題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 城市道路護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目是一種機(jī)械本體結(jié)構(gòu)為龍門框架分離式的自動(dòng)護(hù)欄清洗機(jī)，作業(yè)時(shí)清洗機(jī)跨立在護(hù)欄之上，以護(hù)欄本身為導(dǎo)軌，通過(guò)刷洗和擦干實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)欄欄桿和支墩的全方位自動(dòng)化清洗。模塊化的電器控制系統(tǒng)和多種工作模式的程序控制能保證清洗機(jī)的平穩(wěn)可靠運(yùn)行，且無(wú)需人工操作，從而在清洗護(hù)欄過(guò)程中保證了交通順暢和作業(yè)人員的安全。綠色低碳、節(jié)能環(huán)保，具有顯著的社會(huì)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
- 詳細(xì)介紹：
- 本護(hù)欄清洗機(jī)結(jié)合護(hù)欄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì),以護(hù)欄本身為導(dǎo)軌，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)污染, 且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)支墩的清洗，與我國(guó)高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械節(jié)能、高效、低噪聲、低污染且自動(dòng)化程度高的發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng) ，具有顯著的社會(huì)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。 ⒈ 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)： ①主要執(zhí)行部件滾刷由直徑1mm左右的尼龍絲固定在緊裹軸上的塑料上，做成滾刷。毛刷軸裝配在位于機(jī)架上下兩根橫梁的軸承上，電機(jī)帶動(dòng)毛刷上的帶輪，從而帶動(dòng)毛刷轉(zhuǎn)動(dòng)。毛刷的轉(zhuǎn)速可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)踐表明，刷毛對(duì)護(hù)欄具有最佳作業(yè)力矩時(shí)，滾刷的回轉(zhuǎn)中心到護(hù)欄表面的垂直距離h大致等于刷毛旋轉(zhuǎn)伸開(kāi)直徑的1/3—1/2.現(xiàn)在設(shè)計(jì)的滾刷直徑為260mm，h的范圍為86mm—130mm，依次原理將滾刷回轉(zhuǎn)中心到護(hù)欄表面的垂直距離h設(shè)定為120mm。 ②擦筒抹布的軸的設(shè)計(jì)和制作方法以及材質(zhì)均與毛刷的相同。它是直接用鐵絲和螺釘將布條捆綁在軸上，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，布條隨軸一起旋轉(zhuǎn)，利用布條與護(hù)欄之間的摩擦力來(lái)清洗工作。 ③清洗鐵墩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理與抹布的設(shè)計(jì)原理相似，制造工藝也相似，再此不再贅述。它安裝在機(jī)器人的后端，刷軸與鐵墩的斜面平行。清洗鐵墩時(shí)，尼龍絲會(huì)隨著高速旋轉(zhuǎn)地刷軸飄飛起來(lái)并打在鐵墩上，依靠這個(gè)力所產(chǎn)生的摩擦力來(lái)對(duì)鐵墩進(jìn)行清洗。 ⒉ 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ①電路系統(tǒng)，采用蓄電池作為動(dòng)力源，不工作時(shí)可以充電。為了提高清洗護(hù)欄的作業(yè)功能，滾刷的旋轉(zhuǎn)方向與清洗車的行駛方向應(yīng)是順洗（即滾刷旋轉(zhuǎn)地切線方向與車的行駛方向相同），因此，毛刷只需單向旋轉(zhuǎn)即可。 ②控制系統(tǒng)包括一些檢測(cè)裝置和控制著裝置?？刂蒲b置主要采用單片機(jī)。檢測(cè)裝置有紅外線檢測(cè)裝置等?？刂蒲b置主要控制各個(gè)組成部分的啟動(dòng)，停車，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向，避障系統(tǒng)等。 ⒊ 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：本系統(tǒng)的軟件用 C 語(yǔ)言設(shè)計(jì)而成, 采用模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程,即將程序分解成若干個(gè)小模塊,各個(gè)模塊保持相對(duì)的獨(dú)立性,只靠少量的出入口參數(shù)聯(lián)系這樣使程序的調(diào)試、修改、維護(hù)都比較方便;各個(gè)模塊利用嚴(yán)格的轉(zhuǎn)移和調(diào)用語(yǔ)句組成一個(gè)嚴(yán)密的整體。軟件系統(tǒng)主要由主程序、子程序和中斷服務(wù)程序組成。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明的基本思路： 作業(yè)時(shí), 清洗機(jī)跨立在護(hù)欄之上，以護(hù)欄本身為導(dǎo)軌，通過(guò)刷洗和擦干相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)欄桿和支墩的全方位自動(dòng)清洗。采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，工作過(guò)程無(wú)需人工介入。清洗過(guò)程間歇性供水，對(duì)部分刷洗用水進(jìn)行部分回收再利用。 創(chuàng)新點(diǎn)： ①根據(jù)護(hù)欄自身特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)切入切出 ②在不停車的情況下可實(shí)現(xiàn)對(duì)支墩的清洗，對(duì)道路交通沒(méi)有影響 ③洗擦結(jié)合，間歇性供水，同時(shí)對(duì)部分水進(jìn)行回收循環(huán)利用 技術(shù)關(guān)鍵： ⒈兩滾刷轉(zhuǎn)向相反, 使臟水沿著滾刷切線方向甩出，保證清洗的效果 ⒉霧狀噴水，兩滾刷的刷毛在重疊處移動(dòng)方向相同,可加快刷子的轉(zhuǎn)速 ⒊采用蓄電池供電，主動(dòng)輪自帶動(dòng)力，工作過(guò)程無(wú)尾氣排放，綠色低碳 ⒋采用雙向?qū)л喗Y(jié)構(gòu)，前進(jìn)過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)輪控制行進(jìn)方向，在軟件方面通過(guò)單片機(jī)控制整機(jī)的行進(jìn)方面，通過(guò)信息檢測(cè)模塊和信息反饋模塊配合導(dǎo)向輪控制清洗機(jī)沿護(hù)欄行走 ⒌ 根據(jù)道路狀況和護(hù)欄自身的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)切入切出，自動(dòng)全方位清洗 技術(shù)指標(biāo)： ⒈動(dòng)力源 24V鉛酸蓄電池蓄電池 ⒉行進(jìn)速度 0.5m/s ⒊可洗護(hù)欄高度：0～1.8m ⒋滾刷直徑 可換，≤260mm ⒌用水量 2L/小時(shí) ⒍錐形洗刷水平角 25°＜а＜45° ⒎控制芯片 MC9S12DG128單片機(jī) ⒏水箱容積 1800L ⒐刷筒軸轉(zhuǎn)速 300～650r/min ⒑擦筒軸轉(zhuǎn)速 350～650r/min ⒒墩洗軸轉(zhuǎn)速 350～600r/min ⒓電機(jī)輸出功率 15kW
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 應(yīng)用方面： ⒈ 即時(shí)切入切出，對(duì)道路交通沒(méi)有影響，采用電能作為能量輸入，無(wú)尾氣排放，綠色低碳 ⒉ 洗擦結(jié)合，間歇性霧化循環(huán)供水，耗水少，環(huán)境污染小，能源利用率高 ⒊ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，容易維護(hù)，操作方便 技術(shù)方面： ⒈ 滾刷轉(zhuǎn)向相反, 可使臟水沿前進(jìn)方向甩出，兩滾刷的刷毛在重疊處移動(dòng)方向相同,可加快刷子轉(zhuǎn)速,霧狀噴水節(jié)約用水 ⒉ 錐形洗刷呈V字型懸伸布置于機(jī)架底部，間歇啟動(dòng)電機(jī)和供水系統(tǒng)，節(jié)約能耗 ⒊ 控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，的鉛酸蓄電池提供電源，處理器采用MC9S12DG128單片機(jī) ⒋ 電機(jī)采用PWM調(diào)速，可通過(guò)差速調(diào)速來(lái)控制和協(xié)調(diào)兩個(gè)主電動(dòng)輪在直道、彎道的行駛速度和方向 ⒌ 檢測(cè)裝置有紅外線檢測(cè)、超聲波測(cè)距等，將檢測(cè)到的相應(yīng)數(shù)據(jù)用LED方式顯示，同時(shí)提供報(bào)警 工藝方面： ⒈ 滾刷分體制造，回轉(zhuǎn)軸為空心結(jié)構(gòu)，外圈為尼龍材料，減輕重量，使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) ⒉ 洗刷采用pvc海綿，由于質(zhì)量較輕，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力小 ⒊ 滾刷支撐部件分體制造法，便于同心調(diào)整
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、2009年，全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新性試驗(yàn)項(xiàng)目基金支持2萬(wàn)元； 2、2010年，第三屆全國(guó)節(jié)能減排大賽三等獎(jiǎng)，中華人民共和國(guó)教育部； 3、2011年，首屆甘肅省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)策劃大賽特等獎(jiǎng)，甘肅省教育廳，甘肅省科學(xué)技術(shù)廳。
作品所處階段
- 已制造完成項(xiàng)目產(chǎn)品樣機(jī)，并申報(bào)專利，正處于中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 一次性專利所有權(quán)買斷或技術(shù)入股進(jìn)行合作
作品可展示的形式
- 圖片、圖紙、三維模型、視頻、項(xiàng)目產(chǎn)品樣機(jī)實(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 我國(guó)擁有655個(gè)大中型城市，全國(guó)各大中小城市，需要清洗的城市護(hù)欄更。各市、各區(qū)、各縣對(duì)其需求都很顯著，新型護(hù)欄清洗設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)的運(yùn)用都將降低傳統(tǒng)的人力清洗過(guò)程所造成的人力資本的耗費(fèi)。本項(xiàng)目可以運(yùn)用于城市道路護(hù)欄，高速公路護(hù)欄、公園、社區(qū)等護(hù)欄的清洗，各省市區(qū)市政集團(tuán) 各市區(qū)環(huán)衛(wèi)部門、物業(yè)公司、各單位后勤集團(tuán)、各高速公路養(yǎng)護(hù)單位都將可能成為本項(xiàng)目產(chǎn)品的潛在用戶。 一般情況，2-3個(gè)月護(hù)欄就需要一次清洗，如采用人工方式，按300m/人/天，人工費(fèi)0.1元/m算，若某城市的護(hù)欄總長(zhǎng)為1000km，則每年除去耗材費(fèi)用，僅人工投入就需要45萬(wàn)元，我國(guó)655個(gè)城市的投入就為2.9475億元，數(shù)額巨大，并且容易引發(fā)交通事故，造成額外賠償。如采用車載式清洗方式，買臺(tái)售價(jià)都在15萬(wàn)元以上，按照每個(gè)城市采購(gòu)10兩車計(jì)算，總的投資成本9.825億元，并且耗水量大，冬季容易造成路面結(jié)冰，引發(fā)交通事故。因此本項(xiàng)目具有廣闊的市場(chǎng)前景。
同類課題研究水平概述
- 目前，針對(duì)城市道路護(hù)欄的清洗方式主要有兩種：人工清洗和借助汽車所配高壓水洗刷清洗。但人工清洗環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大、清洗效率低，一般每人每天只能清洗300米左右的護(hù)欄；且環(huán)衛(wèi)工人作業(yè)時(shí)身處于高速行駛的機(jī)動(dòng)車輛中間，容易發(fā)生安全事故，尤其是在交通道路比較狹窄的地段危險(xiǎn)系數(shù)更高；經(jīng)常身處汽車噪音大、車量尾氣濃度高的工作環(huán)境下對(duì)工人的身心健康也造成了很大的損害。車載式高壓水洗刷清洗一次性投入過(guò)高，一般中小城市難以承受；且由于車輛行駛路線不能保證與道路護(hù)欄平行，無(wú)法清洗護(hù)欄處就目前國(guó)內(nèi)的情況來(lái)看，絕大部分城市的道路護(hù)欄的清洗工作依然靠人來(lái)清洗。在車行逆向的部分表面；耗水量大，清洗效果不佳，對(duì)城市交通也有一定影響。 從國(guó)外情況看，上世紀(jì)80年代中期新建公路速度趨于平緩，道路護(hù)欄養(yǎng)護(hù)工作已經(jīng)提到十分重要的位置(如美國(guó)每年要花費(fèi)150億美元維護(hù)本國(guó)400萬(wàn)km公路網(wǎng)；法國(guó)國(guó)營(yíng)及A級(jí)道路中國(guó)道里程共29700km，用于國(guó)道養(yǎng)護(hù)的機(jī)械、車輛就達(dá)6萬(wàn)多臺(tái))。為適應(yīng)養(yǎng)護(hù)工作需要，國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家將大量的資本和開(kāi)發(fā)精力開(kāi)始投向養(yǎng)護(hù)機(jī)械的研制生產(chǎn)，從而使國(guó)外養(yǎng)護(hù)機(jī)械得到了迅速發(fā)展。其產(chǎn)品類型和技術(shù)均達(dá)到了比較完善的高度。 從國(guó)內(nèi)情況看，隨著城市道路里程的不斷增加，對(duì)護(hù)欄養(yǎng)護(hù)工作提出了新的、更高的要求，其研制開(kāi)發(fā)工作因而也備受重視，在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,近幾年來(lái)獲得了一定成都的發(fā)展。 目前已實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)銷售的護(hù)欄清洗機(jī)械主要有：北京科力威清潔機(jī)械廠生產(chǎn)的永江牌護(hù)欄清洗車、山西省交通科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)研制的HXC—300型高等級(jí)公路護(hù)欄清洗車，采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)調(diào)控的立體高速滾刷，可同時(shí)刷洗護(hù)欄兩面，并根據(jù)護(hù)欄的高矮寬窄，自動(dòng)進(jìn)行伸縮調(diào)整，最高可對(duì)1.6米的護(hù)欄進(jìn)行清洗，但浪費(fèi)水資源，成本太高，價(jià)錢最低也在三十五萬(wàn)元人民幣以上。 目前處于研究狀態(tài)的的有海軍工程大學(xué)舉行第三屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽上獲一等獎(jiǎng)的浙江大學(xué)的作品新型高速公路護(hù)欄清洗裝置和華中科技大學(xué)的作品護(hù)欄清洗機(jī)，能過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化清洗，但沒(méi)有設(shè)置避障系統(tǒng)，同時(shí)護(hù)欄尺寸發(fā)生變化時(shí)難以適應(yīng)，并沒(méi)有在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。所以開(kāi)發(fā)一種適合中國(guó)國(guó)情的低成本、高效率的護(hù)欄清洗裝置具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和良好的市場(chǎng)前景。
