張振海

摘 要：針對嚴(yán)重的霧霾天氣，以及大量汽車尾氣給人們所帶的危害。探討設(shè)計(jì)一種具有連續(xù)作業(yè)時(shí)間長，污染排放低，真正具有節(jié)能降耗而又實(shí)用的環(huán)衛(wèi)單發(fā)洗掃作業(yè)車輛。

關(guān)鍵詞：洗掃車;高壓沖水;沖水架

1 引言

嚴(yán)重的霧霾天氣給人們的生產(chǎn)生活造成了很大的影響，國家對此也是出臺(tái)了諸多的解決辦法?？刂聘呶廴拘袠I(yè)的發(fā)展;采用霧炮等降塵設(shè)備控制建筑等戶外作業(yè)所產(chǎn)生的的揚(yáng)塵;以及盡量取消采用煤炭取暖所帶來的嚴(yán)重污染。而現(xiàn)在日益增長的汽車數(shù)量所產(chǎn)生的汽車尾氣也是霧霾形成的主要因素。如何做到最大限度的降低車輛的尾氣排放，既要保持每天給市民送上一座干凈整潔的城市，又要給市民提供一個(gè)清新滿意的生活空間，是我們每一個(gè)環(huán)衛(wèi)設(shè)備生產(chǎn)廠家的最高期盼。

普通雙發(fā)動(dòng)機(jī)的路面環(huán)衛(wèi)作業(yè)車輛（掃路車、洗掃車），其底盤發(fā)動(dòng)機(jī)在車輛作業(yè)時(shí)其一般為處于怠速運(yùn)行狀態(tài)（800～1000r/min），只負(fù)責(zé)車輛的前進(jìn)運(yùn)行，尾氣排放相對較低，此發(fā)動(dòng)機(jī)為車用發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到最新的國六a階段。而雙發(fā)環(huán)衛(wèi)作業(yè)類車型真正排放較大的是驅(qū)動(dòng)上裝運(yùn)行的副發(fā)動(dòng)機(jī)（為獲得較好的作業(yè)效果，副發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般處于1600～2000r/min），而驅(qū)動(dòng)上裝運(yùn)行的副發(fā)動(dòng)機(jī)均為裝配工程用發(fā)動(dòng)機(jī)（工程用發(fā)動(dòng)機(jī)與車用發(fā)動(dòng)機(jī)不可混裝，除法規(guī)有所規(guī)定外，發(fā)動(dòng)機(jī)的具體特性也有所區(qū)別），而目前國內(nèi)工程用發(fā)動(dòng)機(jī)的最高排放標(biāo)準(zhǔn)才剛剛出現(xiàn)國四階段（現(xiàn)國內(nèi)所裝配的工程用發(fā)動(dòng)機(jī)基本還是處于國三階段）。因而這就造成現(xiàn)在國內(nèi)所使用的環(huán)衛(wèi)車的排放還是較為嚴(yán)重（真正排放標(biāo)準(zhǔn)高的發(fā)動(dòng)機(jī)作業(yè)時(shí)轉(zhuǎn)速較低，排放較少，而工作時(shí)需要轉(zhuǎn)速高的副發(fā)動(dòng)機(jī)其所能達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)又較低，排放較大），因而這就需要一種省去副發(fā)動(dòng)機(jī)的單發(fā)動(dòng)機(jī)的作業(yè)車輛。

2 市場上幾種單發(fā)洗掃車狀態(tài)

2.1 電力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)模式

完全電能驅(qū)動(dòng)模式：電力驅(qū)動(dòng)的工作模式是通過底盤發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，再由控制模塊，控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)底盤行走及工作上裝部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，完成作業(yè)。期間要先經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，再由電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能驅(qū)動(dòng)工作部件的運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，再由電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，兩次能量轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換效率基本能夠達(dá)到80%以下，因而采用此種電力傳動(dòng)的單發(fā)作業(yè)環(huán)衛(wèi)車，雖然省去了排放較低高速運(yùn)轉(zhuǎn)的副發(fā)動(dòng)機(jī)，但由于存在有較大的能量轉(zhuǎn)換所造成的損失，功率損失浪費(fèi)較大，作業(yè)時(shí)其油耗將大大超過較原雙發(fā)車型的作業(yè)油耗。

2.2 底盤機(jī)械行走，上裝液壓驅(qū)動(dòng)作業(yè)

底盤機(jī)械驅(qū)動(dòng)，上裝液壓驅(qū)動(dòng)作業(yè)模式：此種驅(qū)動(dòng)模式為在底盤發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間裝配有全功率取力器，通過取力器驅(qū)動(dòng)液壓變量泵，再由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)上裝的作業(yè)部件，液壓驅(qū)動(dòng)也是經(jīng)過兩次的能量轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換效率一般最大也就只能達(dá)到80%左右，而作業(yè)時(shí)上裝的功率需求較大，因而上裝采用液壓驅(qū)動(dòng)，底盤采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)模式，即使省去了排放較低的副發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，但對于燃油的浪費(fèi)也將較大，因而作業(yè)過程中的尾氣排放污染也是較大的。經(jīng)裝車進(jìn)行測試較雙發(fā)車燃油增加約15%以上。

煙臺(tái)海德專用汽車有限公司從真正以節(jié)能降耗為目的，以最大限度的降低車輛尾氣排放。研制出一種直接機(jī)械能作業(yè)的單發(fā)洗掃車（不存在能量轉(zhuǎn)換）。

3 機(jī)械驅(qū)動(dòng)單發(fā)洗掃車的設(shè)計(jì)

節(jié)能降耗機(jī)械傳動(dòng)環(huán)衛(wèi)車包括兩方面，一方面是底盤部分，另一方面是上裝作業(yè)驅(qū)動(dòng)。通過兩方面的合理匹配，優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其達(dá)到節(jié)能降耗，操作方便的單發(fā)動(dòng)機(jī)作業(yè)車輛。

3.1 單發(fā)底盤部分：

發(fā)動(dòng)機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)功率為270PS，驅(qū)動(dòng)扭矩為1060Nm，該發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)進(jìn)行特殊調(diào)整，其最大扭矩區(qū)可控制在1250～1500r/min之間，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在最大扭矩區(qū)而實(shí)現(xiàn)不同的工作轉(zhuǎn)速的工作需求。

變速箱：該系列車型的底盤一般為選用六檔變速箱形式，而該單發(fā)車型所裝配的是九檔箱，這樣可在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定1250r/min的定速狀態(tài)下，行駛速度仍可保持在最低3.5km/h的作業(yè)速度。

控制系統(tǒng)：該車的控制系統(tǒng)為根據(jù)該車的特殊作業(yè)需求而進(jìn)行開發(fā)的，從發(fā)動(dòng)機(jī)的定速巡航到作業(yè)中遇到障礙物的緊急避讓等均為根據(jù)該車的特殊要求而進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，以滿足車輛的作業(yè)需求。

3.2 單發(fā)上裝結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)上裝機(jī)械驅(qū)動(dòng)的單發(fā)結(jié)構(gòu)，洗掃車要有抽吸風(fēng)機(jī)、高壓水泵及液壓油泵的共同作業(yè)及分開配合作業(yè)等多種組合形式，各部件的工作轉(zhuǎn)速各不相同（抽吸風(fēng)機(jī)2500r/im，高壓水泵900r/min，液壓油泵1450r/min），為實(shí)現(xiàn)以上各功能的工作配合，該車為采用以下控制方式實(shí)現(xiàn)的，圖3為機(jī)械傳動(dòng)上裝結(jié)構(gòu)。

底盤空載運(yùn)行：為實(shí)現(xiàn)底盤的空載運(yùn)行，即上裝處于斷開，只進(jìn)行底盤發(fā)動(dòng)機(jī)的單獨(dú)運(yùn)行。在全功率取力器與上裝的驅(qū)動(dòng)齒輪箱之間設(shè)置有離合控制裝置，通過該控制器可實(shí)現(xiàn)上裝運(yùn)行的通斷控制。該控制裝置還可設(shè)置在全功率取力器的內(nèi)部，采用內(nèi)部撥叉形式實(shí)現(xiàn)外部輸出驅(qū)動(dòng)軸的通斷控制。

傳動(dòng)箱的分配驅(qū)動(dòng)模式：該傳動(dòng)箱為采用一種傘齒輪箱驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)比為1：1，其主要驅(qū)動(dòng)部件為抽吸風(fēng)機(jī)，因而該齒輪箱采用將抽吸風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)為采用通軸驅(qū)動(dòng)，該傳動(dòng)箱的主要作用是將主傳動(dòng)力進(jìn)行分開驅(qū)動(dòng)各相應(yīng)部件的分力驅(qū)動(dòng)對應(yīng)部件，根據(jù)各相應(yīng)驅(qū)動(dòng)部件所需功率確定傳動(dòng)箱的需要驅(qū)動(dòng)功率。

抽吸風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)：抽吸風(fēng)機(jī)是主要作業(yè)部件，其功率需求較大，因而抽吸風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)為采用在傳動(dòng)箱內(nèi)部的通軸驅(qū)動(dòng)。經(jīng)全功率取力器及離合控制器傳遞到抽吸風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輪上的工作轉(zhuǎn)速為1450r/min左右，而離心風(fēng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速一般需2500r/min左右，因?yàn)榭刹捎谜{(diào)節(jié)傳動(dòng)皮帶輪的直徑尺寸使抽吸風(fēng)機(jī)達(dá)到所需工作轉(zhuǎn)速。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)低速狀態(tài)下抽吸風(fēng)機(jī)不工作的需求，而其他部件需要單獨(dú)作業(yè)的工作要求，將風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)成帶有離心離合器的部件。這樣可在發(fā)動(dòng)機(jī)低速狀態(tài)時(shí)，可啟動(dòng)高壓水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行洗車作業(yè);以及利用液壓系統(tǒng)的單獨(dú)工作，實(shí)現(xiàn)箱體的升降及后門開關(guān)等動(dòng)作;還可實(shí)現(xiàn)在停止作業(yè)時(shí)，不會(huì)因抽吸風(fēng)機(jī)的慣性運(yùn)行，而帶動(dòng)其他部件的被動(dòng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

高壓水泵的驅(qū)動(dòng)：高壓水泵的工作轉(zhuǎn)一般為要求900r/min左右，因而通過傳動(dòng)箱分離引出的驅(qū)動(dòng)軸，經(jīng)傳動(dòng)軸及軸承座、控制離合器、傳動(dòng)皮帶等完成高壓水泵的驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。通過控制離合器實(shí)現(xiàn)水泵的通斷運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)不需要水泵作業(yè)而完成的單獨(dú)掃路作業(yè)模式。高壓水泵工作轉(zhuǎn)速同樣是通過調(diào)節(jié)各皮帶輪的直徑尺寸而獲得。

液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)：該車的液壓系統(tǒng)主要驅(qū)動(dòng)清掃刷盤進(jìn)行清掃作業(yè)，以及完成箱體的升降及后門的開關(guān)等動(dòng)作。此油泵的排量選擇為12ml/r，工作壓力20MPa。

4 本課題研究意義

4.1 現(xiàn)實(shí)意義

該機(jī)械傳動(dòng)單發(fā)洗掃車，較雙發(fā)車型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）單發(fā)作業(yè)洗掃車的作業(yè)燃油損耗較雙發(fā)洗掃車可節(jié)約10%～15%。

（2）省去發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)，日常保養(yǎng)費(fèi)用可降低40%以上。

（3）采用單發(fā)動(dòng)機(jī)的工作運(yùn)行設(shè)計(jì)，尾氣排放可降低40%左右（因現(xiàn)底盤發(fā)動(dòng)機(jī)排放已達(dá)國六標(biāo)準(zhǔn)，而環(huán)衛(wèi)車作業(yè)時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的是副發(fā)動(dòng)機(jī)，因而副發(fā)動(dòng)機(jī)的排放要求應(yīng)更為嚴(yán)格，現(xiàn)副發(fā)只能達(dá)到國三標(biāo)準(zhǔn)）。

（4）單發(fā)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)洗掃車，較雙發(fā)車輛的優(yōu)化作業(yè)結(jié)構(gòu)部件，取消副發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，整車作業(yè)噪聲可降低2dB左右。

4.2 洗掃車高壓沖水可解決以下問題

單發(fā)洗掃車，較雙發(fā)車型可大大降低作業(yè)過程中的尾氣排放，有效解決日益嚴(yán)重的霧霾天氣，提高人們的生活及環(huán)境質(zhì)量。

5 結(jié)語

隨著新技術(shù)新工藝的不斷出現(xiàn)，將會(huì)出現(xiàn)更多的具有更高節(jié)能降耗的新型環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品。使我們的天更藍(lán)，水更清，生活環(huán)境更加美好。