5141后裝壓縮式垃圾車的總體設(shè)計(jì)

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13.6.2 舉升油缸受力分析 .183.6.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .193.6.4 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 .203.6.5 液壓缸壁厚、外徑及工作行程的計(jì)算 .213.6.6 液壓缸缸底和缸蓋的計(jì)算 .223.6.7 液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定 .223.6.8 液壓油缸受力分析與校核 .233.6.9 液壓缸的主要零件的材料和技術(shù)要求 .233.6.10 泵的計(jì)算與選擇 .243.6.11 液壓油箱容積的確定 .253.6.12 確定管道的直徑 .263.6.13 油箱設(shè)計(jì) .273.6.14 液壓泵裝置 .293.6.15 輔助元件的選用 .304 4 結(jié)論 .31參考文獻(xiàn) .32致 謝 .33附 錄 .34 后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 21 前言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(lái)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(duì)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(duì)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(duì)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(guò) 5 千克或體積超過(guò) 02 立方米以及長(zhǎng)度超過(guò) 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(duì)于環(huán)境的保護(hù)意義重大。目前后裝壓縮式垃圾車越來(lái)越受到人們的關(guān)注，應(yīng)用也越來(lái)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(lái)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(duì)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)。 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(lái)保證廂體的密封。本課題來(lái)源于悅達(dá)專用車有限公司，該廠主要生產(chǎn)的是專用車輛，其中后裝壓縮式垃圾車是其一個(gè)產(chǎn)品。由于目前國(guó)內(nèi)的垃圾車普遍存在所謂的“跑、冒、滴、漏”問(wèn)題，對(duì)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(shuō)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(duì)垃圾車的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算和說(shuō)明，在設(shè)計(jì)說(shuō)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(duì)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)。在黃開(kāi)友教授的指導(dǎo)下，我首先進(jìn)行了方案論證。經(jīng)過(guò)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(kāi)的。如何提高載質(zhì)量利用系數(shù).如何細(xì)化軸荷分布.合理選擇卸料方式.提高垃圾壓縮比.合理選擇壓縮機(jī)構(gòu)液壓控制方式，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。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 32 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(duì)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(cè)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(chǎng)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(cè)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(jiǎn)單,但在實(shí)際使用時(shí)存在許多弊端,如:A. 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。B. 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(chǎng))。C. 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(duì)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(duì)車架的載荷分布較為均勻,卸料過(guò)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。后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 42.4 提高垃圾壓縮比壓縮機(jī)構(gòu)中刮板對(duì)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:A. 刮板的壓縮面積根據(jù)使用場(chǎng)合、投料方式、垃圾投入量來(lái)確定,如能滿足使用要求,刮板的面積應(yīng)盡量小。B. 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(guò)程中應(yīng)使油缸無(wú)桿腔作用。C. 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(duì)選取相對(duì)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N 1 、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。D. 壓縮油缸與地面的水平夾角1越小,則壓縮油缸的推力沿車廂長(zhǎng)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(duì)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)工作步驟湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 5圖 2-1 填裝機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖壓縮機(jī)構(gòu)每一工作循環(huán)有以下四個(gè)步驟:A. 刮板開(kāi)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)。B. 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。C. 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。D. 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(duì)壓縮機(jī)構(gòu)的控制需通過(guò)發(fā)送器傳遞信號(hào),發(fā)送器一般采用電器開(kāi)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(kāi)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(zhǎng)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(guò)液壓順序閥來(lái)實(shí)現(xiàn),這種形式的液壓回路后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 6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?cè)谠O(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(jiàn)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(guò)單向閥補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，避免沖擊造成速度無(wú)法控制和損壞油缸在液壓系統(tǒng)的作用下，通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)粗濾器、開(kāi)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(kāi)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(duì)垃圾進(jìn)行再湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 7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(lái)自滑板油缸施加給垃圾、并經(jīng)垃圾傳過(guò)來(lái)的壓力，此壓力克服平衡閥的背力，在此過(guò)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(kāi)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(jiǎn)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(wú)法解決轉(zhuǎn)運(yùn)中流污水的二次污染問(wèn)題。2.7.2 本垃圾車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)A. 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 1-2 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 2-3 所示，這樣可以保證廂體內(nèi)的垃后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 8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(guò)分后移，而造車翻車事故。圖 2-4 垃圾車填料器上揚(yáng)布置B. 垃圾排出方式采用推板推出的方式，和傳統(tǒng)的車廂上舉，靠重力卸料的方式相比，可以避免由于過(guò)分壓縮的垃圾膨脹堵塞在車廂內(nèi)，同時(shí)還可以防止卸料時(shí)重心過(guò)于后移而翻車。3 垃圾車總體設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 垃圾車質(zhì)量參數(shù)的確定3.1.1 裝載量mG按課題要求，所設(shè)計(jì)的垃圾車的車廂容積為 ，以標(biāo)準(zhǔn)垃圾的單位質(zhì)量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，取m123每立方米的標(biāo)準(zhǔn)垃圾質(zhì)量為 0.45t所以： =0.4512 =5.4t （3-1）mG3.1.2 整備質(zhì)量參考國(guó)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0mmGm0查汽車設(shè)計(jì)表 2-10，由于為柴油車因此取整備質(zhì)量利用系數(shù)湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 9=0.8 0m所以：=/ (3-2)m0mG0m=5.4/0.8=6.75t3.1.3 汽車的總質(zhì)量ma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m0mG設(shè)計(jì)的垃圾車駕駛室為 2 個(gè)座位，無(wú)附加的裝備，每人按 65kg 計(jì)算。所以： =+20.065 (3-3)mam0mG=5.4+6.75+0.13=12.28t3.2 垃圾車發(fā)動(dòng)機(jī)的選型3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速pemaxnp由汽車設(shè)計(jì)表 2-12 選取比功率值，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=/ (3-4)pemaxma可得：=9pemaxma=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pemaxnpnp22003400r/min,取=3000r/minnp3.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速TemaxnT根據(jù)式：= (3-5)TemaxTp=7019nppe max后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 10求Temax式中：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Tp 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率pemax-最大功率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速np因?yàn)檐囉貌裼蜋C(jī)的 值多在 1.11.25（帶校正器） ，所以取 =1.15，代入上式可得： =70191.15 (3-6)Temax300052.110=297.37mN 與之比不宜小于 1.4，通常取/=1.42.0,npnTnpnT所以?。?=1.5 (3-7)npnT所以：=/1.5nTnp=2000r/min3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù) 根據(jù)式：= 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) (3-8)nnTp=1.151.5=1.725依據(jù)以上對(duì)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：EQB180203.3 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(guò)大，否則對(duì)底盤的承載要求很高，與汽車難以匹配，開(kāi)發(fā)實(shí)用價(jià)值低。因此，料斗容積適合在 0.251.5。取料斗容積為 1，要與料斗容積相匹配，污水箱容量可根據(jù)用戶m3m3m3的要求適當(dāng)增減，設(shè)計(jì)時(shí)以 250L 為標(biāo)準(zhǔn)。3.4 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。垃圾車的車架按汽湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 11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(guò)程中的直線穩(wěn)定性，減少了補(bǔ)償轉(zhuǎn)向。3.4.1 整備質(zhì)量和軸荷分配由前面的計(jì)算得整備質(zhì)量：=6750kgm0軸荷分配是汽車的重要質(zhì)量參數(shù)，它對(duì)汽車的牽引性、通過(guò)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(duì)垃圾車而言，滿載時(shí)的前軸負(fù)荷多在 28%上下。查汽車設(shè)計(jì)表 2-11a 得：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%=3037.5kgm0 后軸軸載質(zhì)量=55%=6750kg55%=3712.5kgm0滿載時(shí)：前軸負(fù)荷為：27%30%，取：28%，后軸負(fù)荷為：70%73%，?。?2%所以：滿載時(shí)前軸軸載質(zhì)量=28%=12280kg28%=3438.4kgma 滿載時(shí)后軸軸載質(zhì)量=72%=12280kg72%=8841.6kgma3.4.2 性能參數(shù)A. 最高車速vamax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(lái)確定。參見(jiàn)汽車設(shè)計(jì)表 2-12 知：垃圾車的最高車速在 90120km/h，取為90km/hB. 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(lái)估算。參考汽車設(shè)計(jì)表 2-13知：總質(zhì)量12t 的柴油機(jī)垃圾車單位燃料消耗量為：1.431.53L/（100）,現(xiàn)取為：1.5 matkmL/（100）tkm后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 12C. 機(jī)動(dòng)性參數(shù)最小轉(zhuǎn)彎半徑反映了汽車通過(guò)小曲率半徑彎曲道路的能力和狹窄路面上或場(chǎng)地上調(diào)頭的能Rmin力。其值可按下式計(jì)算： =+a (3-9)RminmaxsiniL =aKLiiKSinLmax22tan2max式中：最大轉(zhuǎn)角maxiL轉(zhuǎn)軸，4500mmK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=40maxi00Rminmaxi0maxi0D. 通過(guò)性參數(shù)查汽車設(shè)計(jì)表 2-19 得：最小離第間隙=0.25mhmin接近角 =350離去角 =200縱向通過(guò)半徑=5m3.4.3 尺寸參數(shù)圖 3-1 車身尺寸參數(shù)A. 軸距 L可根據(jù)要求的貨廂長(zhǎng)度及駕駛室布置尺寸初步確定軸距 L：湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 13 L=+ S - (3-10)LHLJLR式中：貨廂長(zhǎng)度，根據(jù)裝載量確定：=4620mmLHLH 前輪中心至駕駛室后壁的距離，取=815mmLJLJ 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=1800mmLRLRL=4620+815+500-1800=4135mmB. 前后輪距與B1B2根據(jù)汽車設(shè)計(jì)表 2-7，初選輪距： =1900mm =1850mmB1B2C. 外廓尺寸我國(guó)對(duì)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(zhǎng)：載貨汽車不大于 12m。取總高為 2710mm，總寬為：2462mm總長(zhǎng)=1170+4135+1800 =7105mm3.5 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(jiǎn)支梁；空車時(shí)簧上負(fù)荷均勻分布在左、右縱梁的全長(zhǎng)上，滿Gs載時(shí)有效載荷則均勻分布在車廂長(zhǎng)度范圍內(nèi)的縱梁上，忽略不計(jì)局部扭矩的影響。Ge=2g/3 (3-11)Gsm0=26.751000Kg9.8Kg/N/3=44100N式中：汽車整備質(zhì)量m0為一根縱梁的前支承反力，可求得：Rf =（L-2b）+（c-2） (3-12)Rfl 41GsGec2后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 14=44100(8.140.82)+5400(4.36-20.82)8 . 441=16096N在駕駛室的長(zhǎng)度范圍內(nèi)這一段縱梁的彎矩為： Mx=x- （x+a） (3-13)RfLGS42駕駛室后端至后軸這一段縱梁的彎矩為： =x -（x+a） - (3-14)MxRfLGS42lGe421)(xlc顯然，最大彎矩就發(fā)生在這一段梁內(nèi)?？捎脤?duì)上式中的彎矩=求導(dǎo)數(shù)并令其為零的方Mx)(xf法求出最大彎矩發(fā)生的位置 x，即： =0 (3-15)dxdMxRf)(2)(21clxlGaxLGes由此求得：X= )/()(21cGLGcclGLaGResesf =2/36. 4) 1 . 386. 4(540014. 817. 1441001500)36. 4540014. 844100(=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=25138.54NMmax)03. 486. 4(1 . 336. 445400)17. 103. 4(14. 844410003. 42M如果再考慮到動(dòng)載荷系數(shù)=2.54.0 及疲勞安全系數(shù) n=1.151.40,并將它們代入式：kd （3-16） maxmaxMnkMdd （3-17）WMdwmax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：kd 54.251380 . 330. 1maxdM =98040.306 Ww54.25138湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 15式 2-17 中：W縱梁在計(jì)算斷面處的彎曲截面系數(shù)，對(duì)于槽形斷面的縱梁W= （3-18）6)6(thbh 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(duì) 16Mn 鋼板，1=220260Mpa1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： （3-19）MpabtuEcr350)(14 . 022式中： E材料的彈性模量，對(duì)低碳鋼 16Mn 鋼：E=2.06Mpa510 u泊松比，對(duì)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：bt163.6 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(guó)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(zhǎng)度 L，通常 L=D，D 為活塞桿直徑。由于活塞桿細(xì)長(zhǎng)，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。后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 169）必要時(shí)設(shè)計(jì)緩沖、排氣和防塵等裝置。10）繪制液壓缸裝配圖和零件圖。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(wèn)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(zhǎng)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(zhǎng)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。3.6.1 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(guò)程中對(duì)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?duì)垃圾產(chǎn)生的擠壓力反過(guò)來(lái)會(huì)通過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的反作用力。A. 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(duì)象作受力分析,見(jiàn)圖3-3。 圖3-3 垃圾壓縮收集機(jī)構(gòu)湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 17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= 47,滑塊(尼龍材料) 與滑軌(鋼) 之間摩擦系數(shù)f = 0. 3 ?；逵透鬃畲笸屏Γ?F=（D） （3-20）滑板油缸2滑板油缸4/P/ =（3.1490）=101788N24/16根據(jù)受力分析可有以下關(guān)系式：N =N +Gg21收集cos2F=滑板油缸垃圾收集FgGffsin21 fNF11fNF22對(duì)N 作用點(diǎn)中心取矩則有（重力力臂較小，忽略重力矩）：2348F=（1170垃圾）（）211211626002200ffN綜合可以算出：N70030N，N75043N，F(xiàn)=154700N12垃圾所以，垃圾受到的最大擠壓力即為154700N。B. 刮板機(jī)構(gòu)受力分析如圖3-4所示, 刮板油缸受力來(lái)自于滑板油缸擠壓過(guò)程中垃圾的反作用力。由圖可以得出(忽略刮板重力影響)： 圖3-4 刮板機(jī)構(gòu)后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 18F=141705N刮板油缸1902348F垃圾刮板油缸背壓： P=14.9MPa刮板油缸DF24刮板油缸刮板油缸通過(guò)計(jì)算刮板油缸背壓不大于16 MPa ,滿足使用要求。3.6.2 舉升油缸受力分析舉升油缸的作用力來(lái)自于裝料斗總成(包括滑板、刮板) 舉升過(guò)程中對(duì)旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的重力矩所產(chǎn)生的杠桿力,見(jiàn)圖3-5。 圖2-3 裝料斗尺寸取裝料斗總成(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64和舉升油缸對(duì)旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的作用力矩。A. 裝料斗總成作用力矩NmGgLGGT28932514. 18 . 919500B. 舉升油缸作用力矩NPDF804241648014. 3422舉升舉升NmTLF40051249. 08042422舉升舉升舉升舉升時(shí)作用力矩隨舉升角而變化。C. 裝料斗總成湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 19作用力臂 ：)8 .42cos(063. 21GL作用力矩 ：)8 .42cos(3942411GGGgLT當(dāng)時(shí)，8 .42NmTG39424maxD. 舉升油缸作用力臂 =1.324 sin324. 1L舉升13 .23sin442. 0L=)3 .23cos(442. 0324. 12442. 0324. 1221L)3 .23cos(17. 195. 1作用力矩 舉升舉升舉升LFT2)3 .23cos(17. 195. 1)3 .23sin(94126舉升T當(dāng)時(shí)，2 .47NmT71095max舉升裝料斗總成和舉升油缸對(duì)旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的作用力矩曲線如圖4 。可以看出,舉升油缸作用力矩曲線上升較快,也就是說(shuō):只要保證起始時(shí)刻能夠舉起裝料斗則舉升過(guò)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。3.6.3 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(duì)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?；钊c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(wú)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 形圈，這種密封圈的內(nèi)外兩唇邊長(zhǎng)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?；钊麠U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(jiǎn)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(wú)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：A. 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)。后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 20B. 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(lái)緩沖的。C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(zhǎng)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。為防止這些不正常現(xiàn)象產(chǎn)生，一般在液壓缸的最高位置設(shè)置放氣閥。3.6.4 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定A現(xiàn)在選用的為單活塞桿液壓缸。由力平衡方程可得fcFpdDFpD22212)(44 （3-21） 1222124ppdDpFFDfc+F = （3-22）fcFcmF式中： 液壓缸工作壓力，初算時(shí)取系統(tǒng)工作壓力；1ppp 液壓缸回油腔背壓力；2p d/D 活塞桿與液壓缸內(nèi)徑之比，液壓缸采用差動(dòng)連接； F 工作循環(huán)中最大的外負(fù)載； cm 液壓缸的機(jī)械效率，一般 cm=0.90.97； 液壓缸密封處摩擦力fcF由式 3-21 和式 3-22 可求得 D 為： （3-23） 2121114DdpppFDcm這里選取外負(fù)載較大的推板機(jī)構(gòu)液壓缸進(jìn)行計(jì)算。最大負(fù)載 F 為 16599N（工進(jìn)） ，取 P1=2.5MP 估算=0.5MPa,因?yàn)椴顒?dòng)聯(lián)結(jié)可獲得較大的推力，所以取 D= d，即 d/D 為 0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式2p2（3-22）可得：湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 21=0.093 m267.0135.019.010314.3165994D查文獻(xiàn)3，按標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸直徑系列圓整為 D=100 mm。根據(jù)：液壓缸快進(jìn)、快退速度相等，采用差動(dòng)連接，取 d=0.7D d = 0.7100 = 70 mm計(jì)算的結(jié)果在活塞桿尺寸系列之中，所以取：d = 70 mm根據(jù)已取的缸徑和活塞桿直徑，計(jì)算液壓缸實(shí)際有效工作面積，無(wú)桿腔面積 A1，有桿腔面積 A2分別為： 232211085. 71 . 0414. 34mDA 2322222104)07. 01 . 0(414. 3)(4mdDAB. 出口調(diào)速，通過(guò)估計(jì)，如果取差動(dòng)聯(lián)接，工進(jìn)時(shí)背壓力估計(jì)為：Pap5106背C. 按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，計(jì)算公式有 minminminvqA A 2426minmin10012.11092.6107mvq由于調(diào)速閥裝在進(jìn)油路上，故液壓缸有效工作面積應(yīng)選取液壓缸無(wú)桿腔的實(shí)際面積，即取上式的結(jié)果，可見(jiàn)上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需最低速。3.6.5 液壓缸壁厚、外徑及工作行程的計(jì)算A. 低壓液壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚一般不做計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，則缸筒外徑 D0 = D + 2 查文獻(xiàn)5，按標(biāo)準(zhǔn) JB1068-67 系列選取液壓缸的外徑為 121mm,實(shí)際計(jì)算繪圖時(shí)可取 120mm。缸筒壁厚的校核，液壓缸的內(nèi)徑(D=100mm)與其壁厚（=0.520=10mm）的比值=10，故D可用薄壁圓筒的壁厚計(jì)算公式進(jìn)行校核 （3-24） 2Dpy后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 22式中： 液壓缸壁厚（mm） ； 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）倍（MPa） ；yp 缸筒材料的許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管=100110MPa。 =2.4mm10mm 2Dpy10021002 . 35 . 1所以所選壁厚滿足要求。B. 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，所選的執(zhí)行機(jī)構(gòu)即推板機(jī)構(gòu)的工作行程為 4000mm，結(jié)合液壓缸活塞行程參數(shù)系列確定液壓缸的工作行程為 4000mm。3.6.6 液壓缸缸底和缸蓋的計(jì)算在中低壓系統(tǒng)中，液壓缸的缸底和缸蓋一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。3.6.7 液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定液壓缸的進(jìn)出油口尺寸，是根據(jù)油管內(nèi)的平均速度來(lái)確定的，要求壓力管路內(nèi)的最大平均流速控制在 45m/s 以內(nèi)，過(guò)大會(huì)造成壓力損失劇增，而使回路效率下降，并會(huì)引起氣蝕、噪音、振動(dòng)等，因此油口不宜過(guò)小，一般可按文獻(xiàn)3選用，本系統(tǒng)選用進(jìn)出油口 M272 的螺紋接頭。根據(jù)以上計(jì)算及選用的參數(shù)綜合為表 3-1。進(jìn)出油口連接缸筒內(nèi)徑（mm）缸筒外徑(mm)活塞桿直徑(mm)公稱直徑螺紋連接1101206320M272A. 系統(tǒng)工作壓力 p 和流量 Q系統(tǒng)工作壓力根據(jù)裝載性能和整機(jī)制造成本確定，以不超過(guò) 25為宜，這樣可以選擇價(jià)格合MPa理的液壓系統(tǒng)元件。根據(jù)垃圾車的作業(yè)性能、速度和生產(chǎn)率的要求，確定液壓系統(tǒng)所需的最大工作流量 Q。一般情況下，垃圾的排出時(shí)間為：2040s，按設(shè)計(jì)要求的 27s 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，排出板油缸的伸出速度為：1015cm/s，上下刮板油缸伸出速度為：1620cm/s，對(duì)于料斗容積為 1的垃圾車，可選擇液壓m3泵的排量為 4050ml/r，即泵每分鐘的輸出流量為 80100L/min.B. 液壓系統(tǒng)功率垃圾車工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，功率應(yīng)能夠充分滿足裝載機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中的動(dòng)力需求，并考慮冷卻系統(tǒng)和管路等輔助設(shè)備的動(dòng)力消耗，發(fā)動(dòng)機(jī)功率可取為： =(1.01.1) （3-25）N發(fā)Ny湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 23 = （3-26）Ny6000PQ式中：液壓系統(tǒng)功率，KW；Ny P液壓系統(tǒng)工作壓力，P=19600KPa; Q液壓系統(tǒng), Q=80100L/min; 液壓系統(tǒng),=0.850.90工作機(jī)構(gòu)所需的液壓系統(tǒng)功率為 2530kw，也就是取力器要從發(fā)動(dòng)機(jī)上取出 2530kw 的功率.3.6.8 液壓油缸受力分析與校核壓縮式垃圾車主要依靠液壓系統(tǒng)控制油缸完成垃圾的收集、擠壓裝填和推出卸料等作業(yè)功能,因此油缸的設(shè)計(jì)和選擇對(duì)整個(gè)作業(yè)系統(tǒng)的可靠性和安全性非常重要。通過(guò)對(duì)油缸進(jìn)行受力分析,一方面可以對(duì)所選油缸進(jìn)行校核,另一方面也可以作為油缸選擇的依據(jù)和參考。目前國(guó)內(nèi)在用的壓縮式垃圾車主要為后裝式,后裝壓縮式垃圾車所用油缸主要包括以下幾種:傾翻油缸用來(lái)將垃圾桶中的垃圾翻倒入裝料斗中;刮板油缸用來(lái)將裝料斗中的垃圾刮起;滑板油缸用來(lái)將裝料斗中刮起的垃圾擠壓推進(jìn)車箱中;舉升油缸用來(lái)將裝料斗升起以便完成垃圾推卸作業(yè);推板油缸用來(lái)將車箱中的垃圾推出卸掉。后裝壓縮式垃圾車所用油缸中,垃圾桶傾翻油缸和推板油缸受力比較簡(jiǎn)單,并且由于受到結(jié)構(gòu)或功能的限制,油缸選擇與所承受的力相比一般都較大,因此僅對(duì)刮板油缸、滑板油缸和舉升油缸進(jìn)行受力分析及校核。液壓系統(tǒng)工作壓力為19.6MPa 。3.6.9 液壓缸的主要零件的材料和技術(shù)要求A. 缸體材料選用 45 鋼。內(nèi)徑用 H9 配合，粗糙度Ra0.3,內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，內(nèi)表面直線度在m500mm 長(zhǎng)度不大于 0.03mm，端面與缸蓋固定時(shí)，端面跳動(dòng)量在直徑 100mm 上不大于 0.04mm,為防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)表面可鍍鉻，層厚 0.030.04mm，在進(jìn)行拋光，缸體外涂外耐腐蝕油漆。B. 缸蓋常用材料有：35 鋼、45 鋼或鑄鋼；做導(dǎo)向時(shí)選用鑄鐵、耐磨鑄鐵。故可選取前缸蓋 HT200、后缸蓋為 35 鋼。配合表面的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，端面在對(duì)孔軸線的垂直度在直徑 100mm 上不大于0.04mm.C. 活塞材料選用 HT200。外徑的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不大于外徑公差之半，端面對(duì)軸線垂直度在直徑 100mm 上不大于 0.04mm，活塞外徑用橡膠密封圈密封時(shí)可取 f9 配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合取 H8。后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 24D. 活塞桿本設(shè)計(jì)中是空心活塞桿，選用的材料為 45 鋼的無(wú)縫鋼管。桿外圓柱面粗糙度為 Ra0.8,材料進(jìn)行熱處理，調(diào)質(zhì) 5258HRC，外徑的圓度、圓柱度不大于直徑m公差之半，外徑表面直線度在 500mm 長(zhǎng)度不大于 0.03mm，活塞桿與前端蓋采用 H9/f9 配合，與活塞的連接可采用 H9/h8 配合。3.6.10 泵的計(jì)算與選擇A. 計(jì)算液壓缸的流量和壓力由 3.6.13 節(jié)中計(jì)算得出油缸內(nèi)徑和活塞桿直徑?？焖龠\(yùn)動(dòng)所需的流量： min/2 .19105744412222LvdvdDq快進(jìn)快進(jìn)快進(jìn)工進(jìn)時(shí)液壓缸的壓力，取外負(fù)載較大的右滑臺(tái)缸進(jìn)行計(jì)算： 21211pAAAFp工式中 A1、A2同上節(jié)，約取 A1=2A2；p1為液壓缸進(jìn)油腔壓力；p2為液壓缸回油腔壓力（由背壓閥調(diào)整決定，一般為 0.51.5MPa）,現(xiàn)取 p2 =0.6MPa,代入式 ，則液壓缸的壓力：21211pAAAFp工 MPaPap4 . 2104 . 2106 . 0211085. 7165996631工進(jìn)時(shí)的流量： min/54. 0min/1054. 0069. 01 . 0443322minLmvDq工進(jìn) min/79. 0min/1079. 01 . 01 . 0443322maxLmvDq工進(jìn)B. 確定小流量泵的壓力小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油（只部分供油） ，液壓缸的最大工作壓力為 p1=2.4MPa,在調(diào)速閥進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速，進(jìn)油路上的壓力損失一般為 0.51.5MPa,現(xiàn)取 0.8MPa。則小流量泵的最高工作壓力：MPaMPap2 . 3)8 . 04 . 2(0C. 液壓泵流量計(jì)算液壓泵向液壓缸輸入的最大流量為：219.2=38.4L/min,若取回路泄漏系數(shù) K=1.1，則泵的流量：湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 25q=1.138.4=42.4L/min 。由于工進(jìn)的工作流量取大值時(shí) q=20.79=1.85L/min,溢流閥的最小穩(wěn)定流量為 23L/min,加之減壓閥工作時(shí)的正常泄出（一般為 0.50.8L/min） ，故小流量泵的流量不應(yīng)小于 5L/min 。故得出液壓泵的流量范圍：5L/min42.4L/minD. 選擇液壓泵規(guī)格型號(hào)根據(jù)計(jì)算出的泵的流量和壓力值，并查閱文獻(xiàn)3，選用 YB-6/40 型雙聯(lián)葉片泵，壓力流量均能滿足要求。E. 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率根據(jù)對(duì)工況的分析畫出工況圖：圖 3-2 液壓缸工況分析中的工作壓力、流量和功率圖由上圖可知，液壓缸最大輸入功率在快退階段，可以按此階段估算電機(jī)功率 P （3-27）310pqP 式中： p 快退時(shí)液壓泵的出口壓力（Pa） ，其值等于快退時(shí)液壓缸的進(jìn)口壓力與泵到液壓缸這段管路壓力損失之和，壓力損失取；Pap5102 q 液壓泵輸出流量()，q=219.2L/min=38.4L/min=0.6410-3m3/s；sm /3 液壓泵的總效率，查文獻(xiàn)4?。ǜ鞅玫男蕿?0.8） 。所以：64. 08 . 08 . 0 KwpqP8 . 164. 0101064. 0102163353.6.11 液壓油箱容積的確定本系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，油箱容積一般取液壓泵額定容量流量的 5-7 倍，本系統(tǒng)取 7 倍：V = 742.4L = 296.8L后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 263.6.12 確定管道的直徑管道的材料一般推薦采用 10 號(hào)、20 號(hào)的薄壁無(wú)縫鋼管和拉制紫銅管。鋼管承受的工作壓力較高，價(jià)廉，所以本系統(tǒng)主要采用鋼管。油管直徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。 油管的內(nèi)徑 d 按下式進(jìn)行計(jì)算： （3-28） vqd61. 4式中：d 管道直徑（mm） ；q 液體流量（L/min） ； v 允許流速，按金屬管內(nèi)油液推薦流速值選用，吸油管路取v 0.52m/s,壓油管路取 v2.56m/s。 管道的壁厚可根據(jù)工作壓力由下式計(jì)算得出： （3-29） 2pd式中：p 工作壓力，查資料取工作壓力為 5MPa； d 油管內(nèi)徑（mm） ； 許用應(yīng)力（MPa） ，對(duì)于鋼管98.1MPa,對(duì)于銅管25Mpa。 本系統(tǒng)主油路流量取差動(dòng)連接時(shí)流量 q = 40 L/min,允許流速按壓油管路取 v = 4m/s, 則管道內(nèi)徑為： 14.6mm （壓油管 v 取 4）44061.461.4vqd油管的壁厚 mmpd37.01.9826.1452查閱文獻(xiàn)4可選用外徑 D 為 22mm 的 10 號(hào)冷拉無(wú)縫鋼管。定位夾緊油路的管徑，可按元件接口選取。吸油管按式 3-28、式 3-29 計(jì)算可得： （吸油管 v 取 1）mmvqd6 .1716 .1461. 461. 4壁厚 ： mmpd45.01.9826.1752故可選用外徑 D 為 28mm 的 10 號(hào)冷拉無(wú)縫鋼管。鋼管彎曲半徑不能太小，其最小曲率半徑 R3D，油管經(jīng)彎曲后，彎曲處側(cè)壁厚的減薄不應(yīng)超過(guò)油管壁厚的 20%，彎曲處內(nèi)側(cè)不應(yīng)有明顯的鋸齒行波紋、扭傷或壓壞，彎曲處的橢圓度不應(yīng)超過(guò)15%。3.6.13 液壓油的選擇湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 27該系統(tǒng)為一般液壓傳動(dòng),所以在環(huán)境溫度為-5C35C 之間時(shí),一般選用 20 號(hào)或 30 號(hào)液壓油.冷天用 20 號(hào)機(jī)械油,熱天用 30 號(hào)機(jī)械油。由于本系統(tǒng)的功率較小，采用單泵供油，所取油箱容量又較大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算。3.6.13 油箱設(shè)計(jì)A. 油箱有效容積的確定a) 油箱的有效容積本系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，油箱的容積一般取液壓泵額定流量的 57 倍，現(xiàn)取 7 倍，故油箱的有效容積為 KQV （3-30）式中：V 油箱的有效容積（L） Q 油泵的額定流量，泵的額定流量為 46L/min K 系數(shù)，本系統(tǒng)取 K = 7則油箱的有效容積為：V = 746= 322 Lb) 油箱容積的驗(yàn)算油路系統(tǒng)的功率損失是造成油路系統(tǒng)發(fā)熱的主要原因，系統(tǒng)的總發(fā)熱功率 H 為： （3-31）0PPH式中：P 液壓泵輸入功率（kW）,已計(jì)算出 P=1.8Kw； P0 液壓缸的輸出功率（kW） 。則：H=1.8-44440.06910-3=1.49kW油箱的三邊比例為 1：1：11：2：3 之間時(shí)，可用下式估算油箱的散熱面積。2323213322065. 0065. 0mVA在通風(fēng)差時(shí)取油箱的散熱系數(shù) K = 810-3,則根據(jù)系統(tǒng)的熱平衡式可以算出系統(tǒng)的CmkW2/溫升：CCKAHT551 .62310849. 13所以油箱本身散熱達(dá)不到要求，需設(shè)置冷卻裝置。B. 油箱的冷卻和加熱a) 本系統(tǒng)采用蛇形管水冷，根據(jù)以上算的數(shù)據(jù)，其冷卻面積根據(jù)下式近似計(jì)算得出。1A后裝壓縮式垃圾車總體設(shè)計(jì) 28 （3-32）231125. 062375303381049. 1mTKTKAHAm式中：K 油箱的傳熱系數(shù)，；KmW2/ 油及油箱的允許溫差，K；TK1 蛇形管的傳熱系數(shù)，一般取 375384；KmW2/ 油與水之間的平均溫差，K，即為系統(tǒng)溫升。mT蛇形管的長(zhǎng)度 L 為： （3-33）mdAL35. 5101514. 325. 031式中：d 管內(nèi)徑，m，管徑一般在 1525mm 范圍內(nèi)選取。b) 油液的加熱，為了保證油路系統(tǒng)中油液的溫度不低于 15，在油箱內(nèi)安裝電加熱器，其發(fā)熱C功率可按下式估算： （3-34）WtTVCH75.2696360020322. 09001675則電熱器的功率為：N=H/1000=2696.75/10000.8=3.4kW式中：C 油的比熱，取 16572093 ；KkgJ/KkgJ/ 油的密度，kg/m3,取 900 kg/m3； V 油箱的有效容積，m3； 油加熱后溫升，取 20K；T t 加熱時(shí)間，s,取 1 小時(shí)即 3600s； N 電加熱器的功率，kW。C. 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a) 油箱體油箱體一般由 Q235 鋼板焊接而成，取鋼板厚度 4mm，油箱分為固定式和移動(dòng)式，本系統(tǒng)選用前者。油箱側(cè)壁上安裝油位指示器、電加熱器和冷卻器；油箱底面與基礎(chǔ)的距離一般為 150200mm，油箱下湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 29部焊接底腳，其厚度為 8mm，油箱側(cè)壁上開(kāi)清洗孔，以便于清洗油箱。b) 油箱底部油箱底部為傾斜狀，以便于排油，底部最低處有排油口，排油口與基礎(chǔ)面的距離不小于 150mm。箱底用 Q235 鋼板，其厚度為 5mm。c) 油箱隔板油箱中設(shè)置隔板，使吸油區(qū)和壓油區(qū)分開(kāi)，以便于回油中雜質(zhì)的沉淀，可以改善油箱的散熱條件。隔板的高度可等于或小于油箱側(cè)壁高度的 0.8 倍，厚度取 4mm。隔板的位置是使吸油區(qū)的容積為油箱容積的 1/2。隔板的安裝方式采用回油經(jīng)金屬網(wǎng)進(jìn)入吸油區(qū)，這樣有利于氣泡的分離。 d) 油箱蓋油箱蓋還是采用 Q235 鋼板。在油箱蓋上考慮有下列通孔：吸油管孔、回油孔、通大氣孔（孔口應(yīng)有空氣濾清器） 、測(cè)溫孔、帶有濾油網(wǎng)的注油口，以及安裝液壓集成裝置的安裝孔。D. 油箱的防噪音問(wèn)題防噪音問(wèn)題是現(xiàn)代化設(shè)備設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題之一，本泵站從以下幾方面著手減輕噪音：a) 箱體與箱蓋間增加防振橡皮墊；b) 用地腳螺栓將油箱牢固地固定在基礎(chǔ)上；c) 吸油區(qū)與回油區(qū)增設(shè)一層 60100 目的金屬網(wǎng)，以便于分離油掖中的氣泡；E. 其他注意事項(xiàng)吸油管端部的濾油器與油箱底面距離不得小于 20mm，吸油管、回油管插入最底油面以下。管端斜切 45，并使斜面向著油箱側(cè)壁，管口與箱底、箱壁的距離不小于管徑的 3 倍，泄油管不插入油中，油箱內(nèi)部涂耐油防銹漆。3.6.14 液壓泵裝置A. 液壓泵的安裝方式本系統(tǒng)選用雙泵供油，泵裝置采用非上置臥式安