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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
隨著城市人口的增加，以及人均生活水平的不斷提高，傳統(tǒng)的城市垃圾收集運(yùn)輸方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，于是誕生了后裝壓縮式垃圾車。這是一種全新的垃圾車車型，主要工作部件由填料器和廂體組成，在廂體內(nèi)設(shè)計(jì)了推板機(jī)構(gòu)以排出垃圾。自從后裝壓縮式垃圾車誕生以來一直在不斷的發(fā)展，其發(fā)展方向是：提高垃圾的裝載量；改善車輛的密封性；垃圾的分類處理。垃圾的分類越細(xì)對于環(huán)境的保護(hù)效果就越好，目前城市垃圾主要可以分為4類：濕垃圾：主要指廚房產(chǎn)生的廚余、果皮等含水率較高的食物性垃圾。干垃圾（可回收利用垃圾）：主要指廢紙張、廢塑料、廢金屬、廢玻璃等可用于直接回收利用或再生后循環(huán)使用的含水率較低的垃圾。有害垃圾：指對人體健康或者環(huán)境造成現(xiàn)實(shí)危害或者潛在危害的廢棄物，同時(shí)也包括對人體健康有害的重金屬或有毒物質(zhì)廢棄物。大件垃圾：指重量超過5千克或體積超過0.2立方米以及長度超過1米的廢舊家具、辦公用具、廢舊電器，以及包裝箱、籮筐等大型的、耐久性的固體廢棄物，是因體積較大等因素混入城市一般生活垃圾一起清運(yùn)有困難的特殊的生活垃圾。垃圾如何進(jìn)行分類處理是目前垃圾運(yùn)輸中急待解決的難題，這對于環(huán)境的保護(hù)意義重大。
20世紀(jì)80年代以來，我國環(huán)衛(wèi)車輛的研發(fā)機(jī)構(gòu)、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，加快了國產(chǎn)壓縮式垃圾車的研發(fā)和生產(chǎn)，使國產(chǎn)壓縮式垃圾車的技術(shù)裝備水平達(dá)到了較快發(fā)展和很大提高。經(jīng)過這些年的發(fā)展，壓縮式垃圾車產(chǎn)品的類型、功能已能滿足一般的作業(yè)需求，技術(shù)已經(jīng)相對成熟。
目前后裝壓縮式垃圾車越來越受到人們的關(guān)注，應(yīng)用也越來越普遍，并已經(jīng)顯示出了巨大的優(yōu)越性。其設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)垃圾運(yùn)輸?shù)牧看_定負(fù)荷，由負(fù)荷來選擇汽車底盤，然后確定垃圾的裝載和排出方式，在確定了垃圾的裝載和排出方式后，對主要受力零件進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，以選擇合理的液壓控制系統(tǒng)。
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(yàn)，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(yuǎn)，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(jì)的，并且有較好的社會(huì)效益，適合當(dāng)前市場需求和今后發(fā)展方向，市場前景是相當(dāng)廣闊的。
壓縮式垃圾車的發(fā)展趨勢目前有以下幾點(diǎn)：
1、垃圾監(jiān)側(cè)系統(tǒng)
在壓縮式垃圾車工作過程中，垃圾裝載情況是管理者所關(guān)心的。垃圾車負(fù)載變化及垃圾箱內(nèi)垃圾是否裝滿，在一般情況下是很難監(jiān)測的.通過加載垃圾監(jiān)測系統(tǒng)，能隨時(shí)隨地檢測車輛負(fù)載的變化情況及垃圾是否裝滿，為垃圾車駕駛員和管理者提供參考.這有利于提高垃圾車作業(yè)的科學(xué)性和行車安全性，同時(shí)也能減少工作人員的工作，提高工作效率。
2、翻桶機(jī)構(gòu)
配備全自動(dòng)控制的翻桶機(jī)構(gòu)是壓縮式垃圾車發(fā)展的新方向.發(fā)達(dá)國家尤其是西歐及美國的壓縮式垃圾車都配備先進(jìn)的翻桶機(jī)構(gòu)，可方便地實(shí)現(xiàn)對大小垃圾桶在不同位里的自動(dòng)抓取、舉升和卸料。我國許多城已采用桶裝垃圾收集，但垃圾車配備的翻桶技術(shù)水平和員活性不高。國外一些壓縮式垃圾車的翻桶機(jī)構(gòu)可以“遠(yuǎn)離車廂”，靈活主動(dòng)抓取垃圾桶，而國內(nèi)垃圾車的翻桶機(jī)構(gòu)一般不能遠(yuǎn)離車廂，因此需將車廂緊貼垃圾桶，給駕駛者帶來難度。
3、液壓控制裝置
壓縮式垃圾車的液壓裝應(yīng)具有以下特征:按需提供油，較小的節(jié)流損失，減少管路連接工作，無泄湯，可與其他液壓功能組合，如裝載機(jī)構(gòu)的液壓泵可以向抓鉗等系統(tǒng)供油。
4、綠色視覺效果
車輛的外觀造型及彩化已越來越受到環(huán)衛(wèi)部門的重視，一些適合不同城市品味的彩化的環(huán)衛(wèi)車輛已成為城市一道亮麗的風(fēng)景。通過對車輛外形和性能的改進(jìn)，可消除或減輕視覺污染，避免或減少作業(yè)時(shí)對周圍環(huán)境和人員的影晌，使環(huán)衛(wèi)車輛與作業(yè)環(huán)境相協(xié)調(diào)。
5、除菌滅菌
除菌滅菌技術(shù)在壓縮式垃圾車上的運(yùn)用也是發(fā)展方向。杜絕細(xì)菌傳播，減少污染已成為當(dāng)務(wù)之急。目前一些除菌滅菌技術(shù)已在該類產(chǎn)品上成功運(yùn)用。
6、分用車廂
壓縮式垃圾車車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)可按一定比例劃分為幾部分，這種結(jié)構(gòu)劃分使得壓縮式垃圾車可在同一次作業(yè)時(shí)收集并分隔幾種不同類型的垃圾?？赏ㄟ^優(yōu)化垃圾收集路線，為垃圾分類回收提供更多的便利性。
后裝壓縮式垃圾車的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一是把填料器和廂體結(jié)合成一個(gè)整體，然后另外設(shè)計(jì)一個(gè)后蓋以保證廂體的密封；其二是把填料器和廂體設(shè)計(jì)成兩個(gè)獨(dú)立的部件，填料器和廂體的結(jié)合來保證廂體的密封。由于目前國內(nèi)的垃圾車普遍存在所謂的“跑、冒、滴、漏”問題，對環(huán)境造成的二次污染很嚴(yán)重，所以急需在垃圾車的設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)。這就是本次設(shè)計(jì)的目的。
本說明書以垃圾車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主線，覆蓋了液壓回路設(shè)計(jì)。在第二章中重點(diǎn)介紹了垃圾車的總體設(shè)計(jì)思路；第三章則重點(diǎn)對垃圾車的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算和說明，在設(shè)計(jì)說明中，首先和傳統(tǒng)的垃圾車設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了比較，得出了設(shè)計(jì)方案，然后對負(fù)載進(jìn)行分析計(jì)算，選擇確定了整車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后根據(jù)負(fù)載和運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
本課題我主要完成的是垃圾車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及液壓回路設(shè)計(jì)。在薛大維教授的指導(dǎo)下，我首先進(jìn)行了方案論證。經(jīng)過討論與研究，發(fā)現(xiàn)垃圾車設(shè)計(jì)時(shí)有6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，所有的設(shè)計(jì)工作都是圍繞這6個(gè)關(guān)鍵技術(shù)展開的。
1、如何提高載質(zhì)量利用系數(shù)。
2、如何細(xì)化軸荷分布。
3、合理選擇卸料方式。
4、提高垃圾壓縮比。
5、合理選擇壓縮機(jī)構(gòu)液壓控制方式。
6、完善車輛密封。
所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)分為四部分：填裝器升降液壓系統(tǒng)、滑臺(tái)液壓系統(tǒng)、推板液壓系統(tǒng)、刮板液壓系統(tǒng)。四個(gè)系統(tǒng)采用并聯(lián)回路設(shè)計(jì)，工作互不干擾。
本課題新穎實(shí)用，在技術(shù)上有較大改進(jìn)，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率。
第2章 總體方案論證
2.1 提高載質(zhì)量利用系數(shù)
載質(zhì)量利用系數(shù)的提高將有助于降低車輛的運(yùn)行成本。后裝壓縮式垃圾車的載質(zhì)量利用系數(shù)主要由二個(gè)方面組成:
2.1.1 底盤的載質(zhì)量利用系數(shù)
在底盤選型時(shí),選擇技術(shù)含量高、動(dòng)力性好、自重相對較輕的底盤。
2.1.2 專用裝置的自重
后裝壓縮式垃圾車由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自重較大,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用新材料、新技術(shù)、新工藝。主要零部件采用高強(qiáng)度鋼板,輔助件(如擋泥板、裝飾件、蓋板等）采用比重較輕的注塑件。主要構(gòu)件采用特殊加工工藝方法,如:車廂側(cè)板及頂板采用數(shù)控折彎成弧形結(jié)構(gòu)。受力構(gòu)件采用局部加強(qiáng)法等,從而降低專用裝置的重量。
2.2 細(xì)化軸荷分布計(jì)算
常規(guī)垃圾車設(shè)計(jì)中,計(jì)算與測量整車軸荷分布一般只計(jì)算車輛在空載和滿載狀態(tài)下的軸荷分布,以判斷汽車軸荷分布是否滿足法規(guī)要求。但由于后裝壓縮式垃圾車的裝載方式及作業(yè)特點(diǎn)比較特殊,有時(shí)一個(gè)垃圾收集點(diǎn)的垃圾不能填滿整個(gè)車廂,車輛必須行駛至下一個(gè)垃圾收集點(diǎn)或去垃圾處置場卸料,此時(shí)裝載的垃圾多置于車廂尾部(雙向壓縮式尤其突出）,從而降低轉(zhuǎn)向軸的載質(zhì)量,影響車輛軸荷分布。因此,在計(jì)算與測量后裝壓縮式垃圾車軸荷分布時(shí)應(yīng)將其分割成多個(gè)裝載段,使每個(gè)工況都能滿足法規(guī)要求,保證車輛行駛安全,同時(shí)可作為專用裝置定位及底盤選取的依據(jù)。
2.3 合理選擇卸料方式
2.3.1 車廂后傾式卸料方式
其原理是:在傾卸油缸的作用下,車廂、壓縮機(jī)構(gòu)及車廂內(nèi)的垃圾繞車架尾部的回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)至一定角度后車廂內(nèi)的垃圾靠自重下落實(shí)現(xiàn)卸料作業(yè)。這種卸料方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,但在實(shí)際使用時(shí)存在許多弊端,如:
1、由于垃圾在車廂內(nèi)被壓實(shí),垃圾與車廂四周存在著較大的膨脹力與磨檫力,垃圾不易倒出,嚴(yán)重時(shí)垃圾的自重不足以克服摩擦力,產(chǎn)生垃圾脹死現(xiàn)象。
2、在傾翻作業(yè)時(shí),車廂、壓縮機(jī)構(gòu)及垃圾的重心將后移、上升,車輛前橋負(fù)荷降低,影響整車縱向穩(wěn)定性,嚴(yán)重時(shí),前橋離地,整車傾翻(特別在路基較為松散的填埋場)。
3、傾翻時(shí),所有重量將集中至車廂回轉(zhuǎn)中心及汽車大梁尾部,將對汽車大梁及后橋產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。
2.3.2 推板卸料方式
其原理是:在車廂內(nèi)設(shè)置一塊面板呈鏟形并能沿預(yù)定軌道滑行的推板,推板在油缸的推動(dòng)下,向車廂尾部作水平推擠運(yùn)動(dòng),將垃圾推出車廂,實(shí)現(xiàn)卸料作業(yè)。這種卸料方式雖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,但卸料不受垃圾壓縮比的限制,卸料干凈,對車架的載荷分布較為均勻,卸料過程平穩(wěn)、安全。同時(shí),可利用推板的阻力實(shí)現(xiàn)壓縮車雙向壓縮。因此,推板卸料是后裝壓縮式垃圾車較為理想的卸料方式。
2.4 提高垃圾壓縮比
壓縮機(jī)構(gòu)中刮板對垃圾的壓強(qiáng)將直接影響垃圾的壓縮比。當(dāng)壓強(qiáng)增大時(shí),垃圾的壓縮比將增大;反之則減小。因而在設(shè)計(jì)壓縮機(jī)構(gòu)時(shí),應(yīng)努力提高刮板的壓強(qiáng)。根據(jù)壓縮機(jī)構(gòu)受力可知,影響刮板壓強(qiáng)的因素主要有四個(gè)方面:
1、刮板的壓縮面積根據(jù)使用場合、投料方式、垃圾投入量來確定,如能滿足使用要求,刮板的面積應(yīng)盡量小。
2、壓縮油缸的安裝形式應(yīng)能充分利用油缸的最大能力,即在壓縮垃圾過程中應(yīng)使油缸無桿腔作用。
3、滑板與導(dǎo)軌的摩擦力將有助于提高垃圾壓縮力。因而,在選取滑板滑塊與導(dǎo)軌材料時(shí)應(yīng)配對選取相對摩擦系數(shù)較小的材料;減小壓縮油缸軸線與滑板導(dǎo)軌的夾角,以避免由于壓縮油缸安裝不當(dāng)產(chǎn)生的扭力使N1、N2增大;減小壓縮油缸軸線與滑塊中心線的平行偏移量, 假如油缸軸線上偏于滑塊中心線,將增大N1、N2的值, 如軸線下偏于滑塊中心線,將減小N1、N2的值,但結(jié)構(gòu)上很難布置,故通常將壓縮油缸置于滑塊中心線上。
4、壓縮油缸與地面的水平夾角θ1越小,則壓縮油缸的推力沿車廂長度方向的分力將越大,有利于垃圾填滿整個(gè)車廂,提高垃圾壓縮比。
2.5 合理選擇壓縮機(jī)構(gòu)液壓控制方式
壓縮機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)會(huì)直接影響液壓系統(tǒng)的可靠性,因而合理選擇壓縮機(jī)構(gòu)液壓控制方式將對后裝壓縮式垃圾車的性能起到至關(guān)重要的作用。
2.5.1 滑動(dòng)刮板式壓縮機(jī)構(gòu)工作步驟
壓縮機(jī)構(gòu)每一工作循環(huán)有以下四個(gè)步驟:
1、刮板開———當(dāng)垃圾倒入填塞器裝料斗后,操作刮板油缸控制閥,使刮板油缸活塞桿回縮,刮板向外翻轉(zhuǎn)。
1.滑板（壓實(shí)板） 2.刮板（清掃板） 3.刮板油缸（清掃油缸） 4.滑板油缸 （壓實(shí)油缸）
圖2.1 填裝機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
2、滑板下———當(dāng)刮板油缸活塞桿回縮到位后, 操作滑板油缸控制閥使滑板油缸活塞桿回縮,滑板帶動(dòng)刮板沿軌道向下運(yùn)動(dòng),刮板壓向裝料斗內(nèi)的垃圾。
3、刮板進(jìn)———當(dāng)滑板油缸活塞桿回縮到位后,反向操作刮板油缸控制閥使刮板油缸活塞桿外伸,刮板向內(nèi)翻轉(zhuǎn),將裝料斗內(nèi)的垃圾刮起,盛于刮板上。
4、滑板上———當(dāng)刮板油缸活塞桿外伸到位后,反向操作滑板油缸控制閥使滑板油缸活塞桿外伸,滑板帶動(dòng)刮板沿軌道向上運(yùn)動(dòng),將垃圾推入壓實(shí)到車廂內(nèi)。
2.5.2 壓縮機(jī)構(gòu)液壓控制方式
壓縮機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)控制方式主要有電控式、手控式、氣控式(氣控式最終的實(shí)現(xiàn)形式可歸入電控或手控）。
電控式系統(tǒng)對壓縮機(jī)構(gòu)的控制需通過發(fā)送器傳遞信號(hào),發(fā)送器一般采用電器開關(guān)或采用PC延時(shí)程序。這種控制方式操作方便、自動(dòng)化程度高。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí),由于垃圾車受垃圾污染嚴(yán)重,須經(jīng)常清洗,同時(shí)結(jié)構(gòu)磨損,車輛震動(dòng),開關(guān)容易失效,系統(tǒng)可靠性差. 如采用PC 延時(shí)程序則要求液壓油泵供油量穩(wěn)定,但由于發(fā)動(dòng)機(jī)特性原因,在空載與重載時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化較大,同時(shí)由于油泵效率及管道阻力等差異,難以滿足供油量要求,其結(jié)果表現(xiàn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)要么不到位,要么提前到位,液壓系統(tǒng)長期工作后發(fā)熱嚴(yán)重,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。
手控式系統(tǒng)工作可靠,但要實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)構(gòu)自動(dòng)化一般通過液壓順序閥來實(shí)現(xiàn),這種形式的液壓回路由于液壓順序閥進(jìn)油口與順序口壓差大,尤其空載時(shí)壓差更大。同時(shí)由于控制人員操作時(shí)的滯后行為,引起液壓系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重,系統(tǒng)穩(wěn)定性差。
我們在設(shè)計(jì)時(shí)采用較為先進(jìn)的自動(dòng)跳位手動(dòng)換向閥系統(tǒng),其原理見圖1-1 。這種控制方式不但可以避免人為因素和環(huán)境因素的影響,同時(shí)可以有效地降低液壓系統(tǒng)油液溫度,提高液壓系統(tǒng)可靠性。如配以機(jī)械遠(yuǎn)程控制,操作更為方便。
圖2.2 壓縮機(jī)構(gòu)液壓原理圖
注：圖2.2中的單向發(fā)在此處叫做緩沖補(bǔ)油閥，當(dāng)油缸動(dòng)作很快時(shí)，瞬間造成液壓油吸空時(shí)，靠大氣壓力把油箱中的油通過單向閥補(bǔ)充進(jìn)來，避免沖擊造成速度無法控制和損壞油缸
在液壓系統(tǒng)的作用下，通過換向閥的換向，實(shí)現(xiàn)滑板的升降和刮板的旋轉(zhuǎn)，控制滑板和刮板的各種動(dòng)作，將倒入裝載廂裝填斗的垃圾通過填裝機(jī)構(gòu)的掃刮、壓實(shí)并壓入車廂；當(dāng)壓向推板上的垃圾負(fù)荷達(dá)到預(yù)定的壓力時(shí)，由于推板油缸存在有背壓，液壓系統(tǒng)會(huì)使推板自動(dòng)向車廂前部逐漸移動(dòng)，使垃圾被均勻地壓縮，工作過程如下：
將垃圾倒入填裝器，啟動(dòng)油泵電機(jī)，液壓油經(jīng)過粗濾器、開關(guān)和油泵進(jìn)入液壓回路，操作換向閥3，液壓油進(jìn)入刮板油缸的下腔，推動(dòng)其活塞向上運(yùn)動(dòng)，從而使刮板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)刮板油缸活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)回轉(zhuǎn)到位；操作換向閥4，使液壓油進(jìn)入滑板油缸的上腔，推動(dòng)其活塞向下運(yùn)動(dòng)，從而使滑板向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)停止。至此裝填機(jī)構(gòu)完成工作的準(zhǔn)備階段；反向操作換向閥3，液壓油進(jìn)入刮板油缸的上腔，推動(dòng)其活塞向下運(yùn)動(dòng)，使刮板順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使刮板開始清掃動(dòng)作，扒入垃圾，進(jìn)行初步壓縮；當(dāng)刮板油缸順時(shí)針運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，操作換向閥4，使液壓油進(jìn)入滑板油缸的下腔，推動(dòng)其活塞向上運(yùn)動(dòng)，從而使滑板向上運(yùn)動(dòng)；滑板上升，研碎垃圾，對垃圾進(jìn)行再次壓縮；由于卸垃圾時(shí)，推板在推卸料油缸的作用下，將垃圾推出車廂并由于順序閥的壓力而停止在車廂的后部，當(dāng)垃圾被推出車廂后，推板受到來自滑板油缸施加給垃圾、并經(jīng)垃圾傳過來的壓力，此壓力克服平衡閥的背力，在此過程中，垃圾又一次被壓縮 并逐步將推板推向前部；滑板油缸運(yùn)動(dòng)到上止 點(diǎn)時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，滑板上升到上止點(diǎn)，即回到初始位置，這樣，填裝機(jī)構(gòu)完成一次工作3循環(huán)。卸料時(shí)，操作換向閥1，使舉升油缸將裝填廂升起，接著操縱換向閥2，使得推板油缸推擠垃圾，將車廂內(nèi)的垃圾擠出；垃圾推出車廂后，反向操縱換向閥1，舉升油缸將裝填廂回位。由于背壓的作用，推板停留在車廂后部。反向操縱換向閥1時(shí)，舉升油缸回位，使裝填廂復(fù)位鎖緊。
2.6 完善車輛密封
后裝壓縮式垃圾車由于壓縮力大,經(jīng)壓縮后的垃圾產(chǎn)生大量的污水,如不加以控制,將嚴(yán)重影響環(huán)境,因而在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下三個(gè)方面完善車輛密封,即:在車廂與填塞器之間安裝耐用型密封條,并加以壓縮、鎖緊;車廂底板做成前低后高,將污水控制在車廂內(nèi);在填塞器下部安裝便于清洗的積污水槽,用于車廂與填塞器之間滴漏的污水的臨時(shí)儲(chǔ)存。
2.7 結(jié)構(gòu)方案的確定
2.7.1 傳統(tǒng)自卸式垃圾車的結(jié)構(gòu)分析
主要采用側(cè)翼開啟、頂蓋前后梭動(dòng)等幾種方式，這種車的主要特點(diǎn)是直接收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、不壓縮，適用于特定人工方式，操作簡單，成本低。缺點(diǎn)是：裝載量小、自動(dòng)化程度低、轉(zhuǎn)運(yùn)效率低，無法解決轉(zhuǎn)運(yùn)中流污水的二次污染問題。
2.7.2 本垃圾車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1、填料器的結(jié)構(gòu)布置
后裝壓縮式垃圾車工作時(shí)，填料器有上揚(yáng)和下放兩種布置形式。下放布置如圖2.3所示，填料器與廂體相吻合，底部機(jī)構(gòu)聯(lián)接，以保證密封性能。這樣的布置充分考慮了行駛的平穩(wěn)性和駕駛性能。
圖2.3 垃圾車填料器下放布置
填料器上揚(yáng)布置，整個(gè)填料器可以繞軸旋轉(zhuǎn)上揚(yáng)95，如圖2.4所示，這樣可以保證廂體內(nèi)的垃圾徹底排出。
這種布置在填料器上揚(yáng)時(shí)，整車的重心后移，汽車的行駛性能和爬坡能力降低，在不影響裝載量的情況下，回轉(zhuǎn)支承應(yīng)盡量向前布置，使重心前移。這種布置和傳統(tǒng)的卸料方式相比，雖然結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但是垃圾的排出比較徹底，同時(shí)避免了整車的重心過分后移，而造車翻車事故。
圖2.4 垃圾車填料器上揚(yáng)布置
2、垃圾排出方式
由于車廂內(nèi)的垃圾受到強(qiáng)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(dòng)的摩擦力，故垃圾不易以車廂傾斜方式自動(dòng)卸出，而必須采用強(qiáng)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(diǎn)：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(xiǎn)。2、能量損失較小，設(shè)計(jì)較合理。3、簡化了車廂和車架結(jié)合處的結(jié)構(gòu)。
2.8 本章小結(jié)
本章是對本次設(shè)計(jì)的總體方案的確定，確定了底盤的載質(zhì)量利用系數(shù),專用裝置的自重,并進(jìn)行了細(xì)化軸荷分布計(jì)算。對卸料以及壓縮方式進(jìn)行了研究，并分析了此次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)。最后進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方案的確定。
第3章 壓縮填裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1 壓縮填裝機(jī)構(gòu)的方案選定
在本次的課題中，壓縮填裝機(jī)構(gòu)的選擇主要放在了液壓系統(tǒng)上面。由液壓系統(tǒng)帶動(dòng)上下刮板順導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到自動(dòng)填料壓縮的目的。
從上面對于填料機(jī)購的介紹中可以知道，它是一種多用于城市生活垃圾收集運(yùn)往垃圾收集站的設(shè)備。這也就意味著它屬于運(yùn)輸輔助機(jī)械。在設(shè)計(jì)的過程中對于本課題所會(huì)用的自動(dòng)填料料機(jī)進(jìn)行了一下計(jì)算，由于本課題零件的特殊性，它的強(qiáng)度等機(jī)械方面的要求肯定能夠滿足，所以這個(gè)不存在問題。但是，本課題中最終并沒有采取這個(gè)方案，其原因主要有以下兩點(diǎn)：
1、如果采用了四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)，它的長度與槽體的比例有一些出入，這個(gè)主要是因?yàn)?，本次課題中的零件實(shí)在過于微小的緣故。
2、由于本次課題的目的是要求一切都是自動(dòng)化，所以，在填料的過程里也要求達(dá)到這個(gè)水平?？墒?，采用四桿機(jī)構(gòu)的話，當(dāng)傳動(dòng)進(jìn)入非正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度是方向無法確定，給自動(dòng)化加工帶來麻煩。如果要解決這一個(gè)問題，就必須在上下刮板與軌道之間加一個(gè)排料裝置來控制零件的方向，這又使設(shè)計(jì)復(fù)雜化了。
所以，由于以上的原因，最終放棄了填料機(jī)構(gòu)選取四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的方案，從而采用了相對于靈活的液壓系統(tǒng)。
四桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)中不足之處很好的解決了，所以最終決定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用液壓系統(tǒng)。
3.2 弧型料斗的介紹
在壓縮填裝機(jī)構(gòu)中，垃圾入口下方的料斗是借助于圓弧想的光滑和可靠性更有助于密封，依靠圓心力和上下刮板轉(zhuǎn)動(dòng)的帶動(dòng)的綜合作用驅(qū)使垃圾順利進(jìn)入裝載箱，并在填料過程中自動(dòng)定向，成單行按規(guī)定的方向和位置順序送入，它是一種常用候料料斗。
弧型料斗填料時(shí)具有以下的優(yōu)點(diǎn)：1、送料和定向過程中沒有機(jī)械撞擊和強(qiáng)烈的摩擦作用，因此一般不致于遺漏垃圾，也不會(huì)產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，對于比較大的垃圾，以及薄壁、彈性、脆性垃圾使用這種料斗是很合適的；2、定向容易，通用性強(qiáng)，輸送形狀特征不相同的垃圾，只要定期更換密封元件，弧型料斗的其它結(jié)構(gòu)都可采用；3、填料率高，且填料速度比較均勻；4、結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，比較耐用。
3.3 弧型料斗的設(shè)計(jì)依據(jù)
隨著機(jī)械工藝設(shè)備自動(dòng)化、高速化程度的提高，弧型料斗已在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。為了能使弧型料斗按照一定的裝載節(jié)迫完全滿足垃圾的自動(dòng)填料要求，對弧型料斗的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，就顯得尤為重要。
弧型料斗常用于裝料預(yù)存裝置﹐良好的導(dǎo)向性和現(xiàn)代化的外觀都很不錯(cuò)
料斗多數(shù)為圓盤式(也有直槽式)﹐圓盤內(nèi)側(cè)有螺旋上升的斜料槽。定向機(jī)構(gòu)設(shè)置在料槽近出口處﹐垃圾經(jīng)過出口時(shí)沿斜料槽進(jìn)行定向進(jìn)入。
弧型送料的原理是藉助圓弧的光滑性和貼和性使垃圾依靠慣性力和摩擦力的綜合作用沿料槽弧坡向垃圾箱移動(dòng)。自動(dòng)填料原理中﹐當(dāng)刮板作扭轉(zhuǎn)和刮動(dòng)時(shí)﹐斗內(nèi)垃圾靠離心力向外貼著料斗壁進(jìn)入垃圾存放箱。斜料槽連同工件在向左運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還稍微向下運(yùn)動(dòng)﹐這時(shí)垃圾與料槽表面的摩擦阻力減小(甚至瞬時(shí)騰空)﹐垃圾慣性力克服摩擦阻力﹐工件相對料槽向前爬坡滑動(dòng)。當(dāng)垃圾向上時(shí)還稍微向上運(yùn)動(dòng)﹐垃圾與料槽表面的摩擦力加大﹐摩擦力克服慣性力﹐工件在斜料槽上并不或僅少許向后滑動(dòng)。這一過程反復(fù)進(jìn)行﹐工件便在料斗扭轉(zhuǎn)和上下振動(dòng)的過程中沿著斜料槽一步步爬坡前進(jìn)。中小型振動(dòng)料斗的垃圾移動(dòng)速度＝2～8米/分﹐主要與料槽振動(dòng)斜角α和料槽升角β有關(guān)﹐一般 α＝10°～25°； β＝10°～5°。料斗回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)頻率 12~14秒一次回轉(zhuǎn)。
3.4 壓縮填裝機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
壓縮填裝機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大致可分為液壓系統(tǒng)（包括液壓缸和液壓）、上下刮板及導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，頂部鉸鏈運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及導(dǎo)軌卷簾式密封門四個(gè)部分組成。
壓縮填裝機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式最常用的有方型料斗和弧形料斗兩種，弧形料斗因其結(jié)構(gòu)工藝性好應(yīng)用比較廣泛。
弧性料斗主要尺寸設(shè)計(jì)。
1、料斗直徑D。料斗直徑就是指料斗圈直徑，它的大小取決于件料尺寸和件料的裝載量，一般希望D小一些，從而使料斗結(jié)構(gòu)緊湊些，但不宜過小，過小將影響裝載量和較長件料的上料，一般取D內(nèi)=（8～12）L料（L料為垃圾的最大外形尺寸M；料斗圈的壁厚δ斗也盡可能薄一些，一般壁厚多為200㎜.
2、上下刮板結(jié)構(gòu)形式和主要參數(shù)。上下刮板與料壁所構(gòu)成的連接通常有間隙或和過盈兩種，間隙式是精度不是很高，容易有顆粒漏出，而過盈式則比較精密同時(shí)垃圾的密封性比較好。料槽的長度D：當(dāng)料斗直徑一定時(shí)，D的變化將影響料槽的弧度角λ的變化，故在決定D時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮λ的變化，另外還要注意不要使兩個(gè)重疊在一起的件料同時(shí)在槽上行進(jìn)，一般取t=1.5h料+δ(h料-件料在料斗中的定向高度㎜，δ-料斗的厚度㎜)。
料槽的弧度角λ：λ的大小影響件料的沿料斗向上行進(jìn)的難易程度，在一定程度上也影響著送料速度，一般取λ在100°～120°范圍內(nèi)。
長度t、弧度角λ及料斗直徑D三者之間具有如下的幾何關(guān)系，即tgλ=t/πD。當(dāng)其中兩個(gè)參數(shù)確定后，即可算出另外一個(gè)參數(shù)，通常在圖紙上只標(biāo)注D和t，而不標(biāo)λ。料斗的寬度D：B的大小影響料斗在一定容量條件下的尺寸，自然也影響著料斗的重量，一般不宜太寬，通常為B≥b料+（2～5）m，式中b料為件料在料斗上定向送出的寬度或直徑。
螺旋圈數(shù)n：n的選取主要應(yīng)考慮件料由料斗底部爬上螺旋槽后，在螺旋槽上定向年需的長度，當(dāng)需要多次定向時(shí)，螺旋槽的長度應(yīng)長一些，另外，還應(yīng)考慮件料倒入料斗后堆積的件料對料斗底部的影響，螺旋槽的螺旋圈數(shù)建議取為1.5～3.5圈。
??料斗的表面應(yīng)光滑平整，無凹?xì)ね蛊鸺懊?，以利于件料在其上行進(jìn)。特別是料槽起始處與料斗底板相接的地方應(yīng)修整平滑，使之無縫隙，無凹?xì)ね古_(tái)，否則下刮板不易爬上料斗而影響料斗的送料率。
3、料斗的出口填料口最上部的終點(diǎn)處，就是料斗的出口處，為便于件料迅速離開料斗進(jìn)入料道，該段料道宜以切線方向伸出料斗，而且短上些較好。料斗出口部分的前端與料斗外料道的相接方法，常見的有對接法、承接法和連接法等幾種。在對接法和承接法中。為避免上料槽與靜止的料道相碰，兩者應(yīng)有少量的間隙。
4、料斗高度H的大小，主要決定于所選取的垃圾種類體積，料斗的大小以及出料口的高度等。一般宜小于三到四倍垃圾體積大大小，即H＜（3～4）t。
5、為使垃圾能順利地由投料口移向料斗箱，然后進(jìn)入垃圾存放箱，一般都將底板上部作成方形，其圓角λ建議在160°～174°范圍內(nèi)選?。葱泵媾c底平面成100°～120°的夾角）。底板與料斗圈，一般為沿徑向用螺釘連接或焊接。
選用料斗材料時(shí)，應(yīng)注意滿足下列要求：使料斗重量較輕，表面光潔、易于加工、隔振、耐磨、成本低廉等，常用的材料有不銹鋼、銅、鋁、硬塑料和有機(jī)玻璃等，這些材料各有利弊，應(yīng)根據(jù)料斗的要求，結(jié)合材料的優(yōu)缺點(diǎn)選用。
根據(jù)以上的設(shè)計(jì)要求，可以得出本課題要設(shè)計(jì)的料斗的一些尺寸：
1、全長3100mm，全寬2200mm，全高 2100mm
2、投入口離地高度765mm中央1680mm
3.5 本章小結(jié)
本章對車廂后部的壓縮填裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算與設(shè)計(jì)，在確定了壓縮方案以后，分析了弧形料斗。闡述了設(shè)計(jì)弧形料斗的依據(jù)，最后對壓縮填裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并得出了本課題要設(shè)計(jì)的料斗的一些尺寸。
第4章 刮板的設(shè)計(jì)
4.1 刮板的材料選擇
刮板是在很高的工作頻率下進(jìn)行工作的，需要不斷的進(jìn)行回轉(zhuǎn)，并且與大小垃圾之間不斷發(fā)生摩擦。因此，刮板接觸垃圾部分材料的特點(diǎn)有：
較高的硬度和耐磨性；較高的耐熱性；必要的強(qiáng)度與韌性；較好的導(dǎo)熱性；較好的抗粘結(jié)性。
這些性能的表現(xiàn)有：力學(xué)性能中的硬度、抗彎強(qiáng)度和沖擊值三個(gè)指標(biāo)；物理性能中的導(dǎo)熱系數(shù)、抗粘結(jié)性和摩擦系數(shù)三個(gè)指標(biāo)。所以，刀具的耐用度則是這些性能的綜合反應(yīng)。
硬度：鋼板材料的硬度必須在所裝載垃圾硬度以上。
強(qiáng)度：鋼板材料的強(qiáng)度一般是指抗彎強(qiáng)度。強(qiáng)度越高，承受裝載抗力的能力越大，鋼板崩損的傾向越小。鋼板材料常溫和高溫的強(qiáng)度高，抗彎曲能力強(qiáng)，反之則抗彎曲能力弱。
韌性：刮板在裝載過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊和振動(dòng)。抵抗沖擊和振動(dòng)的力學(xué)指標(biāo)是沖擊值，沖擊值越大，韌性越好，抵抗沖擊和振動(dòng)的能力就越強(qiáng)。
導(dǎo)熱系數(shù)：鋼板材料的導(dǎo)熱系數(shù)表示它傳導(dǎo)摩擦熱的能力，導(dǎo)熱系數(shù)越大，鋼板傳導(dǎo)熱量的能力越強(qiáng)，有利于降低摩擦溫度和提高刮板耐用度。
4.2 刮板的幾何參數(shù)的選擇
刮板的裝載和垃圾的反裝載是垃圾裝載過程的中的根本矛盾。必須具備一定的強(qiáng)度和硬度性能，才能夠順利的裝載壓縮垃圾，達(dá)到預(yù)期的目的。
刮板的裝載性能取決于：制作刮板的材料；刮板的結(jié)構(gòu)；刮板裝載壓縮部分的幾何參數(shù)。
鋼板材料是最重要的因素；當(dāng)鋼板材料和刮板結(jié)構(gòu)選定后，刮板的幾何參數(shù)對裝載的影響也很重要。在一定的條件下，如果刮板的幾何參數(shù)選的合適，就能夠有效的進(jìn)行裝載工作；反之，就算材料選的再好，沒有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)，也不能完全發(fā)揮好材料的性能，甚至?xí)?dǎo)致填料機(jī)構(gòu)的整個(gè)卡死。
在垃圾裝載過程中，首先當(dāng)然是選擇合適的鋼板材料以提高強(qiáng)度和硬度的性能，然而，在材料確定以后，通過合理選擇幾何參數(shù)來解決裝載壓縮中的問題，提高裝載率也是十分重要。
幾何參數(shù)的4方面：
1、刮板口的形狀：它決定裝載壓縮垃圾的品種，從而影響裝載壓縮的過程；
2、刮板口的型式：刮板口的型式在主截面或副截面內(nèi)觀測；
3、刮板面的型式：根據(jù)所要裝載的垃圾的強(qiáng)度要求，由壓縮裝載時(shí)的情況需要適
當(dāng)改變刮板面，提高壓縮裝載效率。
4、變革刮板角度：主要是選擇一定的鉸鏈角度，回轉(zhuǎn)角度，以及板口角度。
保證獲得所有要求的加工質(zhì)量：
在整個(gè)裝載工作中，是與保持必要的刮板耐用度分不開的。
根據(jù)以上要求以及參考資料，選擇了以下刮板所用鋼板的型號(hào)：
刮板角鋼：鋼板2.3/Q235-A
刮板鋼板：扁鋼25*8/Q235-A
刮板薄板：鋼板2.3/Q235-A
4.3 刮板銷軸的選擇
在選擇銷軸之前，了解一下市場上現(xiàn)有的各種銷軸的型號(hào)，這個(gè)對于本課題中的銷軸的選取有很大的幫助。
目前市場上的一些銷軸的資料，我們可以確性這些銷軸符合強(qiáng)度、銳利度，耐用度等要求，它們的幾何參數(shù)的選擇也是比較的合理的。
但是，我們也可以從資料中的數(shù)據(jù)看出，他們所對應(yīng)的工件尺寸與本課題中，所要加工的工件尺寸有著比較大的差別。這也就意味著，這些銷軸在本課題中不能直接的使用。
但是，由前面提到過的幾何參數(shù)的選擇中，適當(dāng)?shù)母淖兊毒叩囊恍缀螀?shù)，可以使加工更加的順利。因此，在本次課題中，所選用的銷軸將是標(biāo)準(zhǔn)刮板中的一部分，這一部分將滿足課題中材料的要，由于銷軸的其它參數(shù)都是符合的，所以，這一個(gè)方案可行。
本課題中的工件有著很大的尺寸，因此，銷軸的強(qiáng)度就很重要了，不然，使用壽命將大大削減。
4.4 刮板導(dǎo)軌的選擇
4.4.1 刮板導(dǎo)軌的簡介
在旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)領(lǐng)域中，銷軸導(dǎo)軌副一直是關(guān)鍵性的產(chǎn)品，目前已成為各種機(jī)床、數(shù)控加工中心、精密電子機(jī)械中不可缺少的重要功能部件。隨著直線導(dǎo)軌副應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)大，使技術(shù)提升和產(chǎn)品細(xì)分已經(jīng)成為必然趨勢，高速化與環(huán)保化已經(jīng)成為直線導(dǎo)軌副的發(fā)展方向。為了適應(yīng)各種機(jī)床設(shè)備對其直線導(dǎo)軌副的耐沖擊性、較高的剛度、運(yùn)行順暢度、適當(dāng)摩擦力等要求，合理選擇直線導(dǎo)軌副是必須首先解決的技術(shù)問題。
滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副一般是由導(dǎo)軌、滑塊、返向器、滾動(dòng)體和保持器等組成。它是一種新型的,作相對往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)支承,能以滑塊和導(dǎo)軌間的鋼球滾動(dòng)來代替直接的滑動(dòng)接觸,并且滾動(dòng)體可以在滾道和滑塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)無限循環(huán)。
4.4.2刮板導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要求：
1、導(dǎo)向精度；
2、剛度大；
3、耐磨；
4、運(yùn)動(dòng)靈活和平穩(wěn)。
4.4.3刮板導(dǎo)軌的性能指標(biāo)
旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌副的選用必須根據(jù)使用條件、負(fù)載能力和預(yù)期壽命選用。但由于直線導(dǎo)軌的壽命分散性較大，為了便于選用直線導(dǎo)軌副，必須先清楚以下幾個(gè)重要概念。
額定壽命：所謂額定壽命是指一批相同的產(chǎn)品，在相同的條件及額定負(fù)荷下，有90%未曾發(fā)生表面剝離現(xiàn)象而達(dá)到的運(yùn)行距離。直線導(dǎo)軌副使用鋼珠作為滾動(dòng)體的額定壽命，在基本動(dòng)額定負(fù)荷下為50km。
基本動(dòng)額定負(fù)荷（C）：所謂基本動(dòng)額定負(fù)荷是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌副，在負(fù)荷方向和大小均等的狀態(tài)下，經(jīng)過運(yùn)行50km后，90%的直線導(dǎo)軌其滾道表面不產(chǎn)生疲勞損壞（剝離或點(diǎn)蝕）時(shí)的最高負(fù)荷。
基本靜額定負(fù)荷(Co)：所謂基本靜額定負(fù)荷是指在負(fù)荷方向和大小均等的狀態(tài)下，在受到最大應(yīng)力的接觸面處，鋼珠與滾道表面的總永久變形量恰為鋼珠直徑萬分之一時(shí)的靜負(fù)荷。
精度等級(jí)：由于在機(jī)械加工方面的精度要求愈來愈高，使得對加工機(jī)械上的重要零組件直線導(dǎo)軌的精度等級(jí)劃分也越來越細(xì)。一般直線導(dǎo)軌副的精度分為普通級(jí)、高級(jí)、精密級(jí)、超精密級(jí)和超高精密級(jí)五種。
預(yù)壓力：是指預(yù)先給予鋼珠負(fù)荷力，利用鋼珠與珠道之間負(fù)向間隙給予預(yù)壓，這樣能夠提高直線導(dǎo)軌的剛性和消除間隙。按照預(yù)壓力的大小可以分為不同的預(yù)壓等級(jí)。
4.4.4刮板導(dǎo)軌的選用
通常，直線導(dǎo)軌副的選用必須根據(jù)使用條件、負(fù)載能力、和預(yù)期壽命選用。所謂使用條件主要是指應(yīng)用何種設(shè)備、精度要求、剛性要求、負(fù)荷方式、行程、運(yùn)行速度、使用頻率、使用環(huán)境等因素。根據(jù)條件選擇對應(yīng)的合適產(chǎn)品系列。在選用的過程中可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果隨時(shí)返回到前面的步驟進(jìn)行重新選擇和設(shè)定。如果所選用的直線導(dǎo)軌副剛性不足，可以提高預(yù)壓力，加大選用尺寸或增加滑塊數(shù)來提高剛性。值得提到的是兩列歌德式結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌副能承受各個(gè)方向的力和力矩，在輕負(fù)載或中負(fù)載應(yīng)用場合較多，尤其在側(cè)向力負(fù)載較大時(shí)。而四列圓弧式結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌在重負(fù)載或超重負(fù)載應(yīng)用場合較多，圓弧型有吸收裝配面誤差的能力。但若有沖擊負(fù)載的情況發(fā)生時(shí)，宜選用歌德型結(jié)構(gòu)的直線導(dǎo)軌副。
刮板導(dǎo)軌的應(yīng)用比較多的，目前市場上的型號(hào)也是非常的豐富。
由于導(dǎo)軌的尺寸范圍相對比較寬廣，所以它并不存在和滾花刀一樣需要進(jìn)行對于該型號(hào)的改造，可以直接的使用。
與其他不見，本次課題中的刮板銷軸導(dǎo)軌也將采用市場上已經(jīng)有的產(chǎn)品，不進(jìn)行另外的設(shè)計(jì)。不進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要原因是，由于這兩個(gè)部件的設(shè)計(jì)的要求太高，而且在加工的過程中會(huì)發(fā)生的情況也很多，由于設(shè)計(jì)時(shí)間的關(guān)系，對于這么多的可能發(fā)生的情況無法一一進(jìn)行分析解決，所以，最后決定采取用以有型號(hào)的產(chǎn)品直接用于本次的課題中。
4.5 本章小結(jié)
本章進(jìn)行的設(shè)計(jì)是刮板的設(shè)計(jì)，由于刮板是在很高的工作頻率下進(jìn)行工作的，需要不斷的進(jìn)行回轉(zhuǎn)，并且與大小垃圾之間不斷發(fā)生摩擦。因此，對于刮板材料的選擇與設(shè)計(jì)上需要格外嚴(yán)謹(jǐn)。在確定了刮板的幾何參數(shù)以后，進(jìn)行了銷軸和導(dǎo)軌的選擇。
第5章 垃圾車總體設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1 垃圾車質(zhì)量參數(shù)的確定
5.1.1 裝載量
按課題要求，所設(shè)計(jì)的垃圾車的車廂容積為12m3，以標(biāo)準(zhǔn)垃圾的單位質(zhì)量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，取每立方米的標(biāo)準(zhǔn)垃圾質(zhì)量為0.45t
所以：
=0.4512 =5.4t （1.1）
5.1.2 整備質(zhì)量
參考國內(nèi)外同類型同級(jí)別的汽車的裝載量與整備質(zhì)量之比為新車型選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)恼麄滟|(zhì)量利用系數(shù)，然后按其裝載量計(jì)算整備質(zhì)量
由于為柴油車因此取整備質(zhì)量利用系數(shù)
=0.8 （1.2）
所以：
=/ （1.3）
=5.4/0.8=6.75t
5.1.3 汽車的總質(zhì)量
載貨汽車的總質(zhì)量包括整備質(zhì)量、裝載量以及駕駛室坐滿人的質(zhì)量，按課題的要求，所設(shè)計(jì)的垃圾車駕駛室為2個(gè)座位，無附加的裝備，每人按65kg計(jì)算。
所以：
=++20.065 （1.4）
=5.4+6.75+0.13
=12.28t
5.2 垃圾車發(fā)動(dòng)機(jī)的選型
5.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速
由于垃圾車為中型載貨汽車，故取比功率為9
根據(jù)公式：
比功率=/
可得：
=9 （1.5）
=912.28
=110.52kw
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率選取與其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，中型貨車柴油機(jī)的多為2200～3400r/min,取=3000r/min
5.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速
根據(jù)式：
=α （1.6）
=7019α
求
式中：
α——發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)
——最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩
——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率
---最大功率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速
因?yàn)檐囉貌裼蜋C(jī)的α值多在1.1～1.25，所以取α=1.15，代入上式可得：
=70191.15 （1.7）
=297.37
與之比不宜小于1.4，通常取/=1.4～2.0,
所以?。?
/=1.5
所以：
=/1.5
=2000r/min
5.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù)ф
根據(jù)式：
ф= α發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)
=1.151.5=1.725
依據(jù)以上對發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的要求，選用發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：EQB180—20
5.3 料斗容積與污水箱容積
料斗容積直接反映垃圾車裝載垃圾的能力和效果，由于受汽車底盤承載和結(jié)構(gòu)布置的限制，垃圾車的斗容量不宜過大，否則對底盤的承載要求很高，與汽車難以匹配，開發(fā)實(shí)用價(jià)值低。因此，料斗容積適合在0.25m3～1.5m3。取料斗容積為1m3，要與料斗容積相匹配，污水箱容量可根據(jù)用戶的要求適當(dāng)增減，設(shè)計(jì)時(shí)以250L為標(biāo)準(zhǔn)。
5.4 底盤的改造
底盤是保證垃圾車具有機(jī)動(dòng)性好的關(guān)鍵，應(yīng)選擇質(zhì)量好、承載能力大的底盤。垃圾車的車架按汽車的工作特性設(shè)計(jì)，垃圾車的工作特性與汽車的工作特性差異很大，垃圾裝載時(shí)有較大的工作載荷傳給車架，要求車架有較大的剛度支撐。
修改懸架和發(fā)動(dòng)機(jī)安裝方法，改善操作穩(wěn)定性和行駛平順性。更新制動(dòng)助力系統(tǒng)，產(chǎn)生更好的制動(dòng)力，而且更加自然。后懸架（所有車型）為了提供更好的平順性，去掉了后支撐副車架，同時(shí)增加了整個(gè)車輛的剛度，減輕重量。了改善操縱穩(wěn)定性，降低了副車架蹄部調(diào)整孔的位置，并改變了側(cè)傾特性。增加了高速行駛過程中的直線穩(wěn)定性，減少了補(bǔ)償轉(zhuǎn)向。
5.4.1 整備質(zhì)量和軸荷分配
由前面的計(jì)算得整備質(zhì)量：=6750kg
軸荷分配是汽車的重要質(zhì)量參數(shù)，它對汽車的牽引性、通過性、制動(dòng)性、操縱性和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此，在總體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)汽車的布置形式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。對垃圾車而言，滿載時(shí)的前軸負(fù)荷多在28%上下。42后輪雙胎，短頭貨車在空載時(shí)：前軸負(fù)荷為：44%～49%，取45%；后軸負(fù)荷為：51%～56%，取55%。
所以：
空載時(shí)： 前軸軸載質(zhì)量=45%=6750kg45%=3037.5kg
后軸軸載質(zhì)量=55%=6750kg55%=3712.5kg
滿載時(shí)：
前軸負(fù)荷為：27%～30%，?。?8%，
后軸負(fù)荷為：70%～73%，?。?2%
所以：
滿載時(shí)前軸軸載質(zhì)量=28%=12280kg28%=3438.4kg
滿載時(shí)后軸軸載質(zhì)量=72%=12280kg72%=8841.6kg
5.4.2 性能參數(shù)
1、最高車速
考慮汽車的類型、用途、道路條件、具備的安全條件和發(fā)動(dòng)機(jī)功率的大小等，并以汽車行駛的功率平衡為依據(jù)來確定。垃圾車的最高車速在90～120km/h，取為90km/h
2、燃料經(jīng)濟(jì)性參數(shù)
參考總質(zhì)量相近的同類車型的百公里耗油量或單位燃料消耗量來估算?？傎|(zhì)量>12t的柴油機(jī)垃圾車單位燃料消耗量為：1.43～1.53L/（100）,現(xiàn)取為：1.5 L/（100）
3、機(jī)動(dòng)性參數(shù)
最小轉(zhuǎn)彎半徑反映了汽車通過小曲率半徑彎曲道路的能力和狹窄路面上或場地上調(diào)頭的能力。其值可按下式計(jì)算：
=+a
=
式中：
——最大轉(zhuǎn)角
L——轉(zhuǎn)軸，4500mm
K——主銷軸
a——轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂
通常取為35～40，為了減小值，值有時(shí)可達(dá)45，取=40
4、通過性參數(shù)
最小離第間隙=0.25m
接近角α=35
離去角β=20
縱向通過半徑=5m
5.4.3 尺寸參數(shù)
1、軸距L
可根據(jù)要求的貨廂長度及駕駛室布置尺寸初步確定軸距L：
L=
式中：
——貨廂長度，根據(jù)裝載量確定：=4620mm
——前輪中心至駕駛室后壁的距離，取=815mm
S——駕駛室與貨廂之間間隙，取S=500mm
——后懸尺寸，參考同類型垃圾車取=1800mm
L=4620+815+500-1800
=4135mm
2、前后輪距與
初選輪距：
=1900mm =1850mm
3、vg 外廓尺寸
我國對公路車輛的限制尺寸要求總高不大于4m；總寬（不包括后視鏡）不大于2.5m，左右后視鏡等突出部分的側(cè)向尺寸總共不大于250mm；總長：載貨汽車不大于12m。
取總高為2710mm，總寬為：2462mm
總長=1170+4135+1800 =7105mm
5.5 車架的計(jì)算
由于車架的縱梁承受的是均勻分布的載荷，車架強(qiáng)度的計(jì)算可按下述進(jìn)行，但需要作一定的假設(shè)，即認(rèn)為縱梁為支承在前、后軸上的簡支梁；空車時(shí)簧上負(fù)荷均勻分布在左、右縱梁的全長上，滿載時(shí)有效載荷則均勻分布在車廂長度范圍內(nèi)的縱梁上，忽略不計(jì)局部扭矩的影響。
=2g/3
=26.75×1000Kg9.8Kg/N/3
=44100N
式中：
——汽車整備質(zhì)量
為一根縱梁的前支承反力，可求得：
=[（L-2b）+（c-2）]
=[44100(8.140.82)+5400(4.36-20.82)]
=16096N
在駕駛室的長度范圍內(nèi)這一段縱梁的彎矩為：
=x- （x+a）
駕駛室后端至后軸這一段縱梁的彎矩為：
=x -（x+a）-[
顯然，最大彎矩就發(fā)生在這一段梁內(nèi)?？捎脤ι鲜街械膹澗?求導(dǎo)數(shù)并令其為零的方法求出最大彎矩發(fā)生的位置x，即：
==0
由此求得：
X=
=[2]/
=4.03m
將x=4.03m代入式（3-13），即可求出縱梁承受的最大彎矩：
=15500=25138.54N
如果再考慮到動(dòng)載荷系數(shù)=2.5～4.0及疲勞安全系數(shù)n=1.15～1.40,并將它們代入式：
則可求出縱梁的最大彎曲應(yīng)力，取=3.0，n=1.30代入上式得：
=98040.306
式中：
W——縱梁在計(jì)算斷面處的彎曲截面系數(shù)，對于槽形斷面的縱梁
W=
式中：
h——槽形斷面的腹板高
b——翼緣寬
t——梁斷面的厚度
按式（3-14）求得的彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于縱梁材料的疲勞極限，對16Mn鋼板，=220～260Mpa
當(dāng)縱梁受力變形時(shí)，翼緣可能會(huì)受力破裂，為此可按薄板理論進(jìn)行校核，由于臨界彎曲應(yīng)力為：
式中：
E——材料的彈性模量，對低碳鋼16Mn鋼：E=2.06Mpa
u——泊松比，對低碳鋼和16Mn鋼，取u=0.290
t——縱梁斷面的厚度
b——縱梁槽形斷面的翼緣寬度
將E，u代入上式得：
b
5.6本章小結(jié)
本章是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的計(jì)算部分，先對本車的質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行了確定，得出了該車的總質(zhì)量。又對汽車的心臟—發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了選型，然后確定了料斗容積與污水箱容積，最后進(jìn)行了汽車底盤的改造和車架的計(jì)算。
第6章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)液壓油缸的一般設(shè)計(jì)步驟：
1、掌握原始資料和設(shè)計(jì)依據(jù)，主要包括：主機(jī)的用途和工作條件；工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、負(fù)載狀況、行程大小和動(dòng)作要求；液壓系統(tǒng)所選定的工作壓力和流量；材料、配件和加工工藝的現(xiàn)實(shí)狀況；有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范等。
2、根據(jù)主機(jī)的動(dòng)作要求選擇液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)形式。
3、根據(jù)液壓缸所承受的外部載荷作用力，如重力、外部機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)磨擦力、慣性力和工作載荷，確定液壓缸在行程各階段上負(fù)載的變化規(guī)律以及必須提供的動(dòng)力數(shù)值。
4、根據(jù)液壓缸的工作負(fù)載和選定的油液工作壓力，確定活塞和活塞桿的直徑。
5、根據(jù)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度、活塞和活塞桿的直徑，確定液壓泵的流量。
6、選擇缸筒材料，計(jì)算外徑。
7、選擇缸蓋的結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算缸蓋與缸筒的連接強(qiáng)度。
8、根據(jù)工作行程要求，確定液壓缸的最大工作長度L，通常L>=D，D為活塞桿直徑。由于活塞桿細(xì)長，應(yīng)進(jìn)行縱向彎曲強(qiáng)度校核和液壓缸的穩(wěn)定性計(jì)算。
9、必要時(shí)設(shè)計(jì)緩沖、排氣和防塵等裝置。
10、繪制液壓缸裝配圖。
11、整理設(shè)計(jì)計(jì)算書，審定圖樣及其它技術(shù)文件。
設(shè)計(jì)液壓缸要考慮的問題：
1、保證液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度、行程需要的牽引力。
2、要盡量縮小液壓缸的外形尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊。
3、活塞桿最好受拉不受壓，以免產(chǎn)生彎曲變形。
4、保證每個(gè)零件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性。
5、盡量避免液壓缸受側(cè)向載荷。
6、長行程液壓缸活塞桿伸出時(shí)，應(yīng)盡量避免下垂。
7、能消除活塞、活塞桿和導(dǎo)軌之間的偏斜。
8、根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況，考慮緩沖、排氣和防塵措施。
9、要有可能的密封，防止泄漏。
10、液壓缸不能因溫度變化時(shí)，受限制而產(chǎn)生撓曲。特別是長液壓缸更應(yīng)注意
11、液壓缸的結(jié)構(gòu)要素應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，盡量選擇經(jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)件。
12、盡量做到成本低，制造容易，維修方便。
6.1 滑板、刮板油缸受力分析
滑板油缸是一主動(dòng)油缸,在滑板上行過程中對垃圾產(chǎn)生擠壓力。最大擠壓力是衡量壓縮式垃圾車壓縮能力的一個(gè)重要指標(biāo),它的大小受到車箱容積、裝載量、壓縮密度以及專用裝置結(jié)構(gòu)等方面的影響?；逵透讓a(chǎn)生的擠壓力反過來會(huì)通過刮板機(jī)構(gòu)作用于刮板油缸,設(shè)計(jì)中應(yīng)保證刮板油缸的最大承受力大于垃圾擠壓過程中產(chǎn)生的反作用力。
1、垃圾壓縮收集機(jī)構(gòu)受力分析
以整個(gè)壓縮收集機(jī)構(gòu)為受力對象作受力分析，取整個(gè)壓縮收集機(jī)構(gòu)(包括滑板、刮板和刮板油缸等液壓件）重量G收集= 750 kg ,滑板與水平面之間夾角α= 47°,滑塊(尼龍材料）與滑軌(鋼）之間摩擦系數(shù)f = 0. 3 。
滑板油缸最大推力：
F=（πD）
=（3.1490）=101788N
根據(jù)受力分析可有以下關(guān)系式：
N=N+Gg
2F=
對N作用點(diǎn)中心取矩則有（重力力臂較小，忽略重力矩）：
348F=（1170
綜合可以算出：
N70030N，N75043N，F(xiàn)=154700N
所以，垃圾受到的最大擠壓力即為154700N。
2、刮板機(jī)構(gòu)受力分析
如圖4.2所示, 刮板油缸受力來自于滑板油缸擠壓過程中垃圾的反作用力。由圖可以得出(忽略刮板重力影響)
圖4.2 刮板機(jī)構(gòu)
F==141705N
刮板油缸背壓：
P==14.9MPa
通過計(jì)算刮板油缸背壓不大于16 MPa ,滿足使用要求。
6.2 舉升油缸受力分析
舉升油缸的作用力來自于裝料斗總成(包括滑板、刮板）舉升過程中對旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的重力矩所產(chǎn)生的杠桿力
取裝料斗總成(包括滑板、刮板）重量G =1950kg ,最大舉升角。計(jì)算舉升時(shí)裝料斗總成和舉升油缸對旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的作用力矩。
1、裝料斗總成作用力矩
2、舉升油缸作用力矩
舉升時(shí)作用力矩隨舉升角而變化。
3、裝料斗總成
作用力臂 ：
作用力矩 ：
當(dāng)時(shí)，
4、舉升油缸
作用力臂
= 1.324
=
作用力矩
當(dāng)時(shí)，
由此可以看出,舉升油缸作用力矩曲線上升較快,也就是說:只要保證起始時(shí)刻能夠舉起裝料斗則舉升過程即可實(shí)現(xiàn)。同時(shí)也可以計(jì)算出:在裝料斗總成質(zhì)心不變的情況下,油缸可舉起的最大重量為2700kg。
6.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在四個(gè)液壓系統(tǒng)中，選推板液壓系統(tǒng)的油缸作為設(shè)計(jì)對象。
根據(jù)推板液壓缸的工況和用途以及工作條件，選擇單桿液壓缸作為缸型。根據(jù)文獻(xiàn)[4]所示液壓缸體與缸蓋的聯(lián)接結(jié)構(gòu)選用外半環(huán)連接，此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是重量比拉桿連接的小。
活塞與活塞桿的接結(jié)構(gòu)采用螺紋連接，這種結(jié)構(gòu)連接穩(wěn)固，活塞與活塞桿之間無公差要求。
根據(jù)密封的部位、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍，活塞與缸體的密封形式選用高低唇Y(jié)形圈，這種密封圈的內(nèi)外兩唇邊長不同，直接密封用較短唇邊，這樣就不易翻轉(zhuǎn)，一般不要支承。
活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，可以使結(jié)構(gòu)簡單?；钊麠U處的密封形式用Yx形密封圈。為了清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈，本系統(tǒng)選用無骨架防塵圈。
液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞，為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。
常用的緩沖結(jié)構(gòu)有：
1、環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置
適用于運(yùn)動(dòng)慣性不大、運(yùn)動(dòng)速度不高的液壓系統(tǒng)。
2、三角槽節(jié)流緩沖裝置
三角槽節(jié)流緩沖裝置是利用被封閉液體的節(jié)流產(chǎn)生餓液壓阻力來緩沖的。
3、可調(diào)節(jié)流緩沖裝置
這種節(jié)流閥不緊有圓柱形的緩沖柱塞和凹腔等結(jié)構(gòu)，而且在液壓缸端蓋上還裝有針形節(jié)流閥和單向閥。
液壓系統(tǒng)如果長期停止工作，或油中混有空氣，液壓缸重新工作時(shí)產(chǎn)生爬行、噪聲和發(fā)熱等現(xiàn)象。為防止這些不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生，一般在液壓缸的最高位置設(shè)置放氣閥。
6.