洗掃車高壓水泵驅(qū)動方式研究

中圖分類號：U469 收稿日期：2025-02-22 DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.07.015

Research on the Driving Mode of High-pressure Water Pump for Cleaning Vehicle

Hu Jianhua CRRC Times Electric Vehicle Co.，Ltd，.Zhuzhou 412000，China

Abstract：Theflowofthehigh-pressurewaterpumpoftheroadsweepercanbeadjustedaccordinglyaccordingtothedifferentdegreesofroaddirt，andthe igh-presurepumpmatchestheappropriateworking spedunderdiferent workingmodes，whichcan achieve thepurposeofsavingwaterandenergy，andtheenergyconsumptionandcontinuous workingtimearethe mainperformanceparameters theroadsweeper.Selectingthe motordirectdrive high-pressre waterpumpdrive modecancontrolthehigh-pressure water pump speed independently，which can achieve the purpose of water energy saving.

Key words：Sweeping vehicle;High pressure water pump;Drive mode;Water saving;Energy saving

1前言

2工作原理

洗掃車傳統(tǒng)的高壓水泵驅(qū)動方式是以副發(fā)動機（簡稱“副機”皮帶輪帶動高壓水泵為主，但是在洗掃模式中副機同時是驅(qū)動風機的，在不影響吸嘴吸力的情況下，無法多次改變副機轉(zhuǎn)速來改變高壓水泵轉(zhuǎn)速。高壓水泵為三缸柱塞泵，其轉(zhuǎn)速決定其輸出流量，若轉(zhuǎn)速不變，則流量輸出是恒定的。而對于比較干凈的作業(yè)路面，可以通過減少高壓水流量來達到節(jié)約用水，以及提升一次連續(xù)作業(yè)時長的目的，所以這種驅(qū)動方式就限制了洗掃車對不同的臟污路面進行流量改變的靈活性[1-2]。

結合環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化這一市場趨勢，可以用獨立的電機來驅(qū)動高壓水泵，使高壓水泵的轉(zhuǎn)速不受其余裝置的限制，合理匹配作業(yè)轉(zhuǎn)速，以便達到節(jié)能、節(jié)水目的[3-4]。

本文以某公司純電動洗掃車為例，分析副機皮帶輪帶動高壓水泵和電機驅(qū)動高壓水泵這兩種驅(qū)動方式的節(jié)水量和作業(yè)功率。該洗掃車高壓水泵為某進口品牌的柱塞泵，額定轉(zhuǎn)速 1450r/min ，額定壓力 10MPa ，流量150L/min ，額定功率 30kW 。

2.1副機皮帶輪帶動高壓水泵方式

副機啟動后，開啟洗掃模式，副機上面的兩個皮帶輪通過皮帶傳動會分別帶著風機和水泵皮帶輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動風機和高壓水泵工作[5]。副機皮帶輪帶動高壓水泵的結構形式如圖1所示。

圖1副機皮帶輪帶動高壓水泵的結構形式

1.高壓水泵2.高壓水泵皮帶輪3.高壓水泵窄V皮帶4.副機皮帶輪 5.副機系統(tǒng)6.風機皮帶輪7.風機

2.2電機直驅(qū)高壓水泵方式

圖2所示為電機驅(qū)動高壓水泵的結構形式，可以看出，電機直驅(qū)高壓水泵，可隨意調(diào)節(jié)高壓水泵轉(zhuǎn)速，從而控制水泵流量[6]。

圖2電機驅(qū)動高壓水泵的結構形式

1.高壓水泵2.電機

3流量分析

以全洗掃、單角噴、自潔這三種作業(yè)模式下來計算兩種驅(qū)動方式的流量，從而計算用水量。設定各工作模式的噴嘴型號和噴嘴數(shù)量是相同的，系統(tǒng)工作壓力設為50bar ，系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力設為 70bar 。兩種工作模式下噴嘴在不同工作壓力下的總流量參數(shù)如表1所示。

表1噴嘴總流量參數(shù)表

根據(jù)高壓水泵流量與轉(zhuǎn)速關系，計算兩種驅(qū)動形式下三種作業(yè)模式的流量：

式中， Q 為高壓水泵流量， L/min;n 為高壓水泵轉(zhuǎn)速， r/min 。

3.1副機皮帶輪帶動高壓水泵流量計算

副機皮帶輪帶動高壓水泵的驅(qū)動形式的洗掃車一般會設標洗和強洗兩種轉(zhuǎn)速[7]，標洗最常用，標洗時全洗掃狀態(tài)副機轉(zhuǎn)速 1450r/min ，單角噴和自潔模式下，副機轉(zhuǎn)速為 1200r/min ，傳動比為0.71，結合式（1），計算副機皮帶輪帶動高壓水泵三種工作模式下的各主要

參數(shù)，詳見表2。

表2主要參數(shù)表（副機皮帶輪帶動高壓水泵）

3.2電機直驅(qū)高壓水泵方式流量計算

如遇干凈路面，可將電機轉(zhuǎn)速調(diào)至 900r/min ，此時高壓水泵的轉(zhuǎn)速也是 900r/min ，結合式（1）和表1，計算電機直驅(qū)高壓水泵在三種工作模式下的各主要參數(shù)，詳見表3。

表3主要參數(shù)表（電機直驅(qū)高壓水泵）

根據(jù)表2和表3的計算結果，結合表1，得知：

全洗掃模式下，電機直驅(qū)高壓水泵方式比副機皮帶輪帶動高壓水泵方式每分鐘節(jié)省流量 （106.5-93）L/min= 13.5L/min 。

單角噴模式下，電機直驅(qū)高壓水泵方式比副機皮帶輪帶動高壓水泵方式每分鐘節(jié)省流量 （56.06-42）L/min= 14.06L/min ，副機皮帶輪帶動高壓水泵方式比電機直驅(qū)高壓水泵方式系統(tǒng)工作壓力要高，且還會溢流。

自潔模式下，因為沒有溢流流量，水泵轉(zhuǎn)速一樣，所以此兩種驅(qū)動方式的流量值一樣。

假定清水箱容積 9000L ，那全洗掃模式電機直驅(qū)高壓水泵方式比副機皮帶輪帶動高壓水泵方式下一次連續(xù)作業(yè)時間可以多 12.3min ，在作業(yè)速度 10km/h. 洗掃寬度 3.5m 時，作業(yè)面積增加 7175m² 。同樣，單角噴模式下，也可以增加作業(yè)面積。由此可見，電機直驅(qū)高壓水泵在適應不同臟污程度的路面下作業(yè)更方便，在比較干凈的路面上作業(yè)更加節(jié)水。

4功率分析

根據(jù)水泵性能曲線圖（圖3）可知，隨著水泵工作壓力越小，功率越??；根據(jù)表2和表3計算的系統(tǒng)工作壓力，電機直驅(qū)高壓水泵的驅(qū)動方式在三個工作模式下都要小，系統(tǒng)工作壓力越小，能耗越小，而且窄V帶的傳動效率只有 85%～95% ，電機直驅(qū)高壓水泵的驅(qū)動方式更節(jié)能。

圖3水泵性能曲線圖

5結語

電機直驅(qū)高壓水泵技術，能精準匹配負載，避免“大馬拉小車\"現(xiàn)象，提升作業(yè)精度等，其憑借高效、智能、環(huán)保的優(yōu)勢，將成為環(huán)衛(wèi)及高壓流體設備領域的革命性解決方案。隨著新能源轉(zhuǎn)型和智能化需求的爆發(fā)，未來5～10年其市場份額將顯著增長，并可能逐步替代傳統(tǒng)傳動方式。后續(xù)融合電機控制算法、系統(tǒng)集成能力，以及跨行業(yè)應用場景，將會極大提升企業(yè)發(fā)展競爭力。

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作者簡介：

胡堅華，女，1987年生，工程師，研究方向為清洗清掃類環(huán)衛(wèi)車水路系統(tǒng)。