小型道路保洁机控尘装置和控制系统的设计及试验

摘要

伴随着科技的发展，人们对环境卫生质量的要求越来越高，同时环境卫生质量既是一个城市文明的代表更是城市综合实力的体现。当下城市清扫难点重点已经不仅仅锁定在公路以及高速公路上。伴随城市化的步伐加快，大量的劳动力涌入城市中，同时与之配套的住宅区、街道广场、工业区、学校以及医院等大量的公共区域大幅增加。这些公共区域共同的特点是人流量较大，路面不规范，无法应用大型清扫车进行路面保洁。因此设计一款新型纯电动小型道路保洁机来完成日常生活保洁工作，具有极为重要的实际意义。
　　小型道路保洁机的设计必须满足清扫道路垃圾、控制二次污染、完成车辆行驶功能、防止交通事故、方便驾驶员操作和合理美观的车壳等要求，因此主要研究工作如下:
　　1)依据总体设计要求，确定保沽机基本结构参数和清扫装置的布置形式，解决上两代车型中存在的问题。采用CATIA对保洁机进行三维实体建模，对清扫装置进行原理分析，实现对清扫性能的要求，改进清扫装置各部件调节能力。依据控尘需求设计控尘装置，分析控尘装置工作原理，设计控尘装置各部件。根据保洁机机架性能要求设计机架，保证机架强度和刚度，重点衡量各装置空间布局及空间运动合理性。改进提升装置，优化清扫装置提升效果，提高提升装置可靠性。增加电池组抽拉板，增强保洁机作业可持续性。从工业设计的角度出发，设计保洁机外观造型。对改进后的小型道路保洁机进行二维工程制图并在工厂加工成型，对加工后的零部件及装置进行装配。
　　2)设计以PLC为核心的电气控制系统，实现多种工作模式智能化控制。提出总体方案设计方法及原理，阐述电气控制系统的工作原理以及设计方案，对PLC进行电路设计，选定控制系统设备。最后，设计人机界面，目的是加强驾驶员获取保洁机反馈信息并处理相应任务的能力，其中包括各页面设计以及实际功能的实现。
　　3)结合小型保洁机本身特点，设计了气路系统用以控制扬尘。针对盘刷运动特性和扬尘受力方向，设计一种弧形控尘专用吸尘口。对该吸尘口结构参数进行提取归纳，运用计算流体动力学软件(Fluent)分析各结构参数对控尘能力的影响规律。最后，依据仿真结果设计道路模拟试验，探究最佳吸尘口结构参数并对吸尘口控尘性能进行验证。
　　4)对小型道路保洁机进行道路性能试验，设计了3因素5水平2次正交旋转组合设计试验。利用Design-Expert软件对试验结果进行分析，建立清扫效率合理的数学模型，分析并获得试验因素对清扫效率的影响规律，得到最佳的试验因素组合值，从而提高清扫效率。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 国内外小型道路清扫车研究现状

1．2．1 国内外小型清扫车技术现状

1．2．2 国内小型道路清扫车技术现状

1．3 研究的主要内容及技术路线

1．3．1 研究主要内容

1．3．2 研究技术路线

1．4 本章小结

2 小型道路保洁机改进设计

2．1 小型道路保洁机总体方案设计

2．1．1 保洁机总体设计要求及参数

2．1．2 清扫车的分类

2．1．3 小型道路保洁机的基本结构及工作原理

2．2 清扫装置的设计

2．2．1 盘刷的设计

2．2．2 滚刷与垃圾箱的设计

2．3 控尘装置的设计

2．3．1 控尘装置设计目的及工作原理

2．3．2 控尘装置的风机设计

2．4 保洁机机架设计

2．5 保洁机机其他部件改进设计

2．5．1 提升装置的改进设计

2．5．2 电池组抽拉板设计

2．6 小型道路保洁机外观造型设计

2．7 本章小结

3 基于PLC的保洁机控制系统的设计

3．1 控制系统总体方案设计

3．1．1 控制系统的功能要求

3．1．2 控制系统构成原理与控制方案设计

3．2 PLC电路设计

3．3 电器设备的选型

3．4 控制系统界面设计

3．4．1 人机界面设计原则

3．4．2 人机界面设计

3．5 本章小结

4 控尘吸尘口的流场仿真与试验研究

4．1 控尘吸尘口初步设计

4．1．1 盘刷保洁作业运动分析

4．1．2 吸尘口结构参数

4．2 吸尘口流场仿真分析

4．2．1 吸尘口网格模型

4．2．2 数学模型

4．2．3 尘粒的悬浮速度

4．3 吸尘口参数化设计

4．3．1 排气管直径D

4．3．2 弧形口宽度B(R1-R2)

4．3．3 排气管出气口与弧形口圆心距L

4．3．4 排气管倾斜角β

4．3．5 弧形口圆心角弧度α

4．3．6 最佳参数吸尘口流场分析

4．4 试验研究

4．4．1 道路模拟试验台

4．4．2 试验材料

4．4．3 试验因素与试验指标

4．4．4 试验方法

4．4．5 试验结果及分析

4．4．6 各因素对试验指标影响规律

4．4．7 优化分析与验证

4．5 本章小结

5 小型道路保洁机的道路试验

5．1 试验条件

5．1．1 试验材料及试验设备

5．1．2 试验因素及试验指标

5．2 试验方案

5．3 试验结果与分析

5．3．1 试验结果

5．3．2 建立数学模型

5．3．3 试验因素对清扫性能的影响分析

5．4 参数优化分析与试验验证

5．4．1 优化分析

5．4．2 试验验证

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发的学术论文