洗掃車梳子印的解決方案

摘要：對現有洗掃車的左右側噴桿和中噴桿上噴嘴進行研究，分析噴嘴射流時噴嘴不同型號組合、不同壓力、不同流量的變化對消除路面梳子印的影響。通過對比分析，選擇合適的噴嘴，調整目標噴桿中的水壓，實現每組噴桿可以同時在不同壓力下工作，這樣既保證了路面的潔凈度洗掃效果，降低梳子印水痕對路面的影響，又增加了洗掃車對城市道路、國道、城郊等不同路況的適應性，同時也降低了作業時水量的消耗，延長了作業時間。

關鍵詞：扇形噴嘴；射流水簾；壓力；打擊力；流量調節

中圖分類號：U469" 收稿日期：2023-08-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.12.015

1 前言

洗掃車是環衛市場上道路保潔的主要產品，由于洗掃效果好，深受客戶的歡迎，但是隨著城市路面潔凈率的要求越來越高，特別是在國道、工業園區、省道、城鄉結合部等路面灰塵較多的地面洗掃車作業過后，路面容易殘留的一道道水痕（俗稱梳子印），對清掃后路面的清潔度和美觀造成不好的影響［1］。梳子印如圖1所示。

從洗掃車圖1所示的的作業效果可以看到梳子印嚴重影響了清洗效果，所以解決如何消除梳子印，提升作業潔凈率，是當前一個重要的課題。

2 梳子印分析

目前的洗掃車都是采用中置寬吸嘴的布置形式，吸嘴包括左右高壓噴桿和吸嘴中間內置的高壓噴桿，噴桿上有若干個扇形噴嘴，扇形噴嘴射流形成的高壓扇形水刀，相互搭接組合形成V形的高壓射流水，將路面的污漬剝離和驅趕到吸嘴內，再利用離心風機的負壓再回收到垃圾箱內［2-3］。一般來說，梳子印是指噴桿上若干個扇形噴嘴射流水相互搭接組成的水簾打擊路面后，殘留的水痕跡，呈一道道的梳子印狀。這是由于扇形噴嘴打擊力不是均勻分布的，整個扇形面中間部分，是打擊力較強的部分，而兩側打擊力由于偏小，這樣照成地面打擊力中間強，兩側弱，且左右噴嘴的扇形相互疊加，兩側水量大于中部，由于吸嘴回收污水后，中間污水基本被回收，而兩側部分污水沒有完全被吸走，殘留在原地，造成的地面顏色深淺不一的水痕。

要解決梳子印的問題，首先從扇形噴嘴射流來分析，噴嘴射流如圖2、圖3所示。嘴扇形射流水簾，越到中間部分，打擊地面的距離最短，打擊力最強。兩側水簾打擊地面距離最遠，打擊力F還分解成為水平分力FY和垂直分力FX，導致對地面的打擊力進一步減弱。同時扇形角度β越小，扇形面打擊力的均勻性就越好。

以中噴桿為例，中噴桿上面若干個噴嘴的射流水相互搭接，形成一道水刀，將地面的垃圾驅趕到吸嘴內部，噴桿作業圖如圖4、圖5所示。

圖4中噴桿噴嘴射流水重疊部分（陰影部分）打擊力較弱，重疊的水量較多，作業后地面梳子印就是圖中陰影部分造成的，所以打擊力的差異造成了梳子印的不同。梳子印與噴嘴數量n、間距L4、重疊量L3、扇形角度β有關，也與圖5中的噴嘴射流距離S、噴嘴與地面的夾角α以及工作壓力（流量）有關。這里主要分析噴嘴型號變化，以及系統壓力變化對梳子印改善的影響。

如果在吸嘴中噴桿下面放一張包裝箱紙板，洗掃車原地作業，已知噴桿選用常用的A型噴嘴，中噴嘴打擊力試驗，用包裝箱紙板測試20 s、40 s后的效果如圖6和圖7所示。

從圖中7可以看出打擊力度的不均勻性。方框中紙板已經打出了痕跡，但是圓圈中間兩個噴嘴之間疊加部分沒有明顯的痕跡，并且作業時間越短，打擊紙板痕跡越短，噴嘴疊加部分越寬。從這個試驗可以看出中間打擊力大，兩側雖然有雙重搭接水簾，但是打擊力不足。這與前面理論分析的結論是一致的，很好地解釋了梳子印產生的原因，并且在路面很臟的前提下，梳子印會非常明顯，反之則會淡很多。

3 解決思路

目前緩解梳子印的措施有以下幾種：

a.降低車速。相同條件下作業車速越低越好，比如5km/h車速效果優于8km/h。

b.提高風機轉速。風機的負壓、風量增加，污水回收效果更好。

c.調整噴桿壓力，理論上系統壓力越小，噴嘴的扇形水刀的均勻性會更好。缺點：打擊力太低，無法剔除瀝青路面縫隙里面的灰塵。

d.對于中噴桿和側噴桿來說，噴嘴的型號、數量、射流距離、扇形的重疊量、噴射角度、高壓水壓力等對清洗效果都有明顯的影響。單純梳子印來說，在設定車速和作業轉速不變的前提下，因為中噴桿的長度是與吸嘴寬度保持匹配的，噴桿噴嘴數量越多，噴嘴扇形角越小，效果越好。但是水泵流量已確定，噴嘴過多，單個噴嘴流量小，壓力較低，射流水清洗效果差［4-5］。

綜合水泵流量、噴嘴數量、間距、型號等設計分析：對中噴桿選取A、B、D三種噴嘴，側噴桿選取A、C、D。在相同的作業工況下，通過調整水泵工作壓力X、Y、Z（X≧Y≧Z），進行測試，測試結果如表1所示。

由表1可知：在水壓X和各種噴嘴組合的情況下，梳子印都比較明顯；通過調節溢流閥，降低系統壓力，隨著壓力降低到Y，梳子印有了明顯改善，并且A+C噴嘴組合效果最好，中噴桿清洗路面基本已無明顯梳子印，側噴桿清洗路面變化不明顯；當壓力降低到Z，梳子印不明顯，但是側噴桿、中噴桿打擊力明顯減弱，清洗效果不佳。

測試工作是通過降低溢流閥的壓力來開展的，就是通過溢流閥溢流實現系統壓力降低，但是這樣在路面比較臟的情況下，系統壓力過低路面洗掃的效果不好。為此進行高壓水路系統優化設計，在原高壓水路系統增加了兩組節流閥。通過調整局部管路的流量的變化，調整該管路系統的壓力，但是同時保持其他管路的系統壓力不變化。原高壓水路系統原理如圖8所示，優化后的原理如圖9所示。

優化后的原理圖中，可以調整節流閥1和節流閥2，實現系統壓力為Y。這樣作業時梳子印不明顯，作業效果好。當路面較臟時，可以調整節流閥2，側噴桿壓力X，中噴桿壓力為Y。這樣既保證了側噴桿打擊力，又保證了中噴桿梳子印沒有那么明顯。同時還起到了節水、延長作業時間的效果。洗掃車在標掃、水壓Y、二擋怠速改進后的作業效果如圖10、圖11所示。

由圖10和圖11可知，中間梳子印基本消除，兩側相比之前也弱化較多，該洗掃車在市場使用跟蹤一段時間，用戶比較滿意。

4 結語

在洗掃車工作時，需要選擇合適的噴嘴，調整目標噴桿中的水壓，實現每組噴桿可以同時在不同壓力下的工作，這樣既保證了路面的潔凈度洗掃效果，降低梳子印水痕對路面的影響，又增加了洗掃車對城市道路、國道、城郊等不同路況的適應性，同時也降低的作業時水量的消耗，延長了作業時間。

參考文獻：

[1]陳玉凡.高壓水射流打擊效率理論分析[J].清洗世界，2006，22（10）：32-35.

[2]劉庭成.高壓水射流清洗機射流打擊力的研究分析[J].清洗世界，2008，24（12）：26-29.

[3]肖慶麟.洗掃車高壓水系統清洗能力的評價與計算[J].建設機械技術與管理，2018（1）：54-57.

[4]劉洋.洗掃車高壓水路系統的設計分析[J].專用汽車雜志，2010（2）：50-52.

[5]陳玉凡.提高水射流噴嘴清洗效率的理論分析[J].清洗世界，2004，20（5）：12-15.

作者簡介：

劉洋，男，1975年生，高級工程師，研究方向為環衛車整體開發。