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路面扫地机吸嘴实验设计
2014-09-13 来源:
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摘要

    通过对真空吸扫式路面扫地机清扫过程的分析,提出了扫地机吸嘴形状的改进设计。即在吸嘴前后增加与地面平行的翼板,以延长气流对地面垃圾的作用时间,提高吸尘效果,减少引风机的风量,降低功耗和气流噪声。并通过大量的试验予以验证此项技术已获国家专利。

    随着城市现代化建设的发展,大型高速公路、城市立交桥及宽阔平整的柏油路面的迅速伸展,路面的清扫和保洁工作越来越重,需要大量的路面扫地机。目前进1:3的扫地机价格非常昂贵,且不太适合我国的国情。国内有数家企业生产扫地机,但在吸尘效果等方面还不如进1:3车。因此对扫地机的吸尘原理进行深人的分析、提高其吸尘效果,对提高国产车的整体性能有很大的意义。

1 清扫过程分析

    路面扫地机按其工作原理可分为真空吸扫式和刷式两类Eli于真空吸扫式扫地机具有工作速度快,环境污染小等优点,是当今路面扫地机的发展方向,真空吸扫式路面扫地机的清扫过程可分为三步:扫地机的吸1:3与引风机人1:3相连,当引风机教内燃机带动时,在吸1:3附近形成负压区,大量垃圾教吸人吸嘴;然后通过管道教送到落尘箱;最后在落尘箱内实现气固分离,垃圾落人箱底,空气排出在清扫过程中风机的能耗占总能耗的70%以上[。分析整个清扫过程,不难发现要提高清扫效果,其关键是在吸1:3处要把垃圾吸人。Eli于扫地机在清扫过程中车不断地向前运动,普通的吸嘴对地面垃圾的有效作用时间很短,当垃圾从地面被气流吹起、悬浮、再被吸嘴吸人所需的时间超过了吸嘴对垃圾的有效作用时间时,垃圾就无法被吸走。为了提高清扫效果,可以提高气流速度,但这将增加引风机的风量和风压,使其功耗大大增加(与气流流速的三次方成正比),同时也增加风机的气流噪声。

2 扫地机吸嘴形状的改进

    从流体力学的观点来分析,延长吸嘴对地面垃圾的有效作用时间的最好方法是在吸嘴前A和吸嘴后B处增加与地面平行的翼板,如图1所示。加翼板的另一个作用是使气流集中作用在地面的垃圾上。嘴两侧C处增加翼板的作用是使气流流速分布均匀,提高吸净度。如果c处加侧档板,其气流流速分布将更为均匀。效果会更好。

   

3 实验装置和实验方法

    为了验证带翼板的新型吸嘴的吸尘效果,设计了一套模拟试验装置,如图2所示。宽为800mm的皮带由液压马达通过一对带轮驱动,液压马达的输出转速可调,用以模拟不同的路面清扫速度;吸嘴在皮带的上方固定不动,吸嘴与皮带之间的距离H可调,以研究在同样的风量Q下,吸口高度对吸尘效果的影响。吸嘴通过管路与风机吸口相连。管路中间有风量调节和测量装置。翼板与皮带间的气流速度用毕托管多点测量后计算其平均流速口。垃圾用经过筛分的不同粒径的煤粒(1、2)、砂粒(3、4)替代。试验分以下四部分:

    (1)在保持吸口距离皮带的高度H不变、固定风量Q的情况下,不断调整翼板A,B的宽度bA,bB,分别测出在每一翼板宽度下。不同粒径的物料被完全吸净的临界带速(即最高车速)。

    (2)在保持吸口距离皮带的高度H和bA,bB不变的情况下,调节风量Q,分别测出在不同风量时不同粒径的物料被完全吸净的临界带速“。

    (3)在风量和b^,bB不变的情况下,分别测出在不同的皮带高度H下,不同粒径的物料被完全吸净的临界带速“。

    (4)在吸嘴两侧增加侧挡板,重复上述的(1)~(3)试验。

   

4 实验数据的整理与分析

    在试验中四种物料的试验结果规律十分相似,因此在本文中仅以#2物料的试验结果为例进行分析比较。如图3-5所示。图3表明,在吸嘴距皮带高度保持一定时(H=35rrn),随着翼板宽度的增加,其临界带速不断增加,表明吸尘能力的不断增强,但当翼板宽度增加到一定值时,其增幅减缓。图4表明,在吸嘴两侧加设侧挡板后,由于减少了吸嘴与地面问的气流通道横截面,在风机风量Q相同的情况下,相当于增加了翼板下气流的流速,使吸尘能力有较为明显的提高。图5表明,在风机风量Q相同的情况下,随着吸嘴距皮带高度H的增加,使气流流速减小,其吸尘能力几乎呈线性下降。

   

5 结论

    (1)吸嘴前后增设翼板,十分有利于提高吸尘能力,其翼板宽度在80-120mm效果明显。

    (2)两侧增设挡板,可提高气流的“有效利用率”,对减轻风机的风量负担是有利的。

    (3)吸嘴距地面不宜太高,在实际应用允许的情况下,应尽可能减少H。在设计扫地机吸嘴时,采用上述的新型吸嘴,并合理地选择有关参数,可大大提高扫地机的吸尘能力,减少对风机风量的需要,无论从节约能源和减少噪声,以及减少扫地机落尘箱的体积都十分有益。

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