18 t電動(dòng)道路污染清除車深度保潔效果的提升方案

摘要：作為道路污染清除車中的主力軍，18 t純電動(dòng)道路污染清除車深度保潔的效果受到用戶的高度關(guān)注，用戶希望其深度保潔的效果無(wú)限接近于25 t燃油道路污染清除車的效果。據(jù)此，從道路污染清除車的工作原理出發(fā)，給出18 t電動(dòng)道路污染清除車深度保潔效果的提升方案，即通過(guò)降低行走的作業(yè)速度、提高水泵的壓力值，更換大口徑的噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：18 t道路污染清除車;保潔效果；提升方案

中圖分類號(hào)：U469.1" " " 收稿日期：2025-11-29" " " DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.04.015

Enhancement Strategies for Deep Cleaning Efficacy of 18t

Electric Road Pollution Removal Vehicles

Xu Chaoxiong

Fujian Haishan Machinery Co.，Ltd.，Putian 351100，China

Abstract：As a mainstay in road pollution removal vehicles， the deep cleaning efficacy of the 18 t pure-electric road pollution removal vehicle has garnered significant attention from users， who desire its performance to closely approximate that of 25 t fuel-powered counterparts. Based on the working principles of road pollution removal vehicles， this paper proposes strategies to enhance the deep cleaning efficacy of the 18 t electric model. These strategies include reducing the operating travel speed， increasing the water pump pressure， and replacing nozzles with large-diameter alternatives.

Key words：18 t road pollution removal vehicle;Cleaning efficacy;Enhancement strategies

1 前言

道路污染清除車是環(huán)衛(wèi)市場(chǎng)中用于道路深度清潔的主力設(shè)備，因其卓越的深度保潔效果而深受特定客戶群體的青睞。但是隨著18 t電動(dòng)道路污染清除車投向市場(chǎng)以來(lái)，港口、碼頭的客戶反饋18 t電動(dòng)道路污染清除車深度保潔的效果不如25 t燃油道路污染清除車的深度保潔的效果好，尤其針對(duì)重污染源的地方，作業(yè)的效果確實(shí)差強(qiáng)人意［1］。

從18 t電動(dòng)道路污染清除車圖1所示的作業(yè)效果可以看出，深度保潔的效果確實(shí)不如25 t燃油車的深度保潔的效果好，所以提升18 t電動(dòng)道路污染清除車的深度保潔的效果，提升作業(yè)的潔凈率，是當(dāng)前一個(gè)重要的課題。

2 道路污染清除車的工作原理

道路污染清除車工作的過(guò)程中，通過(guò)高壓射流系統(tǒng)，產(chǎn)生高壓水流，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴桿的噴嘴以極高的速度噴射到道路表面，高壓高速水流能夠滲透到道路表面的微小縫隙中，軟化并松動(dòng)附著在上面的污染物，如油污、積垢等；同時(shí)超凈真空回收系統(tǒng)啟動(dòng)，多級(jí)復(fù)合渦輪產(chǎn)生巨大的吸力，通過(guò)吸嘴將道路上被高壓射流系統(tǒng)作用下軟化及松動(dòng)污染物完全汲取到車輛內(nèi)部的垃圾箱內(nèi)［2］。圖2所示為道路污染清除車的工作原理。

2.1 高壓水射流清除裝置分析

從上述道路污染清除車的工作原理可知，高壓水射流清除裝置是道路污染清除車的工作部件，而旋轉(zhuǎn)噴嘴裝置又是高壓水射流清除裝置的核心單元，它決定道路污染清除車深度保潔效果，故對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和分析。高壓水射流清除裝置結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，旋轉(zhuǎn)噴嘴裝置如圖4所示。

在高壓水射流技術(shù)領(lǐng)域中，旋轉(zhuǎn)噴嘴設(shè)備是旋擺射流清洗方法的關(guān)鍵組件，這一清洗方式早已在諸如機(jī)場(chǎng)跑道去除殘留膠痕等應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出其效用。普遍采用的是雙噴嘴的對(duì)稱配置，其中噴嘴相對(duì)于地面的垂直方向傾斜設(shè)置，該設(shè)計(jì)原理導(dǎo)致水流對(duì)噴嘴的反作用力在噴桿切線方向上生成一個(gè)分量，這個(gè)分量轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的力矩。此力矩足以克服旋轉(zhuǎn)組件間的摩擦阻力，并為噴桿及其噴射水流的慣性轉(zhuǎn)動(dòng)提供必要的角加速度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)阻力矩與摩擦阻力矩相等，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，系統(tǒng)將達(dá)到其旋轉(zhuǎn)速度的最大值。這種基于水流反作用力的自主旋轉(zhuǎn)機(jī)制，不僅構(gòu)造簡(jiǎn)潔，而且便于維護(hù)。至于角速度的特性，它取決于多種因素的綜合作用。角速度如下：

噴嘴出口的孔徑小，因此噴嘴出口的速度數(shù)值較大，由上述公式可知，噴嘴與地面的角度對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度影響較大，因此可以通過(guò)改變角度調(diào)整旋轉(zhuǎn)角速度。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，設(shè)定的噴桿的[α]為15 °，為最佳的角度。

旋轉(zhuǎn)噴嘴裝置在對(duì)地面進(jìn)行沖洗時(shí)，結(jié)合了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與車輛直線運(yùn)動(dòng)兩種方式。當(dāng)噴嘴完成一整周的旋轉(zhuǎn)，且此期間直線運(yùn)動(dòng)的距離恰好為噴嘴水簾寬度的兩倍時(shí)，將實(shí)現(xiàn)沖洗效率的最大化，此時(shí)路面每個(gè)點(diǎn)至少被沖洗兩次。然而，若直線運(yùn)動(dòng)的速度進(jìn)一步提升，將會(huì)導(dǎo)致沖洗過(guò)程中產(chǎn)生遺漏區(qū)域，這一點(diǎn)在圖5和圖6的軌跡模擬中得到了直觀展示。在這兩張圖中，水簾的寬度被設(shè)定為d，分別以2倍和2.5倍于某個(gè)基準(zhǔn)速度的行進(jìn)速度進(jìn)行了模擬。

當(dāng)行進(jìn)速度增至2.5倍速度時(shí)，軌跡圖中顯現(xiàn)出黑色的遺漏區(qū)域。故此，單圈覆蓋兩倍水簾寬度的行進(jìn)速度被確定為作業(yè)的最高速度限制，其計(jì)算公式表述如下：

2.2 污垢物的門限壓力值

破壞污垢物的臨界壓力值是一個(gè)至關(guān)重要的材料特性，它標(biāo)志著水射流施加于物料上，能夠引發(fā)明顯損壞所需的最小沖擊力。若水射流的壓力未能達(dá)到這一臨界值，物料僅會(huì)發(fā)生形變而不傷及表面；相反，一旦壓力逾越這一界限，物料將會(huì)遭受迅速且顯著的破損。

不同類型的垢物具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此其門限壓力也會(huì)有所不同：

a.淤泥和疏松巖層：這些垢物相對(duì)容易剝離，所需門限壓力較低，通常在10 MPa以下。

b.輕度船舶垢污和燃料油殘留物：這些垢物較為頑固，需要更高的門限壓力才能實(shí)現(xiàn)有效剝離，一般在21 MPa左右。

c.普通衍生物、砂石和泥石層：這些垢物的門限壓力值更高，通常在32 MPa左右。

d.管內(nèi)混凝土、鑄鐵件模型等：這些垢物非常頑固，需要極高的門限壓力才能實(shí)現(xiàn)剝離，一般在40～70 MPa之間。

e.混凝土切割和厚漆層剝離：這些作業(yè)所需的門限壓力值更高，通常在70～105 MPa之間。

在實(shí)際的應(yīng)用中，可以根據(jù)被清洗物體的材質(zhì)、垢物的類型以及清洗作業(yè)的具體要求來(lái)選擇合適的清洗壓力和清洗設(shè)備。同時(shí)，也可能通過(guò)觀察清洗的效果和能耗情況來(lái)不斷調(diào)整和優(yōu)化清洗的參數(shù)。

通常18 t電動(dòng)道路污染清除車的清掃壓力設(shè)置在25 MPa左右，根據(jù)清洗的效果可以增加或者減少其壓力值。

2.3 水射流打擊力

當(dāng)水射流與物體表面相互作用時(shí)，它的速度和方向會(huì)發(fā)生變化，這意味著其動(dòng)量也發(fā)生變化（圖7）。

式中，F(xiàn)為理論最大水射流打擊力，N；q為水射流體積流量，L/min；P為水射流壓力，MPa；φ為水射流清洗角度。

水射流打擊力越大，對(duì)污垢的沖刷和剝離作用就越強(qiáng)，從而更容易將污垢從物體表面去除，對(duì)于不同類型的污垢，如油脂、鐵跡、灰塵等，水射流打擊力的增強(qiáng)都能顯著提高清洗的效果。

強(qiáng)大的水射流打擊力可以縮短清洗的時(shí)間，提高清洗的效率，在相同的清洗時(shí)間內(nèi)，打擊力更強(qiáng)的水射流能夠清洗更大面積或更深層次的污垢。

通常18 t電動(dòng)道路污染清除車的噴嘴選擇型號(hào)是15015的噴嘴，噴嘴直徑是?0.8 mm，目前壓力設(shè)置為20 MPa，[?]值為75°，通過(guò)圖8噴嘴性能參數(shù)表，可知，其噴嘴的流量是5.4 L/min。

3 解決思路

3.1 降低作業(yè)速度

降低行走的作業(yè)速度，可提高旋轉(zhuǎn)噴嘴對(duì)單位面積的打擊次數(shù)。

在清洗作業(yè)中，行走速度的快慢直接決定了清洗設(shè)備對(duì)路面單位面積的覆蓋次數(shù)和打擊力度。當(dāng)?shù)缆肺廴厩宄囈暂^慢的速度行駛時(shí)，其搭載的旋轉(zhuǎn)噴嘴將有更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)對(duì)單位面積的路面進(jìn)行多次打擊和沖刷［3］。這種多次打擊不僅有助于更深入地清除路面上的污垢和污漬，還能確保清洗效果更加均勻和徹底。

具體來(lái)說(shuō)，18 t純電動(dòng)道路污染清除車最快的行走速度是2.52 km/h，這時(shí)，旋轉(zhuǎn)噴嘴對(duì)單位面積的打擊次數(shù)是2次，當(dāng)作業(yè)速度降至1 km/h時(shí)，降幅達(dá)到2.5倍，其旋轉(zhuǎn)噴嘴對(duì)單位面積的打擊次數(shù)達(dá)到5次，也就是說(shuō)單位面積清洗了5次。

3.2 提高水泵壓力值

提高水泵的壓力值，以便達(dá)到或高于污垢物的門限壓力值。

水泵作為清洗裝置的核心關(guān)鍵組件，其輸出的壓力值的大小直接影響水射流的沖擊強(qiáng)度與剝離效能。為了提高清洗效果，需要確保水泵提供的壓力值足夠高，以達(dá)到或超過(guò)污垢物的門限壓力值。

門限壓力值是指能夠剝離和清除特定類型污垢所需的最小壓力值。不同類型的污垢物具有不同的門限壓力值，因此在實(shí)際操作中，需要根據(jù)污垢物的類型和特性來(lái)合理設(shè)定水泵的壓力值［4］。通過(guò)提高水泵的壓力值，可以產(chǎn)生更強(qiáng)的水射流沖刷力，更有效地剝離和清除附著在路面上的污垢。這不僅可以提高清洗效率，還能確保清洗效果達(dá)到或超過(guò)預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 更換大噴嘴口徑

更換大口徑的噴嘴，以提高流量，并進(jìn)一步提高水射流的打擊力。

噴嘴是清洗設(shè)備中直接與水射流接觸的部件，其口徑大小直接決定了水射流的流量和打擊力。為了提高清洗效果，可以更換大口徑的噴嘴，以增加水射流的流量和打擊力。

大口徑噴嘴能夠產(chǎn)生更寬廣的水流覆蓋面積和更高的流量，這意味著在相同的時(shí)間內(nèi)，可以覆蓋更多的路面區(qū)域并產(chǎn)生更強(qiáng)的沖刷效果。同時(shí)，更高的流量也意味著水射流的打擊力更強(qiáng)，能夠更有效地剝離和清除附著在路面上的污垢［5］。這種增強(qiáng)的沖刷力和剝離能力將顯著提升清洗效果，使路面更加干凈整潔。

具體來(lái)說(shuō)，18 t純電動(dòng)道路污染清除車，如選擇15020的噴嘴，噴嘴直徑是?0.91 mm，目前壓力設(shè)置為25 MPa，[φ]值為75°，通過(guò)下表流量-壓力表，可知，其噴嘴的流量是7.2 L/min

4 試驗(yàn)效果對(duì)比

經(jīng)過(guò)上述分析，對(duì)18 t純電動(dòng)道路污染清除車通過(guò)降低車速至1 km/h，水壓調(diào)至25 MPa，更換噴嘴的型號(hào)至15020，即噴嘴直徑是?0.91 mm，措施調(diào)整后，優(yōu)化前后的效果對(duì)比如圖9所示。

由圖9可以看出，改進(jìn)后作業(yè)效果有明顯的提高，清掃效果得到較大的提升，充分地對(duì)前面分析的內(nèi)容進(jìn)行了驗(yàn)證。

5 結(jié)語(yǔ)

a.在相同設(shè)備條件下，行走的速度越慢，單位面積的重復(fù)打擊的次數(shù)越多，清洗的效果越好。

b.想要達(dá)到理想的清洗效果，水泵的壓力值需要達(dá)到或超過(guò)污垢物的門限壓力值。

c.為達(dá)到更好的清洗效果，更高的打擊力，在水泵水量允許的情況下，盡可能更換大口徑的噴嘴。

參考文獻(xiàn)：

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[5]陳家俊.水射流切割技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1992.

作者簡(jiǎn)介：

許朝雄，男，1989年生，工程師，研究方向?yàn)榈缆肺廴厩宄囶惍a(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)。