纯电动多功能抑尘车结构设计与原理
摘要：随着我国社会和经济的迅速发展，我国的生态环境遭到了严重的破坏，雾霾天气、沙尘天气等问题越来越突出。汽车尾气、建筑施工、工业生产等是造成雾霾的重要因素，而雾霾不但影响能见度、影响交通，而且长时间暴露在雾霾天气中还会增加各种慢性心脑血管系统和呼吸系统的疾病，严重影响人们的身体健康。因此，我们迫切需要控制空气污染，降低能耗，提高人民的居住质量。目前，我国各类型号的抑尘车大多采用柴油机作为驱动动力，由于其整车能耗高、排放污染大、噪声高，所以研制了一款纯电动多功能抑尘车；该车整车环保，无噪音污染，零排放。
关键词：纯电动汽车；多功能抑尘车；原理分析；结构设计；
近几年，由于人们对环境保护的重视和科技的进步，研制出了纯电动多功能抑尘车，并已广泛应用于城市的绿化。纯电动多功能抑尘车可从源头上对空气污染进行治理，可以应用于不同环境区域的扬尘，对改善城市的生态环境有很大的作用。
其通过底盘的高低压取电接口主要为三类设备提供电能，即上装风机电机、离心泵的电机以
gmw及齿轮泵的电机，电机驱动实现设备的运转。纯电动多功能抑尘车的工作装置包括：喷水装置和喷雾装置，它包括：底盘、罐体、动力电池、液压动力、喷雾装置、喷水装置、喷雾机安装平台、监控系统、电子控制系统等[1]。液压动力装置的构成有如下几个部分，分别是电机、齿轮泵、叠加阀回转液压马达、俯仰液压缸等结构。洒水装置的构成主要有喷洒、冲洗以及变速箱等结构构成。喷雾装置的组成结构相对复杂，主要是离心泵与风机的电机、风筒和风机的叶片、防护罩、喷嘴等主要结构构成。
一.纯电动多功能抑尘车喷雾系统组成和工作原理
1.纯电动多功能抑尘车喷雾驱动系统
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在纯电动多功能抑尘车中，喷雾系统是主要部件，它将电力转化为机械能，带动风扇叶片转动，将空气从风筒中排出；离心泵电机将电能转换为机械能，驱动直立的多级离心泵向环形管道输送水，通过喷嘴喷射水雾。喷雾机旋转的动力构成分为四个重要部分，即液压马达、减速传动箱、主动以及被动齿轮，其水平方向的旋转角度为120°。喷雾机俯仰角度动作以及喷射位置的变化通常由液压动力单元支持，其通过使液压缸活塞杆的伸缩变换为实现途径，俯仰的角度范围通常在-10°-50°。为了保证喷洒设备的工作性能，纯电动多功
能抑尘车在运行时（特殊设备未处于开启工作状态），必须将喷雾机放置在最低点，喷嘴的方向朝后，再把喷头关掉，使气动阀处于关闭状态，以使取力器不啮合[2]。
2.纯电动多功能抑尘车喷雾机结构组成与工作原理
纯电动多功能抑尘车在喷雾装置中最为关键的构成是喷雾机系统，其系统有风机的电机和风筒及其叶片、扩散筒与防护罩、俯仰及回转机构等重要组成部分，不同的部件构成了其中不同的设备。轴流风机的组成，主要有风机电机以及风筒、扩散器与风机叶片。轴流风机的工作原理是由风机电机作为动力的源头驱动风机的叶片进行旋转，风机叶片可以使风从风筒中被源源不断地被输送出来。立式多级离心泵能提供高压水至环状管，喷嘴能够使高压水变成雾化状态，风筒能够将雾化后的高压水珠输送至更远位置的地方，最终形成大面积的水雾场，此时，空气中的灰尘就能够与水雾结合起来，受到重力的影响逐渐向下沉降，最终达到净化空气的作用，同时也可用于清理绿化带以及路旁侧树木中的灰尘。
喷雾机最重要的组成部分，就是轴流风机。对轴流风机性能产生影响的因素有多种，包括风机机翼的型号、叶轮的外径参数、外径参数和轮毂直径参数之间的比值以及叶轮的转速大小。由于叶轮外径以及风机机轴的转速是影响圆周速度的重要参数，同时，对风机的风
压也有着较为明确的影响东风日产骐达报价[3]。不仅如此，轮毂比值和轴流风机的比值转数也有着不可分割的关系。所以大多数状态下，当风机轮毂选择相对大的情况下，轴流风机的流动风速也会处于较高状态。相反，若是轮毂相对小但情况下，轴流风机的流动风速就会处于较低数值。
叶轮的叶片安装角度，对风机风压以及旋绕速度的增量都有影响。常规情况下的叶片安装角度范围在10°-45°之间，叶片安装的角度与风量和风压而成正相关关系，但和所用功率成负相关关系。在风机叶片的选择上，使用扭曲机翼型叶片的情况较为常见，而叶片的材质通常用两种，主要是高强度的树脂，或者是铸铝合金，这两种材质能够有效避免叶片在高速的运转状态下产生破损。在喷雾机的控制方式上，多使用无线方式进行遥控，无线遥控的最远控制距离是100米。操作喷雾机的触摸屏通常安装在驾驶室中，使用人员可以通过触摸屏实现对喷雾机的无线操控。同时控制系统也具备缺水警报功能，同时可以让喷雾机自动停止工作，确保其设备的使用安全和使用寿命。
3.抑尘车喷雾装置的液压动力单元设置原理
其液压动力单元可被视作液压站，油泵作为动力端驱动齿轮运转，回路的控制通常由叠加
阀实现。在实际使用过程中，喷雾装置涉及旋转以及升降的功能，基于此使用换向阀实现多种使用需求。控制回转马达换向阀可根据使用需要判断是否增加缓冲阀，在回转惯性力较低时一般不需要设置。单向平衡阀设置于变幅油缸作为平衡回路，可以保证喷雾系统在升降过程中停留可控，避免出现快速起落。常开阀能够实现起卸荷需求，溢流阀起到安全保护功能。
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其使用优点在于结构设置合理、重量和体积有限且在使用过程中不产生过大的噪音，在检查和修理过程中也较为便利。离心泵材质以不锈钢为主，能够有效防止液体的腐蚀。电机启动时叶轮旋转，液体受到离心力的影响向四周扩散，液体在叶片压力作用下，速度不断提高，流经叶轮与导壳，液体压力在此过程中逐渐增大，最终达到规定扬程。
5.抑尘车后喷雾装置操控设计
  首先是遥控器控制，在配电柜中将电源的总开关以及其他电源开启，将远程遥控功能打开即可使用遥控器进行远程控制，遥控功能多应用于设备调试和其他特定的情况使用。其次
是触摸屏的操控，为了驾驶人员的使用需求，触摸屏设置于驾驶室中。常规情况下触摸屏控制界面主要分为六类，分别是主界面、系统控制界面、使用控制界面、自动使用控制界面、运行参数设置界面、运行异常报警提示界面。
二.纯电动多功能抑尘车洒水系统组成和工作原理
1.洒水结构与工作原理分析
纯电动多功能抑尘车洒水系统的构成结构有：自吸式洒水车泵、洒水及喷水和冲水头、控制阀门以及后喷、各类管道等[4]东风本田第九代思域。该系统能够实现对路面进行冲洗、对道路绿化进行喷淋。其水泵的结构规划合理、空间利用率高、外观美观性强、重量轻、体积有限、具有较长的使用时间、自吸性能强、该设备具有较高的可靠性。通过汽车驱动电机为水泵提供动力，其动力的输送途径主要有四个阶段，首先是汽车驱动电机产生动力，动力被传送至汽车变速箱，再输送至取力器，经由取力器传输至传动轴，最后传导至洒水车泵。洒水系统中设有前、后冲装置和后洒装置，同时具备可以手拿类型的高压水以及专门用于消防设施的接口。
    抑尘车水罐材质是碳素结构钢板，通过焊接组成罐体结构，其结构呈现方圆形截面并在内部设置了防波板，其目的是降低汽车在行进过程中，罐体中盛放的液体移动对罐体结构造成的冲击，能够有效避免焊接缝被冲击产生破损。同时车罐里也加涂用于防腐的涂层，可以缓解车罐被腐蚀的速度。车罐的下方两侧焊接了副梁，副梁的作用是强化罐体结构刚度，再通过U型螺栓将车罐结构固定到汽车上。水罐上方设计能够支持专业人员进出维修的人孔盖，在罐体的两边同时设置工具箱，用于存放日常使用需要的基本工具。
汽车驱动电机工作产生的动力可用于作为水泵的驱动力，实现洒水和冲洗等功能。水泵开启，叶轮开始旋转，此时叶轮的进口处为负压状态，气体可被吸入器其中，气体与水泵中的液体相互作用逐渐混合，下一步进入气液分离室之中敞蓬车[5]。由于气体和液体存在的密度差异，能够实现气体的剥离与排出。液体在分离室中因密度影响逐渐下沉，当气体被完全排出之后，自吸过程基本结束。泵就能够开始正常输送液体。而冲水和洒水功能的切换主要在驾驶室完成，相关人员控制气动切断阀即可实现。此外考虑到高压水在使用过程中需要人为操作，所以设置不锈钢球阀实现对高压水的启停控制。
通常情况下，前冲水头开关的位置设置在车辆保险杠两侧下方，打开水头固定就能够全面
控制冲水的方向。在使用过程中要让水头位置保持不变，将固定座用力压紧即可，水经过水管被输送到出水口最终喷洒。中冲水头多设置在车辆后轴前方。后洒水头常设置在汽车靠后的区域，常见于车辆尾部，为灵活控制洒水方向可将洒水头设置为可旋转形式，该水安装在车辆尾部的操纵平台上，可手动对其开闭状态进行控制，包括使用方向，水喷出的水柱、水雾，具有冲洗、降尘、润湿等作用。喷淋系统配有排水装置，可保证汽车贮存的水量能排空，避免在严寒天气冻坏水泵和冻裂管路。
2.纯电动多功能抑尘车洒水系统的喷洒操控作业
开始工作之前，先发动底盘驱动电机，当汽车的气压达到安全压力时，再踩下离合器，按下驾驶室的控制面板上的取力器，让取力器的齿轮与变速箱的中间轴齿轮处于啮合状态，启动水路控制的电源，然后操纵相应的控制阀门，使水路处于开启状态。工作完成后，关掉取力器的开关，让取力器和齿轮箱的中间轴齿轮处于分开状态。在清洗操作过程中，分别开启驾驶室操作面板的左右冲水开关，并对左右的喷洒口进行控制操作；在后喷洒操作中，分别按下驾驶室操作面板左右的喷洒开关，并通过控制左右喷洒的开关来完成喷洒工作；水炮操作过程中，人工应爬上后操纵平台，并对水炮的作业角度、开启和关闭状态进
行控制。此外，工作中要开启音乐发生器（设在驾驶室操作面板上），以警示附近的车辆和行人。