淺談高壓洗掃車垃圾箱結構優化設計

吳春艷

摘 要：高壓清掃器具有清洗效率高、運行方式多樣化等特點。廣泛應用于各種城市道路、高速公路，可對市政道路、隔離墻、路緣等進行除塵、降塵。高壓清掃器主要包括底盤、動力系統、液壓系統、垃圾箱、清掃盤、吸嘴等裝置。其中，垃圾箱主要用于收集高壓清洗后的垃圾和污水。因此，垃圾箱的設計決定了整車的連續工作時間。本文從垃圾箱的整體結構入手，對垃圾箱的上、下、后門進行了分析，并對過濾裝置和后門鎖緊裝置的結構進行了優化，提高了垃圾箱在工作狀態下的安全性和可靠性。

關鍵詞：高壓洗掃車;垃圾箱;結構優化;設計

1 產能要求及任務

洗掃車生產線初步確定為產量為：1輛份/3天，生產規模為小批量生產，車間廠房由原型材車間半跨廠房改建而成，廠房面積80*24=1920m2。

洗掃車生產車間主要完成本公司洗掃車產品垃圾箱體、吸嘴、清水箱、污水箱和其他支架類小件的焊接，以及動力傳動系統、垃圾箱體、水、電、氣管路等底盤附件的裝配，同時還承擔成品和半成品零部件的板料以及毛坯存放。

2 生產工藝布局原則

生產線工藝布局要求在確保洗掃車產品質量的前提下，盡可能采用市場上普遍使用的、成熟的生產工藝，設計中要盡可能地做到精確和細致，力爭在設備投入、人員配置、工序連接等方面做到經濟高效。

3 工藝流程和布局情況

3.1 工序分析

3.1.1 下料工序

洗掃車零部件材料主要以鋼板、型材（矩管）為主。鋼板和型材主要材質為不銹鋼板06Cr19Ni10、冷板DC01、Q355、Q235、NM400等，目前與公司垃圾車產品材質基本相同，矩形、方形零部件可在剪板機上進行剪切，板材異型件可在等離子上進行割型，成型工序主要在數控折彎機進行;型材主要以鋸床切割方式進行加工。板料和型材均可在原生產車型下料車間進行下料加工，故生產布局時，對洗掃車的零部件下料工序不用單獨考慮。

3.1.2 焊接工序

（1）小件焊接工位：主要完成，清水箱、污水箱、掃盤、刷架及附件焊接、吸嘴體焊接等6種零件及分總成的焊接，其中清水箱按3天/套進行核算，焊接占用面積26m2，吸嘴體按2天/套核算，占用面積6m2，其余零部件焊接占地面積均小于2m2，焊接時間均小于一天，配備焊工8人，打磨工2人，焊機8臺，總占地面積149.6m2;

（2）垃圾箱焊接1工位：主要完成小副車架點固及焊接，根據小副車架外形尺寸，分為兩個焊接區（15m2），一個材料存放區（25m2），和一個成品存放區（15m2），配備焊工2人，打磨工1人，焊機2臺，總占地面積108.6m2;

（3）垃圾箱焊接2工位：主要完成前后骨架分總成焊接，分為兩個焊接區（12m2），一個材料存放區（26.5m2），配備焊工2人，焊機2臺，總占地面積94.2m2;

（4）垃圾箱焊接3工位：主要完成骨架分總成焊接，分為一個焊接區（21m2），一個材料存放區（26.5m2），配備焊工1人，打磨工1人，焊機1臺，總占地面積83.5m2。

3.1.3 裝配工序

（1）分裝1工位：主要完成垃圾箱及副車架總成分裝，分為2個副車架分裝區，2個垃圾箱分裝區，一個材料存放區（6m2），配備焊工1人，裝配工4人，焊機1臺，總占地面積114.4m2;

（2）裝配1工位：主要完成后防護及低壓水路裝配，有一個裝配區（23.5m2），配備焊工1人，裝配工2人，焊機1臺，總占地面積103m2;

（3）裝配2工位：主要完成動力傳動系統總成裝配，分為1個裝配區（23.5m2），1個發動機分裝區（9m2），2個存放區（5m2），配備焊工1人，裝配工3人，焊機1臺，總占地面積103m2;

（4）裝配3工位：主要完成吸嘴體及掃盤總成裝配，分為1個裝配區（3.5m2），1個吸嘴體分裝區（9m2），3個存放區（7.5m2），配備焊工1人，裝配工3人，焊機1臺，總占地面積103m2;

（5）裝配4工位：主要完成垃圾箱及清水箱總成裝配，有一個裝配區（23.5m2），配備焊工1人，裝配工3人，焊機1臺，總占地面積103m2。

3.2 設備能力分析

本文僅對生產過程中的焊接設備和起重設備進行分析，其他設備如風板等未進行分析。

3.2.1 焊接設備

焊機總計20臺，焊工只有15人，能夠滿足要求。

3.2.2 起重設備

（1）搭裝工位：5T橋式起重機一臺。需要在全車間吊運的分總成約有19種，每件吊運4次，每次按5min計算，起吊總時間為：19*5*4=380min，設備每天按10H計算可用時間為：10*60=600min，設備利用率：380/600=0.63，屬合理范圍;

（2）焊接工位：兩臺3T起重機。需要吊運的零部件約有45種，每件吊運4次，每次按5min計算，起吊總時間為：44.7*5*4=900min，設備每天按10H計算可用時間為：10*2*60=1200min，設備利用率：900/1200=0.75，屬合理范圍。

3.3 涂裝工序

洗掃車涂裝工序主要以空氣噴涂為主，吸嘴、清水箱和支架類小件噴涂，目前只有涂裝線1條。洗掃車中最大零部件為垃圾箱，其尺寸5528*2485*2255，符合涂裝線最大涂裝零部件尺寸9600*3600*3500要求，故現有涂裝線可滿足洗掃車產品的涂裝要求，使用涂裝線對洗掃車進行涂裝，所以涂裝工序也不用進行單獨考慮。

3.4 生產布局

洗掃車生產線在80*24米的場地上，采用從西向東的物流方向，布置垃圾箱裝焊線1條，底盤搭裝線1條，各4個工位，按3天/臺的產能進行布置。

4 垃圾箱的結構設計

洗掃車的垃圾箱主要分為上部垃圾桶箱和下部清水箱及污水箱。上垃圾池和下清水池通常用隔板隔開，形成一個獨立的空間，以保證垃圾產生的污水不會污染清水池內的水。

垃圾箱一般設計為單層不銹鋼結構，箱體底部傾斜，便于傾倒垃圾和污水。當垃圾箱液位達到一定高度時，報警系統報警，停止運行，及時排放污水。在排放污水時，在安裝在車上的液壓缸升起將垃圾桶吊起之前，應打開卸料保護裝置，防止傾倒和卸載過程中液壓作用的不安全事故。打開保護裝置后，垃圾箱后門由液壓缸打開、關閉和鎖定。傾倒后，應關閉保護裝置，然后垃圾才能回到原來的位置。

4.1 垃圾箱頂部設計

頂板上安裝有密封板，密封板覆蓋在大氣缸孔上。目的是觀察風扇的運行狀況。因此，為了防止碎屑掉落，密封板上設有手柄，便于開啟和關閉。在前清水池對應的頂板上安裝兩個90度彎頭。其目的是為了在加水時，排除前水箱內的空氣，防止水箱內壓力過大而導致側板變形。頂板設有四個吊環，與四個吊環相對應的頂板下焊接不銹鋼管。箱體由吊環上的吊環螺栓吊起，防止箱體在起吊過程中變形或撕裂。

4.2 箱體底部設計

風機口焊板與風機口通過密封圈相連接，避免漏氣。車輛前水箱兩邊均設有溢流管，可操控清水箱的水量。當水量超限時，水會自動溢出，起到及時報警的效果。廢物箱中的廢物經過設備在底板兩邊的吸入管來完成。吸入管與中心吸嘴上的吸入管銜接。吸入管上端伸入垃圾箱，與垃圾箱底板成60°角。其意圖是避免垃圾出吸管口后在重力效果下吸入管。給水設備由球閥、濾水器、消火栓組成，完成加、排水。升降油缸底座焊接在兩個主梁之間，銜接固定在副車架上的升降油缸。

4.3 箱體后門規劃

垃圾箱后門的開關由液壓缸完成。液壓缸上端與后板上的固定座銜接。液壓缸的伸縮可以操控后門的開關。油缸下端裝有楔形導向設備。當后門關閉時，楔形設備上的導塊經過導向缸進入固定在底板上的條帶座并鎖緊。后門上有一個排水管，排水管前面裝有過濾器。當垃圾箱中的污水達到一定高度后，污水可在作業前經過污水管排放。

5 垃圾箱的結構優化規劃

5.1 過濾設備優化

污水箱內的過濾設備是為了避免垃圾箱內的垃圾經過箱體側板前的風口吸入風機，造成風機口阻塞。如果側板上的風機口過小，風機的動態功能將得不到充分發揮。因而，應盡可能增大橫截面積。同時，因為長期接觸垃圾等物品，大量塵埃和雜物會吸附在過濾設備上，造成過濾設備阻塞?？紤]到以上問題，為提高污水箱的除塵功能，可將過濾設備規劃成楔形鎖緊過濾設備。該設備由兩塊濾板組成。每個濾板頂部焊接有活動銷，可完成定期分離和清洗。

5.2 導向鎖緊設備優化

因為污水箱后板上的導向設備是單支點固定的，如果有加工差錯和設備差錯，導向設備上的導管和尾板上的條形座就不能很好地定位和設備，不能起到引導和固定后門的效果。因而，導向設備可在尾板上用三個支點導向固定，在一根鋼管上均勻安置三個有斜度的吊鉤，可調鋼管焊接在底板上三個吊鉤的相應方位，并用吊鉤固定。當后門液壓缸收縮時，三個掛鉤將脫離相應的鋼管，翻開后門。當液壓缸伸出時，三個吊鉤伸入底板，用相應的鋼管鉤住。只要能鉤住底板上的固定管，后門就可以鎖上。這種規劃在提高導向設備鎖緊功能的同時，也提高了規劃的穩定性。

6 結論

通過對垃圾箱結構的分析和過濾裝置、導向鎖緊裝置的優化，進一步提高了垃圾箱的除塵性能，提高了后門導向裝置的鎖緊性能，為垃圾桶的整體結構優化奠定了良好的基礎，為試生產提供了依據。

參考文獻：

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