洗扫车的风机选择及检测

江苏悦达专用车有限公司 柏立志

洗扫车是城市路面保洁的重要力量，风机是洗扫车吸拾垃圾的动力源。介绍了在洗扫车风道和吸嘴结构已确定的情况下，对风机的选择、检测和验证的方法，并通过实际路面试扫的效果判断该车辆的风机选型、设计是否合理，同时也可作为该车辆风机后续改进的重要依据。这个方法亦可用于其他车型风机的选型。

洗扫车通常选择高压离心风机，一般选择9-26系列，或者在9-26某一型号风机的基础上做适当变型或优化。变型或优化的依据就是洗扫车的工况条件，如风压、风量要求，副发动机所能提供的功率条件和发动机的最佳扭矩输出点，安装空间要求，工作噪声要求，安装和维修的方便程度，制造的难易程度等。

本文所讨论的是在8t洗扫车上，风道和吸嘴结构已确定的条件下的风机选择、检测和验证过程。

风机选型、设计与制造

1.工作要求和工作条件

洗扫车的正常工作条件是在城市路面或平整广场上，清除纸屑、树叶、清除灰尘等，GB 1495-2016《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》要求洗扫车在工作过程中的车外噪声不大于88dB(A)，更低的噪声更好。

洗扫车主要由底盘、风机、厢体、吸盘、扫盘等部分组成，如图1所示。其中风机、厢体、吸盘构成风道系统，空气在风道中克服阻力而形成仍具有一定压力（负压）和流量的气流，可用于在本车中完成垃圾吸取和输送工作。

2. 风机工况测试

图2为风机进风口和出风口位置的测试点，可根据进风口和出风口的压力和流量测试值，确定出风机的全压和流量。通过改变副发动机的转速改变风机的转速，实现风机不同的全压和流量输出，找出满足最佳洗扫效果时风机所对应的技术参数。测定出此时风机的全压和流量，就可确定风机选型所需要的全压和流量。记录不同的副发动机转速和风机转速对环境噪声辐射的影响，即为选定风机转速的一个依据。

根据测试，风机全压为9800Pa，风机流量为13750 m3/h，在此条件下，该车辆能够达到较好的洗扫效果，路面无残留。

图3示意了洗扫车风道系统（吸盘、吸筒、厢体、进风口、风机、出风口）的全压、动压、静压、阻尼和全部压力能总和的变化路径，其过程遵循伯努利方程。伯努利方程说明了气体流动过程中的能量守衡，方程式如下[1-2]：

式中，p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度，z为铅垂高度，g为重力加速度，ξ为阻尼，C为常量。

图3中全部压力能总和显示了空气在进入风机前、经过风机、出风机后气体总能量的变化规律。进风口前的全部压力能总和为零，即C=0，与进入吸盘前的空气压力能总和相同。测出吸盘外、吸筒处、与厢体连接的法兰处、风机进风口、风机出风口的全压和流量值，根据伯努利方程就可以计算出各点的风道阻力值。

a.由于风机风能的转换输入，从风机进风口到出风口，全部压力能总和有了一个跃升。

b.从风机出风口向后，全部压力能总和再度保持水平（常量=风机机械能转风能的有效输入，风机全压）。根据出风箱口的气体流速，算出动压。出风箱口的全部压力能总和、出风箱口的动压差值即是此处的风道总阻尼值。

根据前面的计算，可得到风道阻力曲线，可看出洗扫车风道阻尼变化情况，也可以判断前面所选风机的全压参数是否合适。

图1 洗扫车示意图

图2 风机进出风口位置测试

图3 风道压力分布图

3.风机选型

根据测试得到的风机全压和流量参数，对照风机选型图，如图4所示，所选风机应属于9-26型。在9-26风机中，按照机号缩放方式，选出了6种理论参数方案，如图5、6。机号缩放方式是因现有9-26系列的风机标准机号（5.6、6.3、7.1、8.0等）参数不能完全满足要求，需要在标准机号的基础上作适当变形，按照气体模型等比例缩放的方式，选择出最匹配的参数，从而确定出最适宜的机号[5]。

由于第三方案为内效率最高点，并考虑了安装空间，故最后确定第三方案作为最佳方案。

4. 叶轮的关键技术要求

4.1 叶片焊接位置和角度

9-26风机是标准风机，其标准机号（如5.6、6.3、7.1、8.0）的系列风机结构遵循相似性，有着共同的叶片出口角、叶片入口角和叶片数。其叶片出口角126°，叶片入口角38°，16个叶片分布等距，如图7、8所示[6]。

图4 风机选型图

图6 风机选型方案4～6

4.2 叶轮的动平衡检测

通常情况下风机叶轮动平衡的精度要求是6.3级。动平衡精度从6.3提高到5.6级，主要增加的是调试工作量，大约要增加0.5～1h的调试工作时间。降噪是重新选型风机的目的之一，因此将试制的叶轮动平衡精度要求确定为5.6级，精度相当于电机转子的精度。后面的路试证明，这一举措的确使洗扫车的噪声有所降低。

4.3 叶片的焊接

原则上要求叶片采用手工电弧焊，并采用分步焊、对称焊，目的是保证叶片焊透和焊接少变形。

图7 叶轮三维图

图8 叶轮要求示意图

5 风机装配的关键技术要求

风机主要由蜗壳、前盘、后盘、进风口、叶轮组成，其中进风口与叶轮的间隙是一个关键技术要求。进风口与叶轮间隙需控配间隙要求如图12所示，实际间隙主要是由零件的精度来保证的。制在0.5～2.8mm，重叠7mm，如图9～12所示。风机的外形如图9所示，风机的内部形状如图10所示，风机的另一个截面如图11所示，风机进风口和叶轮的关键装

图9 风机的结构组成

图10 风机的内部结构示意

图11 进风口和叶轮的装配示意

图12 进风口和叶轮的装配间隙要求

风机检测

1.风机检测台

为了检测所造出来的风机参数能否满足设计要求，根据GB/T 1236-2017 《工业通风机用标准化风道性能试验》及 ISO 5801:2007《工业通风机.用标准化风道进行性能测试》规定,笔者专门设计了风机检测台（适合于8号以下风机），如图13、14所示，对其进行检测。

风机检测台的原理是根据GB/T 1236-2017《工业通风机用标准化风道性能测试》及ISO 5801:2007《工业通风机.用标准化风道进行性能测试》的要求，采用标准化风道对风机性能进行测试。这是评定风机性能的一个方法[3-4]。

风机检测台的工作过程为，按照要求装好风机启动后，通过风压传感器和风速传感器测出风压和风速，再转换成风机的全压和风量。通过比较不同的风机检测出来的全压和风量参数，就可以比较出风机间的相对性能差异。

2. 检测数据

所选风机的一组检测数据如图15及表1所示。实际检测的数据比初选的理论参数偏低。新风机的检测数据大约为理论值的75%。其原因可能是检测台检测的数据点与实际装在车上的检测的数据点不同。下一步考虑将风机装到车上检测实际清扫的效果。如果实际试扫的效果能够满足设计所需要求，即达到了风机选型的目的。

图13 风机检测台示意图

图14 风机检测台实物图

风机检测记录表序号 转速/(rad/min)m/h流量/平均风速1 3全压/Pa测点静压/Pa动压/Pa侧点全压/Pa出口动压/Pa 备注功率/kW风速m/s 变频功率1664 5082 5050 5 5055 27 4 3 9 2 2773 5539 5450 15 5465 74 7 5 10 4437 5857 5630 38 5668 189 11 8 11 5546 6135 5780 60 5840 295 14 10 15 7210 6550 5950 101 6051 499 19 13 20 345 6 8929 6970 6050 156 6206 765 24 16 24 7 9983 7210 6060 194 6254 956 27 18 29 8 11647 7365 5800 265 6065 1301 30 21 34 12201 7312 5594 290 5884 1428 31 22 40 12756 7128 5250 317 5567 1560 31 23 45 13310 7070 5025 346 5371 1699 31 24 50 9 10 11 12 13865 7029 4810 375 5185 1844 31 25 55 2242rpm 37.74Hz

图15 风机检测数据

笔者同时检测了原有风机，检测结果比理论低得多，大约只有理论值的60%。可见，通过风机检测台可以在同一平台下，检测出风机的相对性能差异，从而为风机选型提供数据支撑。

路试验证

通过模拟实际路面垃圾的状况，在路面铺撒石子、泥土等，在正常的工作状态下，测试车辆的实际吸扫能力，能否把垃圾吸扫干净，以路面无残留为最基本要求，噪声越低越好。

经过实际路试，安装这款风机的洗扫车能够把垃圾吸干净，无残留，而且噪声比原有的风机低，完全能够满足风机重新选型设计的要求。

结语

通过这种方法设计出的风机，能够满足此8t洗扫车的吸扫功能要求，并为后续5t、3t洗扫车风机的选型打下了良好的基础。本文的方法，亦可用于其他类似车型风机的选型与测试。