黄耀武

HUANG Yao-wu

多功能型绿化喷洒车的研制

黄耀武

HUANG Yao-wu

福建龙马环卫装备股份有限公司 福建龙岩 364028

在现有洒水车型的基础上进行了功能性拓展，研发了一种能够满足环卫、绿化交叉作业需求的新车型。介绍了该车的整车布置、主要工作装置及相关设计与计算，并论述了其在环卫领域中应用的先进性和创新性。

绿化喷洒车 多功能 喷药风机

1 引言

近年来，随着我国城市的迅速发展，城市道路的增多，对道路两边人行道景观树、绿化带保养也提出了更高的要求，而仅具备洒水及浇花功能的洒水车已远远满足不了园林部门工作的需要。通过大量的市场调研，对现有洒水车型进行了功能性拓展，研发了一种能够满足环卫、绿化交叉作业的新车型，该新车型可广泛应用于城市环卫、公路养护、园林管理等部门的日常作业[1]。

2 研制的总体思路

该新产品严格遵守国家有关安全、技术、质量、环保等法律法规，定位为高端技术产品，具备洒水车和喷药车的功能。其主要功能为洒水、绿化浇灌、打药、垃圾填埋厂的除臭、喷药杀菌消毒及森林、城市园林绿化和喷药防治病虫害以及公共场所的喷药杀菌消毒等。该车的风机喷雾水平射程为30 m、喷药流量为40 L/min、压力为5.5 MPa，低压浇花半径为12 m、喷洒扬程为50 m。选用某公司已定型生产的700P型二类底盘，该底盘采用电喷柴油机，达到国Ⅴ排放标准。该车的专用工作装置性能可靠，操作简便。

3 整车设计与计算

3.1 整车设计

针对国内现有传统型洒水车仅具备洒水及浇花功能，远远满足不了园林部门的工作需要，围绕作业效率高、作业功能齐全、自动化程度高、作业环境适应性强、环境保护、造型美观的产品设计目标，开展多功能型绿化喷洒车的研发。

3.1.1 整车布置

整车外形尺寸为6 805 mm×2 170 mm×2 975 mm，整车由二类底盘、清水箱、喷药风机、双桅柱升降机、后高炮、加药箱、清洗机、发电机组、变频器、低压水泵等构成。绿化喷洒车整车布置如图1所示。

3.1.2 主要工作装置的工作原理

3.1.2.1 喷药系统工作原理

喷药系统通过发电机组提供电力源，驱动双桅柱升降机、喷药泵、喷药风机等专用工作装置，进行喷药风机升降及喷药。其中，双桅杆升降机控制喷药风机的垂直高度，可以根据树木高度实时调整喷药高度；喷药泵将混合药剂的清水加压后，通过喷药风机出口处喷嘴实现雾化；变频器控制喷药风机的启停，可以根据实际使用情况，进行喷药风机的变频调速，实时调整风机喷雾水平射程，并将雾粒传送至喷药对象。喷药系统工作原理如图2所示。

图1 多功能型绿化喷洒车整车布置图

图2 喷药系统工作原理图

3.1.2.2 低压系统工作原理

低压系统通过底盘变速器取力驱动低压水泵运转，低压水泵将清水加压后，通过管路及相关控制阀组，进行浇花、洒水、园林绿化。低压系统工作原理如图3所示。

图3 低压系统工作原理图

3.2 整车相关设计与计算

3.2.1 喷药风机的设计[2,3]

根据风机手册，进行喷药风机的选型，最终选定风量Q风机=3 m3/s、风压H =1 200 Pa的轴流风机。按照轴流风机主要参数之

风机间的相互关系确定喷药风机的参数。

根据空气射程公式：

式中，X为射流在轴线上与喷口的距离，X=30 m；V0为射流出口初速度，m/s；dc为风机出风管口的直径，m；ξ为射流与周围空气搅拌特性的湍流系数，一般圆管喷头ξ1=0.076，收缩圆锥管喷头ξ2=0.066；VX为在轴线上离喷口距离X处的轴速度，m/s，在环卫机械上，取VX=4.6 m/s。

又根据公式：

式中，Q 为风机风量，Q =3 m3/s；F为出风口面积，

风机风机 c

由式(1)(2)计算可得，dc≈ 0.2 m，V0≈95.54 m/s。

故设定风机出风管口的直径为0.2 m，可满足风机喷雾水平射程为30 m的要求。

3.2.2 电机的控制原理及相关核算

喷药风机的轴功率为：

其中风机全压效率为η=0.80，按照电动机功率应是轴功率1.2倍的要求[4]，确定喷药风机电动机功率N风机电机=5.5 kW。

喷药泵的轴功率：

按照电动机功率应是轴功率1.2倍的要求，确定喷药泵电动机功率N泵电机=4.5 kW。

电机控制系统所需的总功率：

其中升降机电动机功率N升降电机=1.5 kW，根据发电机组的额定功率因数≤0.8及某柴油发电机组的选型手册，最终选定某型号柴油发电机组。发电机组额定功率为N发电机组=15.2 kW，后备功率为17.6 kW。

功率校核：

功率校核计算结果符合发电机组的额定功率因数，电机控制原理如图4所示。

3.2.3 车辆纵向稳定性校核[5]

图4 电机的控制原理图

3.2.3.1 整车质心布置及轴荷校核

轴荷计算：

式中，G2为后轴轴荷，kg；mi、xi分别为部件质量和部件质心水平位置，∑mi=9 800 kg，∑xi=2 550 mm；L为汽车轴距，L=3 815 mm。

将数据带入公式(6)，计算可得G2=6 550 kg。前轴轴荷G1=∑mi－G2=3 250 kg。

根据汽车企业提供的数据，前轴额定载荷为3 350kg,后轴额定载荷为6 650 kg。可见，设计能够满足使用要求。

汽车质心纵向位置计算：

式中，L1为汽车质心离前轮的距离，L1=2 499 mm；L2为汽车质心离后轮的距离，L2=1 316 mm；G为汽车总质量，G=10 000 kg。

满载时汽车质心高度计算：

式中，h为汽车质心离地高度，h=1 150 mm；yi为部件质心高度，∑yi=1 173 mm。

3.2.3.2 车辆纵向稳定性校核

为了保证上坡行驶安全，让打滑空转发生在翻车前，必须满足下面的条件：

式中，Φ为轮胎对地面的附着系数，Φ=0.7。

可以求得，L2/h=1.144＞Φ，可见车辆打滑空转发生在翻车前。

为了保证下坡制动安全，下坡时不发生翻车的极限坡度是：

式中，α为坡度角，α=36.397 rad。

可以求得，tanα=0.737；(L1－hΦ)/h=1.473。

则tanα＜(L1×hΦ)/h，故车辆下坡时不会发生翻车。

3.2.3.3 车辆横向稳定性校核

车辆在转弯行驶和横坡行驶时，侧滑早于侧翻发生的条件为：

式中，E为汽车轮距的一半长度，E=840 mm。

计算可得，E/h=0.73＞Φ，故车辆先侧滑，不会发生侧翻。

4 产品技术优点

与国内同类主要产品技术比较，该多功能型绿化喷洒车在设计理念上的创新，使该产品具有独创的技术性能特点：

a. 采用某型号柴油发电机组，具有连续工作时间长，耗油量低，工作噪音小，体积小，自重轻等特点。

b. 采用双叶片式轴流喷药风机，功率强、风量大、喷程远、覆盖范围广、雾化均匀、雾粒超细、对物体有较强的穿透力和药液附着力、能有效地节约用药量。

c. 采用双桅柱升降机，能够实现喷药风机的垂直升降，可对不同高度的树木、植物进行喷药，能够提高能源利用率、减少雾滴飘移和环境污染。

d. 采用喷药风机自动化控制，作业人员可坐在驾驶室内操纵喷药风机升降、俯仰和水平旋转，能及时准确有效控制喷药角度、时间和药量，同时能避免农药对作业人员的污染。

e. 采用某品牌水力比例加药泵与加药箱，实现药剂按直接流量比例混合及投加，避免直接往清水箱加注药剂，从而实现喷药与冲洗洒水作业可同时进行，也省去了两种作业模式切换时清洗清水箱的工作量。

5 结语

多功能型绿化喷洒车不仅有对路面进行洒水、冲洗的功能，还可对道路两旁的花草、高大树木进行喷洒、浇灌及喷药作业功能。喷药作业时喷雾速度快、可边行驶边喷雾，工作效率高；风量大、射程远、覆盖范围广、雾粒细小，可以实现精量喷雾；喷出的气流能够有效地翻动植物叶片，使其正反面受药，且对植物有较强的穿透力和药液附着力、能有效地节约药量和减少污染。该产品操作简单、自动化强，受到广大客户的一致好评。

[1] QC/T 749-2006.绿化喷洒车通用技术条件行业标准[S].

[2] 续魁昌.风机手册[M].北京:机械工业出版社,2011.

[3] 张凤菊,与小波,付胜利.轴流风机设计方法的探讨[J].农机化研究,2001(4):69-70.

[4] 刘秀娟,周宏平.风送式喷雾机轴流风机的气动工程设计[J].林业机械与木工设备,2011,39(2):38-40.

[5] 董新发,芮小斌,何周新.专用车稳定性校核[J].专用汽车,2006(4):36-38.

Development of Multi-functional Green Spray Vehicles

Based on the existing sprinkler type, for functional expansion, a new model was developped which can meet the demand of sanitation, afforestation intersection.The new model can be widely used in urban sanitation, road maintenance, landscape management and other departments. And the feasibility and applicability in the sanitation field was disucussed.

multi-functional;spraying fan; green spray vehicles

黄耀武，男，1981年生，工程师，现从事环卫专用车机电一体化研究与设计工作。

U469.2.02 文献标识码：A

1004-0226(2017)04-0096-03

2017-02-28