基于QC/T476-2007客车厂淋雨房设计及计算的研究

2023-10-24余建明

时代汽车 2023年17期

关键词：压力

余建明

摘要：淋雨房是通过合适角度的喷头喷淋至车身的一种检验设施，主要用于模拟客车在经受暴雨过程中各个部位的防渗密封性能，由于客车车身长宽跨度较大需考虑最大车型使用过程的适用性，研究淋雨房实际客车生产时使用的设计及计算。

关键词：客车淋雨房淋雨试验压力

1 客车厂淋雨房原理

淋雨装置进行淋雨试验时，动启水泵，清水池中的水由水泵泵入试件受试面积的管道喷淋系统，并经过流量计调节流量至标准要求的降雨量，通过喷嘴射向试件表面，对试件进行淋雨试验。淋雨区内降雨均匀，各喷淋面涵盖淋雨试验所有车型以及各受检部位。

喷射出的水顺着试样表面滴落到地面的回水道里，再汇集流入回收水池中，再由水泵泵入喷淋系统，循环使用。淋雨房有反冲洗活性炭过滤器和三级过滤器（前部喷淋），以防喷咀堵塞。淋雨房设备由增压喷淋系统、控制系统、过滤/水处理循环系统（循环水池）及安全保护系统组成。本淋雨房含水泵、虹吸罐、调节闸阀、反冲洗活性碳过滤装置、LD智能电磁流量计、压力表、流量计等。在两个淋雨房室体中间布置水池、控制柜、水泵、虹吸罐、反冲洗活性碳过滤装置等，设备布局方便检修及维护。水池配有液位控制器，具有自动补水功能。淋雨检查区格栅约40m2，格栅要求足够的承载能力（承载12T）和防腐（镀锌格栅）。排污泵安装在地面上，维修维护方便。

2 客车厂淋雨房结构设计

2.1 淋雨室体

客车整车淋雨房是包括蓄水池系统、供水系统、喷淋系统、水循环过滤系统等构成，通过PLC电控系统实现各个系统之间配合完成整车淋雨试验。淋雨室体采用直通式，前端设双开门（车头方向），采用开门机构，自动控制打开关闭（光电开关控制，试验完成后，车辆往前行驶时，门自动打开，车辆驶出淋雨区后，门自动关闭），以便车辆通过。喷淋面：前、上、下、左、右，后部不喷淋，但车尾方向的顶部喷淋和侧部喷淋要多出两排喷淋管，以便后喷淋可由顶部喷淋和侧部喷淋覆盖检测。客车由人工开入淋雨试验室，试验完成后直接开出，进入下一个工位。每套淋雨系统外侧围阳光板，板厚≥5mm。

2.2 控制系统

淋雨房根据QC/T476-2007客车防雨密封性限值及试验方法的要求为依据进行设计。控制系统具有手动和全自动功能，电控柜现场操作，电控柜上设有彩屏控制器，单独控制，人机界面，直觀操作。另配工控机（上位机），远程监控集中操作，淋雨房操作界面集中显示、控制，人机界面。界面操作可设定试验时间，设有“电源”和“急停”开关按钮等。还有配遥控中断控制功能，以免漏雨严重时随时终止淋雨，避免漏雨造成车辆损坏。主要部件、材料选用知名品牌，保证整机的质量和性能。设备性能完善、结构简便易操作。

2.3 喷淋装置

按QC/T476-2007客车防雨密封性限值及试验方法的要求，喷嘴的选用及安装对淋雨效果的好坏至关重要。因为客车长度原因导致客车淋雨房喷头数量众多，为了方便方便检修几更换应选用快拆式的喷头，喷射角为60°孔径2.5mm的实心锥体纯铜喷嘴。管道材料：镀锌管，主管DN65，支管DN25（安装喷头），控制阀门采用球阀控制（在增压水泵后设压力总调节阀一只）。管路中设压力表，通过LD智能电磁流量计调节流量，喷头按400×400 mm均匀排列，保证淋雨区内降雨均匀，各喷淋面涵盖淋雨试验所涉及的外形尺寸最大的车型以及各受检部位。

淋雨装置单独控制运行，电控柜（现场操作）。进行淋雨试验时，动启水泵，清水池中的水由水泵泵入试件受试面积的管道喷淋系统，并经过流量计调节流量至标准要求的降雨量，通过喷嘴射向试件表面，对试件进行淋雨试验。淋雨区内降雨均匀，各喷淋面涵盖淋雨试验所有车型以及各受检部位。

喷射出的水顺着试样表面滴落到地面的回水道里，再汇集流入回收水池中，再由水泵泵入喷淋系统，循环使用。

本淋雨房有反冲洗活性炭过滤器和三级过滤器（前部喷淋），以防喷咀堵塞。

本淋雨房设备由增压喷淋系统、控制系统、过滤/水处理循环系统（循环水池）及安全保护系统组成。本淋雨房含水泵、虹吸罐、调节闸阀、反冲洗活性碳过滤装置、LD智能电磁流量计、压力表、流量计等。在两个淋雨房室体中间布置水池、控制柜、水泵、虹吸罐、反冲洗活性碳过滤装置等，设备布局方便检修及维护。

水池配有液位控制器，具有自动补水功能。

厂房要为每个水池配置一个2寸自来水管接口（加水补水之用）。

横向排水道的凹边（格栅卡边）要预埋不锈钢角钢（防锈），以便车辆压过时格栅时，排水道的凹边（格栅卡边）不崩塌。

检查区至淋雨室沉淀池有回水道。淋雨房及淋雨检查区格栅等由供方提供。每个淋雨检查区格栅约40m2，格栅要求足够的承载能力（承载12T）和防腐（镀锌格栅）。

排污泵安装在地面上，维修维护方便。

喷嘴：喷嘴性能符合QC/T476-2007客车防雨密封性限值及试验方法的要求。Φ2.5mm喷淋专用喷嘴，SUS304+PP材质，双夹扣快速卡接式，喷嘴出水均匀且呈60?实心圆锥体形状。喷嘴均匀布置，保证从各个方向对工件喷水，避免出现喷水死角和降雨空白区域，并保证喷水流量、压力达到要求。

增压水泵：增压水泵采用低噪音卧式水泵，噪音≤85分贝。

2.4 安全保护

电流、电压过载保护、漏电保护、缺水报警。

3 客车厂淋雨房喷淋系统的设计计算

由于客车车身长宽跨度较大需考虑最大车型使用过程的适用性，淋雨房喷淋系统的设计时需充分考虑喷淋过程过程中水压在管道中衰减，从而造成尾部喷淋压力无法满足喷淋要求。根据QC/T476-2007客车防雨密封性限值及试验方法的要求，采用常规14米车型计算：

（1）淋雨计算公式（来自标准）：

对应流量计算公式为：

Q=6FN/625

式中：

Q——对应流量，单位为立方米每小时（m3/h）；

F——平均降雨强度，单位为毫米每分钟（mm/min）；

N——流量计所对应的喷嘴总数。

（2）喷淋强度：前喷淋：12mm/min；其余部位：8mm/min

（3）喷淋面：前、上、下、左、右。

（4）喷淋压力：0.15MPa（150kpa=0.15mp，近似于15m的水泵扬程），但为了有储备余量和便于调节，水泵扬程一般不低于28m。

（5）喷咀要求：60°实心锥体。孔径2.0mm（国标为2.5-3mm）

（6）理论流量计算：

结合你们的最大车型（喷咀数量：972，其中前窗：36，其余936）：

前窗喷淋：Q1=6*12*36/625=4.15m3/h。

非前窗喷淋：Q2=6*8*936/625=72m3/h。

水泵总流量：80 m3/h（15m扬程）

根据QC/T476-2007客车防雨密封性限值及试验方法，对应流量计算公式为：Q=6FN/625（式中：Q ——对应流量，单位为立方米每小时（m3/h）；F ——平均降雨强度，单位为毫米每分钟（mm/min）；N ——流量计所对应的喷嘴总数。）。按标准要求，喷淋强度：前喷淋：12mm/min；其余部位：8mm/min，喷淋面：前、上、下、左、右。喷淋压力：0.15MPa（近似于15m的水泵扬程），喷嘴要求：喷射角60°，孔径2.5mm。结合最大车型长度为14m理论流量计算：（喷咀数量：972，其中前窗：36，其余936），前窗喷淋：Q1=6*12*36/625=4.15m3/h，非前窗喷淋：Q2=6*8*936/625=72m3/h。水泵总流量：80 m3/h（15m扬程）。

实际淋浴房设计及使用时，还需充分考虑管路压力下降对整个系统喷淋压力的影响，管路压力下降为一般是由管道摩擦壓力下降、静压力下降和速度压力下降总和决定的。管道摩擦压力下降包含主管、支管、管附件及阀门等的压力下降，也要考虑管道的收缩及扩张和对接口等部位所造成的局部压力下降；静压力下降的产生是因为管道终始两端标高差而形成的；速度压力下降是由于管道终始两端流体的流速不同而形成的压降。对结构复杂管路系统应该采用分段考虑的原则，一般是在旁管路和主管路（或管道的收缩及扩张处）对接处分段，管附件分属于主管路，按主管路直径选取当量长度。同时根据流体对管壁的腐蚀、磨蚀、结垢和工况因素对管壁粗糙度进行选择。

实际流量计算时应该以实际管路喷头出水量倒推计算，并结合实际考虑管道摩擦压力下降、静压力下降和速度压力下降，适当留足水泵流量、杨程及功率余量抵消压力下降影响，因此实际计算如下：

Q= LN*60/1000（m3/h）

其中：L——喷咀流量，单位为L/min）；3.7 L/min为每个喷咀0.3MPa对应的流量（0.3mpa=30m的杨程的电机）。

N——所对应的喷嘴总数。

Q=3.7 L/min*972*60/1000=216 m3/h。

按照此计算：选择水泵参数为：KQW150/345-30/4

4 结语

水泵的实际流量为：209m3/h，扬程：33m，电机功率：30kw，水泵进出口管径：150。

所以实际流量远超标准所需流量，见图4。

如果具备条件可将所选水泵参数代入ANSYS 仿真模拟软件，验证水泵参数合理性，展现淋雨室的工作状况，缩短了产品的设计周期，提高了设计效率；为后续过程提供了完备的信息源，具备一定的产品信息数据处理功能；为淋雨室设计的系列化、标准化和通用化奠定基础。

参考文献：

[1]中国汽车工业总公司.汽车产品质量检验评定：机械工业出版社.1991.05.