李留勝，劉晉軍

（中國一拖集團有限公司特專車公司，河南 洛陽 471000）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境不斷被破壞，霧霾天氣、沙塵天氣等現(xiàn)象日益增多。機動車尾氣排放、建筑施工、工業(yè)生產(chǎn)是產(chǎn)生霧霾的主要原因，霧霾天氣不僅影響能見度、影響交通，長期暴露于霧霾天氣中還會增加各種慢性心腦血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的疾病，嚴重影響人們的身體健康。所以急需防治大氣污染，減少能源消耗，改善人們的生活環(huán)境。

近年來，隨著環(huán)保意識的增強和技術(shù)水平的發(fā)展，純電動多功能抑塵車被研發(fā)出來，并廣泛地被投入到城市環(huán)境美化中。純電動多功能抑塵車能夠從源頭有效治理大氣污染，廣泛應(yīng)用于路面灑水，治理道路、港口、廠礦、工地拆遷等環(huán)境的揚塵，也可用于道路兩旁樹木、綠化帶的灰塵沖洗，是改善城市生態(tài)環(huán)境的重要手段。

1 純電動多功能抑塵車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

純電動多功能抑塵車的工作原理是利用底盤高低壓取電接口進行取電，為上裝風(fēng)機電機、離心泵電機、齒輪泵電機提供電能，通過電機驅(qū)動風(fēng)機、離心泵、齒輪泵工作。

純電動多功能抑塵車的作業(yè)裝置分為灑水裝置與噴霧裝置，主要由純電動汽車底盤、罐體裝置、動力電池組、液壓動力裝置、噴霧裝置、灑水裝置、噴霧機安裝平臺、監(jiān)視系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等組成，如圖1所示。其中，液壓動力裝置由電機、齒輪泵、疊加閥、回轉(zhuǎn)液壓馬達、俯仰液壓缸等組成；噴霧裝置主要由離心泵電機、風(fēng)機電機、立式多級離心泵、風(fēng)筒、風(fēng)機葉片、防護罩、環(huán)狀管、噴嘴、俯仰機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)等組成；灑水裝置由底盤變速箱側(cè)取力裝置、噴灑裝置、沖洗裝置等組成。

圖1 純電動多功能抑塵車的總體結(jié)構(gòu)示意圖

2 純電動多功能抑塵車噴霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 純電動多功能抑塵車噴霧驅(qū)動系統(tǒng)

噴霧驅(qū)動系統(tǒng)是純電動多功能抑塵車的重要組成部分，風(fēng)機電機將電能轉(zhuǎn)換成機械能驅(qū)動風(fēng)機葉片旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)送出風(fēng)筒；離心泵電機將電能轉(zhuǎn)化成機械能帶動立式多級離心泵給環(huán)狀管供水，由噴嘴噴出水霧。噴霧機的旋轉(zhuǎn)主要由液壓馬達、減速傳動箱、主動齒輪和傳動齒輪等旋轉(zhuǎn)機構(gòu)構(gòu)成，水平旋轉(zhuǎn)角度為±120°。噴霧機的俯仰由液壓動力單元驅(qū)動液壓缸活塞桿伸縮來完成噴霧機變換俯仰角度，調(diào)整噴射位置，俯仰角度為-10°～50°。為使噴霧裝置能保持穩(wěn)定的工作性能，純電動多功能抑塵車在行駛過程中（專用裝置處于非工作狀態(tài)）應(yīng)將噴霧機置于最低位置，噴霧機風(fēng)筒朝正后方，然后關(guān)閉噴霧機，關(guān)閉氣動閥，使取力器處于非嚙合狀態(tài)。

2.2 純電動多功能抑塵車噴霧機結(jié)構(gòu)與工作原理

噴霧機是純電動多功能抑塵車噴霧裝置的最重要組成部分，也是抑塵車實現(xiàn)其功能的最主要的總成部件，主要由風(fēng)機電機、風(fēng)筒、風(fēng)機葉片、導(dǎo)葉、擴散筒、噴嘴、防護罩、俯仰機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)等部件組成，如圖2所示，其中風(fēng)機電機、風(fēng)筒、擴散器、風(fēng)機葉片等構(gòu)成軸流風(fēng)機。其工作原理為風(fēng)機電機驅(qū)動風(fēng)機葉片旋轉(zhuǎn)，風(fēng)機葉片將風(fēng)由風(fēng)筒送出；立式多級離心泵給環(huán)狀管供高壓水，高壓水經(jīng)過噴嘴后被霧化，霧化后的細小水滴顆粒被風(fēng)筒送出的風(fēng)拋射到遠方，形成水霧場，水霧與空氣中的粉塵顆粒結(jié)合，在重力作用下下沉，對空氣起到凈化作用，也可用于沖洗道路兩旁大樹、綠化帶的灰塵。

圖2 純電動多功能抑塵車噴霧機示意圖

噴霧機的主要構(gòu)成部件為軸流風(fēng)機，決定軸流風(fēng)機性能的主要因素有風(fēng)機翼型、葉輪外徑、外徑對輪轂直徑的比值以及葉輪轉(zhuǎn)速[1]。葉輪外徑和風(fēng)機軸轉(zhuǎn)速決定圓周速度，直接影響到風(fēng)機風(fēng)壓。輪轂比與軸流風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)，也存在著一定的關(guān)系。通常情況下，輪轂比較大時，軸流風(fēng)機的流動風(fēng)速則會隨之增大；若輪轂比較小時，軸流風(fēng)機的流動風(fēng)速也會隨之減小[2]。葉輪葉片安裝角度直接影響旋繞速度的增量，也影響到風(fēng)機風(fēng)壓。通常情況下葉片可在10°～45°范圍內(nèi)調(diào)整，葉片安裝角越大，風(fēng)量和風(fēng)壓越大，耗費的功率也越大。風(fēng)機葉片一般采用扭曲機翼型葉片，葉片一般為鑄鋁合金或用高強樹脂制造，防止葉片高速運轉(zhuǎn)造成破損。

噴霧機的控制采用無線遙控，控制距離可達100m。駕駛室內(nèi)安裝有噴霧機操作觸摸屏，可實現(xiàn)在觸摸屏上對噴霧機的操作控制?？刂葡到y(tǒng)具有缺水報警及自動停機功能，保證噴霧機安全運行。

2.3 純電動多功能抑塵車噴霧裝置液壓動力單元

噴霧裝置液壓動力單元是一個液壓站，由油泵電機帶動齒輪泵工作，通過疊加閥輸出兩路控制回路。噴霧裝置需要實現(xiàn)左右旋轉(zhuǎn)和上下升降動作，可采用三位四通換向閥滿足換向要求，控制回轉(zhuǎn)馬達的換向閥中位機能為O型，因回轉(zhuǎn)慣性力較小，無需增加緩沖閥；變幅油缸要求能夠在升降過程中任意位置停留、防止加速下落，因此需要平衡回路[3]，擬定采用單向平衡閥，換向閥中位機能為O型。另外增加起卸荷功能的二位二通常開閥和起安全保護的溢流閥，噴霧裝置液壓動力單元原理圖如圖3所示。

圖3 噴霧裝置液壓動力單元原理圖

2.4 純電動多功能抑塵車立式多級離心泵的工作原理

立式多級離心泵具有整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、噪聲低、節(jié)能效果顯著、檢修方便等特點。采用標準立式電機和快裝式機械密封，更換非常方便。泵的過流部分均采用不銹鋼（304316）材料制成，可適用于輕度腐蝕性介質(zhì)。當電機帶動軸上的葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，充滿在葉輪內(nèi)的液體在離心力的作用下，從葉輪中心沿著葉片間的流道甩向葉輪的四周，由于液體受到葉片的作用，使壓力和速度同時增加，經(jīng)過導(dǎo)殼的流道而被引向次一級的葉輪，逐次地流過所有的葉輪和導(dǎo)殼，進一步使液體的壓力能量增加。將每個葉輪逐級疊加之后，就獲得一定揚程。

2.5 純電動多功能抑塵車后噴霧裝置的操縱

2.5.1 遙控器操縱

打開主配電柜將總電源開關(guān)合閘，并將其他電源開關(guān)和副配電箱電源開關(guān)全部合閘，將“本地-遙控-遠程”開關(guān)打至“遙控”位后使用無線遙控器操縱，主要用于調(diào)試及特定場合。

2.5.2 觸摸屏控制

在駕駛室內(nèi)安裝有觸摸屏，便于駕駛?cè)藛T操縱。觸摸屏控制界面主要分為6個界面：主界面、系統(tǒng)界面、運行調(diào)試界面、自動運行界面、參數(shù)顯示界面、故障報警頁界面。

3 純電動多功能抑塵車的灑水系統(tǒng)

3.1 純電動多功能抑塵車灑水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

純電動多功能抑塵車的灑水系統(tǒng)主要由QZB系列自吸式灑水車泵、閥門、灑水頭、噴水頭、沖水頭、后噴槍及管道等組成，具有路面沖洗、灑水及綠化噴淋等功能。QZB系列自吸式灑水車泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形新穎美觀、體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長、維護方便、效率高、自吸能力強，可靠性高等優(yōu)點。自吸式灑水車泵的動力來自汽車驅(qū)動電機，動力的傳遞過程為：汽車驅(qū)動電機—汽車變速箱—取力器—傳動軸—自吸式灑水車泵。設(shè)置前沖裝置、中沖裝置、后灑裝置及手持高壓水槍裝置并配備消防專用接口，如圖4所示。

圖4 純電動多功能抑塵車的灑水系統(tǒng)示意圖

純電動多功能抑塵車的罐體采用碳素結(jié)構(gòu)鋼板焊接而成，罐體的橫截面呈方圓形，罐體內(nèi)部設(shè)有橫向防波板，以減輕車輛在行駛過程中液體對罐體的沖擊造成的焊縫撕裂，罐體內(nèi)表面涂防腐層，以避免所盛液體對罐體造成腐蝕。罐體下部焊有左右副梁，可增加水罐的縱向剛度，同時通過左右副梁上的支座，用U形螺栓和連接座將罐體固定在汽車底盤大梁上。罐體頂部設(shè)安裝有人孔蓋，方便觀察罐內(nèi)情況和進入罐體內(nèi)進行維修。水罐的兩側(cè)裝有工具箱，可存放膠管或工具。

沖洗、灑水、高壓水槍噴射等功能由來自汽車的驅(qū)動電機傳遞的動力驅(qū)動自吸式灑水車泵。泵啟動后，葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪進口處形成負壓，吸入管路中的氣體與泵內(nèi)液體混合，通過壓出室進入氣液分離室。由于氣液的密度差，氣體從液體中分離出來，從出口管中排出，液體在氣液分離室中下沉，經(jīng)多次循環(huán)，直到吸入管內(nèi)的氣體被排凈而充滿液體，完成自吸過程，泵開始正常輸液。通過在駕駛室內(nèi)操作氣動切斷閥控制沖水頭、灑水頭實現(xiàn)灑水、路面沖洗、噴灑等功能；由于使用高壓水槍時其噴射方向（上下左右）需要人員控制，故高壓水槍的開啟、關(guān)閉用不銹鋼球閥來控制。

沖洗、灑水的通斷由氣動切斷閥控制，其開關(guān)動作通過駕駛室內(nèi)開關(guān)進行操作。前沖水頭位于汽車前保險杠下的左右兩側(cè)，松開沖水頭固定座，可全方位調(diào)整沖水方向。使用時壓緊固定座，使沖水頭固定，水流從水管流到?jīng)_水頭，從沖水口噴出；中沖水頭位于后軸的前側(cè)；后灑水頭位于汽車的尾部，灑水頭可以旋轉(zhuǎn)，用來調(diào)整灑水的方向，使用時旋緊手柄，使灑水頭固定，水流從灑水管流到灑水頭，從灑水頭噴出；高壓水槍位于汽車尾部操作平臺上，通過手動控制其開關(guān)、方向，噴出水柱、水霧，可沖洗、降塵和濕潤空氣。灑水系統(tǒng)設(shè)有放水裝置，確保車輛所儲存的水能放凈，防止寒冷天氣凍壞水泵、凍裂管路。

3.2 純電動多功能抑塵車灑水系統(tǒng)的噴灑操作

作業(yè)前，首先啟動底盤電機，在車輛氣壓達到安全壓力后，踩下離合器并按下在駕駛室內(nèi)的操縱板上取力器開關(guān)，使取力器齒輪與變速箱中間軸齒輪嚙合，按下水路控制盒電源按鈕，操作相應(yīng)的水路控制閥，打開水路。作業(yè)結(jié)束時關(guān)閉取力器開關(guān)，使取力器齒輪與變速箱中間軸齒輪脫開，關(guān)閉水路控制閥開關(guān)，斷開水路。

沖洗作業(yè)時，分別打開駕駛室操縱板上左/右沖洗開關(guān)，控制左/右噴頭開關(guān)實現(xiàn)沖洗作業(yè)；后噴灑作業(yè)時，分別按開駕駛室操縱板上左/右噴灑開關(guān)，控制左/右噴灑頭開關(guān)實現(xiàn)噴灑作業(yè)；水炮噴灑作業(yè)時，需人為登上后操作平臺，控制水炮角度、開關(guān)。另外，作業(yè)時應(yīng)打開音樂發(fā)生器開關(guān)（位于水路控制閥開關(guān)上），警示周邊車輛、路上行人。

4 純電動多功能抑塵車的監(jiān)視系統(tǒng)

純電動多功能抑塵車的監(jiān)視系統(tǒng)包括駕駛室內(nèi)的顯示器及后部2個攝像頭，1個固定在車輛尾部監(jiān)視車輛后部道路、環(huán)境狀況，1個固定在霧炮上隨霧炮轉(zhuǎn)動，監(jiān)視霧炮的工作狀態(tài)。

5 結(jié)束語

本文從純電動多功能抑塵車噴霧驅(qū)動系統(tǒng)、原理、灑水系統(tǒng)等方面，展開對純電動多功能抑塵車結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合分析。純電動多功能抑塵車的設(shè)計開發(fā)，能有效改善城市環(huán)境質(zhì)量，其噴霧抑塵系統(tǒng)和灑水系統(tǒng)是相互獨立的2套系統(tǒng)，可以單獨工作，也可同時工作；完善的配置使得車輛具備噴霧降塵、濕潤空氣、路面灑水、沖洗、對樹木進行噴洗和澆灌及應(yīng)急消防等功能；純電動多功能抑塵車具有節(jié)能環(huán)保、無噪聲污染、零排放等優(yōu)點，有助于國家碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。