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节能减排单发洗扫车研究

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摘要:针对严重的雾霾天气,以及大量汽车尾气给人们所带的危害。探讨设计一种具有连续作业时间长,污染排放低,真正具有节能降耗而又实用的环卫单发洗扫作业车辆。

关键词:洗扫车;高压冲水;冲水架

1引言

严重的雾霾天气给人们的生产生活造成了很大的影响,国家对此也是出台了诸多的解决办法。控制高污染行业的发展;采用雾炮等降尘设备控制建筑等户外作业所产生的的扬尘;以及尽量取消采用煤炭取暖所带来的严重污染。而现在日益增长的汽车数量所产生的汽车尾气也是雾霾形成的主要因素。如何做到最大限度的降低车辆的尾气排放,既要保持每天给市民送上一座干净整洁的城市,又要给市民提供一个清新满意的生活空间,是我们每一个环卫设备生产厂家的最高期盼。普通双发动机的路面环卫作业车辆(扫路车、洗扫车),其底盘发动机在车辆作业时其一般为处于怠速运行状态(800~1000r/min),只负责车辆的前进运行,尾气排放相对较低,此发动机为车用发动机,现车用发动机的排放标准已达到最新的国六a阶段。而双发环卫作业类车型真正排放较大的是驱动上装运行的副发动机(为获得较好的作业效果,副发动机的转速一般处于1600~2000r/min),而驱动上装运行的副发动机均为装配工程用发动机(工程用发动机与车用发动机不可混装,除法规有所规定外,发动机的具体特性也有所区别),而目前国内工程用发动机的最高排放标准才刚刚出现国四阶段(现国内所装配的工程用发动机基本还是处于国三阶段)。因而这就造成现在国内所使用的环卫车的排放还是较为严重(真正排放标准高的发动机作业时转速较低,排放较少,而工作时需要转速高的副发动机其所能达到的排放标准又较低,排放较大),因而这就需要一种省去副发动机的单发动机的作业车辆。

2市场上几种单发洗扫车状态

2.1电力驱动传动模式

完全电能驱动模式:电力驱动的工作模式是通过底盘发动机驱动发电机,再由控制模块,控制驱动电动机工作运转,以实现驱动底盘行走及工作上装部件的运转,完成作业。期间要先经过发动机的机械能转换成电能,再由电能转换成机械能驱动工作部件的运转。机械能转换成电能,再由电能转换成机械能,两次能量转换的转换效率基本能够达到80%以下,因而采用此种电力传动的单发作业环卫车,虽然省去了排放较低高速运转的副发动机,但由于存在有较大的能量转换所造成的损失,功率损失浪费较大,作业时其油耗将大大超过较原双发车型的作业油耗。

2.2底盘机械行走,上装液压驱动作业

底盘机械驱动,上装液压驱动作业模式:此种驱动模式为在底盘发动机与变速箱之间装配有全功率取力器,通过取力器驱动液压变量泵,再由液压马达驱动上装的作业部件,液压驱动也是经过两次的能量转换,其转换效率一般最大也就只能达到80%左右,而作业时上装的功率需求较大,因而上装采用液压驱动,底盘采用机械驱动的传动模式,即使省去了排放较低的副发动机的驱动,但对于燃油的浪费也将较大,因而作业过程中的尾气排放污染也是较大的。经装车进行测试较双发车燃油增加约15%以上。烟台海德专用汽车有限公司从真正以节能降耗为目的,以最大限度的降低车辆尾气排放。研制出一种直接机械能作业的单发洗扫车(不存在能量转换)。

3机械驱动单发洗扫车的设计

节能降耗机械传动环卫车包括两方面,一方面是底盘部分,另一方面是上装作业驱动。通过两方面的合理匹配,优化设计,使其达到节能降耗,操作方便的单发动机作业车辆。

3.1单发底盘部分:

发动机:发动机功率为270PS,驱动扭矩为1060Nm,该发动机经进行特殊调整,其最大扭矩区可控制在1250~1500r/min之间,以满足发动机在最大扭矩区而实现不同的工作转速的工作需求。变速箱:该系列车型的底盘一般为选用六档变速箱形式,而该单发车型所装配的是九档箱,这样可在发动机设定1250r/min的定速状态下,行驶速度仍可保持在最低3.5km/h的作业速度。控制系统:该车的控制系统为根据该车的特殊作业需求而进行开发的,从发动机的定速巡航到作业中遇到障碍物的紧急避让等均为根据该车的特殊要求而进行设计开发,以满足车辆的作业需求。

3.2单发上装结构

为实现上装机械驱动的单发结构,洗扫车要有抽吸风机、高压水泵及液压油泵的共同作业及分开配合作业等多种组合形式,各部件的工作转速各不相同(抽吸风机2500r/im,高压水泵900r/min,液压油泵1450r/min),为实现以上各功能的工作配合,该车为采用以下控制方式实现的,图3为机械传动上装结构。图3机械传动上装结构底盘空载运行:为实现底盘的空载运行,即上装处于断开,只进行底盘发动机的单独运行。在全功率取力器与上装的驱动齿轮箱之间设置有离合控制装置,通过该控制器可实现上装运行的通断控制。该控制装置还可设置在全功率取力器的内部,采用内部拨叉形式实现外部输出驱动轴的通断控制。传动箱的分配驱动模式:该传动箱为采用一种伞齿轮箱驱动,传动比为1:1,其主要驱动部件为抽吸风机,因而该齿轮箱采用将抽吸风机的驱动设为采用通轴驱动,该传动箱的主要作用是将主传动力进行分开驱动各相应部件的分力驱动对应部件,根据各相应驱动部件所需功率确定传动箱的需要驱动功率。抽吸风机的驱动:抽吸风机是主要作业部件,其功率需求较大,因而抽吸风机的驱动为采用在传动箱内部的通轴驱动。经全功率取力器及离合控制器传递到抽吸风机驱动轮上的工作转速为1450r/min左右,而离心风机的工作转速一般需2500r/min左右,因为可采用调节传动皮带轮的直径尺寸使抽吸风机达到所需工作转速。同时为实现低速状态下抽吸风机不工作的需求,而其他部件需要单独作业的工作要求,将风机驱动轮设计成带有离心离合器的部件。这样可在发动机低速状态时,可启动高压水泵运转,进行洗车作业;以及利用液压系统的单独工作,实现箱体的升降及后门开关等动作;还可实现在停止作业时,不会因抽吸风机的惯性运行,而带动其他部件的被动连续运转。高压水泵的驱动:高压水泵的工作转一般为要求900r/min左右,因而通过传动箱分离引出的驱动轴,经传动轴及轴承座、控制离合器、传动皮带等完成高压水泵的驱动运转。通过控制离合器实现水泵的通断运行,以实现不需要水泵作业而完成的单独扫路作业模式。高压水泵工作转速同样是通过调节各皮带轮的直径尺寸而获得。液压系统的驱动:该车的液压系统主要驱动清扫刷盘进行清扫作业,以及完成箱体的升降及后门的开关等动作。此油泵的排量选择为12ml/r,工作压力20MPa。

4本课题研究意义

4.1现实意义

该机械传动单发洗扫车,较双发车型具有以下优点:(1)单发作业洗扫车的作业燃油损耗较双发洗扫车可节约10%~15%。(2)省去发动机维护保养,日常保养费用可降低40%以上。(3)采用单发动机的工作运行设计,尾气排放可降低40%左右(因现底盘发动机排放已达国六标准,而环卫车作业时高速运转的是副发动机,因而副发动机的排放要求应更为严格,现副发只能达到国三标准)。(4)单发传动结构洗扫车,较双发车辆的优化作业结构部件,取消副发动机的运转噪声,整车作业噪声可降低2dB左右。

4.2洗扫车高压冲水可解决以下问题

单发洗扫车,较双发车型可大大降低作业过程中的尾气排放,有效解决日益严重的雾霾天气,提高人们的生活及环境质量。

5结语

随着新技术新工艺的不断出现,将会出现更多的具有更高节能降耗的新型环卫产品。使我们的天更蓝,水更清,生活环境更加美好。

作者:张振海 单位:烟台海德专用汽车有限公司

节能减排单发洗扫车研究责任编辑:张雨    阅读:人次