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小型纯电动清洗车开发设计研究

2021/05/11 阅读:

摘要:随着新能源政策的推广,纯电动清洗车广泛地应用在市政环卫清洗作业中。小型纯电动清洗车在设计研究中,需综合考虑整车的清洗性能、整车结构尺寸、连续作业时间等。本文以市场上常见的一款纯电动清洗车为例,就产品的开发设计进行一定分析和探讨。

关键词:纯电动;清洗车;开发设计

随着蓝天保卫战的实施推进,纯电动环卫车越来越广泛的应用在市政环卫作业中。相比传统燃油环卫车,纯电动环卫车具有绿色环保、零排放等优点,将极大的改善人居环境及提升城市管理形象。而作为环卫设备中的主力车型,清洗车具有作业范围广、噪声低、清洗作业效率高等特点。根据城市精细化管理需求,深圳、上海等一些大型城市,已要求人行道、非机动车道等路面实行机械化作业。小型纯电动清洗车产品应运而生,小型纯电动清洗车在开发设计时,产品既要考虑在较小空间下布置一定量的水箱及其他作业装置,也要考虑整车充满电连续作业时间满足一天需求。本文以市场上常见的一款纯电动清洗车为例,就产品的开发设计进行一定分析和探讨。

1整车结构设计

1.1整车设计原则

开发此款产品的目的满足新能源政策需求,同时产品能在人行道、非机动车道等路面进行清洗作业。以市场及客户需求为导向,考虑作业场景等因素,产品设计原则如下:①底盘及上装均采用纯电动驱动,整车绿色环保;②产品尺寸及总重量确保能适应辅道等场景作业;③整车清洗能力强;④整车电控系统可靠性高;⑤产品成本可控,产品性价比高。

1.2整车结构组成

整车由底盘、罩壳、高压水路系统、电控系统等组成,该车外形美观、驾驶舒适、操作简单、机动灵活、噪声小、可靠性高。

1.3底盘选型设计

作为环卫设备的核心部件,底盘的选型设计至关重要。底盘对整车的可靠性、整车驾驶作业性能等影响很大。考虑此产品作业在非机动车道上,产品总尺寸及总重量不能过大,选用市场上成熟的3吨位纯电动底盘,其底盘性能及可靠性已通过实验测试。

1.4高压水路系统设计

高压水路系统的性能决定了清洗车的清洗性能。高压水路系统由高压水泵、水过滤器、球阀、喷嘴等组成。高压水路系统的原理如图3:水箱的清洁水经过水过滤器进入高压水泵,出来的水流由手动或气控高压球阀进入各喷水机构,最后由喷嘴喷出高压水流,对地面等进行高压清洗。1.4.1水泵及电机选型高压水泵是实现高压清洗必须的核心设备,它决定着清洗的效果,因此水泵选型非常重要。水泵选型主要从品牌、参数、通用性、经济性等四个方面考虑:①品牌。经过多年的使用验证,目前市场上选用的高压水泵品牌主要有进口意大利及国产等品牌。②参数。水泵选型合理性关键在于参数适用,既能保证清洗性能满足又能确保性价比高。③通用性。通用性主要考虑各产品水泵的互换通用化,及安装、外形尺寸等方面。④经济性。经济性主要考虑品牌价格、供货周期、售后响应等,前提是保证产品质量可靠。水泵性能主要由水泵的流量和压力两个核心参数决定。目前市场面上小型清洗车高压水泵工作流量范围10-30L/min,工作压力8-15MPa。根据清洗效果要求,选取市场上一款通用高压水泵,最大工作流量30L/min,最大工作压力15MPa。高压水泵采用电机直连驱动,高压水泵所需电机输出功率为:式中:N———高压水泵所需电机输出功率,kW;P———高压水泵最大工作压力,MPa;Q———高压水泵最大输出流量,L/min;η———总效率,η=η水泵×η联轴器=0.83,其中η水泵=0.85,η联轴器=0.98。水泵电机采用直流永磁同步电机,持续稳定功率为10KW,10kW>9kW,水泵电机可满足水泵驱动作业要求。1.4.2喷嘴选型小型纯电动清洗车作业模式有前喷杆作业、手持喷枪作业等作业模式,选取2种典型工况(见图4),对喷嘴选型进行分析。前喷杆需作业宽度达1.6m,作业压力需达8MPa以上,对照喷嘴选型样本,选取7个2号喷嘴。手持喷枪工作压力需达13MPa,选取1个10号喷嘴。

1.5水箱设计

水箱容积越大,加满一箱水的作业时间就越长,作业效率越高。目前市场上水箱材质常用不锈钢或塑料。考虑成本及水箱防漏水,小吨位清洗车水箱材质常用塑料,在水箱方案设计时,需提前对水箱的受力及运动状态进行分析研究。1.6罩壳及造型设计随着城市精细化管理需求,客户对产品的造型要求越来越高,环卫产品在作业时,能成为城市的一道靓丽风景线。但在提升产品造型设计时,也需考虑产品的维护便利性。确保产品既美观又维修方便。

2产品的实际应用

整车产品性能如何,需要通过实际应用来检验。图5是纯电动清洗车用于清洗路面图片作业效果对比,作业时工作压力实测13MPa,与理论设计一致,作业后地面清洁干净,能还原地面本色。产品利用高压充电桩充满电后,能连续作业时间达8小时以上,满足充满电作业一天需求。

3结论

本文以市场上常见的某款小型纯电动清洗车为例,分析探讨了整车及关键零部件选型设计要求。对于纯电动清洗车产品而言,需重点关注清洗性能及连续作业时间。本款产品开发以客户需求及国家新能源政策为指导,开发的产品性能优良,目前已在深圳、上海等多地使用,助推我国环卫作业迈入机械化、零排放时代。

参考文献:

[1]李珍.新能源环卫车技术发展趋势[J].建筑机械技术与管理2016:57-61.

[2]刘洋.洗扫车高压水路系统的设计分析[J].专用汽车,2010:50-52.

[3]崔谟慎,孙家骏.高压水射流技术[M].北京:煤炭工业出版社,1993.

作者:谢宇明 李亮 张斌 邱声 单位:长沙中联重科环境产业有限公司

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