落花落叶收集粉碎车的研究分析

落花落叶收集粉碎车的研究分析

李冠岐1通信作者：朱英1

1.山东协和学院 工学院，山东 济南 250109 2.山东协和学院 工学院，山东 济南 250109

摘要

本设计描述一款吸入式落花落叶收集粉碎车的设计，主要对吸尘机构、破碎机构、行走机构，收集机构和电控系统进行设计研究。本设备的工作原理是利用吸尘机设备进行吸入式清扫落叶，并将落叶打碎收集在储存箱中，以便后期二次利用。本设备具有自动行走功能，无需人工牵引或人工驾驶的便可进行作业；并将收集、粉碎、打包等功能集成为一体化；设备的转向机构采用的是坦克式转向方式，通过四个行进轮的转速差实现转向，并且后轮采用自主设计梯形转向机构，可以极大程度的缩小转弯半径，提高操作的便捷性：在设备前端装有物体识别技术摄像头，在行走过程中，如前方大面积范围内无落叶，设备除行走机构外，其余各系统将进入待机状态，此功能可以有效的提高设备的续航能力。

关键词：自动行走吸入式清扫落叶收集粉碎。

1  绪论

1.1  研究背景与研究意义

1.1.1  研究背景

随着我国城市化的高速发展，学校、社区等规模不断扩大，春夏季落花，秋冬季落叶问题也逐步加重，落花落叶会对社区环境和公路行车安全等一些其他方面产生一定的影响，所以说对道路上和草坪里的落花落叶的清扫则成了环卫工人的主要工作。据调查研究，目前我国对校园、马路、社区等地方的主要还是采用人工的方式对落花落叶进行清扫。此方式对环境污染较大，对劳动工人而言劳动强度较高，且不利于落花落叶的二次利用。国外目前虽机械化较为成熟，但是主要是大型机械为主，其主要形式是8m×3m×3m的中大型环境清扫车，不太适用于校园、高档小区等环境，故参考研究意义不大。考虑到小区和校园等环境的特殊性，机器应以小巧、便捷、智能、高效为主。所以在各种机械更新换代走向现代化的今天，设计一款落叶收集粉碎车的计划，势在必行。

1.1.2  研究意义

从生物学的角度说，落叶属于有机物，可以提高土壤保水保肥的能力，可以为花草树木提供微量元素有机肥，促进植物的生长，也可覆盖在土地表面，起到保温的作用。正所谓：“落红不是无情物，化作春泥更护花。”

目前我国对落花落叶主要采取集中焚烧和掩埋处理等方式进行处理。集中焚烧的方法，会造成大量的烟尘，会对大气环境造成严重的污染，而且还会浪费资源，使得落叶无二次利用的余地。国家总书记习近平主席曾有言道：“绿水青山就是金山银山。”保护我们赖以生存的环境是每个人不可推卸的责任。

本文目的是针对以上的问题设计一款高集成性的自动化落叶清扫设备，可以实现对落叶进行自动清扫，收集粉碎，打包处理等功能一体化。此设备可以降低环卫工人的劳动强度，提高劳动效率，改变对落叶的处理方法，进而改善空气质量，改善大气环境等。本设备主要应用环境为小区、校园和公园等中小面积区域的落叶清扫，应体现设备的小巧、便捷、智能、廉价等方面。在机械化逐渐普遍的今天，新能源产业日新月异，高精尖产品也如雨后春笋一般层出不穷，为了提高落叶清扫收集的效率，贯彻持续化发展的理念，落花落叶收集粉碎车具有较高的开发价值和商业价值以及广阔的应用前景。

1.2  国内外研究现状

1.2.1  国内研究现状

根据资料分析，我国清扫车的发展略晚于西方发达国家，主要是从上世纪60年代开始，我国研究且生产出了纯清扫式的机器，从此拉开了我国清扫车市场的序幕，之后，泸州机械厂制造出了我国第一台扫吸一体式清扫车，并运用到了实际生活，从此弥补了我国清扫车市场的空缺。

近年来随着科技的不断发展，我国开始研究具有自主产权的清扫车，且力度不断加大，使得有些企业更是处于行业的领先水平。我国目前比较常见的清扫车有两种，一种是参考西方国家的汽车式吸入清扫车。

第二种式便携式落叶清扫车，常见的有推行式（拖拽式）和工人驾驶式两种，如图1-2所示，为BY-T2-X型推行式落叶清扫车，其优点是：小巧便捷，操作难度小，制造成本和维护成本低廉，但工作效率较低，且只能小规模的使用。此种机械虽然可以满足校园、小区等环境的使用，但是如遇雨雪天气具有一定的危险性，且与高档的小区环境不相匹配。人工驾驶式落叶清扫车，此种清扫车具有驾驶难度较低，操作简便等优点，适合运用于城市道路，工厂环境，小型公园等场合。但是驾驶员的舒适性较差，对落叶堆里的情况无法查看，如果落叶堆里有较大的石块或是有破碎井盖，则可能会对驾驶人员造成一定的伤害。通过分析国内常见的落叶清扫车，发现虽然具有一定的研究意义，且能满足特定的工作场景，但是舒适性和安全性上有一定的不足。

1.2.2  国外研究现状

在一些工业发达的国家，如德国、美国等国家在上世纪初期，就已经开始对清扫车进行设计研究。二三十年代时，一些发达国家就已经开始大规模量产清扫车。经过一个世纪的沉淀与发展，现在的清扫车具有功能强大，效率高，舒适性好等优点。不过其主要发展大型机械为主，例如图1-4所示，图为拖拉机牵引式落叶清扫车，其优点是清扫面积大，清扫能力强，柴油内燃机为动力输出，可提供更长时间的续航，缺点是噪声大，内燃机驱动对环境有一定的影响，且操作难度较高，不适合极大多数人使用。

另一种国外比较常用的清扫机械，其汽车底盘式大吸力落叶收集车。其优点是吸力强，工作效率高，缺点是需要多人配合工作，具有一定的危险性，而且过于强大的吸力，会使得一些碎石、垃圾等物质随着树叶一起被吸入到收集箱内，由于碎石相对坚硬，可能会对收集箱或传输管路造成一定的破坏。此种设备需要一定的工作经验和操作水平，并且只能在较为开阔的环境下使用，不适合前文中提出的使用环境。国外也有一些较为小型、便捷的设备，但总体结构与功能与我国目前常见的设备差别不大，故没有太大的研究意义和参考价值。

通过研究国外常见的几款落叶轻扫车，虽然功能强大，效率高，但是也存在着不可否定的缺点，例如操作不便，价格昂贵，维护成本高，噪声较大等，且应用实例与本文主旨相符程度并不高，故只做参考，不做深入研究。所以设计一款集成性高，操作便捷，智能化程度高的落叶清扫车具有很广阔的应用前景。

结束语：

本章通过研究目前我国落花落叶的清扫问题，引出本文主旨。通过对研究背景、研究意义和国内外研究现状的描写，了解了我国目前落叶清扫的方式和存在的不足。通过对国内外使用较多的清扫机械进行研究和分析，发现了现存机械的一些优缺点，通过改善缺点吸取优点使得本文的研究更加清晰，也使得本文与本设计能够顺利进行。

参考文献

[1]胡杰,陈昱,唐立雄.基于OpenMV模块的物体尺寸形态测量系统[J].电子制作,2022,30(23).

[2]类成朋,王志坤,孔虎.水陆两用落叶清理机构设计[J],河北农机,2019(9):200.

[3]娄菊红,王卓,王鹏,贺彪,董春雨.落叶打包及收集车的设计[J].科技创新与应用,2019(06):92-93.

通讯作者：朱英，硕士研究生，讲师。论文来源：2023届本科毕业设计（论文）