赵 强



一种增程式多功能联合吸污车

赵 强

（陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710200）

针对国内城市地下管网维护保养难、劳动强度大、作业效率低、污染严重等问题，设计开发了一款增程式多功能联合吸污车。介绍了该车的总布置设计，并详细介绍了增程式新能源底盘、罐体、吸污/高压疏通/污水循环等作业装置、液压系统的设计。该增程式多功能联合吸污车绿色环保、自动化程度高、持续作业能力强、作业效率高，能有效满足城市地下管网维护保养需求，是一种环保、经济、高效的联合吸污车。

联合吸污车；增程式新能源底盘；高压疏通；污水循环；持续作业

1 前言

联合吸污车，又称下水道疏通车、联合疏通车，主要用于城市的地下管网疏通、清洗、检测、维护等维修保养工作。

随着城市地下管网的老化越来越严重，国内各地时常发生因地下管网堵塞、排水不利等引起的城市积水、内涝、雨水漫灌等事故，严重影响城市交通及居民日常生活。

目前，我国多数城市在管道维护和保养方面采用的仍是人工清淘、抓泥车、推杆和转杆疏通、射水疏通等方式，存在着作业效率低、污染严重等问题。部分城市使用单吸车，该类吸污车利用真空吸污的原理进行疏通，疏通效果并不理想，效率低下。为改变这一现状，笔者设计研发了一款增程式多功能联合吸污车，其具备污水循环功能，持续作业能力强、自动化程度高，提升了作业效率，降低了人力成本，绿色环保。

2 增程式多功能联合吸污车的总体设计

2.1 总体布局

增程式多功能联合吸污车是在增程式新能源汽车底盘的基础上，加装集冲洗、疏通、吸污、污水循环利用等多功能于一体的专用设备的专用车辆。其主要由增程式新能源底盘、罐体、后门、作业装置、液压系统等组成。

图1 增程式多功能联合吸污车总布置图

2.2 增程式新能源底盘设计

联合吸污车主要在城市运行，驻车作业，行驶路况基本为城市沥青或水泥路面，且爬坡度低、车速低，采用增程式驱动方案。如图2所示，驻车作业时，功率需求大，由发动机直接驱动满足上装动力需求。行驶时，上装脱开不作业，发动机作为底盘增程器，缺电时可带动ISG电机工作，解决用户行驶里程焦虑。

图2 增程式多功能联合吸污车技术路线图

2.3 罐体设计

如图3所示，罐体整体采用圆柱形结构，采用304不锈钢材料制作，内部由一个隔舱封头分割为吸污罐和清水罐。吸污罐中设置粗滤装置，通过液压油缸启闭，密封圈密封。吸污罐开有后门，利用液压油缸和门锁机构启闭，完成存储污物的倾倒，后门最大开启95°；清水罐开有侧门，利用门锁结构启闭，用于真空泵的安装及维护，及内部观察清理。

图3 罐体结构示意图

罐体截面圆直径1810mm，根据公式（1）计算罐体的计算厚度：

（1）

式中，为罐体计算厚度，mm；为计算压力，MPa；D为罐体当量直径，mm；为设计温度下，罐体材料的许用应力，MPa；为焊接接头系数。查JB/T 4732得，=0.85。计算可得，计算=0.622mm。

根据公式（2）计算罐体的最小厚度：

式中：1为所用材料的筒体最小厚度，mm；0为按基准钢设定的筒体最小厚度，mm；m为所用材料的标准抗拉强度下限值，MPa；1为所用材料的断后伸长率，%。计算可得，1=3.277mm。

罐体设计厚度应取最小厚度和计算厚度较大值，考虑液态污物对罐体的腐蚀，腐蚀裕量取0.5mm。所以，取罐体设计厚度为4mm，满足设计使用和法规要求。

2.4 作业装置设计

如图4所示，作业装置主要由吸污装置、高压疏通装置、污水循环装置等组成。根据作业需求、工况的不同，主要分为吸污作业模式、高压疏通作业模式、污水循环作业模式。

图4 作业装置结构示意图

a.吸污作业模式。该工作模式与单吸车功能一致，主要包括真空吸污和污水反排。如图5所示，当真空吸污时，真空泵工作，对吸污罐进行抽真空，真空度达标时，自动打开气控切断阀，开始吸污作业。污水反排时，真空泵工作，通过四通阀改变气流方向，对吸污罐加压，打开后门上的排污口，实现污水反排。

图5 吸污作业模式示意图

图6 高压疏通作业模式示意图

b.高压疏通作业模式。该模式下，疏通作业的水源主要由清水罐提供。上装液压泵站驱动高压水泵，为系统提供高压水，高压水通过清洗喷头后反向喷射，疏通清洗下水管道。同时，通过不同清洗喷头的更换，还可实现堵塞物切屑疏通、视频检测、损伤探测等。

c.污水循环作业模式。如图7所示，该模式下，上装液压泵站同时驱动真空泵、高压水泵及污水循环装置，吸污、高压疏通、污水循环同时作业。吸污装置将下水道内的液态污物吸入吸污罐内，罐内的污水经过污水循环装置多层过滤净化后，直接供给高压疏通装置进行下水道疏通作业，连续工作能力达10h以上，可以满足全天作业不加水。

图7 污水循环作业模式示意图

2.6 液压系统设计

a.整车主要有以下几个液压模块组成。

上装动力单元模块。上装动力单元主要包括高压水泵、真空泵及污水泵，全部采用液压驱动，实现吸污、高压疏通、污水循环同时作业，如图8所示。

图8 上装动力单元液压原理图

图9 作业辅助模块液压原理图

b.作业辅助模块。车辆驻车作业时，通过控制卷盘摆角马达、吸污管伸缩油缸，使吸污管、高压疏通装置进入下水管道内。通过控制软管卷盘马达的正反转，实现高压疏通装置的前进和收回，如图9所示。

c.卸料模块。后门锁止油缸将后门打开，后门油缸将后门举起，罐体升降油缸将罐体升起，将液态污物倾倒出罐体，如图10所示。

图10 卸料模块液压原理图

3 安全性计算

车辆满载行驶不侧翻，需满足公式（3）要求：

B/(2×hg满)＞（3）

式中，B为汽车轮距，mm；hg满为满载质心高度，mm；ψ为汽车行驶路面附着系数，一般路面取0.7。则抗侧翻阈值B/(2×hg满)=0.712＞0.7。由于车辆空载质心高度低于满载质心高度，抗侧翻阈值更大，车辆空载行驶不会发生侧翻。

4 结语

该增程式多功能联合吸污车采用增程式新能源底盘，纯电模式行驶，驻车发动机驱动作业，有效满足城市行驶走走停停路况，以及驻车作业大功率需求；同时具备吸污、高压疏通、污水循环、污水反排等多种功能于一体，操作简单，极大提升了车辆的持续作业能力，能够有效解决城市地下管网老化、维修保养难的问题。

[1] 汽车理论/余志生主编.第4版.北京:机械工业出版社,2006.5.

[2] 徐达,蒋崇贤.专用汽车结构与设计[M].北京:北京理工大学出版社,1998.

A Multifunctional Joint Pollution Absorber

Zhao Qiang

( Shaanxi Automobile Holding Group Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

In view of the problems of difficult maintenance, heavy labor intensity, low efficiency and serious pollution of urban underground pipeline network in China, a multi-functional combined suction truck with increasing program new energy chassis was designed and developed. This paper introduces the general layout design of the truck, and introduces in detail the design of the increasing program new energy chassis, tank, suction/high pressure dredging/sewage circulation and operating devices and hydraulic system. The increasing program multi-functional combined suction truck has the advantages of green environment protection, high degree of automation, strong continuous operation ability and high operation efficiency. It is an environmental protection, economic and efficient combined sewage suction truck.

combined sewage suction truck; increasing program new energy chassis; high pressure dredge; sewage circulation; continuous operation

U462

A

1671-7988(2018)21-181-03

U462

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1671-7988(2018)21-181-03

赵强，就职于陕西汽车控股集团有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.061