒，所以只需要沉淀就可以。积水池达到一定高度以后高压水泵6会将积水池中的水抽出，经过水回收管11、高压水泵6和回水箱管15回到水箱2当中。图 3-6外架3.3控制系统的设计和工作原理控制系统由几部分组成，其中包括单片机、检测部分、警报装置、电源部分、电动机驱动部分等。整个系统是由2个12V-60A的铅蓄电池提供电源，处理器采用51单片机，主要控制各个部分的启动、停车、转速、躲避障碍等。为了有效降低电动机频繁的正反转时驱动芯片发热的程度。检测装置有红外线检测装置，还有警报装置。3.4电动机调速系统本系统中电动机的调速方法都是PWM调速，其中水泵的启停、调速和行进动力电机分别进行了PWM调速，他们输入的PWM信号都是相同的；控制喷嘴的开关采用的电磁阀，也是通过单片机进行控制。相对于其他类型的电机，直流电机具有很多优点，其速度的可控性，启动、制动的稳定性，调速的平滑性和经济性等。所以直流电机应用最为广泛。改变电机回路电阻的方法，会有很大一部分电能转化为热量释放掉，这会造成极大的浪费；使用控制励磁的方法，控制功率和能量浪费比较少，但是电动机一旦做好，磁通都是固定的。所以，生活当中都是改变电枢两端电压来实现直流电动机的调速的。脉宽调制方法（pulse width modulation），PWM是改变电枢两端电压方法的一种。工作的原理就是通控制电枢两端电压的通断时间（也是线圈两端电压的占空比）来控制直流电机的速度，通电时加速，断电时在负载的作用下减速，通过一个固定的时间通断，就可以保证输出一个稳定的旋转速度，从而达到调速的目的。利用这种方法，我用单片机进行PWM调速。旋转高压喷头的工作原理汽车发动机通过减速器带动高压水泵，水泵从水箱中吸水，输出80-120kg/cm压力的高压进入高压软管中。高压软管经过卷筒1、3进入下水道4中。高压软管末端的高压旋转喷头对下水道进行清洗。3.5旋转高压喷头的工作原理汽车发动机通过减速器带动高压水泵，水泵从水箱中吸水，输出80-120kg/cm压力的高压进入高压软管中。高压软管经过卷筒1、3进入下水道4中。高压软管末端的高压旋转喷头对下水道进行清洗。我设计的刷桶也是利用高压旋转原理，所以依据图3-8对其原理进行简单介绍。图 3-7滚刷图 3-8高压旋转头旋转喷头是由转动的转子和不转动的轴心两个部分组成。其中转子部分是由动力轮5和铰头1组成，轴心是由轴心3、轴心6、导轴承块2和推力轴承4组成。从高压泵出来的高压水，一部分经过轴心6和轴心3，通过b的冲击动力轮，动力轮将部分水流的动能转化成旋转的机械能，推动转子做功。4 主要零件设计4.1设计要求1.清洗高度80-120cm2.清洗速度为每小时至少10公里/小时3.清洁度98%以上4.工作是主要有两个动作，旋转运动和竖直运动5.质量不能太高，但结构要满足强度要求。4.2毛刷的设计根据毛刷的工作条件，毛刷选用的是国产的尼龙66做成的尼龙丝均匀的分布在旋转轴桶之上。分布间隙设计为0.3mm，弹性模量E=510MPa4.2.1尼龙丝的个数N可以采用先把整体轴在高度分层，再求每层的尼龙丝的个数。具体计算如下：初定旋转轴内径为，长度为L=1500mm，尼龙丝的直径定为4mm，间隙为0.2均匀分布在旋转轴上；a.轴一周内尼龙丝的个数nb.旋转轴分布的尼龙丝层数c得：尼龙丝总数N是:在工作的时候，尼龙丝会变形，变形的尼龙丝清洗一周，OA到OC的变形如图4-1所示，变形最大的时候是护栏离旋转轴中心距离为17mm时。图 4-1最大变形区所以OA=OC=20mm，OB=17mm在这一瞬间发生变形的尼龙丝数为为： 抽取任意一根作为研究对象如图4-2所示：图 4-2挠度变形分析图 4-3滚刷刷盘4.2.2可以假设尼龙丝是悬臂梁，在自由端受到力F的作用，用如图所示的挠度公式进行求解尼龙丝所受的力F。同时：尼龙丝的转动惯量I为：L=0.2ma=0.17m得出假设尼龙丝与护栏接触的过程中，都发生了最大变形，则在旋转轴上，参与变形的尼龙丝数量与F的积为洗刷装置的工作，高压旋转喷头所需要提供的径向力为F，所以总的径向力为： 旋转轴的力矩M为：（其中r是护栏离中心的距离）设计如图所示4.3洗刷杆高压水旋转设计是根据动量矩定律：单位时间内水流对动力轮的动量矩的改变，等于作用在该水流上的外力对同一轴的力矩。如图所示取动力轮内的水流分为许多小的流束，用其中的一个微小流束进行研究图 4-4推导方程式所用并在动力论进口前和出口后截取1-1和2-2（如图4-4所示），断面的绝对速度和可以当作是轴对称，这样的话，我们可以列出微小水流束定常运动的动量矩方程式。在以动力轴为Z坐标轴的坐标系中，任何一点的绝对速度V都可以分为（圆周方向）和（径向）和（轴向）三个分量。很明显，能在Z轴上产生动量矩的只有圆轴分量。假设微小流束在时间内，1-1断面的水流质点运动到了1-1断面，2-2断面的水流质点运动到了2-2断面。显然整个微小水流束1-1和2-2的界面运动到了1-1和2-2截面的动量矩的改变，等于2-2段与1-1段两个微小水流的动量矩之差。两段微小水流的体积都为，所以在单位时间内小水流束动量改变为：作用在水流束上的外力有：动力轮叶片作用的小水流的力；作用在1-1和2-2界面上的压力；小水流束本身的重力。由于水压对动力轮的作用是对称的，其合力一定通过轴心，所以总力矩为零，而且可以把重力忽略不计。得出作用在小水流上的外力矩只有动力轮叶片上的作用力矩即，小水流的动量矩方程为：无数的小水流组成了动轮的总流。对其两端进行积分，即：通过转轮的总流量，即：动力轮叶片微小水流作用力的总和为：综合三个公式得：知道了旋转轴的旋转扭矩M，电机带动，电机带动两个轴旋转。由M=2QQ=356.27我们选用大力矩电动机来驱动，电机型号为重量为10kg输出力矩完全符合要求。4.4调速系统设计我们大三主要学习了单片机对电动机的控制，在这里我的控制方式也采用单片机，用的芯片是AT89S51，通过放大电压来控制单片机，利用PWM信号控制通断时间来控制电压的占空比。以达到调节直流电机转速的目的，来控制道路护栏清洗车的前进速度和高压喷管的压力。前进由两个电机左右同时驱动，用单片机单片机控制加速、减速，高压水泵有两个组成要分别控制，抽水泵要持续工作，高压缸的充气泵是间歇工作，而且清洗和前进是分开控制的，可一直前进不清洗。模块上由四个键组成，可分别控制启动、停止、加速和减速等操作。程序设计由于需要几个电机，程序控制也都相同，只写一遍。#include “reg51.h”#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define out P2sbit pos=P00; /定义检测正转控制位P0.0void dolayms(uint);uchar code turn =0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09,0x01,0x03;/步进脉冲数组void main(void)uchar i;out=0x03;while(1) if(!pos) /如果正转按键按下i=i8 ?i+1:0; /如果i0 ?i-1:1; /如果i0，则i=i-1;否则，则i=1out=turni; /向P2输出脉冲数delayms(50); /延时void delayms(uint j) /延时函数uchar i;for(;j0;j-);i=250;while(-i);i=249;while(-i); 304.5角度调节的设计图4-5角度调节示意道路护栏清洗机的角度调节范围在0到30之间，道路护栏的内架总高度为1300mm，当喷管处于垂直状态的时候手动调节杆的长度为l，洗刷杆的长度定a为1120mm。由图可知手动调节杆另一固定端距离喷管支架的高度b为177mm，长度为为了保证倾斜的角度经过绘图计算利用余弦公式得出：三个公式联立可得：l为585mm，为23.3，x为1350。图4-6角度调节计算参考4.6调节杆的设计图4-6调节杆的结构角度调节杆的工作原理：角度调节杆包括滑杆1、卡槽杆2、卡环3、外压环4和钢球5。图4-7调节杆内部结构其工作原理类似于快速换刀头，当想要改变杆的伸长长度时，拨上动外压环4在卡槽杆2中的钢球5就会受外力跑到外压环4和卡槽杆2的缝隙当中，使滑杆1处于脱离状态，可以任意调节其长度，当到达想要的角度的时候，拨下外压环4将钢球5挤压回到卡槽杆当中去，卡住滑杆1进行锁定。卡环3的作用是为了固定外压环4，这样外压环4就不会轻易掉出来.当要拆卸的时候要先卸掉卡环3才可以顺利拆除。一些零件的参数滑杆1的直径为25mm，卡槽杆的内径为25mm，外径为30mm。卡环的内径为30mm，外径为35mm，钢球的直径为3mm外压环的内径有三个，分别是30mm、30.92mm和35mm。总结在本次的设计当中，一开始并没有什么头绪，虽然平时生活中观察了很多道路护栏清洗机的结构，但是如果让我自己进行设计也和道路上的护栏清洗机的结构差不多。在实习的构成中，跟马老师讨论了一下，决定用汽车拖动，但是当我回来以后，在网上寻找资料以后惊呆了。因为网上的设计百分之八十都是用汽车拖动的，而且都比较完善。我就想着用龙门式的结构，但是有考虑到驱动和带水量，有些犹豫，道路护栏清洗机不能经常进行加水和充电，这样需要经常维护，成本比较高。国家现在大力发展电动车行业，而且在电池和电动机领域都有突破。我决定用电动机驱动，响应号召，促进城市环保。网上关于龙门式的道路护栏清洗机的文献并不多，所以我只能拼凑知识点，运用我大学所学的知识，对龙门式的护栏清洗机进行设计。一开始的设想是四个滚筒进行刷洗，有电动机分别带动。设计的过程当中遇到了一些问题，滚筒需要注水，电动机带动的话注水口不好找。然后去找老师进行讨论，老师给我的解决方式是用高压水进行驱动，这样可以解决注水问题，而且只需要一个电动机带动水泵即可，更加节省成本。确定了主体结构之后，开始在网上查找资料。通过对文献的阅读思考，了解到高压清洗可以达到百分之九十八以上的洁净度，所以在本次设计中运用了高压清洗和滚刷相结合的清洗方式。研究了目前道路护栏清洗机的发展和优缺点之后，觉得汽车悬挂式的道路护栏清洗机不环保，对水资源浪费比较严重。而且，车辆清洗过程中，汽车要和护栏保持平行，对驾驶员的要求比较严格。在现代大都市中堵车已经成为了常态，道路窄小，一般都是双车道，有的地方甚至是单车道。如果开车去进行护栏清洗不仅行走不便，还严重影响交通。所以我决定采用龙门式的护栏清洗方
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