清扫车的发展和现状
摘要：随着经济的快速发展，城市化步伐的加快和城市居民对城市环境要求的提高，人们对住宅区、道路、公园、广场等环境清洁程度越来越重视。清扫车作为路面环卫设备之一，是一种集路面清扫、垃圾回收与运输为一体的新型高效清扫设备。它以省时省力的卓越性能越来越受到人们的喜爱。路面养护机械化程度的高低，已成为衡量一个国家工业化程度高低和综合实力强弱的重要标志，目前国内外利用路面清扫车进行路面养护已成为一种潮流。
关键词：清扫；道路；手推式；设备；结构
Abstract: With the rapid economic development, accelerate the pace of urbanization and urban residents required to improve the urban environment, awareness of environmental cleanliness residential areas, roads, parks, squares and other more and more attention. As one of the road sweeper sanitation equipment, is a set of road cleaning, garbage collection and transportation as one of the new and efficient cleaning equipment. It saves time and effort of the superior performance of more and more people's favorite. Pavement Maintenance mechanization level, has become the measure of a country's level of industrialization level and an important symbol of the strength of the overall strength of the current domestic and international use of road sweepers perform pavement maintenance has become a trend.
Key words: cleaning; road; hand push; equipment; structure
清扫车作为路面环卫设备之一，是一种集路面清扫、垃圾回收与运输为一体的新型高效清扫设备［1］，可广泛应用于干线公路、机场跑道、市政道路、城市住宅区、公园和广场［2］，甚至还可以对道路上的空气进行除尘与净化，不仅可以美化道路，维护环境卫生，保持路面的良好工作状况，还能延长路面的使用寿命，预防交通事故的发生［3］。路面养护机械化程度的高低，已成为衡量一个国家工业化程度高低和综合实力强弱的重要标志，目前国内外利用路面清扫车进行路面养护已成为一种潮流［4］。
道路清扫保洁机械十九世纪二十年代起源于欧洲，其技术发展经历了纯扫式、纯吸式、吸扫式扫路车3个阶段［5］［6］。我国清扫车的发展是从二十世纪六十年代开始的，其发展历史可以分为3个阶段。
第1阶段，上个世纪六十年代，第1代清扫车——纯扫式清扫车的研制成功，从此揭开了我国自主研发清扫车技术的序幕；尽管当时纯扫式清扫车有性能差、质量差、外观差，清扫效果差等缺陷，加之当时又受限于我国的体制和环卫部门的经济状况，只有少数大城市使用纯扫式清扫车，但是，这种纯扫式的清扫车在我国清扫车的发展史上却有着浓浓的一笔。直至上个世纪八十年代末，建设部长沙建设机械研究院设计出我国第一辆吸扫式清扫车，迅速缩短了我国清扫车与发达国家之间的差距，成为我国清扫机械发展里程中的新起点。
第2阶段，上个世纪末期，是我国清扫车发展最快的阶段，清扫车的使用不但从大中城市扩展到小城市，而且从城市道路拓展到公路和高速公路。当时，市场需求迅速膨胀，使扫路车、扫地车、清扫车生产企业之间的竞争加剧。这期间，我国清扫车多数由两吨到四吨汽车底盘改装，适合于大面积、远距离清扫，常用于城市主干道、城乡结合部、高速公路的路面清扫作业。期间，不少企业、居民小区也采用清扫车进行路面清扫。
第3阶段，近年来，国内路面清扫车市场开始呈现多元发展的态势，出现了不同工作原理和模式的清扫机械，比如纯吸式清扫车、干式清扫车、湿式清扫车等。由于全国各地气候差异大，冬季水易结冰，对湿式除尘的吸扫式清扫车在部分区域作业效果有影响；而在高速公路，城市高架桥等处，由于取水点远，不便于湿式除尘清扫车连续作业，随着人们节水意识的加强，从而研发出无需洒水压尘的干式除尘扫路车系列。同时，为顺应对城市环境卫生日益提高的要求又开发出高压清洗车，它通过高压、低流量的方式完成对路面的机械化清洗，收到了强力去污、高效节水的效果，其耗水量仅为普通洒水车的30%左右，同时降低了劳动强度，大幅提高了清洗效率与城市道路的清洁度，成为普通洒水车的替代产品［7］。
随着我国经济的发展，道路冲洗将成为道路保洁的主要模式与方法，高压清洗车的应用也越来越普遍。由于高压清洗车在清洗路面时，同样只是简单地将路面上的污染物冲向道路左右2侧，并不能回收清扫时产生的污水。随着创建清洁城市的指标越来越高及环卫系统对清扫保洁车辆要求多功能化，出现了创新概念清扫保洁机械——“洗扫车”。它集清扫、清洗、污水回收于一体，且一次行驶同步完成，清洁作业后即可达到无尘、无渍、无积水的作业效果，最大程度呈现路面本色，大大提高了道路清洁质量，实现了道路清扫保洁观念的突破。与发达国家相比，我国清扫保洁机械还存在不小的差距。我国的清扫车在清扫保洁效率、清扫保洁能力及除尘效果等作业性能方面与发达国家的水平相当，而在清扫保洁车辆的噪声、排放、可靠性、舒适性以及自动调整等方面仍存在差距。特别是全液压清扫车，仅相当于发达国家二十世纪产品的水平。由目前我国清扫保洁机械的水平和质量可知，我国在清扫保洁机械的设计中，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，缺少创新。我国中小型全液压清扫机械还存在舒适性差、噪声大、空车质量大、外形不够美观等缺点。在高可靠性上，由于道路路况和清扫保洁的工况较国外恶劣，其正常使用当中的无故障间隔时间的长短和使用寿命有待进一步探讨研究。
由于手推式纯扫式清扫车具有结构简单、功耗小、使用成本低、灵活性强等特点，近几年又重新进入了人们的视野。特别适用于人口密度大、交通繁忙的城市道路以及居民小区、公园、车站、机场、企事业单位等路面的清扫保洁作业。不少清扫车生产企业开发出专用底盘的中小型清扫车,国内的很多厂家也借鉴国外的技术，对纯扫式清扫车进行开发［8］。
清扫车是集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备。它是清扫装置与主机的总称。清扫装置在主机后方，主要由水箱、扫滚、提升油缸、调整机构和驱动系统等组成［9］。
1、能够解决以下问题：
（1）人们生活在满是灰尘的环境中的健康问题；
（2）国家法律或地方法规要求的环境指标；
（3）由于灰尘或垃圾而造成路面过早过度的破损问题；
（4）生产车间的产品被灰尘污染的问题；
（5）生产车间内固定或移动的机器被灰尘污染的问题；
2、能够带来更大的利润或节约开支：
（1）清扫车的扫地吸尘系统相当于6-40倍的人
（2）减少灰尘对环境污染的程度（节约时间和财力，减少人工对产品外表的清洁，对机械设备的清洁保养以及周期性的环境卫生工作等）
（3）提高工作效率，同时提高操作者的工作积极性；
（4）一个良好整洁的环境不仅提高城市形象，而且更有利于城市文化的建设及市民工作的积极性。
3、机械与人工的比较：
（1）工作效率，同样的作业面积时间上大大缩短；
（2）清洁成本，可以肯定的是机械单位面积的清洁成本比人工还要低；
（3）清洁效果，机械可以避免清洁剂使用不平均，清洁效果不统一的问题；
（4）安全性能，让清洁工人身处安全环境（马路上的车辆太多，自身的安全意识不强）
（5）经济回报，以一辆车为例，它停止使用的那天共花费了多少钱，才是它真正的价钱。除了投资成本外，还有运营成本和人力消费成本。
1、清扫车的技术来源
国内路面清扫车的技术主要来源于3个方面：a、借鉴国外同类产品的先进技术而自行开发的产品；b、直接引进国外技术的产品；c、从国家科研院所转让技术后再改进的产品［10］。目前我国路面清扫车研发资金投入相对较少，产品整体技术水平低下，尤其在控制系统和清扫效率、可靠性等方面与国外产品相比存在较大差距。国内以前生产的清扫车只能适应单一的作业工况，比如清扫车只能清扫路面而不能进行其他作业[11]。但历经数十年的发展，产品从单一的纯扫式发展到目前的多种型式，产品性能和质量迅速提高［12］。
2、各类清扫车的主要技术参数
专用车本身有固定的技术参数，如：底盘型号、转弯半径、离去角等，但衡量清扫车的主要技术参数主要是发动机功率、清扫速度、清扫宽度、垃圾箱容量、整机重量等。细分时，还可以包括最大吸入粒度、集尘箱最大举升角度、立刷直径、滚刷直径×长度、吸尘嘴长度和宽度、卸料角度等参数。
3、清扫车分类和工作原理
根据其工作形式可分为真空吸扫式与刷式两大类型。真空吸扫式是利用负压收集垃圾；刷式是用圆柱刷盘刷将垃圾集中到皮带机上，然后送到垃圾箱中；或直接抛入垃圾料斗里［13］。以行走方式可分为手推式、自行式；按作业方式可分为纯扫式、纯吸式纯扫式的优点是设备结构简单、功率消耗小,缺点是清扫效果不理想;吸扫式则相反［14］。按除尘方式可分为干式和湿式。目前我国市场最流行的是吸扫式，市场占有率高达95%，其作业效果优点明显，因此，以下将着重介绍吸扫式清扫车。吸扫式清扫车吸取纯扫式、纯吸式清扫车的优点，清扫系统通常由蝶型刷和风机、风道、吸尘嘴等组成。蝶型刷的设置加强了对马路边沟的清扫，增加了清扫宽度。蝶型刷将两侧的垃圾扫到吸尘嘴的工作区域，再由吸尘系统将垃圾吸入垃圾箱。虽然吸扫式清扫车清扫效果好，工作效率高，但这类清扫车的结构较复杂，成本较高。吸扫式扫路车装有2个以上的扫盘,有的还带有滚扫刷,其作用是将路面上的垃圾扫到吸入区,再由吸入系统的强风力风机形成较大负压,将其吸入垃圾箱内。
4、清扫系统
由左右旋转方向相反的2个或多个扫刷将垃圾集中于吸嘴前方，再由吸嘴将垃圾吸入垃圾箱。大、中型扫路车可以在汽车中间位置的下方设置4个扫把,吸口位于后扫把稍后的中间位置。这种结构吸管短而直,垃圾容易被吸入,清扫时外边2个扫把作外围清扫,里面2个扫把作内围清扫并将垃圾引进吸入区。大型扫路车也可以采用2个扫把位于汽车中间位置的下方, 一滚扫帚位于汽车后部位的下方与前面2个扫把成一定的夹角，吸口位于扫把与滚扫之间偏右位置。滚刷既可以用来清扫地面，还可以用来堵截前扫把因离心力作用被抛出吸入区内的垃圾。扫盘系统侧扫装置用来实现侧扫臂的摆出和收回,扫盘遇到障碍物可自动回缩, 越过障碍物后自动复位,有效地解决了清扫装置易碰损的问题。扫刷的材质、形状、裁制技术等都会影响清扫效果，采用普通钢丝容易打弯，且疲劳强度低。塑料丝、尼龙丝刚性不够。比较理想的材质结构是外包尼龙、内夹弹性模数较高的弹簧钢丝, 扫丝断面形状为矩形。因为矩形断面的惯性矩I=bh3/12，所以裁制扫毛时应使矩形断面的长轴沿扫地的横向裁制,使其惯性矩I值大、抗弯刚度好。清扫作业系统应尽量采用机电液自动控制技术,具有自检诊断功能,扫刷转速、接地压力、内外摆动等可动态无级调节,以满足不同道路路面、作业环境、污染程度、物料对象等工况的需求。典型的路面吸扫车分为开放吸扫式和循环吸扫式两种。
（1）开放吸扫式清扫车。大多数开放吸扫式清扫车由汽车底盘、副发动机、风机、垃圾箱、水箱、侧盘刷、水平柱刷、吸口及排风口等组成。由于开放式吸扫车是将灰尘过滤后重新排入大气，故而扬尘较大，易形成二次污染［15］。
（2）循环吸扫式清扫车。循环吸扫式清扫车与开放吸扫式清扫车差别在于没有水平柱刷和通入大气的出气口，正下方是一个与底盘宽度尺寸基本相当的宽吸口。宽吸口中不仅有向上吸取垃圾尘粒的吸管, 还有向下吹气的吹管。空气作为载体由吸管进入,将路面上的垃圾尘粒送进垃圾箱,经除尘分离后重新送回吹管吹出,形成空气的循环流动。吸尘盘结构设计的合理性对扫路车的性能和清扫效率有着十分重要的影响。若风机与吸尘盘、垃圾箱匹配,则吸尘盘的结构型式与安装将对吸尘效率的提高起着主导作用。a、纯真空抽吸式吸尘盘的工作原理是当风机高速运转时,在吸尘盘空间内形成一定的真空度负压,将垃圾吸入垃圾箱内。其缺点是吸尘盘底面与地面之间的距离必须很小,否则扬尘大,对吸力影响也很大。b、吹吸式吸尘盘的工作原理是利用正风压即风机出风口的风量反吹入吸尘盘来压制吸尘过程中的扬尘，采用这种吸盘必须通过严密的空气动力学计算,理论上应使吸气量等于吹气量。实际上应使吸气量大于吹气量,否则会造成扬尘大于纯真空抽吸式吸盘的现象。目前多采用可随路面自动找平的全浮动式吸尘盘,再配合湿式洒水除尘,在吸口内部装有喷水嘴喷出水雾,以压制扬尘。
本课题的目的是设计一种能够满足企业、工厂、居民小区、人口密集的街道等垃圾清扫工作的手推式清扫车，要求其具备结构简单、使用成本低、灵活性强、体积小等特点。
随着社会的进步，经济的发展，人口的增多，为了省时省力的做好地面清洁工作，特别是大型清扫车无法或者不方便清扫的地方，手推式清扫车就能发挥其体积小、灵活性强、方便使用等独有的特点受到未来市场的青睐。目前，市场上的小型清扫车也逐渐受到人们的喜爱，有些企业、工厂、机场等都渐渐使用小型清扫车。所以，这种体积小、灵活性强的手推式清扫车的技术领域将越来越成熟。我想设计的手动、电动混合驱动方式的手推式清扫车，不仅灵活性强、体积小、方便使用，而且在一定程度上起到节能、环保的作用，符合国家环保要求，百利无一害，我相信其在众多环卫设备中有着独特的意义，有着广阔的发展前景。
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