毕业设计（论文）-街道护栏清洗机设计

II街道护栏清洗机设计摘要工业化的建设使城市人口和车辆逐年增多，人、车道路交通产生很大的矛盾，几乎所有道路拥挤的地方都安上了护栏隔离，城市公路中央护栏可以引导驾驶员的视线，以防车辆驶出路外造成交通事故。隔离护栏经过日晒雨淋，经常是脏兮兮的，不仅影响路容的整洁美观，而且护栏本身容易损耗。城市公路中央护栏的清洗，不仅是为了整洁的市容，而且能够延长护栏的使用寿命。为了保持城市公路中央护栏良好的引导视线功能和清洁美观，需要对护栏进行定期清洗。本文就现有街道护栏设备所存在的一些问题对其进行重新设计。首先对比现有护栏清洗机现况提出设计方案，接着对清洗机的主要传动零件、清洗装置、液压系统进行了详细设计，最后采用AutoCAD软件绘制了该街道护栏清洗机的装配图和主要零件图。为此，本次设计的街道护栏清洗机采用双液压规避机构，可横向与上下升降运动的街道护栏清洗机，清洁率得到了很大提升，解决了以往清洗机由于车辆行驶线路不能适时与道路曲线平行，无法刷到车行逆向的平面；而多种规格的网孔花纹图案加之车速过快，使刷子无法“伸入”网格内清洗等缺陷。关键词：护栏，清洗机，液压系统，设计全套图纸加V信153893706或扣3346389411StreetcleaningmachineguardraildesignAbstractIndustrializationandtheconstructionoftheurbanpopulationincreasingyearbyyearvehicles,people,vehiclesandroadtraffichaveahugecontradiction,almostallroadscrowdedplacesisolatedonafence,thecentralcityhighwayguardrailcanguidethedriver'slineofsight,topreventvehiclesdrivingWayoutsidecauseaccidents.Isolationbarrierthroughsunandrain,oftendirty,notonlyaffectsthecapacityoftheroadcleanandbeautiful,butthefenceitselfiseasytowearandtear.CentralCityhighwayguardrailcleaning,notonlytocleanthecityscape,andcanprolongthelifeofthefence.Inordertokeepthecitycenterhighwayguardrailgoodguidefeaturesandcleanandbeautifulsight,theneedforregularcleaningfence.Inthispaper,someoftheproblemsexistingstreetguardrailequipmentredesignitsexistence.First,comparethecurrentstatusofthedesignschemecleaningmachineguardrail,andthenonthemaintransmissionpartscleaningmachines,cleaningequipment,hydraulicsystemdetaileddesign,finalassemblyusingAutoCADsoftwaretodrawadiagramofthestreetcleaningmachineguardrailandmajorpartsdiagram.Forthisreason,thedesignofthestreetcleaningmachineguardraildualhydrauliccircumventinstitutions,laterallyandupanddownmovementofthefencestreetcleaningmachines,cleaningratehasbeengreatlyimproved,solvesthewashingmachinebecausethelinecannotbetimelyvehicleandroadcurveparalleltothedealerscannotbrushreverseplane;whileavarietyofspecificationsofthemeshpatternscombinedwithexcessivespeed,thebrushcannotbe"stretching"thegridcleaningandotherdefects.Keywords:Fence,Washingmachine,Hydraulicsystem,Design目录摘要 IAbstract II第1章绪论 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 4第2章总体设计 62.1总体参数选定 62.1.1设计要求 62.1.2总体参数 62.2清洗机方案选定 72.2.1清洗装置方案的选用 72.2.2清洗装置传动方案的选用 7第3章主要零件设计 93.1设计要求 93.2主要传动零件的设计 93.2.1横梁 103.2.2伸缩杆 103.2.3转轴 123.2.4轴承的选取 123.3清洗装置的设计 133.3.1毛刷的选择与安装方式 133.3.2清洗装置的基本设计计算 133.3.3水泵的选择和计算 143.4毛刷的设计 16第4章液压系统设计 194.1系统的设计要求 194.2工况分析 194.3液压缸主要参数的确定 194.4液压系统图的拟订 214.4.1液压回路的选择 214.4.2拟订液压系统图 214.4.3液压元件的选择 224.5液压系统的性能验算 234.5.1回路压力损失验算 234.5.2系统动作过程分析 23总结 25参考文献 26致谢 27第1章绪论1.1研究背景目前，街道隔离带护栏的清洗多数是用人工清洗，劳动强度大，效率低，而且还存在着人身安全问题。偶尔也有个别地方在洒水车的侧面或前面加上一个可以低速旋转的毛刷在喷淋情况下刷洗护栏，但是，由于毛刷不能横向移动，也不能升降运动，所以刷洗面很有限，刷洗效果也欠佳。图1-1街道护栏街道护栏，多为钢制焊接成各种网格图案，几十种形状及尺寸使钢护栏难以规范和统一。近年来，铸铁钢花护栏、不锈钢护栏也十分普遍。清洗街道护栏，一般采用人工刷洗或涂漆盖污的方法，但由于街道行驶车辆多，人工在此环境下刷洗很不安全、且洗洁率极低，无法达到城市环卫标准。我国部分城市（如北京，上海，广州，成都等地）研制使用的护栏清洗机，有如下缺陷：由于车辆行驶线路不能适时与道路曲线平行，无法刷到车行逆向的平面；而多种规格的网孔花纹图案加之车速过快，使刷子无法“伸入”网格内清洗；凡此种种，最终的洗洁率约为35%。为此，我设计了采用双液压规避机构，可横向与上下升降运动的街道护栏清洗机。1.2国内外同类技术的发展水平及应用工业化的建设使城市人口和车辆逐年增多，人、车道路交通产生很大的矛盾，几乎所有道路拥挤的地方都安上了护栏隔离，城市公路中央护栏可以引导驾驶员的视线，以防车辆驶出路外造成交通事故。隔离护栏经过日晒雨淋，经常是脏兮兮的，不仅影响路容的整洁美观，而且护栏本身容易损耗。城市公路中央护栏的清洗，不仅是为了整洁的市容，而且能够延长护栏的使用寿命。为了保持城市公路中央护栏良好的引导视线功能和清洁美观，需要对护栏进行定期清洗。人工清洗护栏的劳动强度大，清洗效率低，每人每天大约只能清洗600米左右。白天车流量很大，人工清洗护栏不安全且影响交通，一般在晚上车流量相对较小时清洗，而晚上清洗时经常有发生车撞环卫工人的事故。于是城市公路中央护栏清洗机的出现具有实际的意义。通过调查，目前公路隔离护栏的清洗方式主要有2种：大型清洗机、人工清洗。（1）大型清洗机图1-2人工清洗护栏图1-3清洗机清洗护栏图1-2人工清洗护栏图1-3清洗机清洗护栏图1-2大型清洗机郊区或车辆较少的公路中央护栏常由大型清洗机来清洗。这是一种依靠卡车携带清洗刷和水来进行清洗工作的方式。清洗护栏时，护栏如有转弯时，卡车要及时随护栏的变化而变化。在清洗速度较高时，驾驶员操作不可能反应足够快，而且驾驶的车载清洗机必须与护栏保护在同一轴线上，否则就会损坏护栏。如果短距离使用大型卡车搭载清洗机清洗，驾驶员精心操作还是可以做到，但是达到真正实用是不可行的；而且大型卡车占用车道，阻碍交通，因此该方式适用于郊区或车辆较少的公路中央护栏的清洗，在市中心交通繁忙的情况下难以发挥作用。而车载式高压水洗刷清洗一次性投资过高，一般中小城市难以承受，且由于车辆行驶路线不能保证与道路护栏平行，容易发生交通事故，一般清洗机体积较大，在高速行驶的公路上占用路道，容易造成交通事故及堵塞，而在实际清洗中无法清洗护栏处在车行逆向的部分表面，耗水量大，清洗效果不佳，对城市交通也有一定影响，故其应用和发展受到了一定的限制。（2）人工清洗图1-3人工清洗车流量大的城市公路中央护栏常由人工进行清洗。这是一种依靠人工作业来进行市中心护栏清洗的工作方式。人工清洗的成本低，但需要的环卫工人多，环卫工人需要反复蹲站，携带盛水器具，劳动强度大，且清洗效率低；清洗过程中需要经常穿梭马路换水，对交通的干扰大，存在很大的安全隐患。通过对以上两种护栏清洗方式进行比较分析，对于城市公路中央护栏的机械清洗是一项市场空白。通过体积小、清洗效率较高的机械清洗护栏减轻劳动强度和保证环卫工人的人身安全，对城市公路中央护栏清洗无疑具有很大的迫切性和需求。图1-1城市护栏由于人工清洗劳动强度大、清洗效率低，且由于清洗工人身处高速行驶的机动车辆中间，极易发生安全事故，清洗人员的安全得不到保障，而且周围空气中汽车尾气浓度很高，严重危害清洗工人的健康，故其清洗方式正被初步淘汰。图1-1城市护栏（3）成型产品介绍目前国内已经有成型的产品上市，比如北京泽通科技开发有限公司生产的公路护栏清洗机，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。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。还有北京科力威清洁机械厂生产的BXH5040TQX型城市护栏高速清洗机。BXH5040TQX型清洗机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街道各种型式的隔离护栏。适用于街道隔离护栏、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。图1-4BXH5040TQX型城市护栏高速清洗机主要结构参数：底盘型号BJ1049V9JW6-A发动机型号BJ491EQ2喷水系统ZMB240副发动492Q水箱容积1.76m³外形尺寸5910×2045×2380(mm)刷洗速度2-8（km/h）清洗系统滚刷4个滚刷高度300-1500（mm）喷嘴狭缝式喷嘴刷洗宽度0-200（mm）滚刷转速800-1200（r/min）1.3国内的清扫车存在的技术差距（1）水平和质量的差距虽然，我国清扫车技术的发展令世界瞩目，但是，与发达国家相比，我国清扫车还存在不少差距。我国的清扫车在清扫效率、清扫能力、除尘效果等清扫作业性能方面与发达国家的水平相当，而在清扫车的噪声、排放、可靠性、舒适性，自动调整等方面仍存在较大差距，特别是全液压清扫车，仅相当于发达国家20世纪80年代末到90年代初产品的水平。就目前我国清扫车的水平和质量可知，我国在清扫车设计中，还缺少对专用部件的研究，缺少设计理论的指导，经验多于计算，模仿较多，创新较小。可以说，目前我国对清扫车的研究能力还较差，还未真正达到对清扫车进行研究的目的和要求，同时，缺乏必要的研究条件。目前，我国中小型全液压清扫车除与汽车底盘改装的清扫车存在同样的缺陷外，还存在舒适性差、噪声大、空车质量大、外形不够美观等缺点。另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--300小时。而国外工程机械都在600小时-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。因此目前的首要工作是解决产品经久耐用的问题，提高可靠性的各项指标。就工程机械的重要品种清扫车、装载机、推土机、挖掘机等而言，这个指标和国外同类产品相比，差距还是非常大的。用户和厂家的想法往往相悖，用户是买进一台设备，首选指标应该是可靠性，设备要能经久耐用，不出大故障，小毛病也最好不要有。厂家则认为小毛病无所谓。殊不知，用户最头疼的是小毛病不断的设备，而对生产影响最大的恰恰也经常是出现小毛病的设备。任何一台设备在生产过程中不是单独作战，而是既有上线也有下线，一旦因任何一个小毛病而停止作业，影响工作的还有与其配套的其它生产系统。所以，厂家决不能忽视小毛病的危害程度。小毛病不但是病，而且是影响生产的“大病”，它直接影响一台设备的使用，甚至损害一个厂家的声誉。国内的清扫车产品可靠性不如国外，有三个方面的原因：一是国产基础件质量不稳定；二是制造工艺问题；三是技术不完善造成先天不足；在多功能上：目前国产路面清扫车基本上是单纯意义上的清扫车即只能清扫护栏、不能它用。而从全国许多环保部门的需求信息来看，有的需要能清洗道路护栏，有的要求能铲雪等等；目前的清扫车需要喷水压尘除尘，在缺水地区和北方的冬季无法使用；目前的清扫车尾气污染和噪音污染相对来说都较大。随着国家对环保要求越来越高，人们的环保意识普遍增强，现有清扫车就将很难适应需要。（2）生产设备和生产手段落后由于国内清扫车生产企业的生产规模都较小，而且扫路机产品批量也较小，所以采用的生产设备和生产手段都较为落后，加工的零部件难以有稳定的质量。此外，我国通用零部件制造水平较低，也影响了扫路机的质量。分析其原因主要在材料和设计上。所以对清扫车易磨损件材料的研究和合理设计，提高易磨损件的耐磨性也是提高我国清扫车可靠性必不可少的工作。因此提高清扫车外观质量。国产清扫车的老面孔仍未得到彻底改变，尤其是油漆的光泽性、附着力、抗冲击、硬度、耐候性和弯曲性能等还存在不小差距，特别是耐时性上不过关，新车放不到3个月就失光、退色。（3）设备的舒适性的差距设备的舒适性是指驾驶员在操作设备作业时所感受的舒适程度，包括环保方面的排放标准和噪声大小等。有的厂家在驾驶室里安装收录音和CD等音响系统，其实在没解决设备噪声之前，这些都是徒劳的。同理，在没解决驾驶室密闭问题之前，一切空调通风换气设置都是没有任何意义的。以清扫车、装载机、推土机为例，首先应该解决噪声和排放污染问题。因为它不但对驾驶员身心健康有影响，更重要的是对与其配合工作的其它设备及人群有影响。而其驾驶室搞成轿车标准其实并不困难。要知道清扫车、装载机、推土机等工程机械驾驶员比轿车司乘人员更需要舒适。因为他在非常恶劣的环境当中不停的作业。（4）性能水平的差距提高性能水平。我国工程机械的整体性能参数与国外水平差距不是很大，但在舒适性、低污染、施工质量以及生产率等指标上都不同程度地落后于国外先进水平15-20年，主要原因是在许多先进的技术、结构、材料及工艺上存在着差距。从上述国内清扫车的发展现状简要介绍可以看出，我国清扫车与国外清扫车相比，存在较大差距，主要表现在：从产品构成上看，国产机械品种、规格较少，产品缺乏系列化：我国对清扫车机械的开发、生产起步较晚，近年来，随着高速公路通车里程的不断增加，清扫车的研制开发工作才逐渐为有关方面重视。第2章总体设计2.1总体参数选定2.1.1设计要求（1）由于设计的装置要悬挂在现有的洒水车底盘上，由于现有的洒水车形式多样，因此整套装置要有很强的通用性，可以和大多数的洒水车配合（2）工作是主要有两个动作，即旋转和垂直动作，竖直位移（3）护栏高度1m（4）要求操作系统简单，效率高（5）整体质量不能太大，但结构必须满足强度要求（6）设计成本不能太高，要进行经济可行性论证2.1.2总体参数护栏清洗机由底盘、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，其外形如图2-1示．图2-1护栏清洗机总体结构该车采用载重为2.75T的东风EQ1061G2D2汽车底盘改制而成，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。整车参数如下：整车外形尺寸（长×宽×高）：6480×2200×2850mm工作尺寸（长×宽×高）：6480×3100×3140mm水箱最大容积：3m3水箱额定容积：2.3m3清洗液箱容积：0.1m3液压系统额定压力：6.3MPa柱刷横向伸缩距离：700mm柱刷上下往复距离：600mm整车整备质量：5000kg满载总质量：7800kg工作尺寸（长×宽×高）：6480×3100×3140mm水路压力：0.5MPa清洗道路护栏车速：3~4km/h发动机功率：88Kw/2800r/min发动机额定扭矩：343N.m/1500～1800r/min轮距（前/后）：1750/1586发动机型号：EQD6102-1型底盘型号：EQ1061G2D2轴距：3650mm2.2清洗机方案选定2.2.1清洗装置方案的选用1）清洗装置是箱子即清洗机2）清洗装置是固定式即长臂清洗机以上两种种设备是目前最具代表性的两类产品，从其应用，技术方面都有各自的优缺点。第一类，结构简单，成本低；但是不能很好的清洗到高一点的护栏。工作时工作速度较高。第二类：克服了第一类的缺陷，而且可清洗多种类型的护栏。但是它不灵活，自由度不够，不能上下运动在清洗的过程中，清洗不够清洁。工作时效率很高综合以上种布局形式各自的优缺点，我们的布局方式采用悬挂式装置，并且能够在清洗工作过程中垂直方向上有上下线运动这样不仅能清洗到高一点的护栏同时能保证清洁度。2.2.2清洗装置传动方案的选用（1）转动轴方案选用1）齿轮传动齿轮传动第一结构上会增加总体的设计重量，第二会增加成本。但是传动效率高。2）链轮传动链轮传动在工作过程中很容易出现卡链，断链子，维修不方便。但是设计简单经济。通过上两个方案比较，我们采用带轮传动更合适。经济又简单而且减少了设计总体重量（2）垂直运动方案选用1）曲柄滑块机构由于此清洗机构比较小巧所以这方案不适用2）液压机构液压机构结构简单，而且能够输出较大的力来使整个清洗机构上下垂直运动维修也比较方便装配起来也比较简单。所以我们选用液压机构来实现垂直方向上的运动。第3章主要零件设计3.1设计要求系统工作环境为街道由于外界的影响，所以非常不稳定。而且系统由于清洗对象具有多样性，可以针对不同的护栏进行清洗，所以在设计时只须确定最大工作强度对其进行校核。3.2主要传动零件的设计护栏清洗机装配图主视图（草图）如图3-1所示：图3-1主视图（草图）其俯视图（草图）如图3-2所示：图3-2俯视图（草图）3.2.1横梁对横梁，由于安装尺寸的需要，必须装上两马达且要安装在两伸缩杆上，设计尺寸为[长宽高=930150120（mm）]，用45号钢机械加工造成，零件图见附图。横梁上只有两个柱刷清洗系统重量为：G3=24.502+2070kg由经验可知其强度与刚度远远大雨所须强度与刚度，故无须校核。3.2.2伸缩杆对伸缩杆进行设计校核：由于行程为伸缩距离700mm，故初定尺寸如图3-3示：图3-3伸缩杆其尺寸为：[长宽高=17808080（mm）]工件由45号钢机械加工而成。对其强度进行校核：其受力图如图3-4所示：液压马达选取为：ZM-40，质量：15.68kg。所以有：G横梁=（930150120）7.8103130kg=1300N所以G1=G横梁＋G马达＋G附＝1300+156.82+N2000NG2=0.08*0.08*1*7.8X103=5000Nf=1000NG3=0.08*0.08*0.7*7.8*103=350N由力矩平衡可得平衡方程：f0.8+G11+G20.5=G30.35+FB0.7带入得：10000.8+20001+5000.5=3500.35+FB0.7解得FB＝4182N又FA=FB+G1+G2+G3所以FA=7032N图3-4受力图故：Ｍmax=f0.8+20001+5000.5=3050N.m其中安全系数为2.所以满足设计强度要求．3.2.3转轴对转轴设计校核：一般护栏高度为1.2m以下，故设计时毛刷长度为1400mm，其草图如图3-5：图3-5转轴需要有清洁水与清洁液从转轴中流出，故选择如上图所示工件，工件由45号钢加不锈钢无缝管焊接而成，中间钻有一些小孔以便清洁液的流出。故计算是需要有大的保险系数，我们选择为3。最大摩擦力为F=1000N。则其最大转矩为：由所以故零件尺寸满足工作需求。3.2.4轴承的选取选用两种轴承分别为：向心轴承（GB273.3-82）直径系列为1，宽度系数为0的正常型轴承。其中双向推力轴承（GB273.2-81），直径系列2。宽度正常的轴承。其中3.3清洗装置的设计3.3.1毛刷的选择与安装方式清洗作业时,护栏两对侧面滚刷将护栏栏杆夹击"在中间,刷毛相互重叠(2~3cm),使两滚刷形成一个整体,中间不留间隙，两滚刷刷高速旋转,在护栏表面刮擦,同时,沿护栏竖向表面喷水,从而实现清洗。两滚根据采集所得数据,护栏栅格之间的最大距离是170mm,最小距离是120mm,护栏所用钢管直径22mm，为了使滚刷与护栏表面有效发生摩擦，利用相切的原理设计滚刷直径(包括毛长),通过分析验证,滚刷直径为260mm时,清洗效果好,不留清洗死角.当两滚刷转相反时,可使脏物或脏水沿着箭头方向甩出去,两滚刷的刷毛在重叠处移动方向相同,可加快刷子的转速,滚刷两边各布置一个喷水嘴,这样可将飞溅的水珠带到护栏板面上,节约用水,达到良好的清洗效果。图3-6毛刷的安装方式3.3.2清洗装置的基本设计计算根据毛刷的转速选定电机的大小和功率，由于毛刷是通过轴，联轴器和电机连在一起的。所以选定好毛刷的转速即可以确定电机的转速，根据周围环境和灰尘的特点，为保证能够把护栏清洗干净，再根据装置的大小，选定电机的转速为500/min，即毛刷的转速就是500r/min.所选定的电机。电机型号为：110SZ10H5，电机参数表如下：电机主要外形及基本安装尺寸：中心高度外形尺寸底脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸安装部件尺寸36197.5x72x7283x831022.5x1216x9.5电机的基本参数型号110SZ10H5转速500r/min功率36W转矩686mN.m最大电流4.8A蓄电池的基本参数型号12V-9电压12V净重2.13KG电容9AH规格150mmX95mmX60mm3.3.3水泵的选择和计算（1）水泵的工作原理电机的圆周运动，通过机械装置使水泵内部的隔膜做往复式运动，从而压缩、拉伸泵腔(固定容积)内的空气，在单向阀作用下，在排水口处形成正压(实际输出压力大小跟泵排水口受到的助力和泵的特性有关)；在抽水口处形成真空，从而与外界大气压间产生压力差。在压力差的作用下，将水压入进水口，再从排水口排出。在电机传递的动能作用下，水持续不断的吸入、排出，形成较稳定的流量。（2）水泵的选择由于此装置受到水，电机，毛刷等装置的限制，还有必须控制水的流量，以免造成水的浪费。因此，所选的水泵不能过大，水的流量也必须符合要求，不能造成水的浪费，同时能保证水能从箱体里顺利抽出，所以，选定的水泵扬程必须大于箱体的高度。根据工作需求，要使得装一次水能够有效工作至少一小时，水箱容积大小为250L,所以选择的水泵流量最多为每小时250L/H，查得型号为CD1245型号的泵能满足需求，而且经济实惠，故选择泵的型号为CD1245。图3-7水泵基本参数如下：型号CD1245功率13.5W扬程最高4.5M流量200L/H尺寸及重量83x68x48250g进水口径3.8mm出水口径3.8mm驱动方式无刷磁力隔离直流供电寿命大于30000小时供电蓄电池12V（3）为水泵提供动力源的蓄电池基本参数型号12V-9电压12V净重2.13KG电容9AH规格150mmX95mmX60mm（4）毛刷工作时间计算：根据：P=UI通过电机的电流的大小取最大电流为4.8A充满一次电能持续工作时间T=Q/4.8=9/4.8=1.875h所以充一次电能持续工作时间为1.875小时（5）水泵的工作时间计算：通过水泵的电流：I=2A充满一次电能持续工作时间T=Q/I-9/2=4.5h所以充一次电能持续工作时间为4.5小时3.4毛刷的设计根据毛刷的工作要求，毛刷选用国产的尼龙66做成的尼龙丝均布在旋转轴上，分布间隙为0.2，其弹性模量（1）尼龙丝个数N的确定可采用先把整个轴按高度分层，再求每个层的尼龙丝个数。具体计算如下：初定旋转轴的内径，长度,尼龙丝的直径为4mm,以间隙0.2分布在其上：a.轴的一圈上尼龙丝的个数nb.旋转轴上分布的尼龙丝层数f则：尼龙丝的总个数N为：（2）旋转轴旋转工作时，清洗护栏的尼龙丝发生变形，其发生变形的尼龙丝在旋转轴清洗一周时，从OA到OC，其变形如图3-8示：其中最大变形时，护栏离旋转轴的中心距离为17mm。图3-8即OA=OC=20mm,OB=17mm那么在这一瞬间发生变形的尼龙丝个数为：（3）从任一根轴上抽取一根尼龙丝作为研究对象如图3-9示：图3-9可假设尼龙丝是一个悬臂梁，在自由端受集中力F作用，可用如图示的挠度公式求解尼龙丝所受的力F。而此时：尼龙丝的转动惯量I为：即（4）假设尼龙丝在与护栏相接触的过程中，都发生最大变形，则在一根旋转轴上，参与变形的尼龙丝个数与F之积为刷洗装置要工作，电动机驱动旋转轴旋转，所提供的径向力。则总的径向力为：此时旋转轴的力矩M为：（其中r为护栏离中心的距离）第4章液压系统设计4.1系统的设计要求此系统主要完成对街道护栏的清洗工作。所须完成动作包括横向水平运动、垂直上下运动与旋转运动。在横向运动时，由于汽车运动时与护栏的平行度不能保持绝对一致，故柱刷与护栏之间存在碰撞与分离现象，设计中必须消除这两种情况的发生，为此设计液压自动规避装置。前后两液压油缸在压力作用下可自动发生规避。以达到清洗的洁度与保护装置。液压系统的工作压力在一定范围内均为可调，以满足对不同护栏的清洗工作。由于主要完成清洗工作，故系统精度要求一般。对于系统稳定性，因工作环境差，外界干扰大，故系统的稳定性有一定要求。4.2工况分析系统工作时主要工作工况为横向伸缩、垂直升降、旋转运动。其各部分工作所需最大负载如表4-1所示：表4-1工况分析工况负载组成负载值负载/水平移动F=f+f’1000+100=1100N1200N垂直升降F=G2000+500+350=2850N3170N旋转M=f.R0.21000=200N.m220N.m注：1、液压缸的机械效率取＝0.92、不考虑滑台在导杆上的颠覆力作用，不计导套与导杆之间的摩擦。4.3液压缸主要参数的确定由[1]《液压传动与气压传动》第二版（华中科技大学出版社）P270表9-2先选取执行元件工作压力．则P1=4MPa．水平移动缸由于要使其在一定的压力下可以自动调节，所以缸应采用两杆结构，因为对称结构可以在两端压力不对称时调节更为快捷与方便。伸缩克服最大力设定为F＝1000N，在水平作用时，系统须保持一定的转轴对护栏的压力，也要使储能器有一定的压力以便在储能器中有一定的液压油使得当在压力达到一定程度时系统对转轴进行一定的缓冲，从而保护转轴不受到撞击而受到损坏．又要使其能在一定范围内可以调节，所以选用一调压阀作为背压阀。调压阀最大背压为：。在工作进油时，因液压缸工作为可调，故在进油前也必须使用一调压阀对伸缩杆对护栏工作压力进行调节。其调节压力为：垂直升降缸，对其进油设定一单向阀，防止在回油时由于系统自重而使得液压油回流．系统最大压力为：．采用单杆缸．系统提供压力为：所以，液压缸选取为：水平伸缩缸：采用长江液压件厂的型号为：HSGL-63/De公称压力：10MPa液压缸外径：D1=102mm缸径：D=80mm杆径：d=45行程：L=800mm速比：1.46垂直液压缸：采用首钢液压机械厂的型号为：SDG-80/50A-e缸径：D＝90mm杆径：d＝４５mm推力：8200N拉力：8950N行程：L=800mm速比：1.46对于转动马达，采用天津液压件厂的触式通轴马达；其尺寸如图4-1所示：图4-1马达排量：25/(Ml/r)压力：6.3/MPa转速范围：Rmin=30(r/min)R额定＝1500(r/min)Rmax=2000(r/min)5MPa时转矩：24.50(N.m)容积效率：总效率：质量：15.78kg4.4液压系统图的拟订4.4.1液压回路的选择（1）选择调速回路。由系统要求可知，柱刷在清洗过程中对于不同的工作对象需要有不同的转速，所以马达的转速必须为可调，在转动过程中，转动效率小，转速低，工作负载的变化在横向系统的自动调节下工作负载小，故可采用进口节油。（2）水平伸缩机构。由于用两个柱刷，排列在同一横杆上，当出现护栏转角或者当汽车出现移动路线与护栏之间有一定的角度时，则前后两伸缩杆之间的压力将发生差异，故前后两伸缩杆分别采用独立的压力提供系统，使其两者发生差异时不会发生互相干涉。并且当不同的情况下两者可以独立调节以满足更多的工作场合。在横向伸缩过程中，由于需要移动的速度非常小，故系统的流量低，压力低。采用进口节油，用双联叶片泵的小流量与小压力泵提供压力油。在伸缩缸自动调节时，为防止在在回油时造成吸入空气的现象，在出口设置一储能器，采用调压阀背压，同时可以进一步保证伸缩缸的工作的稳定性。在进口处设置一可调先导溢流阀，也可以调整柱刷对护栏之间的压力。当出现异常情况下时可作为备用系统。（3）垂直升降机构。垂直升降机构由于所需压力大，但在工作时不发生移动，并不需要提供液压油设计为与柱刷马达由同一泵提供液压油。采用单向阀可以防止以外情况下升降台由于自重而发生压力油的回流而损坏泵且发生碰撞的情况发生。所需提供压力大，采用出口节流的调速方式。4.4.2拟订液压系统图综合上述分析和所拟订的方案，将各种回路合理地组合成为该系统的工作原理图如图4-2所示：（详图见附图）图4-2液压系统原理图4.4.3液压元件的选择（1）液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为4MPa，进油压力损失取为1MPa（调节范围），背压损失取为0.5MPa，则压力取：横向伸缩缸由于工作压力小，且移动速度慢，v=1cm/s所以流量为马达的流量为：根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最后确定选取YB-4/25型双联叶片泵.（2）阀类元件及辅助元件根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件的实际流量，可选出这些元件的型号及规格，表4-2表示了所选出的一种方案。表4-2各元件选取序号元件名称估计通过流量/L.min-1型号规格调节压力/MPa1液压油箱100L2滤油器42XU-J63803双联叶片泵YB-4/256.3MPa25和4L/MPa4二位二通电磁阀30GB2514-AA-02-4-A5单向阀10A-Ha10-L6升降油缸10SDG-80/50A-eL=8007调压阀OF3-E6XB18溢流阀1YF3-10L9转轴油马达15ZM-4010水泵YB-A6B11横向升缩缸HSGL-63/DE12三位四通电磁阀VE1D-RK/DC36/V/B/CM13油马达20PV2R1-614蓄能器HXQ-B4.0D4L耐压25.5MPa15先导溢流阀FBG-03-124-1114.5液压系统的性能验算4.5.1回路压力损失验算由于系统的具体管路布置尚未确定，整个回路的压力损失无法估算，仅只阀类元件对压力损失所造成的影响可以看得出来，供调定系统中某些压力值时参考，这里估算从略。4.5.2系统动作过程分析清洗机的动作过程见附图。系统工作流程如图4-3所示：图4-3工作流程在调节中，各部分调节旋扭、开关均在驾驶室内，工作人员可以随时对于压力，马达转速，清洁剂提供垂直高度等参数进行调节，各部分可分别调节，也可以同时调节。以满足不同工作环境对于系统的需要。车的倒后镜对准两柱刷，在横杆上装有照明灯，当光线不良时打开照明系统以便观察，便于随时对系统进行调节.在正常情况下，车辆边行走边擦洗护栏，遇有特别脏的地方，放慢车速甚至可停下来，直到清洗干净为止。在清洗过程中，要边喷水、边清洗，喷水嘴喷水主要起三方面作用：（1）降温作用。刷子高速转动，擦洗护栏，使刷毛与刷毛之间、刷毛与护栏之间摩擦起热，如不进行喷水降温，将使刷毛变形，损坏材料，影响清洗效果。（2