多功能清洗钩臂箱机械结构设计与应用

枣庄市市中生态环境监控中心，滕州市环境卫生管理服务中心

作者：潘 丽，邓 涛（通信作者），邮箱：tzhwdt@126.com

【基本情况】

随着社会经济的高速发展，各级政府和广大市民对城市环境卫生的要求越来越高，道路洒水、高空喷洒、路牙石和路面冲洗以及高护栏、垃圾收集容器清洗等已经成为环卫作业常态保洁。目前，大中型城市主要通过购置专业清洗洒水车来满足环卫作业需求，但专业清洗洒水车设备成本高，投入资金过大，且专业清洗洒水车受季节、天气的变化影响较大，使用频次低，在一段时间内还难以实现在中小城镇全面推广使用。

在中小城镇环卫保洁工作中，常见的钩臂式垃圾运输车型，与之配套的是钩臂垃圾箱，钩臂垃圾箱能够从钩臂式垃圾运输车上卸下或升起。基于垃圾收集运输的周期性，在统一收集钩臂垃圾箱后，会有一定的收集停顿期。期间，钩臂式垃圾运输车通常处于待用状态，同样存在使用频次低的问题。

为解决上述问题，利用现有的钩臂式垃圾运输车，研究设计出了一种能与之配套并具备洒水清洗功能的装置机构，实现了道路洒水、高空喷洒、路牙石和路面冲洗以及高护栏、垃圾收集容器清洗等多种功用，如图1 所示。

图1 多功能清洗钩臂箱机械应用实例Figure 1 Application example of multifunctional cleaning hook arm box machinery

在原钩臂式垃圾运输车保持不动的情况下，将钩臂垃圾箱替换为多功能清洗钩臂箱体，进而在原有的钩臂式垃圾运输车转运垃圾的同时，又能满足洒水、清洗路面等作业需求。真正实现“一车多用”，减少了购置专业清洗洒水车设备成本费用，解决了普通专业清洗洒水车及普通钩臂式垃圾运输车功能少、使用频次低的问题，从而提高车辆利用率，降低运行成本，适用于中小城市环卫作业常态保洁。

多功能清洗钩臂箱从2016 年11 月开始研制，2017 年5 月31 日申请获得国家知识产权局颁发的专利证书（专利号：ZL201710401512.2），2017 年5 月在滕州市城区投入试用，效果优良。

【技术/案例原理及技术路线】

（1）多功能清洗钩臂箱机械结构关键组成部件主要包括钩臂水箱、操控平台、升降机构、集成喷管、调压水泵等。

①操作平台的结构设计。钩臂水箱后部设有操控平台，操控平台的左侧设有可升降的梯子，梯子两侧嵌入滑槽内，操作台的左侧下侧面设有条状转动片，条状转动片一端铰接设置在操作台下方，条状转动片转动至操作台边缘后挡住升至高位的梯子。除此之外，操作平台还设有朝向上方的高压接口管，连接高压水炮，可用于高空喷洒。

②升降机构的结构设计。升降机构包括升降架和升降轨道，集成喷管所汇集的管路固定设置在升降架上，操作平台的后侧边缘设有固定架，升降架的底端连有钢丝的一端，固定架的上部及下部分别设有定滑轮，操作平台的内侧位置设有钢丝卷扬机，钢丝从升降架底端向上经固定架上部的定滑轮绕向下部定滑轮最后经操作平台卷绕在卷扬机内。升降轨道的上下两端设计有限位行程开关。

③集成喷管的结构设计。集成喷管包括设置在操控平台后侧左侧的护栏喷管，护栏喷管上的延伸喷头朝向左侧。同时包括喷口水平朝向右侧的路沿喷管、喷口朝向后侧下方的后向喷管、喷口朝向对侧的两冲洗喷管、对称设置在钩臂后部箱两侧的喷洒呈环形状的环喷喷管等，环喷喷管的上部设有鸭嘴状灌溉行道树木的浇灌喷管等。

④调压水泵的结构设计。钩臂水箱的前端设计有调压水泵，包含1 组高压水泵和1 组低压水泵，均带有电动按钮及手动拉线，具有双启动功能。高压水管连接高压水泵，低压水管连接低压水泵。高压水管通过高压软管连接集成喷管及操作台上方的高压接口管，低压水管通过低压软管连接手持清洗手柄。

多功能清洗钩臂箱装置生产工艺流程和技术路线见图2。

图2 多功能清洗钩臂箱装置生产工艺路线和技术路线Figure 2 Production process route and technical route of multifunctional cleaning hook arm box

多功能清洗钩臂箱钩臂水箱外观圆弧型设计，内部设有3～4 道缓冲挡板。钩臂水箱的后部设有操控平台，操控平台的左侧设有可升降的梯子，操控平台的后侧部位置设有升降机构，升降机构的后部设有绕管架，绕管架的下部设有集成喷管，集成喷管汇集的管路通过高压软管连接于高压水管，绕管架上绕有细软管，细软管通过绕管架端部的旋转接头连接于低压水管上；钩臂水箱的前端位置设有水泵从钩臂水箱内抽水，水泵输出端连接高压水管或低压水管。再通过高压水管或低压水管连接浇灌喷管、路沿喷管、冲洗喷管、后向喷管、环喷喷管、护栏喷管等，实现技术设计之目的。

（2）多功能清洗钩臂箱装置结构见图3。通过改造原有的钩臂垃圾箱结构，形成一种可卸载的钩臂水箱。多功能清洗钩臂箱清洗作业动能来自于自身的高低压水泵，不但使清洗钩臂水箱摆脱了对车辆的专用限制，而且也使钩臂车辆摆脱了对清洗钩臂水箱的专用限制。钩臂水箱上不但设有多种喷口及远扬高压水炮，而且设有可缠绕长距离细软管，扩大了清洗保洁的范围。后部侧喷洒水装置能够升降，方便卸载时提升至不与地面间干涉的高度；操作平台设有可升降的梯子，确保上下过程中的安全。梯子在升至较高位置后，转动条状转动片露出操作平台底部将梯子挡住不下落，实现梯子的固定。将后部的喷洒水装置通过卷扬机带动实现升降，调整喷洒过程中的高度，达到较好的喷洒效果。

图3 多功能清洗钩臂箱装置结构Figure 3 Structure of multifunctional cleaning hook arm box

【技术/案例特点】

（1）扩展了车辆功能。普通清洗洒水箱只能专车专用，焊制固定在特定的车型底盘上，作为专用环卫清洗洒水车。新购设备，成本费用高、车辆功能单一。多功能清洗钩臂箱在原钩臂垃圾运输车辆不动的情况下，将钩臂垃圾箱替换为多功能清洗钩臂箱，成本费用低，进而在原有的垃圾运输车辆保持转运垃圾功能的同时，又能满足洒水清洗路面等作业需求，实现了“一车多用”。

（2）完善了实用效能。普通清洗洒水箱功能单一，喷洒地面，清洗道路护栏及路牙石，浇灌行道林木都需要专门的水车。每一类水车使用频次低。多功能清洗钩臂箱设有可升降的洒水清洗装置，实现了洒水、浇花、冲洗路面、高空喷洒、冲洗高护栏及地面、冲洗路牙石及人行道、清刷地面、清洗垃圾容器等多种功能，实用性强，实现了“一箱多用”。

（3）提高了工作效率。普通清洗洒水箱只能固定单一车辆，固定车辆系统出现故障，“一车一箱”普通清洗洒水箱无法正常使用，影响环卫作业使用。多功能清洗钩臂箱不需固定单一车辆，能与多辆钩臂式垃圾车匹配，原钩臂式垃圾运输车仅作为移动式工具，车辆系统出现故障可以更换车辆，实现了“多车一箱”。

【长效运行模式与机制】

（1）采用产学研合作模式。为推进实现本项目成果转化，项目单位、项目负责人与生产企业签订了创新成果转化合作协议，充分发挥环卫创新工作室的人才优势和企业的资金资源优势，加强政企科技交流与合作，不但在学术研究方面有所创新，而且在社会效益上取得成效，带动了双方共同发展，不断推进科研创新成果实现最大效益。

（2）实施产学研合作运行机制。①组织机构制度机制，产学研团队研究制定项目创新管理系列规章制度，坚持用制度管人、管事，规范化、制度化运行管理，保障了团队合作的高效运转。②团队分工协调机制，产学研团队分组明确，理论创新组负责规划设计、材料收集、效益分析、经验总结。成果展示组负责市场调研、科普宣传、档案管理、工艺设计。技术实施组负责技术产品研制、成果测试分析、资金项目管理、信息收集整理等，团队相互合作，最大限度发挥产学研团队作用。③风险利益分配机制，产学研团队按照约定职责，明确风险利益分担原则，风险共担、利益共享，确保产学研合作的运行有序，合作各方保持长期的合作关系。

【经济、环境及社会效益】

综上所述，一种多功能清洗钩臂箱的研究与应用，属于城市环境卫生管理领域所使用环卫设备的范畴。通过改造原有的钩臂垃圾箱结构，设计、研发和应用了一种可卸载的多功能清洗钩臂箱，降低了设备的采购成本，减轻了一线环卫工人的劳动强度，提高了环卫作业工作效率，大大提升了城市洁净度，改善了城市环境质量，具有较好的经济、环境和社会效益。

（1）经济效益：专业清洗洒水车制造成本一般为10～30 万元，而本案例制造成本约为1.0～1.5 万元/台，可节约购置资金80%以上。多功能清洗钩臂箱的设计、研发和应用证明，“一车多用”可提高车辆利用率，降低运行成本，同时减轻了一线环卫工人的劳动强度，也降低了设备的采购成本。

（2）环境效益：多功能清洗钩臂箱特有的可升降洒水清洗装置，在提高工作效率的同时，可广泛应用于道路洒水、高空喷洒、路牙石和路面冲洗以及高护栏、垃圾收集容器清洗等，道路扬尘净扫率达95%以上，有效减少了近地扬尘、雾霾的来源，降低了碳排放，环境效益明显。

（3）社会效益：该设备既实现了保持转运钩臂垃圾运输车辆转运垃圾的功能不变，又能满足城市管理精细化清洗洒水作业需求，在很大程度上解决了我国众多中小城镇环卫部门在资金紧张的情况下，可利用现有钩臂垃圾清运车型，实现洒水清洗环卫作业全面覆盖的问题，实现“一车多用”“一车多能”，具有广阔的应用前景。