扫路车专用风机设计中的几个关键问题研究

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1、年会二等奖优秀论文选登:扫路车专用风机设计中的几个关键问题研究长沙中联重工科技发展股份有限公司中标分公司王曙辉摘要：扫路车使用过程中风机最常见的问题就是容易磨损、噪声较大、容易积尘，本文通过对这儿个问题的分析，并结合研究和实践经验，提出了在设计扫路车专用风机时解决这些问题的基木方法和思路。关键词：扫路车，离心风机，优化改进1＞引言目前，国内外吸扫型道路清扫车是扫路车的主流车型，也是可以预见的将来的主流发展方向，因为这种扫路车同纯扫式或纯吸式扫路车相比，具有清扫效果好、速度快、二次污染小等优点。这种扫路车无论是干扫型还是湿扫型，有一个共同的工作

2、特征：通过风机的抽吸，由扫刷聚拢在吸嘴前面的垃圾在空气的带动下进入吸嘴，通过管道进入垃圾箱，垃圾沉降在垃圾箱或过滤设施中，气流进入风机，然后排入大气或回流入吸嘴。风机作为扫路车关键部件之一，其性能在很大程度上决定了扫路车的性能：其风量、空气升压对扫路车清扫效果起决定性作用；其能耗或效率直接决定了扫路车的油耗；其工作噪声、耐磨、抗积尘能力、稳定工作范围、寿命等性能参数也直接决定着扫路车的性能，因此扫路车对风机的要求是很严格的。同时，扫路车风机工作环境恶劣，通过风机的气流含有较多的尘土、砂粒，以及气态和液态的水，普通的离心风机很难适应这种工作环境

3、和满足这种工作要求，风机同扫路车的兀配也较难。因此，非常有必耍开发出专门应用于扫路车的风机，这种风机应该具有噪声低、风压高、耐磨性好、抗积尘能力强、保证风量前提下体积尽量小、便于安装和维护等特点。含有垃圾、水雾的空气进入垃圾箱之后，总有部分尘土、砂粒、水不能完全和空气分离而直接进入风机，在风机中形成多相流动。气流从风机进口到出口运动是折转90°,在气流夹带及自身惯性作用下,固体颗粒不可避免地要以非零攻角冲击离心叶轮和蜗壳内表面，甚至多次冲击，造成风机叶轮和蜗壳磨损。叶轮的磨损直接影响到风机的使用性能和寿命，其动平衡性遭到破坏，振动加剧，使风机

4、运转时的噪声增加，驾驶人员舒适性和整车寿命下降。为了减缓风机叶轮的磨损，常规采用的方法是在刈•应的易磨损部位堆焊或喷涂耐磨材料、采用耐磨钢材、材料表面淬火或渗碳、合理选用进风口、尽量避免采用空心叶片、增设导叶、叶片出口削成锯齿状等措施。结合扫路车风机实际使用经验，扫路车风机离心叶轮的磨损部位主要集中在三个区域，即叶片进口靠后盘侧区域、叶片工作面靠近后盘区域、叶片工作面出口部位以及后盘表面；蜗壳的磨损主要集屮在叶轮出口对应蜗面的后侧，愈靠近风机出口，该面磨损愈严重。从材料磨损的试验分析来看，材料表面磨损的主要方式有两种［1］,一是颗粒材料表面撞

5、击产生的疲劳而脱落，二是颗粒对材料表面切削。对于硬度高的脆性材料，磨损主要是因颗粒的撞击疲劳而脱落，角度愈接近90°,磨蚀量越大；对硬度较低的塑性材料，磨损主要是以颗粒对材料表面切削成凹痕，磨损量最大发生在撞击角为15°〜30°Z间。对于扫路车风机来说，选材大多以普通碳钢（Q235）和低合金钢（16Mn）,皆为塑性材料，加Z扫路车风机多为前向叶轮，在运行中气流与叶片工作面、蜗壳内表面的夹角较小，故与以切削磨损为主要作用。因此，在设计叶轮时，可以适当将颗粒与风机壁面撞击的角度控制的大一点，这就意味着保证风机风压满足扫路车使用要求的前提下，适当将

6、叶片出口角减小、使颗粒对叶片和蜗壳内壁的撞击角增大,对叶轮耐磨是有利的。同时，某些表面涂喷特种高分子材料，可以较好地解决扫路车风机磨损的问题。3、降噪措施扫路车工作在场合要求其必须具有较好的坏境友好性，其中扫路车的噪声就是考核扫路车的一个关键指标。扫路车的噪声主要来自主、副发动机、风机等部件的综合噪声，因此减小风机的噪声是减少整车噪声的主要手段之一。离心风机噪声是气动噪声、机械噪声、气体和固体弹性系统相互作用产生的气固耦合噪声三者叠加的结果，风机运行时各种噪声所占比例分别为45%、30%、25%［2JO其中气动噪声是由旋转噪声和旋涡噪声相互叠

7、加组成，旋转噪声的强度大致与叶轮出口圆周速度u的5.6〜6次方成正比，当u增大一倍时，升压级将增加10〜15dB；旋涡噪声的强度与气流相对叶片速度的8次方成正⑶。机械噪声取决于叶轮的动平衡性能、制造工艺水平、受力部件的刚度、连接件的紧固效果等因素。气固耦合噪声产生于不均匀的气流作用在固体壁面上随时间脉动，与气体的绕流、流动分离、涡流引起的压力脉动密切相关。各种原因引起的噪声相互复杂叠加在一起，儿乎不可能仅靠采取某种措施或手段将所冇噪声都冇效克服。离心风机降噪的常规方法［4］有增加叶栅气动载荷并降低圆周速度、增加蜗舌间隙、增加蜗舌曲率半径、倾斜

8、蜗舌、采用双进气口或双级叶轮、采用带吸声孔和吸声材料的吸声蜗壳、风机进口处加装紊流装置、在蜗舌处加装共振器、采用开缝叶片或长短叶片、蜗壳内置挡流圈、采用阶梯形蜗舌等