后装压缩式垃圾车专用装置设计

后装压缩式垃圾车专用装置设计,压缩,垃圾车,专用,装置,设计 徐州师范大学工学院机械设计制造及其自动化专业毕业论文 第二章 XZ5110ZYS型后装压缩式垃圾车的专用装置原理分析与选 XY5110ZYS后装式压缩垃圾车采用“东风”EQ1108G6D15型底盘，经加装封闭式车厢、填塞装置、推卸料机构、举升油缸等专用工作装置，而组成的新型城市生活垃圾收集运输车。其在装载过程中具有对垃圾的压缩能力，使用推板卸载，则使卸载过程平稳、安全，机械化作业程度高、装载量大、操作方便、外形美观大方等优点，是一种较理想的城市生活垃圾运载工具[3][14][16]。 2.1 XZ5110ZYS型后装压缩式垃圾车的专用装置简介 XZ5110ZYS型后装压缩式垃圾车的专用装置由车厢、填塞器总成、推板、锁紧装置、取力操纵机构、液压系统等组成。垃圾从车尾部倒入填装器后，被自动破碎压缩，挤入封闭车厢。垃圾被运到处理场后，填装器被举起而敞开车厢后部，在车厢内一个巨大的刮板由前向后运动，把垃圾推出车外。现将垃圾车各装置分别简介如下： (1) 车厢 车厢为焊接机构，由前后框架、底架和若干个构件组成；侧顶板用钢板焊接而成，车厢前部安置推板油缸，后部通过销轴悬挂填塞器总成，形成一封闭的厢形载货空间，在车厢前部还安装了液压阀组，油箱及操纵阀。 (2) 填塞器总成 填塞器总成用销轴联接悬挂在车厢后部，是车厢内填装垃圾的工作装置。它由料斗、压实板、填塞板、油缸等组成，垃圾倒入料斗后，填塞板和压实板在液压油缸的驱动下分别作摆动和直线运动，将垃圾刮起，并压入车厢，车辆卸载时，填塞器总成由举升油缸举起，即可进行卸载作业。 (3) 推板装置 本装置是车辆的卸载工作装置，推板面板呈铲形，在推板油缸的推动下，推板向后作水平推挤运动，将垃圾推出车厢。推板两侧底部设有尼龙滑块，保证推板导轨作水平运动。 (4) 锁紧装置 锁紧装置是由销轴、锁紧钩等零件组成的连杆机构。在卸载作业及车辆在运行状态时，本装置呈锁紧状态，保持填塞器与车厢间紧密贴合；车辆卸载时，装置呈脱钩状态，填塞方可举起，装置不同的状态是靠举升油缸的伸出、缩回来实现。 (5) 取力操纵装置 取力器安装在底盘变速箱的右侧部位。取力器输出轴与油泵轴靠方向联轴节连接。当取力器主动齿轮与变速箱中间轴上的取力齿轮啮合时，齿轮泵即从发动机取得机械动力。取力器与变速箱间的齿轮啮合拟用动拉杆挂档，操纵位置在驾驶员位置左侧。 (6) 液压系统 该系统由柴油发动机通过变速器、取力器、联轴节带齿轮油泵供给动力，由齿轮油泵通过溢流阀、多路换向阀使各执行元件实现所需动作。整个液压系统的动作由手动控制。 2.2　XZ5110ZYS型后装压缩式垃圾车的专用装置原理分析与选择 2.2.1车厢的选择 后装压缩式垃圾车的车厢大多采用骨架式结构[11]。车厢的纵截面一般为直角梯形。车厢后端的斜角 α有利于装载厢以一定角度把垃圾送入车厢。车厢安装在车架上时，应与车架上平面保持1º左右向后的倾角，以便车厢内的污水能从后端排除。 车厢的横截面一般有矩形（图2-1）和鼓形（图2-2）两种。 从受力角度分析，鼓形截面不仅能承受较大的垃圾横向膨胀力，而且由于形成了顶面、左侧面和右侧面3个纵向柱面，使得车厢的纵向刚度和扭转刚度得到明显的增强。因此在中小型垃圾车上多采用这种截面，除车厢前后两端外，中部几乎不再需要布置加强梁。但由于鼓形横截面的厢壁成形工艺性较差，因此本后装压缩式垃圾车仍然采用矩形横截面的型式。 车厢的高度和宽度应使整个外廓尺寸符合法则要求。 　　 (a) (b) 　 (a) 矩形 (b) 鼓形　 图2-1 车厢的横截面 2.2.2推板及其驱动方式的选择 后装压缩式垃圾车的系列化一般是按车厢横截面大小分档。即某一规格的横截面适应一定车厢装载容积范围。在同一容积范围内采用同一规格的推板和装载厢。 由于车厢内的垃圾车受到强烈的挤压，垃圾的反弹膨胀力作用于厢壁而形成了阻碍厢内垃圾移动的摩擦力，故垃圾不易以车厢倾斜的方式自动卸出，而必须采用强力推卸的方法使垃圾推出厢外。推板的驱动方式一般有两种， (a) (b) (a)油缸水平布置 （b）油缸斜向布置 图2-2 油缸直接驱动方式 一种是多级油缸直接驱动方式。油缸为一般水平布置，以获得较高的驱动效率并简化结构,如图2-2a。如果油缸水平布置受到纵向尺寸的限制，则可斜向布置如图2-2b。但这样布置不但增加了构件受力，而且驱动力的垂直分力作用在导轨上，从而降低了驱动效率。另一种推板驱动方式是通过连杆机构放大驱动行程来驱动推板。如果设计合适，在车厢垃圾排空时，推板停留在车厢后部，而且在填装力达到一定值时，推板方可被推动向车厢前部退缩，这样可使车厢内的垃圾受压均匀，同时也避免了车厢“填不满”的情况发生。本车采用后一种推板驱动方式。 2.2.3 装填机构的选择 装载厢总成是由装载厢体和内部的压缩机构组成。其作用是把垃圾填装到装载厢内进行压碎压实处理，然后再向车厢内挤压。 a. 压缩机构 一般的压缩机构有复合连杆式压缩机构、带弧形板复合式压缩机构和滑板式压缩机构三种，而我们所用的是滑板式压缩机构。 滑板式压缩机构的工作原理如图2-3所示。 滑板1由油缸驱动，并沿装载厢侧壁上的导轨作斜向直线往复移动。刮板2及与它铰接的刮板驱动油缸均铰接在滑板上，因此刮板既可随滑板一起作往复移动又可绕固定在滑板上的铰接中心转动，它与上述的两种压缩机构比较。由于装载厢底部靠车厢的下半段为一与滑板运动方向平行的平面,因而在由状态e转变为状态g时，驱动油缸的全部有效功率将垃圾向车厢内压实，在这个过程中刮板施力方向始终保持不变。 3 4 1 2 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f ) ( g ) 1.滑板（压实板） 2.刮板（清扫板） 3.刮板油缸（清扫油缸） 4.滑板油缸 （压实油缸） 图2-3 滑板式压缩机构 b. 填装角 滑板式压缩机构是以一个固定的角度来施加斜向挤压力的。如图2-4所示。称为垃圾填装角。是前述的车厢后端的安装斜角。而则是滑板导轨轴线与装配结合面的夹角。因此=-。填装角一般选取45º左右。 图 2-4 垃圾车的装填角 c. 填装斗容积 垃圾由装载厢入口倒入其下腔的填装斗后，呈自然堆积状态。其截面如图2-5所示。图中β为垃圾的安息角。 因此填装斗容积大小的确定应考虑以下几方面因素：使用条件（即斗内倾倒垃圾的方式）。如果垃圾车主要用来收集分散垃圾或袋装垃圾，则填装斗容积可以小些。若主要用来收集桶装垃圾、斗装垃圾或手推车装垃圾、就要考虑一次装一桶还是 图2-5 填装斗容积 两桶（或斗、车）等等，总之填装容积应与此相适应。填装斗容积还应与车厢总容积相协调，大厢小斗会降低装载效率；小厢大斗则造成材料和动力的浪费。此外还应能满足整车总布置和道路条件的要求。 d. 装载厢在车厢上的锁紧 装填垃圾时，垃圾对装载厢的反作用力将使装载厢向后顶起而与车厢分离，导致填装作业无法进行。所以当垃圾卸毕装载厢落座后必须将其下部锁紧在车厢上，这是填装作业的需要 ，也是汽车行驶时防止装载厢跳动的需要。 最简单的锁紧方法是采用螺栓锁紧。即在车厢后端下部装一活节螺栓螺母机构。装载用落座后 ，把活节螺栓插入装载厢的相应的槽口内，拧紧螺母即可锁紧装载厢。在需要举升装载厢时，则先松开螺母，并把活节螺栓抽出槽口即可。这种机构虽然简单，但操作并不便，并与整个专用装置的自动化操作脱节，同时也容易产生误操作。 第二种锁紧方法是采用销、契或钩子进行锁紧。活动紧固件的动作可由单独油缸或气缸驱动。该油缸必须与举升油缸联锁，即开锁→举升，以及落下→锁紧，避免产生误操作。如果把举升油缸行程设计得稍微靠前一些，利用这一超前的行程来驱动活动紧固件，也可以获得同样的效果。 第三种锁紧方法：把装载厢和车厢的铰接设计成销子和长槽连接。举升油缸的下支座焊接在车厢上，上支座焊接在装载厢侧壁上，当举升油缸刚伸出时，由于焊接在装载厢侧壁下端的销子卡在焊接在车厢上的槽口内，因此装载厢不能转动。结果，举升油缸顶起整个装载厢，使其沿斜向贴合面向上平移一段距离。与此同时铰接处的销子（固定在装载厢上）从长槽（固定在车厢上）下端逐渐移动到上端。一旦销子从槽口内脱出（即表示装载厢下部与车厢脱离约束，装载厢即可在举升油缸继续作用下，绕上铰接销转动。当油缸回缩时，因装载厢质心在油缸支座的后侧（右侧），因此销子与长槽仍继续保持原来接触位置，装载厢绕销子转动，落下并与车厢结合面相贴合，油缸继续回缩，装载厢即沿贴合面下移，上铰接处销子回到起始位置，同时下部销子又进入槽口内，并将装载厢锁住在车厢上。 XY5110ZYS后装式压缩垃圾车采用第三种锁紧方法。 2.2.4 推挤卸料机构的选择 由于车厢内的垃圾受到强烈的挤压，垃圾的反弹膨胀力作用于厢壁而形成了阻碍厢内垃圾移动的摩擦力，故垃圾不易以车厢倾斜方式自动卸出，而必须采用强力推卸的方法垃圾推出厢外。卸车用推板推出，从根本上解决了倾斜式垃圾车可靠性差的问题。 采用推挤卸料结构有许多优点：1、对整车质心位置、稳定性、停坡度等总体性能均有利。有效地避免了倾翻卸料带来的质心后移的危险。2、能量损失较小，设计较合理。3、简化了车厢和车架结合处的结构。 为了方便加工，该车推挤面断面选择了直面型，相对于其他两种推挤面结构形式—折面型和曲面型,如图2-6所示，直面型虽然加工简单，但受力集中，可靠性差。推挤板四周与车厢内壁空隙较小，推挤板运动时容易卡滞。 ] 图2-6 推挤面结构形式 2.2.5 压缩机构极其控制系统的选择 该车选用了结构简单实用,装载压缩性能好的滑动刮板式压缩机构。 该车具有单独装载和连续装载的功能, 连续顺序动作保持连贯,不发生干涉现象。但压缩机构除标准中的两项功能外,还应增加反向操纵和短循环等功能。例如在工作进程中,当被粗大物料卡住或者出现其他意外情况时,通过反向操纵,可以使压缩机构做出与工作循环方向相反的运动, 使压缩机构脱离卡滞物,排除意外后即可恢复正常工作。另外,当尾箱中倒入的垃圾过满时, 通过短循环操纵, 可以使压缩机构较早地做出扫刮和压实动作,避免部分垃圾被推出尾箱。因此,作为一个较为完善的压缩机构还应具备反向操纵和短循环功能。 压缩机构是压缩式垃圾车的重要工作装置,该机构要实现的功能较多,它的控制系统也是整车控制系统中最为复杂的部分。因此,压缩机构控制系统的可靠性对整车至关重要。 常用控制系统可分为非电气控制系统和继电器控制系统。非电气控制系统,如手动系统(或全液压系统),结构单一,系统多由液控元件组成,基本上不涉及电气部分,但因手动系统(或全液压系统)的局限性,使得该类系统很难实现压缩机构的多种功能。而该车选用的继电器控制系统,是通过对压缩机构的液压系统和电气系统进行有机的结合,能很好地满足压缩机构多种功能的要求,实现机构的自动控制,提高垃圾车的自动化水平。但继电器由于触点动作寿命有限,可靠性较差,而一台垃圾车所用继电器的数量又较多,一旦发生故障,即不易判断也不易维修。 随着PC(可编程控制器)和PLC(微电脑控制)技术的提高和价格的日趋下降,近年来PC和PLC 控制系统在压缩式垃圾车上得到了越来越广泛的应用。与继电器控制系统相比, PC和PLC 控制系统可靠性高,平均故障时间在5万小时以上。它们还具有完善的监视和诊断功能,便于系统的检测和维修。对于不同吨位的垃圾车,根据液压系统所需的压力,流量的不同,通过计算即可确定泵、阀、油缸的规格大小,然后进行选型和设计安装。先进的PLC(微电脑控制) 控制系统根据垃圾车作业流程的动作要求,在垃圾倒入压填斗后, 刮板张开、压板压下、刮板刮入、压板上拉。如此循环填装垃圾,装满后拉走卸掉.据此可列出程序控制程序图。系统中采用接近开关来检测各个动作的位置,并控制动作的衔接。例如在装填循环中, 刮板张开到位后接近开关导通,于是压板接着压下，以此实现装填循环。如果垃圾中有石块等硬物时,可能会影响压缩循环的进行,而程序中设置“设定时间到”这一条件语句,转而进行下一步动作,不再强行压缩.而在卸垃圾时,用接近开关来检测压填斗的举升,如果没有举升到位,推板就不能推出卸料。在压填斗举升到位之后再作一次压缩循环,从而将斗内可能残余的垃圾清除掉。 XY5110ZYS后装式压缩垃圾车采用手动控制。 2.3 本章小结 本章通过对XY5110ZYS后装式压缩垃圾车专用装置原理的深入研究，针对专用装置的不同结构形式作了细致的理论分析，最终确定了专用装置。 13