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摘要:隨著新能源政策的推廣,純電動清洗車廣泛地應用在市政環衛清洗作業中。小型純電動清洗車在設計研究中,需綜合考慮整車的清洗性能、整車結構尺寸、連續作業時間等。本文以市場上常見的一款純電動清洗車為例,就產品的開發設計進行一定分析和探討。
關鍵詞:純電動;清洗車;開發設計
隨著藍天保衛戰的實施推進,純電動環衛車越來越廣泛的應用在市政環衛作業中。相比傳統燃油環衛車,純電動環衛車具有綠色環保、零排放等優點,將極大的改善人居環境及提升城市管理形象。而作為環衛設備中的主力車型,清洗車具有作業范圍廣、噪聲低、清洗作業效率高等特點。根據城市精細化管理需求,深圳、上海等一些大型城市,已要求人行道、非機動車道等路面實行機械化作業。小型純電動清洗車產品應運而生,小型純電動清洗車在開發設計時,產品既要考慮在較小空間下布置一定量的水箱及其他作業裝置,也要考慮整車充滿電連續作業時間滿足一天需求。本文以市場上常見的一款純電動清洗車為例,就產品的開發設計進行一定分析和探討。
1整車結構設計
1.1整車設計原則
開發此款產品的目的滿足新能源政策需求,同時產品能在人行道、非機動車道等路面進行清洗作業。以市場及客戶需求為導向,考慮作業場景等因素,產品設計原則如下:①底盤及上裝均采用純電動驅動,整車綠色環保;②產品尺寸及總重量確保能適應輔道等場景作業;③整車清洗能力強;④整車電控系統可靠性高;⑤產品成本可控,產品性價比高。
1.2整車結構組成
整車由底盤、罩殼、高壓水路系統、電控系統等組成,該車外形美觀、駕駛舒適、操作簡單、機動靈活、噪聲小、可靠性高。
1.3底盤選型設計
作為環衛設備的核心部件,底盤的選型設計至關重要。底盤對整車的可靠性、整車駕駛作業性能等影響很大。考慮此產品作業在非機動車道上,產品總尺寸及總重量不能過大,選用市場上成熟的3噸位純電動底盤,其底盤性能及可靠性已通過實驗測試。
1.4高壓水路系統設計
高壓水路系統的性能決定了清洗車的清洗性能。高壓水路系統由高壓水泵、水過濾器、球閥、噴嘴等組成。高壓水路系統的原理如圖3:水箱的清潔水經過水過濾器進入高壓水泵,出來的水流由手動或氣控高壓球閥進入各噴水機構,最后由噴嘴噴出高壓水流,對地面等進行高壓清洗。1.4.1水泵及電機選型高壓水泵是實現高壓清洗必須的核心設備,它決定著清洗的效果,因此水泵選型非常重要。水泵選型主要從品牌、參數、通用性、經濟性等四個方面考慮:①品牌。經過多年的使用驗證,目前市場上選用的高壓水泵品牌主要有進口意大利及國產等品牌。②參數。水泵選型合理性關鍵在于參數適用,既能保證清洗性能滿足又能確保性價比高。③通用性。通用性主要考慮各產品水泵的互換通用化,及安裝、外形尺寸等方面。④經濟性。經濟性主要考慮品牌價格、供貨周期、售后響應等,前提是保證產品質量可靠。水泵性能主要由水泵的流量和壓力兩個核心參數決定。目前市場面上小型清洗車高壓水泵工作流量范圍10-30L/min,工作壓力8-15MPa。根據清洗效果要求,選取市場上一款通用高壓水泵,最大工作流量30L/min,最大工作壓力15MPa。高壓水泵采用電機直連驅動,高壓水泵所需電機輸出功率為:式中:N———高壓水泵所需電機輸出功率,kW;P———高壓水泵最大工作壓力,MPa;Q———高壓水泵最大輸出流量,L/min;η———總效率,η=η水泵×η聯軸器=0.83,其中η水泵=0.85,η聯軸器=0.98。水泵電機采用直流永磁同步電機,持續穩定功率為10KW,10kW>9kW,水泵電機可滿足水泵驅動作業要求。1.4.2噴嘴選型小型純電動清洗車作業模式有前噴桿作業、手持噴槍作業等作業模式,選取2種典型工況(見圖4),對噴嘴選型進行分析。前噴桿需作業寬度達1.6m,作業壓力需達8MPa以上,對照噴嘴選型樣本,選取7個2號噴嘴。手持噴槍工作壓力需達13MPa,選取1個10號噴嘴。
1.5水箱設計
水箱容積越大,加滿一箱水的作業時間就越長,作業效率越高。目前市場上水箱材質常用不銹鋼或塑料。考慮成本及水箱防漏水,小噸位清洗車水箱材質常用塑料,在水箱方案設計時,需提前對水箱的受力及運動狀態進行分析研究。1.6罩殼及造型設計隨著城市精細化管理需求,客戶對產品的造型要求越來越高,環衛產品在作業時,能成為城市的一道靚麗風景線。但在提升產品造型設計時,也需考慮產品的維護便利性。確保產品既美觀又維修方便。
2產品的實際應用
整車產品性能如何,需要通過實際應用來檢驗。圖5是純電動清洗車用于清洗路面圖片作業效果對比,作業時工作壓力實測13MPa,與理論設計一致,作業后地面清潔干凈,能還原地面本色。產品利用高壓充電樁充滿電后,能連續作業時間達8小時以上,滿足充滿電作業一天需求。
3結論
本文以市場上常見的某款小型純電動清洗車為例,分析探討了整車及關鍵零部件選型設計要求。對于純電動清洗車產品而言,需重點關注清洗性能及連續作業時間。本款產品開發以客戶需求及國家新能源政策為指導,開發的產品性能優良,目前已在深圳、上海等多地使用,助推我國環衛作業邁入機械化、零排放時代。
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作者:謝宇明 李亮 張斌 邱聲 單位:長沙中聯重科環境產業有限公司