洗掃車水印殘留分析及解決方案

李錚

石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司 河北石家莊 050000

洗掃車（見圖 1）是采用二類底盤改裝，加裝副發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、高壓水泵、清水箱、垃圾箱、左右掃盤、帶噴水桿的寬吸嘴、低壓沖洗系統(tǒng)、掃盤降塵系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、專用裝置電控系統(tǒng)和副車架等改裝而成[1]。它具有路面清洗、路面清掃、路緣清洗、路緣和路緣石立面洗刷、低壓沖洗、噴霧降塵等多種功能。洗掃模式清洗廣場和路面，清洗效率高效果好，洗掃用洗凈率在90%以上；還可清洗路面和路緣，洗刷路緣石立面；需要噴霧降塵時(shí)，可開啟噴霧裝置，進(jìn)行噴霧降塵作業(yè)。

圖1 洗掃車

洗掃車目前主要用于城市道路、高速公路、廣場、機(jī)場、碼頭、隧道、橋梁、隔離墻壁、路緣和路緣石立面的機(jī)械化清洗、清掃、噴霧降塵等清潔作業(yè)。目前為了滿足以克論凈、避免二次揚(yáng)塵等作業(yè)需求，該類車型是道路清掃的主力軍。

1 洗掃車沖洗的工作原理

洗掃車在進(jìn)行工作的過程中對路面的清洗依賴于三個(gè)噴桿，既左右和中間噴桿，每個(gè)噴桿上安裝多個(gè)高壓扇形噴嘴，工作時(shí)高壓水通過噴嘴噴出，形成扇形的水簾，對地面進(jìn)行打擊，實(shí)現(xiàn)高壓水射流清洗的效果[2]，中間噴桿噴嘴噴出的水簾向前傾斜約45°，讓水簾靠近吸嘴底梁，保持5～10 mm距離，水簾不打擊吸嘴并能方便地被吸嘴收集。相鄰噴嘴噴出的水簾相互搭接，搭接量10～30 mm。噴出的水簾能組成長不少于2 200 mm的長水簾，長水簾應(yīng)處于同一平面上。左右噴桿上的噴嘴噴出的水簾應(yīng)向前傾斜約30°，相鄰噴嘴噴出的水簾應(yīng)相互搭接，搭接量20～40 mm。噴桿應(yīng)與汽車前進(jìn)方向呈約60～65°夾角，讓外側(cè)噴嘴噴出的水簾在內(nèi)側(cè)噴嘴噴出的水簾之前，確保能使垃圾和污水往吸嘴方向移動(dòng)。如圖2所示。

圖2 洗掃車噴桿布置

扇形水簾與水簾之間的重合搭接，可以有效地避免清洗區(qū)域的遺漏，實(shí)現(xiàn)較好的清掃效果，如圖3所示。但因?yàn)樗煷罱游恢盟枯^大，水簾碰撞水花四散等原因，清掃效果與非搭接處存在一定的差別。非搭接處的水殘留較少，一般清掃效果較好，而搭接處則會(huì)留下水印，若路面灰塵較多，殘留的水印中還夾雜著一部分的灰塵，水分蒸發(fā)完后，路面會(huì)形成一條一條的泥印，嚴(yán)重影響清掃效果。因此，降低水印的寬度是提升洗掃車清掃效果的關(guān)鍵。清掃后的水印殘留如圖4所示。

圖3 扇形水簾搭接

圖4 洗掃車水印殘留

2 減小水印的方案

2.1 提高水簾的穩(wěn)定性，減小搭接寬度

水簾的穩(wěn)定性在很大程度上影響著洗掃車搭接處的水印寬度，水簾不跳動(dòng)、均勻地打擊地面有利于控制水印殘留，穩(wěn)定的水簾搭接處發(fā)散面積小，且對地面的打擊力更大。經(jīng)過對洗掃車水路系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，普遍采用的三缸柱塞水泵的工作特性導(dǎo)致高壓水路系統(tǒng)壓力總是脈動(dòng)變化，致使噴嘴噴出水簾抖動(dòng)且分布不均勻，如圖5所示。

圖5 水簾抖動(dòng)、分布不均勻

為了解決上述問題，在高壓水路中增加氣體式蓄能器。泵流量周期變化使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，裝設(shè)蓄能器，可以大量吸收脈動(dòng)壓力和流量中的能量，在流量脈動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，瞬時(shí)流量高于平均流量的部分被蓄能器吸收，低于平均流量部分由蓄能器補(bǔ)充，這就吸收了脈動(dòng)中的能量，降低了脈動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 蓄能器工作原理

增加蓄能器后，高壓水路中的壓力明顯穩(wěn)定，噴嘴水簾更加均勻，搭接處發(fā)散減弱，如圖7所示。

圖7 改進(jìn)后穩(wěn)定水簾

若水簾存在抖動(dòng)情況，為了保證水簾搭接，搭接的長度必須增大，過大的搭接長度必然會(huì)增大殘留水印的寬度。通過蓄能器的安裝，穩(wěn)定了高壓水簾，為減少搭接長度（見圖8）創(chuàng)造了條件，搭接量可以靠近理論搭接量10～30 mm的下限，同時(shí)可以降低噴嘴數(shù)量，減少高壓清洗的水用量。

圖8 減小水簾搭接

2.2 非搭接處水印

非搭接處的水印是由于最外側(cè)的水簾斜向噴出時(shí)有向外側(cè)的分速度，一部分水向外側(cè)流動(dòng)導(dǎo)致。如圖9所示。

圖9 原噴桿安裝示意圖

假設(shè)扇形噴嘴水簾邊線處流速為v，接觸地面后，以此速度反彈，此過程能量損失忽略，反彈后的速度可分解為水平向外與豎直向上的分速度，而水平向外的分速度對水印的寬窄有直接影響。

式中：β為反彈速度與水平分速度夾角；v為反彈速度，m/s；v水平為水平方向分速度，m/s；β在0～90°范圍，cosβ的數(shù)值隨著夾角β的增大而減小。

式中：L為水印寬度，m。公式（1）代入公式（2）可得：

由公式（3）知，當(dāng)速度與時(shí)間相同時(shí)，水印寬度隨著夾角β的增大而減小。

根據(jù)上述結(jié)論，在噴桿安裝架處增加斜墊塊，通過調(diào)節(jié)來角β大小，改變水印寬度，安裝示意如圖10所示。

圖10 擬改進(jìn)安裝示意圖

3 試驗(yàn)效果對比

經(jīng)過上述優(yōu)化前后的水印對比如圖11所示。

圖11 改進(jìn)前（上）和改進(jìn)后（下）水印對比圖

由圖11可以看出，改進(jìn)后水印有了明顯的減小，清掃效果得到了較大的提升，對前面的分析內(nèi)容進(jìn)行了驗(yàn)證。

4 結(jié)語

洗掃車作業(yè)過程中有水的參與，水印殘留不可避免，但要盡可能地降低水印對清掃效果產(chǎn)生的負(fù)面影響。通過增加蓄能器減少高壓水路系統(tǒng)脈動(dòng)，穩(wěn)定水路系統(tǒng)壓力，消除壓力脈動(dòng)，減小水簾搭接長度，可以直觀有效地降低水印的寬度。改善最外側(cè)無搭接水簾的噴射角度，降低水平分速度，可以減少水的外溢從而減小最外側(cè)水印的效果。