后裝壓縮式垃圾車專用裝置設計,壓縮,垃圾車,專用,裝置,設計 徐州師范大學工學院機械設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”EQ1108G6D15型底盤，經(jīng)加裝封閉式車廂、填塞裝置、推卸料機構、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、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?，F(xiàn)將垃圾車各裝置分別簡介如下： (1) 車廂 車廂為焊接機構，由前后框架、底架和若干個構件組成；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)底部設有尼龍滑塊，保證推板導軌作水平運動。 (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。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構[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)動效率并簡化結構,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件受力，而且驅(qū)動力的垂直分力作用在導軌上，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放大驅(qū)動行程來驅(qū)動推板。如果設計合適，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 裝填機構的選擇 裝載廂總成是由裝載廂體和內(nèi)部的壓縮機構組成。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 一般的壓縮機構有復合連桿式壓縮機構、帶弧形板復合式壓縮機構和滑板式壓縮機構三種，而我們所用的是滑板式壓縮機構。 滑板式壓縮機構的工作原理如圖2-3所示。 滑板1由油缸驅(qū)動，并沿裝載廂側(cè)壁上的導軌作斜向直線往復移動。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 b. 填裝角 滑板式壓縮機構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。而則是滑板導軌軸線與裝配結合面的夾角。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，總之填裝容積應與此相適應。填裝斗容積還應與車廂總?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。裝載用落座后 ，把活節(jié)螺栓插入裝載廂的相應的槽口內(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。 采用推擠卸料結構有許多優(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，設計較合理。3、簡化了車廂和車架結合處的結構。 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構形式—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 推擠面結構形式 2.2.5 壓縮機構極其控制系統(tǒng)的選擇 該車選用了結構簡單實用,裝載壓縮性能好的滑動刮板式壓縮機構。 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。但壓縮機構除標準中的兩項功能外,還應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,可以使壓縮機構做出與工作循環(huán)方向相反的運動, 使壓縮機構脫離卡滯物,排除意外后即可恢復正常工作。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還應具備反向操縱和短循環(huán)功能。 壓縮機構是壓縮式垃圾車的重要工作裝置,該機構要實現(xiàn)的功能較多,它的控制系統(tǒng)也是整車控制系統(tǒng)中最為復雜的部分。因此,壓縮機構控制系統(tǒng)的可靠性對整車至關重要。 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)),結構單一,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),是通過對壓縮機構的液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)進行有機的結合,能很好地滿足壓縮機構多種功能的要求,實現(xiàn)機構的自動控制,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導通,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,而程序中設置“設定時間到”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 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構形式作了細致的理論分析，最終確定了專用裝置。 13