后裝壓縮式垃圾車專用裝置設(shè)計,壓縮,垃圾車,專用,裝置,設(shè)計 工 學(xué) 院 技術(shù)教育學(xué)院 徐州師范大學(xué) 畢業(yè) (論文) 任務(wù)書 一、設(shè)計題目： XZ5110ZYS后裝壓縮式垃圾車專用裝置設(shè)計與研究 二、設(shè)計任務(wù)要求及主要原始資料： 設(shè)計任務(wù)要求： 1、垃圾車發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀 2、專用裝置原理分析與選擇 3、專用裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計 4、人機工程及綠色設(shè)計 主要原始資料： 1.后裝壓縮式垃圾車綠色設(shè)計，丁繼斌. 城市車輛，2003.4 2.對接式壓縮垃圾車的功能和結(jié)構(gòu), 李金顯. 專用汽車，2002.3 3.淺談QG5101ZLJ后裝壓縮式垃圾車, 王生業(yè). 青?？萍?，1999.2 4.城市垃圾車用液壓控制系統(tǒng), 秦四成，戴培清. 重型汽車，2001.2 三、設(shè)計時間：2004年4月5日至2004年6月10日 指 導(dǎo) 老 師： 丁 繼 斌 系（部）主任： 邢 邦 圣 工 學(xué) 院 技術(shù)教育學(xué)院 徐州師范大學(xué) 畢 業(yè) 論 文 論 文 題 目 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車專用裝置設(shè)計與研究 系（部）： 機 械 工 程 系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 00機制41 學(xué) 生： 莊 為 山 2004 年 4 月 5 日至 2004 年 6 月 10 日 徐州師范大學(xué)工學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 參考文獻 1.后裝壓縮式垃圾車綠色設(shè)計，丁繼斌. 城市車輛，2003.4 2.壓縮式垃圾車基本結(jié)構(gòu)型式探索和分析, 鄭培康. 專用汽車，1995.1 3.對接式壓縮垃圾車的功能和結(jié)構(gòu), 李金顯. 專用汽車，2002.3 4.淺談QG5101ZLJ后裝壓縮式垃圾車, 王生業(yè). 青?？萍?，1999.2 5.城市垃圾車用液壓控制系統(tǒng), 秦四成，戴培清. 重型汽車，2001.2 6.后裝壓縮式垃圾車的初步探討, 王承基. 專用汽車，1990.3 7.工程可靠性，王少萍. 北京：北京航空航天出版社，2000.4 8.現(xiàn)代機械設(shè)備手冊，陸元章. 北京：機械工業(yè)出版社，1996.6 9.液壓系統(tǒng)污染控制, 夏志新. 北京：機械工業(yè)出版社，1992.7 10.人機工程設(shè)計, 郭青山，汪元輝. 天津：天津大學(xué)出版社，1994.8 11.后裝壓縮式垃圾車裝載壓縮機構(gòu)及其比較分析, 盛金良，顧煒. 工程機械，1994.2 12.壓縮式垃圾車卸料機構(gòu)設(shè)計分析, 胡寧，范俊清. 專用汽車，1996.4 13. NZ系列后裝壓縮式垃圾車提升機構(gòu)的改進, 李宇峰. 廣西交通科技，1997 .2 14. 徐州特種汽車總廠，Z5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車設(shè)計計算書 15. 徐州特種汽車總廠，XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車說明書 16.新編夜壓工程手冊, 雷天覺. 北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.12 17.機械系統(tǒng)設(shè)計, 朱龍根. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.5 18.液壓與氣壓傳動, 章宏甲. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.5 19.工業(yè)造型設(shè)計, 龐志成. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002.8 20.汽車造型設(shè)計, 龐志成. 南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1993.7 38 徐州師范大學(xué)工學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 后 記 在本次畢業(yè)論文完成過程中，我得到了徐州師范大學(xué)工學(xué)院機械系領(lǐng)導(dǎo)和老師的大力支持。我要對機械工程系的各位領(lǐng)導(dǎo)對此次畢業(yè)設(shè)計的重視表示衷心的感謝。同時，對系里的各位老師，特別是幾任班主任——郭玉琴老師，丁繼斌老師，郭永環(huán)老師，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活中，給了我很多的幫助和指導(dǎo)。正是他們的關(guān)心和幫助，使我成長為一名合格的大學(xué)畢業(yè)生，為我今后踏上工作崗位奠定了堅實的基礎(chǔ)。 本文是在尊敬的導(dǎo)師丁繼斌老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。他以其淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開拓進取的精神和高度的責任心，給我的學(xué)習(xí)、工作、生活以很大的影響，使我終生難忘，并將永遠激勵我奮發(fā)向上。值此學(xué)位論文完成之際，謹向敬愛的導(dǎo)師表示衷心的感謝，并致以崇高的敬意！ 感謝同組的成振琴、倪輝和嵇余燕同學(xué)，在整個畢業(yè)設(shè)計期間，大家親密合作，發(fā)揮團隊精神，使得畢業(yè)論文順利完成。同時，感謝所有給我?guī)椭钠渌蠋熀屯瑢W(xué)。 37 - - 徐州師范大學(xué)工學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 第一章 前 言 1.1 國內(nèi)垃圾車發(fā)展與現(xiàn)狀 隨著城市規(guī)模的不斷擴大，城市化水平不斷提高，作為城市環(huán)保課題之一的垃圾收運問題就越顯突出。據(jù)國家權(quán)威部門預(yù)計：“九五期間自動裝卸壓縮式垃圾車需求量約為6000-7000輛，并且向密封化、自動化、大型化發(fā)展，需要引進國外先進技術(shù)和樣車”。 自上世紀八十年代以來，為跟上這一形勢，國外各大專用汽車生產(chǎn)廠家紛紛開發(fā)省時、省力、能防止二次污染的、高效的垃圾車。主要車型有：敞開式垃圾車、加蓋式垃圾車、集裝箱式垃圾車、側(cè)裝式垃圾車、后裝式垃圾車、活動底板式垃圾車、液壓推頂式垃圾車和拉臂式垃圾車[4][6]。 隨著生活的改變，垃圾的比重不斷加大，據(jù)報道，城市中每年每人制造約1.20噸的生活垃圾。這些生活垃圾大部分用城市垃圾車運走，因此，用重型汽車改裝的大裝載容積的城市垃圾車應(yīng)運而生。從此我國環(huán)衛(wèi)車輛開始發(fā)生質(zhì)的變化，許多企業(yè)經(jīng)過自主開發(fā)，引進和消化國外先進技術(shù)，生產(chǎn)出快速高效、全封閉、可防止二次污染，符合現(xiàn)代城市建設(shè)環(huán)保要求的各種環(huán)衛(wèi)車輛，得到越來越廣泛的應(yīng)用，其市場迅速擴大，在不斷的探索中，逐漸成熟化并取得很好的社會效益。適應(yīng)當前市場需求和今后發(fā)展方向，得到迅速普及和推廣使用，并逐步代替了帶側(cè)面液壓提升機構(gòu)而無壓縮機構(gòu)，不能到門到戶的廂式垃圾集運車。 目前，國內(nèi)垃圾車制造行業(yè)的主要有： 中韓合資北京市華材特裝車有限公司（“華材牌”）； 上海市環(huán)境工程設(shè)計科學(xué)研究所； 中日合資南京晨光航天應(yīng)用技術(shù)股份有限公司（晨光牌）； 遼寧撫順起重機總廠； 徐州特種汽車總廠（華風(fēng)牌）； 中國第一汽車集團四川專用汽車廠（遠達牌）； 濟南哈勒汽車制造有限公司（哈勒牌）； 武漢九通汽車廠（九通牌）； 南寧專用汽車廠（象力牌）等 1.2 本課題研究的目的和主要內(nèi)容 近年來，環(huán)保逐漸成為一個熱門話題，經(jīng)濟的增長加速了我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的升溫，環(huán)保方面存在的急待解決的眾多問題同時也暴露出來，其中垃圾的處理屬于重中之重，垃圾的運輸問題成為研究的焦點。 中國人口近十三億，城市垃圾年產(chǎn)量達一億噸以上，每年以八個百分點遞增。我國現(xiàn)又處在國民經(jīng)濟持續(xù)快速增長和城市化加速發(fā)展時期，而垃圾處理技術(shù)整體水平仍然較低，垃圾無害化水平與發(fā)達國家還有較大差距。垃圾污染日益嚴重，已經(jīng)成為中國政府高度重視和致力解決的重大社會問題之一。 根據(jù)我國城市車輛過多、交通不暢的狀況，以及發(fā)展壓縮效率高、大噸位垃圾收集的成熟經(jīng)驗，都應(yīng)以大型垃圾車為主。特別是垃圾處理場，離城市市區(qū)較遠，平均約為30-50km，市區(qū)往垃圾場送垃圾使用大噸位垃圾車相對來說是經(jīng)濟的，并且有較好的社會效益，適合當前市場需求和今后發(fā)展方向，市場前景是相當廣闊的。 而近年來垃圾的收集運輸主要以擺臂式自裝卸車，側(cè)裝式垃圾車，由于自身存在的飄，灑，撒，漏等二次污染，容量小，可壓縮性差等性能缺點，已經(jīng)不能適應(yīng)環(huán)保發(fā)展的需求，后裝式垃圾車將是垃圾收集運輸?shù)睦硐牍ぞ摺? 同樣隨著人們生活水平的不斷提高，高層建筑和住宅小區(qū)不斷增多，城市垃圾的成份發(fā)生了很大變化，其變化特點是：密度不斷下降，可壓縮性增強，壓縮后的垃圾為原來體積的1/3-1/5，對垃圾車車的壓縮需求越來越大。為提高垃圾車的裝載功能和收運容量，加強對城市垃圾收運車的研制和推廣，大力發(fā)展后裝式壓縮式垃圾車，是我國城市垃圾收集的主要手段，也是迫切需求。同時它還對是對實現(xiàn)環(huán)衛(wèi)放射線學(xué)機械化，現(xiàn)代化，減輕工人勞動強度，保持城市潔凈美觀將起到極為重要的作用， 本課題的研究目的是通過對專用裝置的分析與研究，最終設(shè)計出造型優(yōu)美、合乎市場化的高效綠色垃圾車。這樣一來不僅使垃圾車環(huán)保，而且美觀實用。其主要內(nèi)容有： 第一章 前言 國內(nèi)垃圾車現(xiàn)狀，本課題研究的目的及主要內(nèi)容； 第二章 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車的專用裝置原理分析與選擇； 第三章 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車專用裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計； 第四章 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車綠色設(shè)計； 最后是本文的結(jié)論。 3 徐州師范大學(xué)工學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 第三章 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車專用裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車產(chǎn)品的專用裝置液壓系統(tǒng)是整個專用裝置系統(tǒng)的重要組成部分，液壓系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響到垃圾車功能能否順利實現(xiàn)。為此，我們需要設(shè)計一套結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，操作方便的專用裝置液壓系統(tǒng)。 3.1液壓系統(tǒng)總體方案設(shè)計 (a) 舉升油缸（b）推板油缸 （c）清掃油缸（d）壓實油缸 圖3-1 XZ5110ZYS后裝壓縮式垃圾車液壓原理圖 溢流閥 1）溢流閥的作用是：調(diào)節(jié)泵的出口壓力，把多余的液壓油引入油箱。使液壓系統(tǒng)液壓輸出壓力保持恒定的壓力值。一般用于有定量泵的液壓系統(tǒng)，閥口常開。 2）溢流閥一般用作溢流閥、安全閥、背壓閥和遠程調(diào)壓、系統(tǒng)卸荷使用。 與安全閥的相同點：符號與安全閥相同。 與安全閥的區(qū)別： ①安全閥的作用是當系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時，進行卸載，閥口常閉。 ②溢流閥一般用于定量泵，安全閥一般用于變量泵。 如圖3-2所示，溢流閥使液壓系統(tǒng)液壓輸出壓力保持恒定的壓力值，圖3-3所示為推板油缸部分的可調(diào)溢流閥。 圖3-2 系統(tǒng)溢流閥 圖3-3推板油缸溢流閥 舉升油缸 圖3-4 液壓系統(tǒng)舉升部分 三位四通電磁閥的彈簧采用自動復(fù)位，目的是使在扳動操縱手柄后，當操作人員松開手柄后，舉升油缸能使得裝填廂停止在任意位置。 工作過程： 手柄向左扳動，控制閥在的位置，液壓油進入舉升油缸下腔，活塞伸出，使裝填廂舉起。 手柄向右扳動，控制閥在的位置，液壓油進入舉升油缸上腔，活塞回縮，使裝填廂下落。 單向節(jié)流閥的作用是控制舉升油缸的下降速度，使裝填廂恒速下降，以防止裝填廂下降速度太快，增強安全性。 使用液控單向閥的目的是能通過液控單向閥回油。 推板油缸 圖3-5 液壓系統(tǒng)推卸料部分 工作過程： 手柄向右扳動，控制閥在的位置，進油口進油。液壓油進入舉升油缸下腔，活塞伸出，使推卸料油缸活塞前伸，推動推板，將垃圾推出車廂。 手柄向左扳動，控制閥在的位置，推板油缸停留在車廂的最后端，當裝填機構(gòu)的壓實油缸將垃圾壓入車廂時，由于有背壓的作用，活塞逐漸回縮，直至推板回到車廂的最前端。 清掃油缸 圖3-6 液壓系統(tǒng)清掃部分 三位四通電磁閥的彈簧采用手動復(fù)位，目的是使在扳動操縱手柄后，當操作人員松開手柄后，清掃油缸能繼續(xù)工作，直到相應(yīng)的止點為止。 工作過程： 手柄向右扳動，控制閥在的位置，液壓油進入清掃油缸上腔，活塞回縮，使清掃油缸逆時針旋轉(zhuǎn)，準備進行清掃垃圾。 手柄向左扳動，控制閥在的位置，液壓油進入清掃油缸下腔，活塞伸出，使清掃油缸順時針旋轉(zhuǎn)，清掃垃圾（對垃圾進行第一次壓縮）。旋轉(zhuǎn)到位后，保持在終點狀態(tài)。 壓實油缸 圖3-7液壓系統(tǒng)壓實部分 三位四通電磁閥的彈簧采用手動復(fù)位，目的是使在扳動操縱手柄后，當操作人員松開手柄后，壓實油缸能繼續(xù)工作，直到相應(yīng)的止點為止。 工作過程： 手柄向右扳動，控制閥在的位置，液壓油進入壓實油缸上腔，活塞回縮，使壓實油缸下降（同時帶動清掃油缸下降），準備在清掃油缸工作完畢之后，對垃圾進行二次壓縮。 手柄向左扳動，控制閥在的位置，液壓油進入壓實油缸下腔，活塞伸出，使壓實油缸上升（同時帶動清掃油缸上升），壓實垃圾（對垃圾進行二次壓縮），并最終將垃圾推入車廂。當垃圾被壓入車廂后，由于推板液壓油路的背壓閥有背壓作用，將推板廂前推動一段距離。 3.2選擇液壓缸 由于在推卸料時，推卸料油缸主要克服垃圾與底板和內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦力，因此，計算推力時，應(yīng)考慮的垃圾與底板的摩擦力、垃圾內(nèi)壁的摩擦力等因素。由于在卸料開始時刻所需卸料油缸液壓推桿推力最大，而此時卸料油缸推桿又處于最不發(fā)力位置，因此，在分析推料油缸和推板的受力時，應(yīng)求出其在卸料開始時刻時的受力情況，并以此為依據(jù)，進行相關(guān)的計算，選擇推卸料油缸、壓實油缸初始尺寸[5][9]。 3.2.1液壓缸的設(shè)計計算 垃圾與底板的摩擦力 根據(jù)有關(guān)材料，非金屬的靜摩擦系數(shù)大致如表3-1： 垃圾車推卸料機構(gòu)及其受力情況如圖3-1、圖3-2所示，取垃圾與鋼板的靜摩擦系數(shù)μ0＝0.4。現(xiàn)求最佳θ角和最小F值。 摩擦副材料 靜摩擦系數(shù)（μ0） Ⅰ Ⅱ 石 金屬 0.3～0.4 木 金屬 0.6（干）；0.2（濕） 土 土 0.1～0.25 石 土 0.5（干）；0.3（濕） 木 石 0.4 木 木 0.2～0.5 表3-1摩擦系數(shù)表 圖3-8推卸料機構(gòu)示意圖 圖3-9推卸料受力分析圖 （3-1） （3-2） 根據(jù)受力平衡條件有： 解得： （3-3） 于是： （3-4） 顯然，當為最大值時，F(xiàn)1的值最小。為此，用數(shù)學(xué)方法構(gòu)造一個三角形，來求得最佳值，其配方如圖3-3： μ0 1 α 圖3-10 摩擦系數(shù)配方圖 （3-5） 顯然，當 時，，獲得最大值。 此時： （3-6） 又： 故： 所以： （3-7） 由 μ0＝0.4 可得： （3-8） 故當只計算垃圾與底板的摩擦?xí)r，需要的最小推力為： （3-9） 垃圾與車廂左、右側(cè)壁和上壁的摩擦力 斜置的推板受力情況如圖3-4所示，推板通過A處的導(dǎo)槽和B點的導(dǎo)輪支持，可在車廂側(cè)圍上滑動。若車廂的長、寬、高分別為a、b、h，車廂內(nèi)受擠壓的垃圾產(chǎn)生的壓強為p。 圖3-11 推板受力圖 卸料過程中，壓縮的垃圾在車廂左、右側(cè)壁和上壁產(chǎn)生的摩擦阻力F2為： （3-10） 式中：——垃圾與車廂壁之間的靜摩擦系數(shù)； ——受擠壓的垃圾產(chǎn)生的壓強。 所需要推卸料油缸的最小力 由上述1、2知，推料油缸所需要的最小力為： （3-11） 壓實油缸推力計算 在車廂即將裝滿時，所需要的壓實油缸的壓實力的水平分量最大，因此，壓實油缸的選擇應(yīng)以在車廂即將裝滿時為設(shè)計依據(jù)。可以認為，此時壓實油缸壓實力的水平分量滿足大于或等于推卸料油缸在卸料開始時刻的推力的水平分量，就可以將垃圾完全地壓進車廂，達到設(shè)計要求。 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車初始設(shè)計參數(shù)[14]： 1）推料板的傾角為：； 2）車廂有效的長、寬、高： ； 3）垃圾與車廂左、右側(cè)壁和上壁的摩擦系數(shù)取為：； 4）推板自重：； 5）裝載質(zhì)量：； 6）卸料推板尺寸：； 7）受擠壓的垃圾產(chǎn)生的壓強：由于裝填機構(gòu)將垃圾壓入以及推卸料機構(gòu)驅(qū)動推板將垃圾推出時，垃圾的密度的不確定性，因此，垃圾在傳遞壓實力和推力時既不是固體傳遞，也不是液體傳遞，在長度方向上垃圾與車廂左、右側(cè)壁和上壁產(chǎn)生的摩擦力也不相等，鑒于此，根據(jù)相關(guān)文獻，取=11503N/m2； 8）由上述7）的分析以及表3-1，取垃圾與車廂左、右側(cè)壁和上壁的摩擦系數(shù)為： ； 于是： 由于此時清掃油缸壓力固定，因此在壓實油缸動作時，可以把清掃油缸與清掃板視為一個剛體。顯然，此時壓實油缸推桿的推力的水平分量應(yīng)大于等于推板卸料油缸推桿推力的水平分量，即： 從而求得： （3-12） 式中為裝填角，當確定以后，就可以根據(jù)式1-12計算出的值。 3.2.2選擇推板液壓缸 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車采用東風(fēng)EQ1116G18D型二類底盤，配套6105QA7型柴油發(fā)動機，為液壓系統(tǒng)的提供最大工作壓力為14Mpa，推板液壓缸總行程為3210mm [16][18] 初選液壓缸為4TG-C180*3210（其中缸徑分別為140，115，90，63。行程分別為750，785，820，855） 取垃圾與鋼板的摩擦系數(shù)為，假定垃圾對車廂的壓力分布為線性，則摩擦力F=0.7N F推出力在起始水平分力為F，遠大于F摩擦阻力。第二節(jié)油缸開始工作時，已卸去1/3的垃圾了，而第二節(jié)油缸的水平作用分力也大于F摩擦力，故這油缸足夠。 3.2.3選擇壓實液壓缸 由第二章分析可知，一般取，據(jù)式（3—12） 所以 對于單活塞桿液壓缸，液壓缸的有效工作面積按下式計算： 根據(jù)《新編液壓工程手冊（下冊）》表23.4—10DG型車輛用液壓缸性能參數(shù)可知： 壓實油缸選用DG-JB80C 桿徑為45mm 其無桿側(cè)面積為. 由于清掃油缸與舉升缸的強度受力遠遠要比壓實油缸低，為了垃圾車的經(jīng)濟性,可靠性及實用性，清掃油缸和舉升油缸都選用DG-JB80C 3.3 選擇液壓元件 3.3.1選擇液壓泵 對于伸縮式油缸，其各級的運動速度與有效的工作面積成反比，即A （3-13） 由于是簡單的回路，故 取 根據(jù)系統(tǒng)所需流量和初選的齒輪泵的轉(zhuǎn)速計算排量，由于泵直接取力于汽車發(fā)動機，故其轉(zhuǎn)速為2500~3000r/m 其中 齒輪泵的排量，轉(zhuǎn)速和工作壓力確定以后，可以根據(jù)下式計算確定以后，確定驅(qū)動功率 （3—14） 由以上的數(shù)據(jù)，根據(jù)《新編液壓工程手冊》（上冊）表13.55-33齒輪泵的性能可知 選用 3.3.2選擇閥類元件及輔助元件 根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表3-2。 表3-2 元件的型號及規(guī)格 序號 元件名稱 估計通過量/（L·min-1） 額定流量/（L·min-1） 額定壓力/（MPa） 額定壓降/（Mpa） 型號、規(guī)格 1 齒輪泵 — 18.87 16 — CB—Fe10 Vp=10ml/r 2 三位四通換向閥 （自動） 17.1 80 16 <0.5 4WG6EAG24 3 三位四通換向閥 （手動） 17.1 35 16 <0.5 DMG—01—3DE 4 液流閥 2 40 16 — YCG10F 5 平衡閥 0.6~1 40 14 — RBG03 6 濾油器 19 40 16 <0.02 ZU—100X10S 7 可調(diào)節(jié)流閥 17.1 40 16 <0.2 MK8G 8 液控單向閥 17.1 40 16 <0.2 SV10GB 3.3 液壓系統(tǒng)故障分析 后裝壓縮式垃圾車產(chǎn)品的液壓系統(tǒng)的高故障率已經(jīng)成為了該產(chǎn)品的致命傷,提高產(chǎn)品的可靠性,首當其沖地要解決這個問題[7]。在液壓系統(tǒng)中,故障又大多表現(xiàn)為卡閥,所以又可以說更為突出的是要解決閥的問題。后裝壓縮式垃圾車具有實現(xiàn)基本運動的四組油缸,分別用四個主換向閥來控制。要減少甚至避免卡閥,提高油液的清潔度固然是必要的,但是在垃圾車的使用條件下, 油液很難保證任何時候都不受污染。在這種情況下,解決問題的思路有兩條:一是提高換向閥閥芯的換向力來克服卡阻,二是一旦發(fā)生了卡閥的現(xiàn)象時用手柄操作來排除故障。 在后裝壓縮式垃圾車上,一般用作換向閥的是電磁閥或電液閥。出于上述思路,第一,應(yīng)采用多路閥；第二,用氣缸驅(qū)動液壓閥換向。就是說,在標準多路閥的每一單元上加裝汽車缸驅(qū)動裝置,經(jīng)過這樣改裝, 液壓閥芯的換向力可達上千牛頓,保證了換向可靠。這一點已在長期使用中得到證實.這個閥其實成了一個手動-氣動兩用多路閥。 手動操作的功能不僅可以用來排除閥本身引起的故障,也可以用來排除其他原因造成的故障和處理事故,還給安裝,調(diào)試和維修工作提供了方便?？煽啃源蟠筇岣?。 垃圾車工作環(huán)境惡劣，垃圾中的各種污染物從各種途徑侵蝕液壓系統(tǒng)，影響液壓系統(tǒng)的工作。由于濾油器效果不佳，常出現(xiàn)平衡閥堵塞，回油管損壞現(xiàn)象，使液壓系統(tǒng)無力，不能正常工作的現(xiàn)象。由于液壓介質(zhì)污染使液壓系統(tǒng)元件磨損加劇，使用壽命縮短更是經(jīng)常存在的問題，為此應(yīng)加裝兩級濾清裝置。 液壓系統(tǒng)使用環(huán)境惡劣，液壓介質(zhì)的污染物除其系統(tǒng)制造安裝時帶進的污染物，運行時裝置內(nèi)產(chǎn)生的污染物外，主要還有裝置露出部分浸入的垃圾中的各種成分。 液壓介質(zhì)污染物主要可分為以下幾類： (1)制造安裝或維修時帶進的污染物：金屬粉粒，銹屑，涂料片，密封材料，纖維，其它液體； (2)從裝置露出部分如液壓缸進入的污染物：灰塵，垃圾顆粒，水，液體溶液和纖維； (3)裝置內(nèi)產(chǎn)生的污染物：金屬粉粒，銹屑，油變物質(zhì)，密封材料。 液壓系統(tǒng)的污染控制貫穿于液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝、使用和維護等整個過程。我們可采用以下方法控制污染： a清洗系統(tǒng)。系統(tǒng)安裝前用汽油清洗管道，系統(tǒng)交付使用前用液壓油循環(huán)清洗系統(tǒng)； b優(yōu)化油路布局； c實行兩級過濾，加裝精濾器，以防止堵塞各種閥 。 液壓系統(tǒng)的常見故障、產(chǎn)生故障的原因以及排除方法如表3-3 表3-3 液壓系統(tǒng)的常見故障、產(chǎn)生原因以及排除方法 故 障 模 式 產(chǎn)生故障的原因 排 除 方 法 A.額定載荷 下液壓缸 不 動 作 1.溢流閥調(diào)定壓力過低 1.重新調(diào)整 2.溢流閥調(diào)壓彈簧折斷 2.更換彈簧 3.溢流閥閥體阻尼孔堵塞 3.清洗阻尼孔 4.溢流閥主閥芯被卡住 4.檢修，使主閥芯運動正常 5.溢流閥錐閥卡住 5.檢修，使之運動正常 6.油箱油面過低，造成油路之中 有空氣，使液壓油路壓力降低 6.添加液壓油，至油尺刻度上限 7.液壓缸內(nèi)泄漏嚴重 7.檢修，更換密封件 8.換向閥嚴重磨損，內(nèi)部泄漏過大 8.檢修或更換換向閥 9.濾油器堵塞 9.清洗或更換濾芯 10.液壓泵嚴重磨損，造成端面大量泄漏 10.清洗或更換液壓泵 B.液壓油路 中出現(xiàn)震 動及噪聲 11.油管受壓變形，油液流動受阻 11.檢查油管，排除故障 12.油管固定不牢 12.緊固管夾 13.手油門調(diào)整不當，液壓泵轉(zhuǎn)速過高 13.重新調(diào)整手油門 14.液壓油粘度過大 14.按要求更換液壓油 15.濾油器堵塞，液壓油流動不暢 15.清洗或更換濾芯 16.粗濾器濾網(wǎng)露出油液表面，吸入大量空氣 16.添加液壓油至油尺刻度上限 17.取力器齒輪副間隙過大 17.檢修取力器 C.機構(gòu)動作 不均勻有 爬行現(xiàn)象 18.液壓系統(tǒng)管路中存在有大量空氣 18.查找原因，排出空氣 19.相對運動的零、部件之間的運動阻力較大 19.調(diào)整相對運動的零、 部件之間的間隙 D.裝填機構(gòu) 和裝填廂 上升和下 落時速度 明顯加快 20.液控平衡閥主芯卡住，不能逐漸關(guān)小 20.檢修，使主閥芯運動正常 21. 液控平衡閥彈簧折斷，主閥芯不能回位 21.更換彈簧 E.機構(gòu)運動 過程中有 沖擊現(xiàn)象 22.液控單向閥主芯卡住，不能逐漸關(guān)小 22.檢修，使主閥芯運動正常 23. 液控單向閥彈簧折斷，主閥芯不能回位 23.更換彈簧 F.空載狀態(tài) 下液壓缸 不能動作 24.溢流閥調(diào)壓彈簧折斷 24.更換彈簧 25.溢流閥主閥芯卡住，使溢流閥回油口常開 25.檢修，使主閥芯運動正常 26.液壓泵失效 26.檢修或更換液壓泵 27.油路堵塞 27.檢查、清洗油路 G.操縱控制手 柄后，不能 連貫完成刮 板開啟、滑 板下行、刮 板摟料以及 滑板上行等 一系列動作 28.限位調(diào)整機構(gòu)中，起推位換向 閥閥桿作用的彈簧變形、失效 28.更換彈簧 29.滑板限位調(diào)整機構(gòu)因磨損、變形、鎖 緊螺母松動等原因造成調(diào)整間隙變大 29.調(diào)整間隙，擰緊鎖緊螺母 3.4 本章小結(jié) 本章通過對液壓缸、液壓泵、閥類元件及輔助元件的選擇，確定了一套完整的液壓系統(tǒng)。同時，對設(shè)計的液壓系統(tǒng)進行了故障分析，介紹了常見故障、產(chǎn)生故障的原因以及排除方法等。 31 徐州師范大學(xué)工學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 第二章 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車的專用裝置原理分析與選 XY5110ZYS后裝式壓縮垃圾車采用“東風(fēng)”EQ1108G6D15型底盤，經(jīng)加裝封閉式車廂、填塞裝置、推卸料機構(gòu)、舉升油缸等專用工作裝置，而組成的新型城市生活垃圾收集運輸車。其在裝載過程中具有對垃圾的壓縮能力，使用推板卸載，則使卸載過程平穩(wěn)、安全，機械化作業(yè)程度高、裝載量大、操作方便、外形美觀大方等優(yōu)點，是一種較理想的城市生活垃圾運載工具[3][14][16]。 2.1 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車的專用裝置簡介 XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車的專用裝置由車廂、填塞器總成、推板、鎖緊裝置、取力操縱機構(gòu)、液壓系統(tǒng)等組成。垃圾從車尾部倒入填裝器后，被自動破碎壓縮，擠入封閉車廂。垃圾被運到處理場后，填裝器被舉起而敞開車廂后部，在車廂內(nèi)一個巨大的刮板由前向后運動，把垃圾推出車外。現(xiàn)將垃圾車各裝置分別簡介如下： (1) 車廂 車廂為焊接機構(gòu)，由前后框架、底架和若干個構(gòu)件組成；側(cè)頂板用鋼板焊接而成，車廂前部安置推板油缸，后部通過銷軸懸掛填塞器總成，形成一封閉的廂形載貨空間，在車廂前部還安裝了液壓閥組，油箱及操縱閥。 (2) 填塞器總成 填塞器總成用銷軸聯(lián)接懸掛在車廂后部，是車廂內(nèi)填裝垃圾的工作裝置。它由料斗、壓實板、填塞板、油缸等組成，垃圾倒入料斗后，填塞板和壓實板在液壓油缸的驅(qū)動下分別作擺動和直線運動，將垃圾刮起，并壓入車廂，車輛卸載時，填塞器總成由舉升油缸舉起，即可進行卸載作業(yè)。 (3) 推板裝置 本裝置是車輛的卸載工作裝置，推板面板呈鏟形，在推板油缸的推動下，推板向后作水平推擠運動，將垃圾推出車廂。推板兩側(cè)底部設(shè)有尼龍滑塊，保證推板導(dǎo)軌作水平運動。 (4) 鎖緊裝置 鎖緊裝置是由銷軸、鎖緊鉤等零件組成的連桿機構(gòu)。在卸載作業(yè)及車輛在運行狀態(tài)時，本裝置呈鎖緊狀態(tài)，保持填塞器與車廂間緊密貼合；車輛卸載時，裝置呈脫鉤狀態(tài)，填塞方可舉起，裝置不同的狀態(tài)是靠舉升油缸的伸出、縮回來實現(xiàn)。 (5) 取力操縱裝置 取力器安裝在底盤變速箱的右側(cè)部位。取力器輸出軸與油泵軸靠方向聯(lián)軸節(jié)連接。當取力器主動齒輪與變速箱中間軸上的取力齒輪嚙合時，齒輪泵即從發(fā)動機取得機械動力。取力器與變速箱間的齒輪嚙合擬用動拉桿掛檔，操縱位置在駕駛員位置左側(cè)。 (6) 液壓系統(tǒng) 該系統(tǒng)由柴油發(fā)動機通過變速器、取力器、聯(lián)軸節(jié)帶齒輪油泵供給動力，由齒輪油泵通過溢流閥、多路換向閥使各執(zhí)行元件實現(xiàn)所需動作。整個液壓系統(tǒng)的動作由手動控制。 2.2　XZ5110ZYS型后裝壓縮式垃圾車的專用裝置原理分析與選擇 2.2.1車廂的選擇 后裝壓縮式垃圾車的車廂大多采用骨架式結(jié)構(gòu)[11]。車廂的縱截面一般為直角梯形。車廂后端的斜角 α有利于裝載廂以一定角度把垃圾送入車廂。車廂安裝在車架上時，應(yīng)與車架上平面保持1o左右向后的傾角，以便車廂內(nèi)的污水能從后端排除。 車廂的橫截面一般有矩形（圖2-1）和鼓形（圖2-2）兩種。 從受力角度分析，鼓形截面不僅能承受較大的垃圾橫向膨脹力，而且由于形成了頂面、左側(cè)面和右側(cè)面3個縱向柱面，使得車廂的縱向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度得到明顯的增強。因此在中小型垃圾車上多采用這種截面，除車廂前后兩端外，中部幾乎不再需要布置加強梁。但由于鼓形橫截面的廂壁成形工藝性較差，因此本后裝壓縮式垃圾車仍然采用矩形橫截面的型式。 車廂的高度和寬度應(yīng)使整個外廓尺寸符合法則要求。 　　 (a) (b) 　 (a) 矩形 (b) 鼓形　 圖2-1 車廂的橫截面 2.2.2推板及其驅(qū)動方式的選擇 后裝壓縮式垃圾車的系列化一般是按車廂橫截面大小分檔。即某一規(guī)格的橫截面適應(yīng)一定車廂裝載容積范圍。在同一容積范圍內(nèi)采用同一規(guī)格的推板和裝載廂。 由于車廂內(nèi)的垃圾車受到強烈的擠壓，垃圾的反彈膨脹力作用于廂壁而形成了阻礙廂內(nèi)垃圾移動的摩擦力，故垃圾不易以車廂傾斜的方式自動卸出，而必須采用強力推卸的方法使垃圾推出廂外。推板的驅(qū)動方式一般有兩種， (a) (b) (a)油缸水平布置 （b）油缸斜向布置 圖2-2 油缸直接驅(qū)動方式 一種是多級油缸直接驅(qū)動方式。油缸為一般水平布置，以獲得較高的驅(qū)動效率并簡化結(jié)構(gòu),如圖2-2a。如果油缸水平布置受到縱向尺寸的限制，則可斜向布置如圖2-2b。但這樣布置不但增加了構(gòu)件受力，而且驅(qū)動力的垂直分力作用在導(dǎo)軌上，從而降低了驅(qū)動效率。另一種推板驅(qū)動方式是通過連桿機構(gòu)放大驅(qū)動行程來驅(qū)動推板。如果設(shè)計合適，在車廂垃圾排空時，推板停留在車廂后部，而且在填裝力達到一定值時，推板方可被推動向車廂前部退縮，這樣可使車廂內(nèi)的垃圾受壓均勻，同時也避免了車廂“填不滿”的情況發(fā)生。本車采用后一種推板驅(qū)動方式。 2.2.3 裝填機構(gòu)的選擇 裝載廂總成是由裝載廂體和內(nèi)部的壓縮機構(gòu)組成。其作用是把垃圾填裝到裝載廂內(nèi)進行壓碎壓實處理，然后再向車廂內(nèi)擠壓。 a. 壓縮機構(gòu) 一般的壓縮機構(gòu)有復(fù)合連桿式壓縮機構(gòu)、帶弧形板復(fù)合式壓縮機構(gòu)和滑板式壓縮機構(gòu)三種，而我們所用的是滑板式壓縮機構(gòu)。 滑板式壓縮機構(gòu)的工作原理如圖2-3所示。 滑板1由油缸驅(qū)動，并沿裝載廂側(cè)壁上的導(dǎo)軌作斜向直線往復(fù)移動。刮板2及與它鉸接的刮板驅(qū)動油缸均鉸接在滑板上，因此刮板既可隨滑板一起作往復(fù)移動又可繞固定在滑板上的鉸接中心轉(zhuǎn)動，它與上述的兩種壓縮機構(gòu)比較。由于裝載廂底部靠車廂的下半段為一與滑板運動方向平行的平面,因而在由狀態(tài)e轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)g時，驅(qū)動油缸的全部有效功率將垃圾向車廂內(nèi)壓實，在這個過程中刮板施力方向始終保持不變。 3 4 1 2 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f ) ( g ) 1.滑板（壓實板） 2.刮板（清掃板） 3.刮板油缸（清掃油缸） 4.滑板油缸 （壓實油缸） 圖2-3 滑板式壓縮機構(gòu) b. 填裝角 滑板式壓縮機構(gòu)是以一個固定的角度來施加斜向擠壓力的。如圖2-4所示。稱為垃圾填裝角。是前述的車廂后端的安裝斜角。而則是滑板導(dǎo)軌軸線與裝配結(jié)合面的夾角。因此=-。填裝角一般選取45o左右。 圖 2-4 垃圾車的裝填角 c. 填裝斗容積 垃圾由裝載廂入口倒入其下腔的填裝斗后，呈自然堆積狀態(tài)。其截面如圖2-5所示。圖中β為垃圾的安息角。 因此填裝斗容積大小的確定應(yīng)考慮以下幾方面因素：使用條件（即斗內(nèi)傾倒垃圾的方式）。如果垃圾車主要用來收集分散垃圾或袋裝垃圾，則填裝斗容積可以小些。若主要用來收集桶裝垃圾、斗裝垃圾或手推車裝垃圾、就要考慮一次裝一桶還是 圖2-5 填裝斗容積 兩桶（或斗、車）等等，總之填裝容積應(yīng)與此相適應(yīng)。填裝斗容積還應(yīng)與車廂總?cè)莘e相協(xié)調(diào)，大廂小斗會降低裝載效率；小廂大斗則造成材料和動力的浪費。此外還應(yīng)能滿足整車總布置和道路條件的要求。 d. 裝載廂在車廂上的鎖緊 裝填垃圾時，垃圾對裝載廂的反作用力將使裝載廂向后頂起而與車廂分離，導(dǎo)致填裝作業(yè)無法進行。所以當垃圾卸畢裝載廂落座后必須將其下部鎖緊在車廂上，這是填裝作業(yè)的需要 ，也是汽車行駛時防止裝載廂跳動的需要。 最簡單的鎖緊方法是采用螺栓鎖緊。即在車廂后端下部裝一活節(jié)螺栓螺母機構(gòu)。裝載用落座后 ，把活節(jié)螺栓插入裝載廂的相應(yīng)的槽口內(nèi)，擰緊螺母即可鎖緊裝載廂。在需要舉升裝載廂時，則先松開螺母，并把活節(jié)螺栓抽出槽口即可。這種機構(gòu)雖然簡單，但操作并不便，并與整個專用裝置的自動化操作脫節(jié)，同時也容易產(chǎn)生誤操作。 第二種鎖緊方法是采用銷、契或鉤子進行鎖緊?；顒泳o固件的動作可由單獨油缸或氣缸驅(qū)動。該油缸必須與舉升油缸聯(lián)鎖，即開鎖→舉升，以及落下→鎖緊，避免產(chǎn)生誤操作。如果把舉升油缸行程設(shè)計得稍微靠前一些，利用這一超前的行程來驅(qū)動活動緊固件，也可以獲得同樣的效果。 第三種鎖緊方法：把裝載廂和車廂的鉸接設(shè)計成銷子和長槽連接。舉升油缸的下支座焊接在車廂上，上支座焊接在裝載廂側(cè)壁上，當舉升油缸剛伸出時，由于焊接在裝載廂側(cè)壁下端的銷子卡在焊接在車廂上的槽口內(nèi)，因此裝載廂不能轉(zhuǎn)動。結(jié)果，舉升油缸頂起整個裝載廂，使其沿斜向貼合面向上平移一段距離。與此同時鉸接處的銷子（固定在裝載廂上）從長槽（固定在車廂上）下端逐漸移動到上端。一旦銷子從槽口內(nèi)脫出（即表示裝載廂下部與車廂脫離約束，裝載廂即可在舉升油缸繼續(xù)作用下，繞上鉸接銷轉(zhuǎn)動。當油缸回縮時，因裝載廂質(zhì)心在油缸支座的后側(cè)（右側(cè)），因此銷子與長槽仍繼續(xù)保持原來接觸位置，裝載廂繞銷子轉(zhuǎn)動，落下并與車廂結(jié)合面相貼合，油缸繼續(xù)回縮，裝載廂即沿貼合面下移，上鉸接處銷子回到起始位置，同時下部銷子又進入槽口內(nèi)，并將裝載廂鎖住在車廂上。 XY5110ZYS后裝式壓縮垃圾車采用第三種鎖緊方法。 2.2.4 推擠卸料機構(gòu)的選擇 由于車廂內(nèi)的垃圾受到強烈的擠壓，垃圾的反彈膨脹力作用于廂壁而形成了阻礙廂內(nèi)垃圾移動的摩擦力，故垃圾不易以車廂傾斜方式自動卸出，而必須采用強力推卸的方法垃圾推出廂外。卸車用推板推出，從根本上解決了傾斜式垃圾車可靠性差的問題。 采用推擠卸料結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點：1、對整車質(zhì)心位置、穩(wěn)定性、停坡度等總體性能均有利。有效地避免了傾翻卸料帶來的質(zhì)心后移的危險。2、能量損失較小，設(shè)計較合理。3、簡化了車廂和車架結(jié)合處的結(jié)構(gòu)。 為了方便加工，該車推擠面斷面選擇了直面型，相對于其他兩種推擠面結(jié)構(gòu)形式—折面型和曲面型,如圖2-6所示，直面型雖然加工簡單，但受力集中，可靠性差。推擠板四周與車廂內(nèi)壁空隙較小，推擠板運動時容易卡滯。 ] 圖2-6 推擠面結(jié)構(gòu)形式 2.2.5 壓縮機構(gòu)極其控制系統(tǒng)的選擇 該車選用了結(jié)構(gòu)簡單實用,裝載壓縮性能好的滑動刮板式壓縮機構(gòu)。 該車具有單獨裝載和連續(xù)裝載的功能, 連續(xù)順序動作保持連貫,不發(fā)生干涉現(xiàn)象。但壓縮機構(gòu)除標準中的兩項功能外,還應(yīng)增加反向操縱和短循環(huán)等功能。例如在工作進程中,當被粗大物料卡住或者出現(xiàn)其他意外情況時,通過反向操縱,可以使壓縮機構(gòu)做出與工作循環(huán)方向相反的運動, 使壓縮機構(gòu)脫離卡滯物,排除意外后即可恢復(fù)正常工作。另外,當尾箱中倒入的垃圾過滿時, 通過短循環(huán)操縱, 可以使壓縮機構(gòu)較早地做出掃刮和壓實動作,避免部分垃圾被推出尾箱。因此,作為一個較為完善的壓縮機構(gòu)還應(yīng)具備反向操縱和短循環(huán)功能。 壓縮機構(gòu)是壓縮式垃圾車的重要工作裝置,該機構(gòu)要實現(xiàn)的功能較多,它的控制系統(tǒng)也是整車控制系統(tǒng)中最為復(fù)雜的部分。因此,壓縮機構(gòu)控制系統(tǒng)的可靠性對整車至關(guān)重要。 常用控制系統(tǒng)可分為非電氣控制系統(tǒng)和繼電器控制系統(tǒng)。非電氣控制系統(tǒng),如手動系統(tǒng)(或全液壓系統(tǒng)),結(jié)構(gòu)單一,系統(tǒng)多由液控元件組成,基本上不涉及電氣部分,但因手動系統(tǒng)(或全液壓系統(tǒng))的局限性,使得該類系統(tǒng)很難實現(xiàn)壓縮機構(gòu)的多種功能。而該車選用的繼電器控制系統(tǒng),是通過對壓縮機構(gòu)的液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)進行有機的結(jié)合,能很好地滿足壓縮機構(gòu)多種功能的要求,實現(xiàn)機構(gòu)的自動控制,提高垃圾車的自動化水平。但繼電器由于觸點動作壽命有限,可靠性較差,而一臺垃圾車所用繼電器的數(shù)量又較多,一旦發(fā)生故障,即不易判斷也不易維修。 隨著PC(可編程控制器)和PLC(微電腦控制)技術(shù)的提高和價格的日趨下降,近年來PC和PLC 控制系統(tǒng)在壓縮式垃圾車上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。與繼電器控制系統(tǒng)相比, PC和PLC 控制系統(tǒng)可靠性高,平均故障時間在5萬小時以上。它們還具有完善的監(jiān)視和診斷功能,便于系統(tǒng)的檢測和維修。對于不同噸位的垃圾車,根據(jù)液壓系統(tǒng)所需的壓力,流量的不同,通過計算即可確定泵、閥、油缸的規(guī)格大小,然后進行選型和設(shè)計安裝。先進的PLC(微電腦控制) 控制系統(tǒng)根據(jù)垃圾車作業(yè)流程的動作要求,在垃圾倒入壓填斗后, 刮板張開、壓板壓下、刮板刮入、壓板上拉。如此循環(huán)填裝垃圾,裝滿后拉走卸掉.據(jù)此可列出程序控制程序圖。系統(tǒng)中采用接近開關(guān)來檢測各個動作的位置,并控制動作的銜接。例如在裝填循環(huán)中, 刮板張開到位后接近開關(guān)導(dǎo)通,于是壓板接著壓下，以此實現(xiàn)裝填循環(huán)。如果垃圾中有石塊等硬物時,可能會影響壓縮循環(huán)的進行,而程序中設(shè)置“設(shè)定時間到”這一條件語句,轉(zhuǎn)而進行下一步動作,不再強行壓縮.而在卸垃圾時,用接近開關(guān)來檢測壓填斗的舉升,如果沒有舉升到位,推板就不能推出卸料。在壓填斗舉升到位之后再作一次壓縮循環(huán),從而將斗內(nèi)可能殘余的垃圾清除掉。 XY5110ZYS后裝式壓縮垃圾車采用手動控制。 2.3 本章小結(jié) 本章通過對XY5110ZYS后裝式壓縮垃圾車專用裝置原理的深入研究，針對專用裝置的不同結(jié)構(gòu)形式作了細致的理論分析，最終確定了專用裝置。 13