电动扫地车盘、滚刷清扫性能分析及路牙清扫系统研制(3)

固定其中一个参数，应用单原因参数预测，假设滚刷转动速度刀为一不变的值７００ｒｐｍ，可以算出滚刷外缘线速度为：ｘｄｎｙ／＂３４０７００例１０００Ｘ６０１０００６０Ｌ图２．５单根刷毛在地面上的清扫轨迹由以下特定参数所得出的推论，可以推出大概状况下的滚刷与车身速度合成关系，如图２．５所示。图２．５中用滚刷其中的一根刷毛做分析，位置代表刷毛刚与地板接触时刻的位置，位置代表刷毛刚与地板分离时刻的位置，代表滚刷转动三圈后刷毛重新与地板接触的时刻位置。其中圆形点划线代表刷毛顶端的运动轨迹，在此，由于刷毛与地面分离时其与竖直方向的视角并不与刚接触时的视角０相同，由探究得知，其角度约为１．６０ｔ１８】，但因为刷毛在与地板分离前清扫时其为弯曲，所扫过的区域与刚步入时差距不大，故近似相同，在此忽视分离时与刚接触时的视角差异，认为相互对称，则由数学关系可得：（２．１）（２．２）（２．３）（２．４）（２．５）ｍ２了２ｉ磊嚣ｉ而－ｖｔ］Ｖｔ其中，尺为滚刷的刷头总体半径，ｍＨ为滚刷中心距地面高度，ｍ口为刷毛刚与地板接触时刷毛与竖直方向的视角，ｒａｄ，为刷毛与地面接触的厚度，ｍ三为滚刷转动一圈后刷毛前行的路程，ｍｆ为位置到位置所用的时间，Ｓｍ为所应该的滚刷刷束的数量。

由上式可得，滚刷刷束的数量与扫地车的前进速度ｖ、滚刷旋转速度”，触地深度ｈ、以及刷头半径Ｒ存在着十分重要的联系。一般状况下，由于滚刷结构的限制，滚刷的刷束一般选取６－８列为适宜，在本文中，选择刷束的列数为６列；滚刷的刷头总体半径在此定为Ｒ＝０．１７ｍ，故在此状况下，只用对扫地车前进速度ｖ、滚刷旋转速度”，触地深度ｈ做探讨，以寻找绝佳的清扫效果。２．２．３滚刷的前进运动与翻转运动的合成效果预测在此节中，假设滚刷的模型如图２．４所示，其触地深度在下图位置可以得出，由于要探究前行运动与转动运动的合成关系，故可以先选取给定旋转速率或前进速度为一固定量来进行预测。图２．６滚刷与地面的接触由图２．６所示，可以确认刷毛的位移方程为：９Ｘ东南中学本科学位论文Ｘ。＝ｖｔ＋Ｒｃｏｓ（一耐＋臼一号）（２．７）Ｊ尺ｓｉｎ（－ｃｏｔ＋ｐ—ｉ；ｒｇ），—２７ｒｉ＋—２０ｆ—２ｘ（ｉ—＋１）。ｎ２２万ｆ，国，２ｒｒｉ＋２０国（２．８）图２．７滚刷旋转速度７００ｒ／ｍｉｎ与前行速度３ｋｒｎ／ｈ时的清扫轨迹１０第二章滚刷与盘刷的打扫效果分析扫地车行进位移（ｍ）图２．８滚刷旋转速度７００ｒ／ｍｉｎ与前行速度５ｋｍ／ｈ时的清扫轨迹０．２０．Ｄ．２扫地车行进位移（ｍ）图２．９滚刷旋转速度７００ｒ／ｍｉｎ与前行速度７ｋｍ／ｈ时的清扫轨迹图２．１０滚刷旋转速度７００ｒ／ｍｉｎ与前行速度９ｋｍ／ｈ时的清扫轨迹由下面图像说明，在滚刷转动速度不变情况下，当行车速度由３ｋｍ／ｈ加到９ｋｍ／ｈ时，刷毛与地面接触的范围越来越小，表明清扫效果越来越差。

因为滚刷必须将地板缝隙代入到吸尘口，其对路面的清扫要求更高，一般应该刷毛对同一位置的灰尘进行重复清洗能够确保最佳的清扫效果，当行车速度大于９ｋｍ／ｈ时，虽或许将所有位置都清洗到，但因为灰尘收集困难，很容易就出现漏扫现象。当速度达到此值，刷毛与地面的接触长度继而提高，表现出愈发越差的清扫效果。在实际利用中，一般可以取行车速度为５ｋｍ／ｈ左右。同样的方式，可以预测出不同的触地深度与滚刷转速或者行车速度之间的合成关系，在此不在重复描述。１１东南中学本科学位论文２－３盘刷运动分析或者与扫地车行进速度的合成效果预测扫地车的盘刷在执行清扫任务时，其借助盘刷本体在电机驱动下作双侧向车身中部旋转运动，并与扫地车行进运动的一同作用，在与地面接触并形成一定的接触压力的状况下完成对物体的清扫并使石块顺着盘刷旋转运动的切线方向向车身中部聚集，盘刷的模型图如图２．１ｌ所示。所以，盘刷的清洗效果吲的好坏同样也在必定程度上取决于其旋转运动和扫地车行进跑步的合成效果。图２．１ｌ盘刷模型图２．３．１盘刷姿态（倾斜视角）的确认扫地车盘刷在执行清扫的过程中，需要确保盘刷与垃圾之间接触后，垃圾按照理想的方向移动。

因为盘刷自身为翻转运动，在于垃圾接触时，会使垃圾随着刷头的运动沿着盘刷运动切线方向抛出。经预测，如果让盘刷的刷头整个平面与墙面接触，在执行清洗的过程中，并不能让垃圾按照梦想的方向向车中央抛射，其整个圆周方向都在抛尘，在这些状况下很容易导致扬尘的现象，如图２．１２所示。而且，由于盘刷的刷丝长时间大幅与地面接触并执行清洗过程，这会对刷丝产生很严重的破损，造成经常调换的麻烦与费用的减少。为了提高刷丝的破损并有效的进行清洗，选择控制盘刷的倾斜视角来让盘刷的刷丝也是部分地与地面接触，按照文献＿所述，可以控制倾斜视角来使清扫的范围如图２．１３所示。图２．１２盘刷无倾斜角时与地面接触图２．１３盘刷有倾斜角时与地板接触第二章滚刷与盘刷的清扫效果预测对于盘刷的刷毛，在清扫时期望只有个别的刷丝与地板接触，以提高刷毛的损伤，同时，应该使盘刷的清扫范围尽或许大些。为满足以下几个条件，可以让盘刷与地面接触的范围约为目＝１２０。，最右方的刷毛与地板开始接触。为了使盘刷就能在这些姿态下执行清扫过程，需要在盘刷厚度确定的状况下，调整适当的盘刷倾斜视角来使盘刷保持很好的姿态，由下图可以看出当盘刷由一定倾斜角时滚刷式扫地车的原理，其刷毛与地板的接触面在压力的作用下展现出月牙形的范围【２ｌ】。

上面来探讨倾斜视角该怎么确认。将盘刷沿水平向右给予一定角度的倾斜角，其姿态如图２．１４所示，其中Ｃ点为盘刷与地面正好接触时的位置，其后面刷毛ｅｄ段在实际中需要呈弯曲形态，这里为了易于分析，仍维持原有姿态，即渗入到地面以上。Ｂ＝２ｉ５‘ｎｉ２ＤｓｉｎｉＤｆｎ６＝－了ｔａｎ６－ｌｂｃ扣鲁ｔａｎ（口垌＝篆ｌｃｄ虿Ｄ—ｆ６。ｆｅｄｌｃｄ其中，ｐ一盘刷与地面接触的角度；Ｄ一接地端的刷毛直径；万＿届０毛自身相对于旋转中心的倾斜角度；口一盘刷的倾斜角度；三一刷毛的长度。需要求得的是盘刷的倾斜视角口，在方程中可以得出口的值与万，ｌｅａ或者ｆ。ｄ相关。其中６在通常设计中选择４５。－６０。，在此用万＝４５。做分析；ｆ。ｄ为刷毛压在地板上的接触宽度，综合考量接触范围或者刷毛的损坏状况，在此选择ｆｅｄ＝０．０１ｍ。除此此外，其他几个参数选择目＝１２０。，Ｄ＝０．４ｍ，Ｌ＝０．２ｍ，代入上述的公式中，可以得到：口：４．３５０。所以，将盘刷的总体倾斜角设为４—５度可以满足规定。但是，根据图２．１３所示，角ｅ的位置的要求ｍｍＤ幻””２ＪＪ１１１２乙乙乙乙（（（（（东南中学本科学位论文是右上面的位置，故要分别求出前倾和侧倾的角度。

分析其中接触地面时最前面的刷毛，可以作图如下：Ｚ图２．１５盘刷倾斜角分析图２．１５中，口６为刷毛所在位置，ｍＨ为刷毛清扫的范围，由乙前分秽Ｔ口Ｊ以得知么ｍｏｎ即为盘刷触地角度０＝１２００，刷毛由ａｂ位置向上倾斜角度后移动到虚线口６，位置（图中只显示了ｚ轴反向的图形），所以由ａｂ，ａｂ７向船，ｙｚ面上的投影即构成了在扫地车前行方向与侧向的倾斜视角和ｓ，由图中关系可以得出：ｈｓｉｎ６ｑ２．２。ｈ（２．１５）ｌｌａ１５Ｄｎ２ｂｓｎ．ｈ６：兰ｌｈ（２．１６）ｌａＣＯＳｌａ１６）０６＝五ｆ。。，＝ｌｏａｔａｎ（三一艿一口）＝ｌｏａｔａｎ（；一口）（２．１７）ｌ。，：ｌｌｌｈｃｏｓ孚：掣！。ｂ（２．１８）ｏ（２Ｊ８）ｆ：ｌｌｈ，ｃｏｓ善：掣ｆｎ＾，（２．１９）ｏｈ（２．２０）ｌｏｃｏｓ－ｉｌｏ２０）ｏｄ２ｂ＝ｉ２１）“＝么。ａｃ一么。ａｃ，＿ａｒｃｔａｎＦｌｏｃ－－ａｒｃｔａｎＦｌｏｃｔ（２．２ｚ）￡：么。ａｄ—Ｚｏａｄ＇：ａｒｃｔａｎｌｏｃｉａｒｃｔａｎ簪（２．２３）由之前假设，知道６＝４５。，ｆ口扫＝０．２ｍ，代入可以解得：一…瓦ｌｏｃａｒｃｔａｎ！‰ｏｃ＇…ｔａｎ雩一ａ胁ｎ降ｔａｎＧ一口）］￡＝ａｒｃｔａｎｉｌｏａ—ａ一．ｎｉｌｏａ＇＝ａ胁ｎ互１一ａｒｃｔａｎｅｔａｎ（；一口）］当总倾斜角０ｃ＝ｏ时，可以解出ｐ＝３．９２。，￡＝３．０７。；当总倾斜角ｄ＝０时，可以解出＝４．８９。，￡＝３．８０。。所以，根据推导可以得出，在这些状况．下，最佳的稀刷倾斜方式为：向前倾斜０—０，向侧１４

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