道路清洗车高低压系统设计

河南理工大学万方科技学院本科毕业设计摘 要通过对大学本科四年的所学知识进行整合，对洒水车各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种新型道路洒水车。重点针对洒水车的传动系、高低压洒水系统等各部分机械结构以及洒水车控制系统进行了详细的设计。文章中介绍了道路洒水车的设计理论与方法。全面详尽的讨论了洒水车的传动系、高低压洒水系统以及控制系统等主要部件的结构设计。关键词：洒水车；高压洒水车；传动系统；洒水系统AbstractIntegrate the knowledge of the past four years of undergraduate course of Machine, discuss and analysis the each part and function of road sprinkler; design a kind of road sprinkler. In particular, made the detailed design about transmission, sprinkler system，such as high and low pressure parts of the mechanical structure as well as the sprinkler control system design in detail. This article system elaboration road sprinklers design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion has road sprinklers transmission system, sprinkler system and the control system and so on ,which the major structural design computation.Keywords: Road sprinkler; High-pressure sprinkler; Transmission System；Sprinkler system目 录摘要1Abstract2目录3第一章 绪论31.1、 洒水车简介：41.2、 洒水车的分类51.3、 洒水车的组成部分51.4、洒水车技术现状分析与发展方向7第二章 洒水车的总体设计方案142.1 洒水车基本结构的确定142.2 洒水车工作原理152.3 洒水车的低压洒水系统总体方案182.4 洒水车的高压洒水系统总体方案19第三章 洒水车传动系统设计203.1 低压洒水系统传动系统的设计203.1.1 低压传动系统布置形式203.1.2 低压传动系统工作原理223.2 取力器和水泵的的选型223.2.1 水泵性能分析比较223.2.2 水泵与取力器和汽车方动积的匹配计算分析243.2.3 洒水车的使用状态对取力器使用寿命的影响分析253.3 高压洒水系统传动形式263.3.1 高压洒水传动系统工作过程28第四章 高、低压洒水系统集成方案294.1 高、低压洒水系统的集成布置294.2 公用结构部分设计314.3 独立结构部分设计34第五章 控制系统的设计38结论41致谢42参考文献4344第一章 绪论我国已加入WTO，汽车工业正面临巨大的挑战，专用汽车是汽车工业的重要组成部分，受到影响是不可避免的。其中，环卫专用车的发展前景非常大。近年来，环保已经成为发展中的重要任务，国家大力支持环保机械的发展。这次设计的题目为道路洒水车，就属于环卫专用车的一种。有资料显示，在2000年全国有注册的洒水车企业756家，而到2003年，这个数字已增长到1100家，原因就是有着旺盛的市场需求，这种需求与供给状况的巨大反差，为道路洒水车的发展提供了持续广阔的市场空间。近年来西部大开发，促进了西部道路洒水车市场的有效增长。有资料显示，西部地区基础设施投资将达7000亿元，10年内将修建公路35万公里。因此，应针对西部地区的经济地理条件，进行认真细致的市场分析，有针对性的开发和投放各种洒水车产品。北京2008奥运为道路洒水车提供了一个开拓市场的巨大空间，申奥成功北京已决定对城市基础设施建设投入1800亿元资金，重点建设142个项目，因此，北京已经成为全国最大的道路洒水车市场。我国城镇建设和城市生活服务用车也需要大量道路洒水车，根据我国城市建设规划，城市数量的增加，规模的扩大，功能的增强，对环卫、环保等方面的道路洒水车将产生较大的需求。1.1、 洒水车简介：图1.1-1 东风多利卡多功能洒水车图1.1-2 多功能洒水车一般结构示意图洒水车又称绿化喷洒车、绿化车、运水车、水罐车。还有随车吊洒水车、消防洒水车等延展系列。主要用于路面的冲洗；树木及绿化带的浇灌；施工建设运水；建筑冲洗等场所。具有洒水压尘、高/低压绿化喷洒，农药喷洒、护栏冲洗等功能，还具有运水，排水，应急消防的作用。1.2、洒水车的分类洒水车按用途分为喷洒式、冲洗式、喷洒-冲洗式；根据底盘型式分为汽车式、半拖挂式和拖挂式；按水箱容量分，可称谓某立方米(吨)的洒水车。洒水车品牌分类：洒水车根据底盘的不同可分为东风洒水车，解放洒水车，福田洒水车，江淮洒水车，华菱洒水车，陕汽洒水车，重汽洒水车，北奔洒水车等等。选装配置：我国各地各生产厂洒水车价格各有不同。标准配置洒水车（绿化喷洒车、水罐车）：前冲后洒、侧喷；高位侧花洒；后工作平台，带绿化洒水高炮，可调节成柱状，射程28m；也可调节成雾状，射程15m。可选配药盘、打药机。也可加装药盘、药泵、罐内防腐防锈、多方位进出水接头、电磁阀、气动阀等先进设施，以满足不同用户需求。1.3 洒水车的组成部分洒水车的基本组成:防锈罐体,连通器,专用自吸式洒水泵,管网,喷洒出口,工作平台,二类底盘.洒水车可选装配置:GPS,万向喷头,电磁阀门,气动阀门,可视操作系统,外接动力,药盘.一、专用车底盘：一般采用东风、解放、福田欧曼等二类底盘。目前使用的比较广泛的有“东风金霸洒水车、东风多利卡洒水车、东风140型洒水车（长头）、东风145型洒水车（平头）、东风153型洒水车（平头）、东风天锦洒水车、东风天龙DFL1250A8型洒水车（后双桥）。二、罐体制作：采用自动流水线罐体生产工艺分为:下料、拼板自动焊，封头旋压成型，罐体一次滚压成型等国内先进生产工艺罐体材料多采用优质碳钢板生产。特殊用途的情况下也可以根据客户的需要采用304不锈钢。罐体容积为“4立方、5立方、6立方、8立方、10立方、13立方、15立方”等。三、管道系统由“管道、阀门、过滤装置、出水口（前冲后洒、侧喷；高位侧花洒；后工作平台，带绿化洒水高炮）。四、操作系统：主要由发动机带动变速箱，变速箱上安装的取力器带动洒水泵，洒水泵产生动力，将罐体内部的液体通过管网喷洒出去。工作范围：自吸高度:7m，洒水宽度:14m，最大射程：28m；可调节成柱状，射程28m；也可调节成雾状，射程15m。五、洒水泵：配备洒水车、绿化喷洒车大功率专用洒水泵(威龙泵)，带消防接头，带自流阀，带自吸功能。可选装配置：可加装洒药盘、药泵、罐内防腐防锈、多方位进出水接头、电磁阀、气动阀等先进设施，以满足不同用户需求。洒水车、绿化喷洒车专用功能：绿化环卫多功能，适合于城市小区工厂的绿化环卫用，采用全国质量领先的大功率专用洒水泵。前冲（喷）后洒、带侧喷（花洒）、带后工作平台、平台上安装绿化洒水高炮(炮有大雨、中雨、毛毛雨、雾状可调节)，带吸水管，带消防接头，带自流阀，自吸自排，可选配20米绿化喷药卷盘、高空作业、随车吊货运等功能。1.4 洒水车技术现状分析与发展方向近多年来我国环卫车辆的装备技术得到了迅速发展，产品的类型、功能已能基本满足一般的作业需求。随着经济社会的快速发展、城市环境卫生容貌和人们对生活环境质量要求的不断提高，特别是年北京奥运会和年上海世博会的举办，对环卫车辆的装备技术提出了更高的要求。环卫车辆及装备将向集成化、环保化、人性化、数字化方向发展，由单一的作业功能特征向集作业、信息、监管为一体的综合功能特征方向发展，使国内环卫装备水平满足现代化国际大都市发展的需求，并建立起具有一流技术、符合中国国情的环卫作业装备系统。 世纪年代末以来，我国环卫车辆的研发机构、改装生产企业通过引进、消化、吸收国外先进技术，加快了国产环卫车辆新产品的研发和生产，使国产环卫车辆的技术装备水平得到较快发展和很大提高，改变了传统的环卫作业方式，由人工作业向机械化、半机械化方向发展，环卫车辆的装备技术由简易型向技术密集型方向发展。 国内环卫车辆的发展近况 在这里所讨论的环卫车辆包括生活垃圾收运车、吸粪车、扫路车、清洗车等大类。 （）生活垃圾收运车辆：由敞开式发展到密闭式。这里密闭式是指压缩式垃圾车、自装卸式垃圾车、车厢可卸式垃圾车等机械化密闭式垃圾收运车辆。通过用密闭式车厢的垃圾收运车淘汰敞开式车厢的垃圾收运车，使车辆运输效率和密闭性能得到提高。上海市区生活垃圾已基本实现密闭化、压缩式的收运方式。 （）吸粪车：由高作业噪声发展到低作业噪声。其核心技术是采用低转速的低噪声真空泵。上海市区的吸粪车已全部改造为低噪声吸粪车。 （）扫路车：由纯扫式发展到吸扫式。用以扫为主、以吸为辅或以吸为主、以扫为辅等不同结构形式的扫路车淘汰了二次扬尘污染严重的纯扫式扫路车，清扫效率和质量得到提高。 （）道路清洗车：由低压力喷洒发展到高压力清洗。用高压力、小流量的清洗车淘汰单一洒水功能的低压力、大流量的洒水车，符合节约型社会发展的要求，用最少的水量获得最佳的清洗效果。 国内环卫车辆的技术特征 （）功能：部分接近国外同类产品水平。压缩式垃圾车、车厢可卸式垃圾车和公路型扫路车的功能已接近国外同类产品，其他类型的环卫车辆与国外先进产品相比，其功能还存在一定的差距。 （）性能：与国外先进产品存在较大差距。生产企业受加工装备简陋、工装模具不全、工艺技术落后、生产规模小的限制，低端产品特征明显，整车性能较差。（）技术：缺乏具有自主知识产权和概念创新。大部分国产环卫车辆是以模仿进口车功能为基础来研制生产的，产品同质化现象较为普遍，缺乏具有自主知识产权和概念创新的产品。 国内环卫车辆的改装企业和产品型号数量分析 根据国家发改委公告（截至年月第批），对公告内环卫车辆生产企业及其产品型号数量进行了分析，有以下几方面特点。 （）改装企业多。国内环卫车辆改装企业有家，其中，压缩式、车厢可卸式、自装卸式等垃圾车改装企业有家，吸粪车改装企业有家，扫路车改装企业有家，清洗车改装企业有家。在册的家改装企业中，还存在异地或挂靠改装企业，所以实际改装企业要多于家。 （）品种规模小。在家改装企业中，有至个品种的改装企业占（见图）。在压缩式垃圾车改装企业中，至个品种的改装企业占（见图）。在扫路车改装企业中，至个品种的改装企业占（见图）。从改装企业的改装规模和产量分析，大部分改装企业的生产规模和产量都很小。 （）低端产品多。产品技术含量低、可靠性差、作业噪声大的车辆占相当大的比例， （）专业性不强。以上的改装企业只是将环卫车辆改装作为企业生产的一小部分或附带产品。 （）产品系列特征不明显。改装企业主导产品不明确，没有形成较为完整的产品系列。现代化环卫车辆装备技术发展方向 现代化环卫车辆装备技术应与生态型、现代化国际大都市发展相适应，具有国际先进、技术创新的装备特征。从满足单一的普通作业需求，向满足文明作业、环境保护、质量监管、城市容貌等作业和管理需求方向发展。其主要特征如下。 集成化 从环卫车辆技术的发展趋势来看，技术先进的环卫车辆将向集成化方向发展。即：从一般的机械化向装备技术集成方向发展，这是集成化的技术基础；从单一功能的设备向装备系统集成方向发展，这是集成化的形态体现。通过机电一体化技术、信息化技术和先进制造技术的集成，使得产品的技术得到创新，产品的功能得到拓展，产品的性能得到提升，呈现出技术密集型产品的特征。通过机械、液压、电子、信息等装备的集成，环卫车辆将成为具有行驶功能的运输车辆、作业功能的专用机械、信息收集分析储存、传送功能的信息化系统于一体的环卫专用车辆。 环保化 现代化城市的环卫作业车辆，将从只满足基本作业功能需求向满足环保作业功能需求的方向发展。通过技术创新、产品改进、功能完善，提高产品在控制污水、扬尘、噪声、废气等污染方面的性能。在污水污染方面，重点是控制垃圾车在收集、运输作业中垃圾渗滤水滴漏现象；在扬尘污染方面，重点是控制扫路车在作业时的二次扬尘污染；在噪声污染方面，重点是控制液压系统、机构撞击、发动机等机械噪声，在废气污染方面，重点是控制发动机废气排放和环卫车辆作业中异味气体的散发。 人性化 环卫车辆的人性化是体现现代文明社会以人为本的理念，分别反映在操作人员工作环境和作业过程中对周围环境和人们的影响个方面。 在操作人员工作环境方面，将以提高驾驶操作的舒适性，减轻作业人员的劳动强度为发展目标，使驾驶、作业人员的工作环境得到改善和提高。 在作业中对周围环境和人们的影响方面，将以改变长期以来环卫车辆外形和作业的粗放形象为目标，通过对车辆外形和性能的改进，消除或减轻视觉污染，避免或减少作业时对周围环境和人员的影响，使环卫车辆与作业环境相协调。 数字化 以数字化装备理念对传统环卫车辆进行技术改造和创新，是环卫装备现代化发展的一种创新理念。通过信息化技术的应用，使得环卫车辆发展成为具有作业机械化、管理信息化、控制智能化、信息网络化等特点的现代化环卫车辆。 数字化装备的环卫车辆具有数据采集、数据分析、检测诊断、信息储存、实时传送等功能，实现运行状态跟踪、作业质量监控、运行工况分析、，故障检测诊断、信息采集传送，它为提高环卫作业运行效率和质量，加强科学决策和监管，提供先进、可靠的技术支撑。 环卫车辆技术特性功能的发展 环卫车辆的类型很多，各有不同的功能和作用。各地区作业情况不同，配置、使用需求也不同。下面就垃圾车、吸粪车、扫路车、清洗车等环卫车辆的部分功能需求和性能改进进行讨论。 垃圾车 生活垃圾车按收集对象可分为生活垃圾收运车、餐厨垃圾收运车和其他类型的垃圾车，按收运功能可分为收集垃圾车和中转垃圾车，按车身装置可分为压缩式垃圾车、车厢可卸式垃圾车、自装卸式垃圾车和自卸式垃圾车等。国内大中城市的生活垃圾收运车辆已向压缩密闭式方向发展，它具有装载效率高、运输成本低的特点。在此以压缩式垃圾车为例作一简述。 （）低作业噪声。目前国内大部分压缩式垃圾车普遍存在作业噪声大的问题，产生作业扰民等现象。应通过液压系统和装载机构的优化设计，提高加工精度和装配质量，以达到减小车辆作业噪声的目的。作业过程中的噪声应满足城市区域环境噪声标准的要求。 （）车厢密闭性能可靠。由于国内生活垃圾具有固液混合体的特性，为满足收集、运输作业过程中无垃圾渗滤液滴漏问题，只有通过技术创新和整车改进设计，才能解决。 （）填塞器内的垃圾能自动清除。即在卸料时能在驾驶室或车厢侧面控制填塞器刮板的运转，清除填塞器及其料斗内的垃圾。 （）监视装置和数据传送装置。在驾驶室内装有供作业监视的视频监视装置，以监视垃圾装载和卸料作业状况，并装有噪声自动检测记录仪和数据储存、在线传输装置。 （）其他功能特性。多规格的垃圾桶翻倒机构，可吊装不同容积的垃圾桶；全密闭式车厢，进料口装有机械或液压控制的密闭门盖装置；可选配车载式装载称重计量装置，满足垃圾收集系统全程自动计量发展的需求。 吸粪车 吸粪车按收运功能可分为收运吸粪车和转运吸粪车，前者为国内普遍采用，后者为近年来为满足粪便转运需要而研制开发出的新产品。下面以城市吸粪车为例作一简述。 （）低噪声、高真空度的真空抽吸装置。采用低转速、高真空度的真空泵。进入居民生活区的车辆在抽吸作业时，可采用蓄电池、超级电容等为动力源的电力驱动装置。 （）异味气体除臭装置。控制并减少吸粪车作业时异味气体的排放。 （）长距离吸排流体的拓展性。吸粪车的多功能性，用于污水管道中污泥的抽吸。 （）收集车辆与转运车辆直接中转对接。通过收集车辆和转运车辆直接对接组成粪便流动中转系统，以满足长距离运输的需求。 （）其他功能特性。装有灵敏可靠的防溢报警装置；具有小型车载清洗装置等辅助功能；装有噪声、臭气自动检测记录仪和数据储存、在线传输装置。 扫路车 扫路车按用途可分为公路型、道路型和广场型，按结构可分为纯扫式、吸扫式和喷水吸扫式，按车型可分为大型、中型、紧凑型和微型。各种分类之间，其特性和作用有着一定的关联。下面以城市扫路车为例作一简述。 （）能有效控制二次扬尘污染。不同类型的扫路车，在相应作业环境下，能有效控制作业过程中的二次扬尘污染。 （）扫刷装置可动态无级调节。扫路车的扫刷转速、接地压力、内外摆动可动态无级调节，满足道路路面、作业环境、污染程度、物料对象等各种作业工况的需求。 （）装有粉尘浓度、作业噪声检测记录装置。扫路车作业工况的监测重点是粉尘浓度和作业噪声，它是提高扫路车清扫质量的主要技术手段。 （）监视装置、数据储存和在线传输装置。在驾驶室内装有视频监视装置，监视清扫作业状况，以便动态地调整工况、及时对扫吸装置进行维护，并装有数字和视频的储存和在线数据传输装置。 （）其他功能特性。广场型扫路车应符合紧凑、灵活、噪声低和外型美观等性能要求；清扫作业系统与行走系统在不同的工况条件下的运行相互独立；清扫作业系统采用电液控制技术，并具有自检诊断功能。 清洗车 清洗车按用途可分为道路型和广场型。近几年来随着大流量、低压力洒水车的淘汰，清洗车在国内得到了迅速推广应用，多功能的技术特性得到了不断发展和提高。在此仅以城市道路冲洗车为例作一简述。 （）高压力、小流量水喷射清洗功能。这是清洗车的核心功能。 （）喷水杆高度、摆动、伸缩可动态调节。为适应各种路面的清洗，提高清洗质量，在作业中喷水装置可动态调节。 （）防喷水飞溅装置。该装置的作用是减少作业过程中对周围环境和行人的影响。 （）具有多功能拓展性。通过多功能拓展，满足特殊作业环境的冲洗和防空洗消作业等特殊用途的需求。 （）其他功能特性。喷水系统与行走系统的工作相互独立；具有用水量自动记录装置；具有清洗作业监视装置和数据储存、在线传输装置。通过以上分析我们看出，现在清洗车不管在技术上还是市场上都存在很大的发展空间，此课题的选题和设计符合社会发展趋势。第二章 洒水车的总体设计方案本课题是洒水车的设计。本设计主要任务是完成洒水车的结构方面设计，传动系统方面的设计，并进行了高、低压洒水系统的设计。在本章中对洒水车的结构形式、传动方式、洒水系统等进行了确定。因此，在洒水车的结构形式、传动系统以及高压洒水系统是本次设计的主要任务，然后通过对其控制系统的设计完成其整体工作过程模拟。2.1 洒水车基本结构的确定本设计的道路洒水车分为低压洒水系统和高压洒水系统两个方向。其中低压洒水系统的功能为道路洒水，压尘等功能。而高压洒水系统不仅可以完成以上功能，由于其可以转动，升降，伸缩，还可以对道路旁的灌木进行灌溉等。2.2 洒水车工作原理 洒水车工作原理：水罐1用于储满水，一般洒水车可通过自带的自吸式水泵对进行加水作业。洒水车作业时，水泵2在动力系统的带动开始工作，将水罐里的水压入喷淋管道中，使其产生一定压力的水流，通过压力表3可以观察到其压力。水流沿管道通过前喷头4和后喷头5喷射到路面上完成路面的洒水或喷洗冲刷。下图是个完整的洒水系统原理图，下面我们对其工作过程做一简单介绍。1、喷嘴 一般安装在车辆的前后两端和侧面，用于完成道路或者灌木以及标志牌等的喷洒和清洗，有些可在必要时直接进行消防作业。2、三通开关 可控制喷嘴水流的开闭，救火连接管4作业时可将其关闭。3、出水管 将水泵泵出的水流输送到喷嘴的管路。4、救火连接管 在进行消防作业时连接消防管道的接口。此时水泵泵出的高压水可通过此接口用于消防作业。5、水泵 其功用是让管道里的水循环起来，在作业时输出端会产生高压水流。此处其作用根据控制阀8状态的不同存在3种不同的作业状态。第一种作业状态：即如图示状态水泵通过水箱9吸水，将水压入出水管完成道路清洁或者消防作业。第二种作业状态：右侧控制阀活塞缸7到达位置2（我们暂定义图示位置为其位置1），左侧控制阀活塞缸保持现有位置，此时水泵通过吸水管6靠外部水源供水，并将水压入出水管道完成道路清洁或者消防作业。第三种作业状态：左、右两侧控制阀活塞缸7均切换到位置2（我们暂定义图示位置均为其位置1），此时水泵通过吸水管6供水，并将水压入水箱9完成水箱的补水。6、吸水管 可通过池塘水池等外界水源吸水，完成道路喷洒、消防或者水箱补水等作业。7、控制阀活塞缸 通过其位置的切换使水路实现不同的工作状态切换。8、控制阀 通过控制阀活塞缸的的位置切换完成不同工作状态的切换，并可切断水箱与外部管路的联通。9、水箱 用于整个洒水车系统的储水，以便在无外部水源时其储水可用于道路喷洒、消防等作业。10、中心阀门 控制水箱与整个洒水车水路的通断，一般检修时关闭。11、进出水管 通过阀门控制，此阀门一般处于关闭状态，其打开时可用于水箱补水和水箱余水及水箱底部沉积清理。12、检查管 用于检测水箱内水位，以帮助操作人员掌握水箱水量状态。13/14、操纵阀 通过气路控制控制阀活塞缸7的状态，以完成控制阀8的状态切换。15、储气筒 用于储存压缩空气，给控制阀活塞缸7提供动力完成其位置的切换。2.3 洒水车的低压洒水系统总体方案低压洒水系统水泵由汽车发动机提供动力。将低压水流通过布置在车辆前后两端的喷头喷洒到地面达到对道路的清洁、压尘的作用。由于其水流压力有限无法对路面的附着物冲走，并且喷洒距离有限。本设计低压喷洒系统采用车辆前后各布置4个喷头形式。下图为相似结构洒水车工作时后部喷头喷水效果图。图2.1-1 低压喷水系统工作效果图2.4 洒水车的高压洒水系统总体方案高压洒水装置是在车头前安装的一种高压洒水架，。由副发动机经过减速器提供动力。在车头的前下方，横向悬挂着一个2.5M宽的罩子，罩子里有若干个能够喷出压力高达100KG的水流。高压喷水架利用三个气压传动系统对高压洒水装置进行上下升降，左右转向，在2.53.5M间的横向跨度内任意收缩。其中，控制上下升降的装置中有一个四杆机构。其中1为机架，2为气压传动装置，3为四杆机构（见图2.1-2）高压喷水架由气压系统控制。图2.1-2高压洒水装置中的四杆机构简图第三章 洒水车传动系统设计3.1 低压洒水系统传动系统的设计低压洒水系统由汽车发动机提供动力。低压传动系统由汽车发动机，离合器，变速箱，取力器，传动轴，低压水泵。 3.1.1 低压传动系统布置形式低压洒水系统的取力器、传动轴和低压水泵都布置在汽车的下部，具体位置如下图所示：图3.1-1 洒水车车低压传动系统布置简图图例说明1、洒水车底盘 7、低压水泵8、传动轴 9、取力器功能简介取力器：分别与变速箱和传动轴连接，将变速箱的动力输送到传动轴。传动轴：连接取力器和水泵，负责将取力器的动力输送给水泵。低压水泵：利用传动轴输送来的动力工作，为低压管路提供循环水。 3.1.2 低压传动系统工作原理当车辆行走时，本低压水泵传动装置即开始工作，此时变速箱内的取力齿轮带动取力器9齿轮转动，取力器9通过输出法兰盘带动传动轴8转动，传动轴8另一端连接水泵的输入轴 带动低压水泵工作。由以上表述可知，清洗车低压水泵传动装置的转速与底盘行驶车速有关，工作时只要车辆处于行驶过程中，就可保证低压水泵7 运转给低压管路提供一定压力的水流。但其转速和流量与车速有关，所以低压清洗系统仅可满足一般的道路清洗和道路压尘要求。不能满足绿化带浇灌和路面积污冲洗。3.2 取力器和水泵的的选型在水泵的选型方面，目前全国较多的洒水车生产厂家选用杭州威龙泵业有限公司生产的洒水车专用泵。但其配套的取力器频频发生损伤的问题，其现象为打齿，泯齿及脱档。这是什么原因呢？下面就这一间题进行探讨 3.2.1 水泵性能分析比较水泵的比能参数主要包括流量、扬程、输人轴转速、轴功率、自吸高贫、自吸时间等，其选用依据主要以满足洒水车的各项工作性能为目的。各厂家具体选用标准不一，在此仅以威龙泵业生产的两种型号的自吸式洒水车专用泵为例进行比较分析：对照表2 分析，可以看出其差异主要为：QZB 系列的输入轴转速为1480r/min , QZF 系列的输入轴转速为1105r/min，在此额定转速下水泵叶轮转速约为29003000 r/min。 3.2.2 水泵与取力器和汽车方动积的匹配计算分析水泵在领定转速下运行是保证其性能参数达到班想状态的最佳毯择当选用取力器的速比一定后，其要求发动机转速也相应确定，其关系为泵输人轴转速取力器速比发动机转速。以选用EQ1092 系列汽车底盘和取力器为例，其取力器速比为i1=1.167 和i2=1.373两种清况，相应要求发动机转速为：11501.167=1342（QZF系列）、14801.167=1727（QZB系列）及11501.373=1579（QZF系列）、14801.373=2032（QZB系列）当汽车选装汽油发动机（EQ61001）时：最大扭矩为：353Nm/12001400r/min，最大功率为：99kw/3000r/min，发动机平均转速21OOr/min。当汽车选装柴油发动机（YC4110ZLQ）时：最大扭矩为：430kw/16001800r/min，最大功率为105kw/2800r/min，发动机平均转速22OOr/min。通过以上分析可以看出，如选用ZQF 系列水泵，其：i1=1.167的取力器要求的发动机转速1342rmin，基本处于汽油发动机最大扭距时的转速范围之内，而i2=1.37 的取力器要求的发动机转速1579r/min，基本处于柴油发动机最大扭距时的转速范围之内。如选用ZQB系列水泵，i1=1.167的取力器要求的发动机转速1727r/min，也基本处于柴油发动机最大扭距时的转速范围之内。此时汽车是处在载重最大，路况恶劣、克服各种阻力最大以最大油门，最低速度行驶状态下。这种情况下不利于洒水车的正常工作，因此可以得出以下结论：汽油底盘应优先选用ZQB系列水泵，最好配套使用i=1.37 的取力器。柴油底盘如选用ZQB系列水泵，最好配套使用i=1.37的取力器，如选用ZQF 系列水泵，最好配套使用i=1.167 的取力器。 3.2.3 洒水车的使用状态对取力器使用寿命的影响分析洒水车水泵、取力器和汽车发动机的正确匹配是保证其正常运行的设计因素，这些只是洒水车使用可靠性的前提条件。日常正确的操作使用状态是确保取力器使用寿命的关键条件，当取力器的速比一定时，司机控制发动机油门的大小是水泵运转快慢的关键。水泵运转的快慢直接影响了取力器的寿命。水泵的转速在20范围内变化时，其流量、扬程、轴功率、效率的变化关系分别为Q1/Q2=n1n2、H1H2=（n1n2）2、N1N2=（n1/n2）3、12。即水泵的流量与转速成正比，其扬程压力与转速的平方成正比，其轴功率与转速的立方成正比（当转速相差较大时，其换算误差也增大特别是效率误差更大，需通过试验来确定）。以65QZB一50/110水泵为例，当输人轴转速2032r/min提高1.2时，其发动机转速为2438r/min，其水泵特性的变化为:501.2=60m3/h、1101.22=158.4m、241.23=41.47kw。流量、扬程的变化引起流速、水头损失等变化在此不再讨论。轴功率的变化,对设计保险系数较大的水泵而言其影响较小，而对于取力器的影响则是致命的。汽车取力器一般设计最大输出功率为30kw，正常情况下足以满足传动与功率的需求，但对于驱动水泵类产品时应考虑其功率与转速的立方成正比关系，由于取力器要传输41.47kw远远大于设计功率30kw ，所以此时取力器的损伤是必然的，这一点应该引起取力器生产厂家和用户的高度重视。3.3 高压洒水系统传动形式高压传动系统由副发动机，减速箱，高压水泵。减速箱不仅带动高压水泵，还带动气压系统，为高压喷水架提供动力，减速箱内在传动水泵的轴上有一电磁离合器。图3.3-1 洒水车传动系统整体布置俯视图1 、洒水车底盘 2 、副发动机 3 、传动轴4 、减速器 5 、电磁离合器 6 、高压水泵7 、低压水泵 8 、传动轴 9 、取力器10、管路系统 11 、空气压缩机图3.3-2 减速器简图 12、输入轴 13、第一输出轴 14、第二输出轴 3.3.1 高压洒水传动系统工作过程以下将结合图3.3-1对本本设计高压传动系统做进一步详细说明。如图3.3-1 所示，本清洗车高、低压水泵传动装置包括副发动机2、高压水泵6和低压水泵7，该副发动机2通过传动机构与高压水泵6相连。上节中我们已经阐述过低压水泵7从清洗车底盘1 的发动机获取动力的方法，这样就不在赘述。仅介绍高压水泵6的工作过程。在本设计中，传动机构采用减速箱4，该减速箱4 包括一根输入轴12 、主动齿轮、中间轴、从动齿轮、第一输出轴13 以及第二输出轴14，其中输入轴12、第一输出轴13、中间轴、和第二输出轴14均是通过轴承固定于减速箱4内，输入轴12与副发动机2的传动轴3相连，第一输出轴13与输入轴12相连，安装于第一输出轴13上的主动齿轮通过中间轴齿轮组与安装于第二输出轴14上的从动齿轮相啮合；第一输出轴13与空气压缩机11相连，并通过气压管路10与低压系统相连，实现其气路的统一控制。第二输出轴14通过电磁离合器5与高压水泵6相连，电磁离合器5通过车载24V直流电源可控制减速器输出轴14与高压水泵6之间的啮合与分离。工作原理：当本清洗车高压水泵传动装置工作时，副发动机2 通过传动轴3传动减速器4的输入轴12，再通第一输出轴13传动空气压缩机11，驱动整个气路控制系统工作；输入轴12 通过主动齿轮、中间轴、传动与其啮合的从动齿轮、传动第二输出轴14以及电磁离合器5，电磁离合器5闭合时，传动高压水泵6 工作。电磁离合器5可以结合或脱开高压水泵6传动。由以上表述可知，本车高压水泵传动装置的转速与底盘行驶车速无关，工作时只要将副发动机2 转速控制好，就可保证高压水泵6稳定的转速和流量，满足清洗和绿化浇灌的要求。第四章 高、低压洒水系统集成方案4.1 高、低压洒水系统的集成布置本设计将高低压喷水系统集成到一台洒水车车上，采用高低压独立的传动系统，统一的控制气路，水路系统输入管道公用，输出管道独立，高压喷头布置在车辆前段，低压喷头布置在车辆后端的布置原则。布置简图如下：图4.1-1 高、低压洒水系统集成布置图4.2 公用结构部分设计高低压洒水系统公用设备包括：洒水车地盘，水箱，气控系统等水箱的设计水箱是洒水车的主要载体和工作部件，是洒水车的重要组成。水箱结构直接影响着洒水车的外廓尺寸、装载质量、质心位置、底盘选择、轴荷分配、动力性能等。水箱结构设计受到洒水车总体指标及其他部分指标制约，同时水箱结构设计对于洒水车总体及其他部分结构设计又起着重要影响，关系到洒水车新产品开发的成败。洒水车水箱结构优化设计的方法。水箱结构优化设计数学模型的建立建立水箱结构数学模型过程中，需对水箱容积、整车轴荷、质心位置、稳定性等进行选择，以达到对水箱截面形式、结构尺寸优选方案的确定。1. 洒水车水箱结构优化设计的步骤(l）设计变量：a 、b 、l 、t、t0、h1、G1、L、X1、Y1、G0、a罐体截面椭圆长轴（m);b一罐体截面椭图短轴（m); l罐体长度（m）、t罐体壁厚（m）;t0罐堵壁厚（m);hj一载水高度（m);G1一洒水车各分总成质量（kg）;L一轴距（m);Xi洒水车各分总成质心到前轴的距离（m);Yi洒水车各分总成质心高度（m);G0 整备质量（kg);( 2 ）约束条件：强度条件：【】几何条件：外廓尺寸不超过法规允许值；体积容积满足使用要求。质量条件：整备质量不超底盘允许值；满载质量不超原车的10%。性能条件：纵向侧向稳定值=0.7轴荷分配：前后轴荷分配按推荐范围。根据机械工程手册（汽车篇推荐范围，对于4x2后轮双胎平头车型：满载前轴为：32一39%，后轴为61%68。空载前轴为：48%54%，后轴为46%一52%。(3）目标函数：罐体质量G（a、b、l、t、t0）min罐体质心Y(a、b、l、hj) min整车质量GaGi）min整车质心Ya Ga 、Gi ) min(4）洒水车罐体结构优化设计的内容是，洒水车罐体的有关设计变量在满足有关约束条件的情况下优选取值，使目标函数实现整车及罐体质量最轻、质心最低。2. 洒水车罐体截面形式的优选(I）罐体截面形式方案多种多样，椭圆形、方圆形、圆形、梯形等都有采用。椭国形含圆形）截面工艺性好，便于滚团加工罐堵，椭圆形含圆形）截面受力状况好，方圆形（含梯形）截面工艺性差，限于压延成型罐堵。方圆形（含梯形截面受力状况差。这里选择椭国形截面、以利于改善受力状况，简化制造工艺，选用标准设备。( 2 ）罐体强度计算：固定水堆可看成一个二次静不定结构，基本静定系的每个跨度均为简支梁，其在外载作用下求解弯矩、反力、剪力，抗弯截面模WZ( ab3一a1b13）(4b), ，A3钢i= 216235( MPa）= 216/2.586.4(Mpa）在本文设计实例的优选方案中，强度计算满足。【】，水罐的强度满足要求。4.3 独立结构部分设计低压洒水系统独立结构包括低压水泵，低压管路两部分。高压洒水系统独立结构主要包括高压水泵高压管路和高压洒水架三部分。高压洒水架的设计其结构主要包括包括固定架、转动架、四连杆、喷水管固定架、橡胶挡板、右喷水管、左喷水管、一字形喷水管及其喷嘴，还包括折收架、摆动气缸、升降气缸、折收气缸组成：用两根折收气缸缸头分别连接喷水管固定架，折收气缸顶杆则连接设有右喷水管或左喷水管的折收架折收架与喷水管固定架间设有折收架铰轴；用两根升降气缸缸头分别连接转动架，升降气缸顶杆连接喷水管固定架：用两根摆动气缸缸头分别连接固定架，摆动气缸顶杆连接转动架。木结构具有较大的喷水宽度和更好的高清洗路面效果，能调架喷嘴离地面的高度和摆动驱赶污水，避免清洗车自身产生的油污污染等优点。结构简图如图4.3-1和图4.3-2。图例说明1 固定架 2 摆动气缸 3 转动架4 升降气缸 5 折收气缸 6 右喷水管7 一字形喷水管 8 喷水管固定架 9 喷嘴10 橡胶挡板 11 四连杆 12 左喷水管13 . 折收架 A 摆动转轴 B 连杆铰轴C 折收铰轴图4.3-1 高压喷水架侧视结构简图图4.3-2 高压喷水架俯视结构简图 工作过程简介参照图4.3-1 和图4.3-2 ，高压喷水架包括：固定架1 、转动架3 、四连杆11 、喷水管固定架8 、橡胶挡板10 、右喷水管6 、左喷水管12 、一字形喷水管7及其喷嘴9，它还包括折收架13、摆动气缸2、升降气缸4、折收气缸5组成；两根折收气缸5 缸头分别连接喷水管固定架8，其顶杆连接设有右喷水管6 或左喷水管12 的折收架13 ，折收架13与喷水管固定架8间设有折收架铰轴C；两根升降气缸4缸头分别连接转动架3，其顶杆连接喷水管固定架8；两根摆动气缸2缸头分别连接固定架1，其顶杆连接转动架3。所述的设有右喷水管6或左喷水管招的折收架13由折收气缸5伸出时与设有一字形喷水管7的喷水管固定架8同一轴线，按单实线箭头绕折收铰轴C向内收回时折收角9 。所述的喷水管固定架8与转动架3用四连杆11连接，由摆动气缸2使其绕摆动转轴A按单实线箭头作平行左右摆动。所述的喷水管固定架8和两边的折收架13外罩有橡胶挡板l0，两边的橡胶挡板10也可折收