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摘要:針對嚴重的霧霾天氣,以及大量汽車尾氣給人們所帶的危害。探討設計一種具有連續作業時間長,污染排放低,真正具有節能降耗而又實用的環衛單發洗掃作業車輛。
關鍵詞:洗掃車;高壓沖水;沖水架
1引言
嚴重的霧霾天氣給人們的生產生活造成了很大的影響,國家對此也是出臺了諸多的解決辦法。控制高污染行業的發展;采用霧炮等降塵設備控制建筑等戶外作業所產生的的揚塵;以及盡量取消采用煤炭取暖所帶來的嚴重污染。而現在日益增長的汽車數量所產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清新滿意的生活空間,是我們每一個環衛設備生產廠家的最高期盼。普通雙發動機的路面環衛作業車輛(掃路車、洗掃車),其底盤發動機在車輛作業時其一般為處于怠速運行狀態(800~1000r/min),只負責車輛的前進運行,尾氣排放相對較低,此發動機為車用發動機,現車用發動機的排放標準已達到最新的國六a階段。而雙發環衛作業類車型真正排放較大的是驅動上裝運行的副發動機(為獲得較好的作業效果,副發動機的轉速一般處于1600~2000r/min),而驅動上裝運行的副發動機均為裝配工程用發動機(工程用發動機與車用發動機不可混裝,除法規有所規定外,發動機的具體特性也有所區別),而目前國內工程用發動機的最高排放標準才剛剛出現國四階段(現國內所裝配的工程用發動機基本還是處于國三階段)。因而這就造成現在國內所使用的環衛車的排放還是較為嚴重(真正排放標準高的發動機作業時轉速較低,排放較少,而工作時需要轉速高的副發動機其所能達到的排放標準又較低,排放較大),因而這就需要一種省去副發動機的單發動機的作業車輛。
2市場上幾種單發洗掃車狀態
2.1電力驅動傳動模式
完全電能驅動模式:電力驅動的工作模式是通過底盤發動機驅動發電機,再由控制模塊,控制驅動電動機工作運轉,以實現驅動底盤行走及工作上裝部件的運轉,完成作業。期間要先經過發動機的機械能轉換成電能,再由電能轉換成機械能驅動工作部件的運轉。機械能轉換成電能,再由電能轉換成機械能,兩次能量轉換的轉換效率基本能夠達到80%以下,因而采用此種電力傳動的單發作業環衛車,雖然省去了排放較低高速運轉的副發動機,但由于存在有較大的能量轉換所造成的損失,功率損失浪費較大,作業時其油耗將大大超過較原雙發車型的作業油耗。
2.2底盤機械行走,上裝液壓驅動作業
底盤機械驅動,上裝液壓驅動作業模式:此種驅動模式為在底盤發動機與變速箱之間裝配有全功率取力器,通過取力器驅動液壓變量泵,再由液壓馬達驅動上裝的作業部件,液壓驅動也是經過兩次的能量轉換,其轉換效率一般最大也就只能達到80%左右,而作業時上裝的功率需求較大,因而上裝采用液壓驅動,底盤采用機械驅動的傳動模式,即使省去了排放較低的副發動機的驅動,但對于燃油的浪費也將較大,因而作業過程中的尾氣排放污染也是較大的。經裝車進行測試較雙發車燃油增加約15%以上。煙臺海德專用汽車有限公司從真正以節能降耗為目的,以最大限度的降低車輛尾氣排放。研制出一種直接機械能作業的單發洗掃車(不存在能量轉換)。
3機械驅動單發洗掃車的設計
節能降耗機械傳動環衛車包括兩方面,一方面是底盤部分,另一方面是上裝作業驅動。通過兩方面的合理匹配,優化設計,使其達到節能降耗,操作方便的單發動機作業車輛。
3.1單發底盤部分:
發動機:發動機功率為270PS,驅動扭矩為1060Nm,該發動機經進行特殊調整,其最大扭矩區可控制在1250~1500r/min之間,以滿足發動機在最大扭矩區而實現不同的工作轉速的工作需求。變速箱:該系列車型的底盤一般為選用六檔變速箱形式,而該單發車型所裝配的是九檔箱,這樣可在發動機設定1250r/min的定速狀態下,行駛速度仍可保持在最低3.5km/h的作業速度。控制系統:該車的控制系統為根據該車的特殊作業需求而進行開發的,從發動機的定速巡航到作業中遇到障礙物的緊急避讓等均為根據該車的特殊要求而進行設計開發,以滿足車輛的作業需求。
3.2單發上裝結構
為實現上裝機械驅動的單發結構,洗掃車要有抽吸風機、高壓水泵及液壓油泵的共同作業及分開配合作業等多種組合形式,各部件的工作轉速各不相同(抽吸風機2500r/im,高壓水泵900r/min,液壓油泵1450r/min),為實現以上各功能的工作配合,該車為采用以下控制方式實現的,圖3為機械傳動上裝結構。圖3機械傳動上裝結構底盤空載運行:為實現底盤的空載運行,即上裝處于斷開,只進行底盤發動機的單獨運行。在全功率取力器與上裝的驅動齒輪箱之間設置有離合控制裝置,通過該控制器可實現上裝運行的通斷控制。該控制裝置還可設置在全功率取力器的內部,采用內部撥叉形式實現外部輸出驅動軸的通斷控制。傳動箱的分配驅動模式:該傳動箱為采用一種傘齒輪箱驅動,傳動比為1:1,其主要驅動部件為抽吸風機,因而該齒輪箱采用將抽吸風機的驅動設為采用通軸驅動,該傳動箱的主要作用是將主傳動力進行分開驅動各相應部件的分力驅動對應部件,根據各相應驅動部件所需功率確定傳動箱的需要驅動功率。抽吸風機的驅動:抽吸風機是主要作業部件,其功率需求較大,因而抽吸風機的驅動為采用在傳動箱內部的通軸驅動。經全功率取力器及離合控制器傳遞到抽吸風機驅動輪上的工作轉速為1450r/min左右,而離心風機的工作轉速一般需2500r/min左右,因為可采用調節傳動皮帶輪的直徑尺寸使抽吸風機達到所需工作轉速。同時為實現低速狀態下抽吸風機不工作的需求,而其他部件需要單獨作業的工作要求,將風機驅動輪設計成帶有離心離合器的部件。這樣可在發動機低速狀態時,可啟動高壓水泵運轉,進行洗車作業;以及利用液壓系統的單獨工作,實現箱體的升降及后門開關等動作;還可實現在停止作業時,不會因抽吸風機的慣性運行,而帶動其他部件的被動連續運轉。高壓水泵的驅動:高壓水泵的工作轉一般為要求900r/min左右,因而通過傳動箱分離引出的驅動軸,經傳動軸及軸承座、控制離合器、傳動皮帶等完成高壓水泵的驅動運轉。通過控制離合器實現水泵的通斷運行,以實現不需要水泵作業而完成的單獨掃路作業模式。高壓水泵工作轉速同樣是通過調節各皮帶輪的直徑尺寸而獲得。液壓系統的驅動:該車的液壓系統主要驅動清掃刷盤進行清掃作業,以及完成箱體的升降及后門的開關等動作。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現實意義
該機械傳動單發洗掃車,較雙發車型具有以下優點:(1)單發作業洗掃車的作業燃油損耗較雙發洗掃車可節約10%~15%。(2)省去發動機維護保養,日常保養費用可降低40%以上。(3)采用單發動機的工作運行設計,尾氣排放可降低40%左右(因現底盤發動機排放已達國六標準,而環衛車作業時高速運轉的是副發動機,因而副發動機的排放要求應更為嚴格,現副發只能達到國三標準)。(4)單發傳動結構洗掃車,較雙發車輛的優化作業結構部件,取消副發動機的運轉噪聲,整車作業噪聲可降低2dB左右。
4.2洗掃車高壓沖水可解決以下問題
單發洗掃車,較雙發車型可大大降低作業過程中的尾氣排放,有效解決日益嚴重的霧霾天氣,提高人們的生活及環境質量。
5結語
隨著新技術新工藝的不斷出現,將會出現更多的具有更高節能降耗的新型環衛產品。使我們的天更藍,水更清,生活環境更加美好。
作者:張振海 單位:煙臺海德專用汽車有限公司