Modeling and Simulation
Vol. 07  No. 04 ( 2018 ), Article ID: 27565 , 8 pages
10.12677/MOS.2018.74022

Simulation Analysis of Rolling Brush Performance of Towed Road Sweeper Based on ADAMS

Zhengdong Zhu1, Biwen Li1*, Huihuang Liu2, Feng Zhao2

1School of Mechanical Engineering, University of South China, Hengyang Hunan

2Hengdong Fangyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd., Hengyang Hunan

Received: Oct. 26th, 2018; accepted: Nov. 8th, 2018; published: Nov. 15th, 2018

ABSTRACT

The function of the towed road sweeper is suitable for the cleaning operation conditions of the road outside the city, and it has good maneuverability and obvious energy saving effect. The roller brush system with mechanical step-variable speed and hydraulic stepless speed regulation is taken as the research object. The brushing trajectory simulation and cleaning ability simulation of the roller brushing were carried out based on ADAMS. Through orthogonal experiment, the influence rule of the movement trajectory of garbage particles is revealed by three working parameters including rolling brush speed, working speed and height of roller brushing center, and the parameter combinations under the driving speed of each operation are selected, providing the control strategy for standardization and energy precision under the variable working condition.

Keywords:The Towed Road Sweeper, Roller Cleaning Ability, Kinematics Analysis, ADAMS, Orthogonal Experiment

1南华大学，机械工程学院，湖南 衡阳

2衡东方园机械制造有限公司，湖南 衡阳

1. 引言

2. 拖曳式公路清扫机的性能特点及结构布置

2.1. 性能特点

2.2. 结构布置

Figure 2. Schematic diagram of the structure of the roller brush and the collecting table system

3. 虚拟样机的构建

Figure 3. Simplified model of the virtual prototype

4. 滚刷性能仿真分析

4.1. 确定可设置参数的阈值

4.2. 滚刷刷苗轨迹仿真分析

Figure 4. Rolling brush cleaning sweeping track diagram

4.3. 滚刷清扫能力仿真的正交试验方案设计

Table 1. Orthogonal test scheme for three-factor three-level cleaning ability simulation

4.4. 滚刷清扫能力仿真分析

(a) 第1号试验垃圾运动轨迹曲线图 (b) 第2号试验垃圾运动轨迹曲线图 (c) 第3号试验垃圾运动轨迹曲线图 (d) 第4号试验垃圾运动轨迹曲线图 (e) 第5号试验垃圾运动轨迹曲线图 (f) 第6号试验垃圾运动轨迹曲线图 (g) 第7号试验垃圾运动轨迹曲线图 (h) 第8号试验垃圾运动轨迹曲线图 (i) 第9号试验垃圾运动轨迹曲线图

Figure 5. Garbage movement track curve

1) 第2、3、6、7号试验表明垃圾颗粒运动轨迹较为稳定并能全部顺畅地进入聚料台，这四组试验所采用的参数组合应被优先选用。以第2号试验为例具体分析垃圾运动轨迹曲线图，实线表明1号垃圾颗粒被刷苗弹起后先与聚料台顶板碰撞，反弹后再与螺旋叶片轴碰撞，最后落至聚料台底板；虚线表明2号垃圾颗粒被刷苗弹起后先与聚料台挡板碰撞，反弹后被抛至聚料台顶板，再被反弹至螺旋叶片轴并发生两次碰撞，最后也能落至聚料台底板；点线表明3号垃圾颗粒的运动情况与2号垃圾颗粒类似。

2) 第8号试验虽然表明三个垃圾颗粒最终能全部进入聚料台，但实线显示1号垃圾颗粒第一次与聚料台底板接触后被弹起，在其再次落至聚料台底板的过程中可能与其它飞行中的垃圾颗粒碰撞，从而改变其它垃圾颗粒的运动轨迹。

3) 第1、4、5、9号试验表明垃圾颗粒运动轨迹不稳定，不能全部顺畅地进入聚料台。如第1号试验点线表明其3号垃圾颗粒第一次与聚料台底板接触后被弹起，再与螺旋叶片轴及聚料台底板发生多次碰撞后被刷苗击出聚料台；第4号试验虚线表明其2号垃圾颗粒在进入聚料台之前即被刷苗再次击中，其最终会落至聚料台反斜板顶端并沿反斜板滑落，考虑到车速误差及聚料台尺寸制造误差，其很可能最终会落至聚料台斜板并滑落至地面；第5号试验点线表明其3号垃圾颗粒在进入聚料台之前即被刷苗再次击中而飞出聚料台；第9号试验点线表明其3号垃圾颗粒仅被刷苗轻微碰触而从侧面运动至清扫区之外。

4) 滚刷清扫能力仿真试验的分析结果为各作业行驶车速匹配了最佳的滚刷转速与滚刷中心离地高度。

5. 结论

Simulation Analysis of Rolling Brush Performance of Towed Road Sweeper Based on ADAMS[J]. 建模与仿真, 2018, 07(04): 183-190. https://doi.org/10.12677/MOS.2018.74022

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9. NOTES

*通讯作者。