高速公路垃圾清扫车盘刷模块研究

发布时间：2020-05-15 22:03

【摘要】：随着我国高速公路修建里程的飞速增长,高速公路的养护问题日益突出。其中,路面清洁既是高速公路养护极其重要的一项工作,也是交通畅通、安全快捷运输的重要保障。然而,我国目前缺少时速高于35km/h的高速公路垃圾清扫车。盘刷模块作为清扫车核心模块之一,对于盘刷模块的研究可以为高速公路清扫车的设计与研究做好准备。为实现高速公路垃圾清扫高效率的要求,以高速公路清扫车盘刷模块为研究对象。首先,通过理论分析,确定了盘刷在高速公路上的倾斜角度,以及盘刷刷丝的触地点压力。同时,也分析了刷丝接触垃圾颗粒的力学性质,确定了盘刷刷束的数量。此外,运用ANSYS对盘刷刷丝与颗粒接触问题进行了有限元分析。并运用MATLAB分析出盘刷刷丝触地点的运动轨迹,确定了满足高速公路清扫车作业行进速度的盘刷最佳旋转速度。再根据高速公路盘刷模块的功能要求,确定了盘刷模块的设计方案。其中,包括盘刷机构连接座的设计、盘刷四杆机构的设计、盘刷电机的选型与避让机构的设计,并确定了主要结构的参数。最后,通过SOLIDWORKS建立了盘刷模块的三维模型以及检查模型有无干涉。并将模型导入仿真软件ADAMS中,分析盘刷转速与清扫车行进速度对颗粒抛射距离的影响,以选取合适的盘刷转速与行车速度,且对盘刷模块的举升机构与避障机构进行了运动分析。通过ANSYS仿真分析,得到了颗粒运动主要受力的变化趋势以及刷丝压缩量的最优值。盘刷模块的主要机械结构运用SOLIDWORKS建立,通过干涉检查保证设计合理。通过ADAMS仿真分析,确定了高速公路清扫车的最佳作业速度与盘刷旋转速度。通过MATLAB建立清扫车作业行进速度与盘刷转速的模糊控制器,使盘刷转速与行车速度最佳匹配。
【图文】：

垃圾,高速公路,危险环境,清洁工

图 1.1 清洁工在高速公路危险环境下人工清扫路缘垃圾外现有垃圾清扫设备大都针对城市道路工况和交通条件设计，个别厂计生产了专用清扫车，车速低、清扫机理限制，均不适应高速公路断和快速交通的要求，导致高速公路垃圾清洁主要靠工人捡拾完成，工高，生产安全问题突出，由于高速公路车速快、弯道路锥摆放不明显故[11,12]。亟需通过技术攻关，研究针对高速公路及垃圾产生特点开发高效的、安全的垃圾清扫装置。高速公路路面垃圾自动快速清洁技术发对于提升高速公路垃圾清扫效率、降低成本、减轻工作强度、减少故，保证交通流量和通行能力，，从整体上提高我国高速公路日常养护产保障能力具有重要意义[7]。目的及意义公路上的垃圾主要为车辆行驶过程中抛洒的水瓶、食品垃圾袋等与运

高等级路面,清扫车,煤渣,垃圾

图 1.2 我国北方高等级路面煤渣颗粒垃圾清扫车盘刷模块国内外研究现状及发展趋势公路清扫车盘刷模块的发展现状清扫车的发展历史悠久，自从 1940 年起日本 KATO”以及德国的 J公路清扫车的销售量、制造水平、产品性能占据了领先地位，如图和 KATO 公司的两款典型清扫车，其中 Johnston 公司所生产的清扫车为突出，KATO 公司所生产的清扫车在车辆多功能与减少二次污染方
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U418.3

【参考文献】