趙 強(qiáng)

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一種增程式多功能聯(lián)合吸污車

趙 強(qiáng)

（陜西汽車控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200）

針對(duì)國(guó)內(nèi)城市地下管網(wǎng)維護(hù)保養(yǎng)難、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)效率低、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，設(shè)計(jì)開發(fā)了一款增程式多功能聯(lián)合吸污車。介紹了該車的總布置設(shè)計(jì)，并詳細(xì)介紹了增程式新能源底盤、罐體、吸污/高壓疏通/污水循環(huán)等作業(yè)裝置、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該增程式多功能聯(lián)合吸污車綠色環(huán)保、自動(dòng)化程度高、持續(xù)作業(yè)能力強(qiáng)、作業(yè)效率高，能有效滿足城市地下管網(wǎng)維護(hù)保養(yǎng)需求，是一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的聯(lián)合吸污車。

聯(lián)合吸污車；增程式新能源底盤；高壓疏通；污水循環(huán)；持續(xù)作業(yè)

1 前言

聯(lián)合吸污車，又稱下水道疏通車、聯(lián)合疏通車，主要用于城市的地下管網(wǎng)疏通、清洗、檢測(cè)、維護(hù)等維修保養(yǎng)工作。

隨著城市地下管網(wǎng)的老化越來(lái)越嚴(yán)重，國(guó)內(nèi)各地時(shí)常發(fā)生因地下管網(wǎng)堵塞、排水不利等引起的城市積水、內(nèi)澇、雨水漫灌等事故，嚴(yán)重影響城市交通及居民日常生活。

目前，我國(guó)多數(shù)城市在管道維護(hù)和保養(yǎng)方面采用的仍是人工清淘、抓泥車、推桿和轉(zhuǎn)桿疏通、射水疏通等方式，存在著作業(yè)效率低、污染嚴(yán)重等問(wèn)題。部分城市使用單吸車，該類吸污車?yán)谜婵瘴鄣脑磉M(jìn)行疏通，疏通效果并不理想，效率低下。為改變這一現(xiàn)狀，筆者設(shè)計(jì)研發(fā)了一款增程式多功能聯(lián)合吸污車，其具備污水循環(huán)功能，持續(xù)作業(yè)能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高，提升了作業(yè)效率，降低了人力成本，綠色環(huán)保。

2 增程式多功能聯(lián)合吸污車的總體設(shè)計(jì)

2.1 總體布局

增程式多功能聯(lián)合吸污車是在增程式新能源汽車底盤的基礎(chǔ)上，加裝集沖洗、疏通、吸污、污水循環(huán)利用等多功能于一體的專用設(shè)備的專用車輛。其主要由增程式新能源底盤、罐體、后門、作業(yè)裝置、液壓系統(tǒng)等組成。

圖1 增程式多功能聯(lián)合吸污車總布置圖

2.2 增程式新能源底盤設(shè)計(jì)

聯(lián)合吸污車主要在城市運(yùn)行，駐車作業(yè)，行駛路況基本為城市瀝青或水泥路面，且爬坡度低、車速低，采用增程式驅(qū)動(dòng)方案。如圖2所示，駐車作業(yè)時(shí)，功率需求大，由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滿足上裝動(dòng)力需求。行駛時(shí)，上裝脫開不作業(yè)，發(fā)動(dòng)機(jī)作為底盤增程器，缺電時(shí)可帶動(dòng)ISG電機(jī)工作，解決用戶行駛里程焦慮。

圖2 增程式多功能聯(lián)合吸污車技術(shù)路線圖

2.3 罐體設(shè)計(jì)

如圖3所示，罐體整體采用圓柱形結(jié)構(gòu)，采用304不銹鋼材料制作，內(nèi)部由一個(gè)隔艙封頭分割為吸污罐和清水罐。吸污罐中設(shè)置粗濾裝置，通過(guò)液壓油缸啟閉，密封圈密封。吸污罐開有后門，利用液壓油缸和門鎖機(jī)構(gòu)啟閉，完成存儲(chǔ)污物的傾倒，后門最大開啟95°；清水罐開有側(cè)門，利用門鎖結(jié)構(gòu)啟閉，用于真空泵的安裝及維護(hù)，及內(nèi)部觀察清理。

圖3 罐體結(jié)構(gòu)示意圖

罐體截面圓直徑1810mm，根據(jù)公式（1）計(jì)算罐體的計(jì)算厚度：

（1）

式中，為罐體計(jì)算厚度，mm；為計(jì)算壓力，MPa；D為罐體當(dāng)量直徑，mm；為設(shè)計(jì)溫度下，罐體材料的許用應(yīng)力，MPa；為焊接接頭系數(shù)。查JB/T 4732得，=0.85。計(jì)算可得，計(jì)算=0.622mm。

根據(jù)公式（2）計(jì)算罐體的最小厚度：

式中：1為所用材料的筒體最小厚度，mm；0為按基準(zhǔn)鋼設(shè)定的筒體最小厚度，mm；m為所用材料的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值，MPa；1為所用材料的斷后伸長(zhǎng)率，%。計(jì)算可得，1=3.277mm。

罐體設(shè)計(jì)厚度應(yīng)取最小厚度和計(jì)算厚度較大值，考慮液態(tài)污物對(duì)罐體的腐蝕，腐蝕裕量取0.5mm。所以，取罐體設(shè)計(jì)厚度為4mm，滿足設(shè)計(jì)使用和法規(guī)要求。

2.4 作業(yè)裝置設(shè)計(jì)

如圖4所示，作業(yè)裝置主要由吸污裝置、高壓疏通裝置、污水循環(huán)裝置等組成。根據(jù)作業(yè)需求、工況的不同，主要分為吸污作業(yè)模式、高壓疏通作業(yè)模式、污水循環(huán)作業(yè)模式。

圖4 作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

a.吸污作業(yè)模式。該工作模式與單吸車功能一致，主要包括真空吸污和污水反排。如圖5所示，當(dāng)真空吸污時(shí)，真空泵工作，對(duì)吸污罐進(jìn)行抽真空，真空度達(dá)標(biāo)時(shí)，自動(dòng)打開氣控切斷閥，開始吸污作業(yè)。污水反排時(shí)，真空泵工作，通過(guò)四通閥改變氣流方向，對(duì)吸污罐加壓，打開后門上的排污口，實(shí)現(xiàn)污水反排。

圖5 吸污作業(yè)模式示意圖

圖6 高壓疏通作業(yè)模式示意圖

b.高壓疏通作業(yè)模式。該模式下，疏通作業(yè)的水源主要由清水罐提供。上裝液壓泵站驅(qū)動(dòng)高壓水泵，為系統(tǒng)提供高壓水，高壓水通過(guò)清洗噴頭后反向噴射，疏通清洗下水管道。同時(shí)，通過(guò)不同清洗噴頭的更換，還可實(shí)現(xiàn)堵塞物切屑疏通、視頻檢測(cè)、損傷探測(cè)等。

c.污水循環(huán)作業(yè)模式。如圖7所示，該模式下，上裝液壓泵站同時(shí)驅(qū)動(dòng)真空泵、高壓水泵及污水循環(huán)裝置，吸污、高壓疏通、污水循環(huán)同時(shí)作業(yè)。吸污裝置將下水道內(nèi)的液態(tài)污物吸入吸污罐內(nèi)，罐內(nèi)的污水經(jīng)過(guò)污水循環(huán)裝置多層過(guò)濾凈化后，直接供給高壓疏通裝置進(jìn)行下水道疏通作業(yè)，連續(xù)工作能力達(dá)10h以上，可以滿足全天作業(yè)不加水。

圖7 污水循環(huán)作業(yè)模式示意圖

2.6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

a.整車主要有以下幾個(gè)液壓模塊組成。

上裝動(dòng)力單元模塊。上裝動(dòng)力單元主要包括高壓水泵、真空泵及污水泵，全部采用液壓驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吸污、高壓疏通、污水循環(huán)同時(shí)作業(yè)，如圖8所示。

圖8 上裝動(dòng)力單元液壓原理圖

圖9 作業(yè)輔助模塊液壓原理圖

b.作業(yè)輔助模塊。車輛駐車作業(yè)時(shí)，通過(guò)控制卷盤擺角馬達(dá)、吸污管伸縮油缸，使吸污管、高壓疏通裝置進(jìn)入下水管道內(nèi)。通過(guò)控制軟管卷盤馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高壓疏通裝置的前進(jìn)和收回，如圖9所示。

c.卸料模塊。后門鎖止油缸將后門打開，后門油缸將后門舉起，罐體升降油缸將罐體升起，將液態(tài)污物傾倒出罐體，如圖10所示。

圖10 卸料模塊液壓原理圖

3 安全性計(jì)算

車輛滿載行駛不側(cè)翻，需滿足公式（3）要求：

B/(2×hg滿)＞（3）

式中，B為汽車輪距，mm；hg滿為滿載質(zhì)心高度，mm；ψ為汽車行駛路面附著系數(shù)，一般路面取0.7。則抗側(cè)翻閾值B/(2×hg滿)=0.712＞0.7。由于車輛空載質(zhì)心高度低于滿載質(zhì)心高度，抗側(cè)翻閾值更大，車輛空載行駛不會(huì)發(fā)生側(cè)翻。

4 結(jié)語(yǔ)

該增程式多功能聯(lián)合吸污車采用增程式新能源底盤，純電模式行駛，駐車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作業(yè)，有效滿足城市行駛走走停停路況，以及駐車作業(yè)大功率需求；同時(shí)具備吸污、高壓疏通、污水循環(huán)、污水反排等多種功能于一體，操作簡(jiǎn)單，極大提升了車輛的持續(xù)作業(yè)能力，能夠有效解決城市地下管網(wǎng)老化、維修保養(yǎng)難的問(wèn)題。

[1] 汽車?yán)碚?余志生主編.第4版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.5.

[2] 徐達(dá),蔣崇賢.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1998.

A Multifunctional Joint Pollution Absorber

Zhao Qiang

( Shaanxi Automobile Holding Group Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

In view of the problems of difficult maintenance, heavy labor intensity, low efficiency and serious pollution of urban underground pipeline network in China, a multi-functional combined suction truck with increasing program new energy chassis was designed and developed. This paper introduces the general layout design of the truck, and introduces in detail the design of the increasing program new energy chassis, tank, suction/high pressure dredging/sewage circulation and operating devices and hydraulic system. The increasing program multi-functional combined suction truck has the advantages of green environment protection, high degree of automation, strong continuous operation ability and high operation efficiency. It is an environmental protection, economic and efficient combined sewage suction truck.

combined sewage suction truck; increasing program new energy chassis; high pressure dredge; sewage circulation; continuous operation

U462

A

1671-7988(2018)21-181-03

U462

A

1671-7988(2018)21-181-03

趙強(qiáng)，就職于陜西汽車控股集團(tuán)有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.061