后裝壓縮式垃圾車設(shè)計(jì)【三維SW模型及仿真】【含CAD圖紙】
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摘要
后裝壓縮式垃圾車是一種垃圾后裝、后卸、用于壓縮收運(yùn)生活垃圾的環(huán)衛(wèi)車輛， 目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的后裝壓縮式垃圾車存在很多問題：污水處理不徹底，易造成二次污染；壓縮或推卸垃圾的機(jī)構(gòu)容易受到腐蝕。因此，本次設(shè)計(jì)著重于解決以上問題，并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完善車輛密封，設(shè)計(jì)一款性能優(yōu)良的后裝壓縮式垃圾車。
參考行業(yè)內(nèi)后裝壓縮式垃圾車的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，在選擇型號(hào)為EQ1095SJ8CD2 底盤的基礎(chǔ)上，為提高整車載質(zhì)量，從車廂和壓填機(jī)構(gòu)入手，選擇了合適的裝填角和鼓形車廂，以提高垃圾壓縮比進(jìn)而提高載質(zhì)量；除此之外，為減小運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)零部件損壞，對(duì)壓填機(jī)構(gòu)、卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在車廂和裝填器內(nèi)側(cè)面加設(shè)導(dǎo)軌以減小摩擦力；其次，對(duì)裝填器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)化并增大了裝填器有效容積，在其底部設(shè)計(jì)了污水循環(huán)處理系統(tǒng)優(yōu)化污水處理，與此同時(shí)，裝填器內(nèi)部空間的增大，使得壓填機(jī)構(gòu)行程增大，優(yōu)化了刮合軌跡；進(jìn)而，分析各機(jī)構(gòu)油缸的運(yùn)動(dòng)，為避免機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)發(fā)生干涉，對(duì)油缸的行程進(jìn)行了規(guī)劃，確定了液壓元件及系統(tǒng)工作壓力并繪制液壓油路圖；最后，加設(shè)翻桶機(jī)構(gòu)，并給裝填器增加了蓋板，完善了車輛密封。
整車各機(jī)構(gòu)零部件及整車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用 SOLIDWORKS 進(jìn)行零件的三維建模及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配，并使用 SOLIDWORKS 對(duì)車廂、刮板、滑板進(jìn)行有限元分析，保證了結(jié)構(gòu)的性能并降低了生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：壓縮式垃圾車；壓填機(jī)構(gòu)；卸料機(jī)構(gòu)；上料機(jī)構(gòu)
II
ABSTRACT
The post loading compression garbage truck is a kind of sanitation vehicle which is used to compress, collect and transport domestic garbage. At present, there are many problems in the post loading compression garbage truck in the domestic market: the sewage treatment is not complete, which is easy to cause secondary pollution; the mechanism of compressing or pushing garbage is easy to be corroded. Therefore, this design focuses on solving the above problems, optimizing the structural design, improving the vehicle sealing, and designing a good performance after loading compression garbage truck.
In order to improve the vehicle's load quality, the appropriate loading angle and drum shaped carriage are selected from the carriage and the ballast mechanism to improve the load quality. In addition, in order to reduce the damage of the moving mechanism parts, it is necessary to In the design of the filling mechanism and the unloading mechanism, a guide rail is added on the inner side of the carriage and the loader to reduce the friction; secondly, the structure of the loader is strengthened and the effective volume of the loader is increased, and the sewage circulating treatment system is designed at the bottom to optimize the sewage treatment. At the same time, the internal space of the loader is increased, so the travel of the filling mechanism is increased, and the scraping rail is optimized Then, the movement of each mechanism oil cylinder is analyzed. In order to avoid the interference of mechanism movement, the stroke of oil cylinder is planned, the working pressure of hydraulic components and system is determined, and the hydraulic oil circuit diagram is drawn. Finally, the bucket turning mechanism is added, the cover plate is added to the loader, and the vehicle seal is completed.
The three-dimensional modeling of the parts and the assembly of the moving mechanism are carried out by SolidWorks, and the finite element analysis of the carriage, scraper and skateboard is carried out by SolidWorks, so as to ensure the performance of the structure and reduce the production cost.
Key words: compression garbage truck; compression mechanism; unloading mec
-hanism; loading mechanism
III
目錄
第一章 緒論 1
? 課題研究的背景和目的 1
? 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
? 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1
? 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 2
? 壓縮式垃圾車設(shè)計(jì)的意義及內(nèi)容 2
第二章 13m3后裝壓縮式垃圾車整車設(shè)計(jì) 3
? 整車技術(shù)參數(shù)確定 3
? 設(shè)計(jì)要求 3
? 整車技術(shù)參數(shù)確定 3
? 總體方案確定 4
? 底盤選型 4
? 確定整車質(zhì)量參數(shù) 4
2.3.3 底盤型號(hào)確定 8
? 上裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
? 車廂設(shè)計(jì) 9
? 卸料方式設(shè)計(jì) 10
? 壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12
? 上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
? 裝填器設(shè)計(jì) 15
? 污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15
第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17
? 后裝壓縮式垃圾車主要工作流程分析 17
? 確定其主要參數(shù) 17
? 初選系統(tǒng)工作壓力 17
? 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 18
? 工況分析 19
? 運(yùn)動(dòng)分析 19
? 動(dòng)力分析 23
? 液壓缸的流量 27
? 繪制液壓系統(tǒng)工況圖 27
? 液壓系統(tǒng)壓力循環(huán)圖 27
? 液壓系統(tǒng)流量循環(huán)圖 29
? 功率循環(huán)圖 30
? 制定液壓系統(tǒng)油路圖 32
? 液壓油路方案圖 32
? 制定總液壓系統(tǒng)油路總圖 34
? 液壓元件的選型 35
? 確定液壓泵型號(hào) 35
? 液壓閥的選擇 36
? 管道尺寸的確定 37
? 管道內(nèi)徑計(jì)算 37
IV
3.9 油箱容量的確定 38
第 4 章 上裝結(jié)構(gòu)分析 39
4.5 車廂結(jié)構(gòu)分析 39
? 車廂建模 39
4.1.1 車廂有限元分析 40
4.6 壓填機(jī)構(gòu)分析 42
? 壓填機(jī)構(gòu)零件建模與裝配 42
? 壓填機(jī)構(gòu)零件有限元分析 45
4.7 卸料機(jī)構(gòu)分析 48
? 推鏟建模并裝配 48
? 推鏟有限元分析 50
4.8 裝填器 51
? 裝填器建模并裝配 51
? 裝填器有限元分析 54
4.9 翻桶機(jī)構(gòu) 55
4.10 總裝配體 56
結(jié)論 57
參考文獻(xiàn) 58
V
第一章 緒論
4.4 課題研究的背景和目的
我國(guó)每年生活垃圾總量居世界前列，目前我國(guó)不同地區(qū)垃圾總量情況不同。
數(shù)據(jù)顯示：垃圾總產(chǎn)量已超過 4 億噸，垃圾的回收與利用至關(guān)重要，因此，收運(yùn)垃圾的車輛在垃圾回收與運(yùn)送過程中扮演了極為重要的角色。與此同時(shí)，也出現(xiàn)了很多類型的垃圾車，最典型的車型是后裝壓縮式垃圾車。
由于后裝壓縮式垃圾車的工作效率高，交通適應(yīng)能力強(qiáng)，單車運(yùn)輸成本低、相比其它車型載質(zhì)量較高，是典型的市場(chǎng)主流車輛，且此型車輛銷量每年以 10%的速度增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)此種車型的設(shè)計(jì)開發(fā)主要針對(duì)地、縣級(jí)城市，很少或幾乎不考慮部分正在建設(shè)或者資源開發(fā)地區(qū)垃圾中廢料渣土多、密度較大甚至摻雜很多建筑廢料等實(shí)際情況，從而致使目前市場(chǎng)上的壓縮式垃圾車在路面環(huán)境比較惡劣、收運(yùn)垃圾情況比較復(fù)雜時(shí)故障頻發(fā)、車廂內(nèi)部工作機(jī)構(gòu)受腐蝕、破壞嚴(yán)重等諸多問題。因此，設(shè)計(jì)一款能解決諸多作業(yè)問題、適應(yīng)特殊環(huán)境工作、裝載質(zhì)量和廢水處理優(yōu)化的車型具有現(xiàn)實(shí)意義。
4.5 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
4.5.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外生產(chǎn)后裝壓縮式垃圾車的主要生產(chǎn)廠家較多，其技術(shù)也比較成熟。
在壓縮式垃圾車生產(chǎn)廠家中，最具代表性的有美國(guó)史堪頓制造公司、德國(guó) FAUN 公司、荷蘭海沃集團(tuán)等企業(yè)。其壓縮式垃圾車采用電腦控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化。歐洲很多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于后裝壓縮式垃圾車研發(fā)大多為后裝式，即后上料、后卸料、雙向壓縮，其產(chǎn)品性能較好，使用壽命較長(zhǎng)，且在污水處理方面采用檢測(cè)系統(tǒng)，使用電腦控制。亞洲各國(guó)垃圾垃圾收運(yùn)方式不盡相同，相比較而言，日本垃圾分類投放，分類收運(yùn)，人工上料，因此，垃圾車的載質(zhì)量不會(huì)太高，垃圾車多為小型環(huán)衛(wèi)車輛。
目前，后裝壓縮式垃圾車在國(guó)外被普遍使用，且銷量較高，尤其在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，且在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制方面，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
10
4.5.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)后裝壓縮式垃圾車普遍采用液壓電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)性能穩(wěn)定可靠，壓縮能力高，裝載質(zhì)量大，收集垃圾時(shí)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化。目前，后裝壓縮式垃圾車已然系列化，密封性也有了很大進(jìn)步，能更有效避免由密封帶來的二次污染問題。我國(guó)環(huán)衛(wèi)車輛種類較多，其比較典型的車型為后裝壓縮式垃圾車，生產(chǎn)廠家中，中聯(lián)重科擁有自主技術(shù)，且銷量在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)遙遙領(lǐng)先。
國(guó)內(nèi)此種車型的設(shè)計(jì)開發(fā)主要針對(duì)地、縣級(jí)城市，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的后裝壓縮式垃圾車存在很多問題：污水處理不徹底，易造成二次污染；壓縮或推卸垃圾的機(jī)構(gòu)容易受到腐蝕；車廂載質(zhì)量以及空間利用率有待提高。
4.6 壓縮式垃圾車設(shè)計(jì)的意義及內(nèi)容
通過查找資料對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的后裝壓縮式垃圾車的使用情況進(jìn)行調(diào)查和分析, 查找生活中壓縮式垃圾車在收運(yùn)過程中存在的問題，再根據(jù)現(xiàn)有的后裝壓縮式垃圾車的相關(guān)參數(shù)和性能對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析，通過對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式式進(jìn)行分析和選型， 設(shè)計(jì)出更加符合實(shí)際的、實(shí)用的后裝壓縮式垃圾車，完善車輛密封，優(yōu)化污水處理系統(tǒng)，選擇合適的裝填角，以提高壓縮比，并減小垃圾膨脹力[8]。
設(shè)計(jì)的意義:通過比較和分析數(shù)據(jù)，并充分結(jié)合三維建模軟件進(jìn)行建模與結(jié)構(gòu)分析，使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，以實(shí)現(xiàn)整車布局以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、車輛密封等問題的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，以節(jié)省制造成本，提高產(chǎn)品的性價(jià)比；除此之外，對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行對(duì)比分析，充分考慮車廂以及裝填器內(nèi)部空間的充分利用，使機(jī)構(gòu)避免干涉而又能高效工作。這就是本次設(shè)計(jì)的重要意義。
主要內(nèi)容包括：
1、對(duì)總體方案進(jìn)行對(duì)比分析，充分考慮布局、成本、車輛載質(zhì)量等問題，選擇最優(yōu)的方案；對(duì)主要工作部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，完善車廂、裝填器的密封，選擇最佳的結(jié)構(gòu)方案組合。
2、查找影響載質(zhì)量以及車廂容積的因素,對(duì)車廂外形及橫截面形狀、裝填角、壓縮比等因素進(jìn)行分析，選擇合適的裝填角以及車廂外形；
3、分析垃圾車上料、壓縮、舉升、卸料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況，對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
第二章 13m3后裝壓縮式垃圾車整車設(shè)計(jì)
4.2 整車技術(shù)參數(shù)確定
4.2.1 設(shè)計(jì)要求
通過查閱相關(guān)資料，了解后裝壓縮式垃圾車的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)行情，總結(jié)其目前存在但并未解決的問題；根據(jù)給定設(shè)計(jì)參數(shù)，即車廂容積 13m3，依次完成垃圾車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，動(dòng)力部分選擇，垃圾車廂體設(shè)計(jì)，卸料方式設(shè)計(jì)，壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過方案對(duì)比分析，選擇最合理的方案組合；充分利用三維軟件進(jìn)行建模及仿真分析，并對(duì)部分作業(yè)環(huán)境惡劣的部件進(jìn)行有限元分析，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低生產(chǎn)成本。
4.2.2 整車技術(shù)參數(shù)確定
通過對(duì)同類車型的各組成部分的分析研究，確定整車的外形尺寸、裝填器的有效容積，通過對(duì)整車載質(zhì)量，軸荷的計(jì)算，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)，繼而選擇合適的底盤， 進(jìn)而計(jì)算軸距。各機(jī)構(gòu)一個(gè)循環(huán)所用時(shí)間通過查閱《壓縮式垃圾車》CJ/T127—2000
的標(biāo)準(zhǔn)來確定。
表 2-1 整車技術(shù)參數(shù)
序號(hào)
內(nèi)容
參數(shù)
1
外形尺寸(mm)
6960x2200*2570
2
箱體有效容積(m3)
13
3
填裝器有效容積(m3)
0.6
4
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)/功率(kW)
YC4FA130 50/95
5
軸距(mm)
3360
6
裝載循環(huán)時(shí)間(s)
10-12
7
卸料時(shí)間(s）
35-40
8
壓縮循環(huán)時(shí)間(s)
15-18
9
污水箱容積(L)
350
10
系統(tǒng)壓力(MPa)
16
11
垃圾桶規(guī)格(L)
120、240. 660
12 垃圾壓實(shí)密度(t/m3) 0.7
4.3 總體方案確定
根據(jù)擬定參數(shù)，確定總體方案：
底盤：選用時(shí)主要考慮載質(zhì)量需求，同時(shí)對(duì)滿足該車對(duì)于液壓缸、污水箱等部件空間布置的需求，選用某公司的 EQ1095SJ8CD2 底盤。
上裝結(jié)構(gòu)方案：車廂采用鼓形車廂，除此之外，車廂側(cè)面采用沖壓成形的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，卸料方式采用推鏟推出式卸料，兩側(cè)外加導(dǎo)軌，使作業(yè)運(yùn)行平穩(wěn)性提高，減小阻力。壓填機(jī)構(gòu)采用滑動(dòng)式壓填，在裝填器內(nèi)設(shè)導(dǎo)軌，通過液壓系統(tǒng)控制滑板與刮板， 實(shí)現(xiàn)壓填動(dòng)作，優(yōu)化刮合軌跡。裝填器外設(shè)加強(qiáng)筋，增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。上料機(jī)構(gòu)采用翻桶式上料機(jī)構(gòu)。[5]
1.車廂；2.底座；3.裝填器（壓填機(jī)構(gòu)）；4.液壓控制系統(tǒng)；5.卸料機(jī)構(gòu)；6.上料機(jī)構(gòu)。
4.4 底盤選型
圖 2-1 總體方案設(shè)計(jì)圖
4.4.1 確定整車質(zhì)量參數(shù)
(1)整車裝載質(zhì)量
根據(jù)本次設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)：車廂容積 V=13m3；垃圾壓實(shí)密度ρ的確定取
G
決于壓填機(jī)構(gòu),一般取值在 0.4~0.75，本次設(shè)計(jì)，針對(duì)裝填機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，壓縮比明顯提高，壓實(shí)后的密度也相應(yīng)提高，故取ρ=0.7t/m3,可知整車載質(zhì)量 m 可根據(jù)公式 2-1：
mG=V×ρ （2-1）
由此可得：
h
m
=
G （2-2）
0
m0
其中，ηm0 為整備質(zhì)量系數(shù)。其取值見表 2-2。
h
表 2-2
汽車類型 規(guī)格
m
0
輕量 0.80-1.10
貨車（適用于垃圾車） 中量 1.20-1.35
重量 1.30-1.70
根據(jù)上表：
(2)整車總重量:
取 = 1.2
h
m
0
m
h
G
0
= m =
m 0
9100
1.2
= 7583 kg
(2-3)
mb 乘員體重，駕駛室乘坐兩名人員，平均體重為 60kg，總重量 mb=120kg，故
+
+
m
=
m
m
m
a 0 g b
= 9100
= 16713
+ 7583
kg
+ 120
(3)計(jì)算軸荷
由于后裝壓縮式垃圾車重量分布不均，重量集中在車廂尾部，由于垃圾裝、運(yùn)、卸均由尾部開始，且裝填器舉升時(shí)重力集中于車身尾部，對(duì)運(yùn)行平穩(wěn)性影響
極大，裝填器內(nèi)壓填機(jī)構(gòu)本身重量不能忽略，然裝填器底部用于陳放一定質(zhì)量的垃圾及污水混合物。因此，在計(jì)算軸荷時(shí)，可根據(jù)以表 2-3 計(jì)算：
表 2-3 垃圾車軸荷分布表
汽車狀態(tài)
滿載
空載
前軸荷
27%-30%
28%-32%
后軸荷
70%-73%
68%-72%
根據(jù)上表，空載時(shí)前軸荷、后軸荷分別取 30%、70%；滿載時(shí)前軸荷、后軸荷分別取 28%、72%。因此：
空載時(shí)：
前軸荷=m0×30%=7583×45%=3412.35kg 后軸荷=m0×70%=7583×55%=4170.65kg
滿載時(shí)：
前軸荷=ma×28%=16713×28%=4679.64kg 后軸荷=ma×72%=16713×72%=12033.36kg
4.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)
(1)計(jì)算最大功率 Pemax 及轉(zhuǎn)速 np
根據(jù)公式 2-4,pb 為比功率（即發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與總質(zhì)量之比），其比值越大，汽車動(dòng)力性能越是優(yōu)異。本次設(shè)計(jì)的 13m3 壓縮式垃圾車為中型載貨汽車,通過比較，pb 取 9。
Pemax
= P ′ m
(2-4)
b
a
可得
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 Pemax 確定其轉(zhuǎn)速 np,13m3 壓縮式垃圾車為中型載貨汽車， 其發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 np=3000r/min.
表 2-4 貨車動(dòng)力參數(shù)表
汽車類型
總質(zhì)量/t
最高車速
比功率
比扭矩
（km/h）
(kW/t)
(N*m/t)
小型
ma≤1.8
80-135
16-28
30-44
1.8≤ ma≤6.0
80-135
15-25
38-44
貨車 中型
6.0≤ma≤14.0
75-120
10-20
33-47
大型
ma＞14.0
75-120
6-20
29-50
（2）計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩 Temax 及轉(zhuǎn)速 nr 根據(jù)公式 2-5：
Tmax=aTP （2-5）
其中，a 為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，壓縮式垃圾車發(fā)動(dòng)機(jī)多用柴油機(jī)，a 取值決定于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，取值為 1.1-1.25 ，取 a=1.15, 由公式 2-6:
Tmax =aTP=9550×（Pemax/n）P
根據(jù)上式，Temax=316.57N.m。
一般而言，np/nT 的取值在 1.4-2.0 之間，此處 np/nT 的值取 1.5,由此， np=nT/1.5=2000r/min
(2-6)
考慮垃圾車運(yùn)輸及作業(yè)的實(shí)際情況，其在作業(yè)時(shí)要保證運(yùn)行平穩(wěn)，故不能高速行駛，且垃圾采集點(diǎn)距離不會(huì)太遠(yuǎn)，難免走走停停，要選擇滿足相關(guān)作業(yè)要求發(fā)動(dòng)機(jī)， 最終確定為 D30TCIF1 型發(fā)動(dòng)機(jī)。具體參數(shù)見表 2-4：
表 2-4
D30TCIF1 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)表
序號(hào)
內(nèi)容
參數(shù)
1
型號(hào)
D30TCIF1
2
廠家
云內(nèi)動(dòng)力
3
全負(fù)荷最低燃油耗率
200(g/kW.h)
4
汽缸排列形式
直列
5
排量
3(L)
6
發(fā)動(dòng)機(jī)形式
電控共軌系統(tǒng)HEGR+DOC+DPF+SCR+ASC
7
最大輸出功率
135(kW)
8
額定轉(zhuǎn)速
2800(rpm)
9
最大馬力
170(HP)
10
最大扭矩
500(N.m)
11
最大扭矩轉(zhuǎn)速
1200-2200(rpm)
4.4.3 底盤型號(hào)確定
選用時(shí)主要考慮載質(zhì)量需求，同時(shí)對(duì)滿足該車對(duì)于液壓缸、污水箱等部件空間布置的需求，選用某公司的 EQ1095SJ8CD2 底盤。具體參數(shù)見表 2-5.
表 2-5 EQ1095SJ8CD2 底盤參數(shù)表
序號(hào)
名稱
參數(shù)
1
底盤型號(hào)
EQ1095SJ8CD2
2
底盤類別
二類
長(zhǎng)：6725
3
外形尺寸
寬：2320
高：2180
4
軸 距
3308
5
前 輪 距
1745
6
后 輪 距
1586,1630, 1650,1800
7
輪胎規(guī)格
7.50R16
8
總 質(zhì) 量
9100
9
整備質(zhì)量
3220
10
前懸后懸
1130/1442,1130/1795
11
最高車速
103(km/h)
4.5 上裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.1 車廂設(shè)計(jì)
(1)車廂外形方案選定
一般而言，垃圾車車廂有以下兩種：矩形車廂、鼓形車廂，其具體情況如下： 矩形車廂:該車廂橫截面為矩形,為加強(qiáng)其結(jié)構(gòu),一般在兩側(cè)面及頂部設(shè)有加強(qiáng)梁
結(jié)構(gòu)，以保證結(jié)構(gòu)能承受較大垃圾膨脹力，其制造工藝簡(jiǎn)單，一般用于對(duì)載質(zhì)量要求極高的車型，在中型壓縮式垃圾車中，其承受的橫向膨脹力較大，在壓縮及推卸垃圾時(shí)，車廂結(jié)構(gòu)很容易被破壞。其外形如圖 2.2.1 所示。
鼓形車廂:車廂橫截面設(shè)計(jì)為鼓形截面,在車廂側(cè)面通過沖壓成形出與鼓形截面相連接的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu),以加強(qiáng)其縱向剛度和抗扭矩強(qiáng)度，除此之外，鼓形車廂可以減小壓縮或者卸料時(shí)垃圾的橫向膨脹力，但此類車廂制造工藝相對(duì)繁瑣。其外形如圖2-2 所示。
本次設(shè)計(jì)，車廂有效容積 13m3，若選用矩形車廂，在壓縮和推卸垃圾的時(shí)候車廂截面將承受較大膨脹力，若在外側(cè)加設(shè)加強(qiáng)筋，則整車質(zhì)量增加，不利于載質(zhì)量的提高；而鼓形車廂可有效降低垃圾的摩擦力，減小作業(yè)過程中車廂所受膨脹力，相比較制造成本，鼓形車廂相對(duì)成本較高，但考慮其在中型壓縮式垃圾車中優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能， 綜合性價(jià)比明顯提升，因此，選用鼓形車廂。
圖 2-2 矩形車廂垃圾車
圖 2-3 鼓形車廂式垃圾車
為滿足車廂密封性要求，避免其在作業(yè)及運(yùn)輸時(shí)造成二次污染，將垃圾箱底部、側(cè)面以及前后端完全密封密封。與此同時(shí)，在壓縮及卸料過程中，在車廂前端、推鏟后端有一定的空間，此空間為一個(gè)半密閉腔，在機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中，由于垃圾不斷被壓縮，污水會(huì)滲透到此空間，若不經(jīng)常清理，污水會(huì)腐蝕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，降低其使用壽命。市場(chǎng)上現(xiàn)有的壓縮式垃圾車一般會(huì)在車廂前端控制系統(tǒng)后部設(shè)計(jì)有清理窗口，若此窗口經(jīng)常打開清理廢水，會(huì)導(dǎo)致密封不嚴(yán)等問題。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到此問題，在此空間側(cè)面設(shè)計(jì)一個(gè)清理口，將污水通過管道直接輸送到污水箱，管道口柔性密封， 設(shè)置防水裝置，必要時(shí)可以拆卸，以清理此空間的污泥，以保證工作部件的正常使用。
4.5.2 卸料方式設(shè)計(jì)
(1)卸料方式
后裝壓縮式垃圾車卸料方式有以下兩種：
舉升自卸式卸料:它的工作原理是受液壓油缸把車廂舉起，靠垃圾自身的重力將垃圾倒出，這種卸料的方式的特點(diǎn)是通過舉升油缸將車廂前端舉升，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單， 操作簡(jiǎn)單，制造成本相對(duì)較低，但在卸料時(shí)舉升油缸需要很大的舉升力，要保證舉升重物，液壓系統(tǒng)壓力要求較高，液壓系統(tǒng)壽命會(huì)降低。因此，這種卸料方式不適用于壓縮式垃圾車，與此同時(shí)，垃圾被壓縮后密度增大導(dǎo)致垃圾和車廂之間摩擦力明顯增大，當(dāng)垃圾的重力無法克服摩擦力時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)垃圾卡死而無法傾倒的現(xiàn)象。而且由于垃圾的重力 較大，車廂傾倒的時(shí)候重力全部集中在車尾處，對(duì)車尾部分造成的壓力可能造成后橋
21
損壞。
推板推出式卸料方式:他的工作原理是在車廂前部安裝一個(gè)推鏟，主要靠液壓系統(tǒng)推動(dòng)推鏟在導(dǎo)軌上水平運(yùn)動(dòng)，由此，可以減小推卸時(shí)垃圾對(duì)車廂側(cè)面的摩擦力，且卸料安靜，安全。 所以，卸料方式選擇推板推出式卸料，推鏟通過導(dǎo)軌推送，一方面減小摩擦力，另一方面，可以延長(zhǎng)機(jī)構(gòu)的使用壽命，卸料時(shí)簡(jiǎn)單快捷，是卸料時(shí)的最優(yōu)方案。
(2)推鏟油缸布置方式
油缸布置方式主要有以下兩種，平置式如圖 2-4 和斜置式如圖 2-5。
油缸平置：此類油缸需要將疊缸水平推出，活塞桿與推鏟鉸接，裝填器舉升，隨之將推鏟推出，推卸垃圾。該布置方式主要缺點(diǎn)是占用空間相對(duì)較大，不利于整車載質(zhì)量的提高，相對(duì)于斜置式，其作用力水平向車廂后部，液壓系統(tǒng)所需工作壓力相對(duì)較小，系統(tǒng)安全性能較好。
油缸斜置：此類油缸在設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮車廂的載質(zhì)量的提高，占用空間較少， 系統(tǒng)所需工作壓力明顯提高，但在一定范圍內(nèi)，系統(tǒng)壓力不會(huì)太高，因此對(duì)于運(yùn)動(dòng)部件的使用壽命影響較小。除此之外，相較于成本而言，兩種油缸成本相差不大，但在節(jié)省空間，提高載質(zhì)方面，斜置油缸體現(xiàn)了不可替代的優(yōu)越性，節(jié)省的空間創(chuàng)造的價(jià)值相較于成本而言，性價(jià)比更高。因此，選擇斜置式油缸。
1--推鏟油缸 2--推鏟 3--車廂圖 2-4 推鏟油缸平置
1.推鏟油缸；2.推鏟；3.車廂圖 2-4 推鏟油缸斜置
4.5.3 壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)
后莊壓縮式垃圾車的壓縮裝置布置方式主要有這兩種方式[17]：擺動(dòng)式圖 2-6 和和滑動(dòng)式圖 2-7。
圖 2-6 擺動(dòng)式壓縮機(jī)構(gòu)
0
圖 2-7 滑動(dòng)式壓縮機(jī)構(gòu)
擺動(dòng)式壓填機(jī)構(gòu)原理：利用擺動(dòng)機(jī)構(gòu)配合刮板，通過液壓系統(tǒng)控制將垃圾直接刮
如垃圾箱，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)占用空間較大，不利于載質(zhì)量的提高，且壓縮時(shí)需要較大的刮合力，垃圾種類較為復(fù)雜時(shí)，這樣的壓縮方式對(duì)于壓縮力的要求較高，為保證有相當(dāng)?shù)膲簩?shí)密度，液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力明顯體高，直接導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件的使用壽命降低，嚴(yán)重時(shí)損壞車廂及刮板。與此同時(shí)，該機(jī)構(gòu)對(duì)液壓系統(tǒng)以及車廂、刮板的強(qiáng)度要求較高， 成本也隨之增加。故不使用此類機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)?；瑒?dòng)式刮合機(jī)構(gòu)相對(duì)占用空間較少， 車廂利用率較高，更有效的提高載質(zhì)量?；瑒?dòng)式壓填機(jī)構(gòu)主要由刮板和滑板組成，通過液壓系統(tǒng)控制刮板油缸和滑板油缸，實(shí)現(xiàn)垃圾的刮填和擠壓[7]。相比較擺動(dòng)式，其系統(tǒng)工作壓力明顯降低，更有效的延長(zhǎng)了工作部件的使用壽命。其原理圖如圖 2-8。
1.滑板 2.刮板 3.刮板油缸 4.滑板油缸
圖 2-8 滑動(dòng)式壓填機(jī)構(gòu)原理圖
4.5.4 上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
上料機(jī)構(gòu)主要有翻桶機(jī)構(gòu)，人工倒入等方式。人工倒入費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還有可能損壞垃圾桶以及裝填器，該方式過于粗暴，故而上料機(jī)構(gòu)使用翻桶機(jī)構(gòu)[23]，如圖 2-9。
圖 2-9 垃圾車的翻桶機(jī)構(gòu)
其原理主要是通過翻轉(zhuǎn)板卡住垃圾桶外邊沿，鎖緊后，液壓系統(tǒng)控制翻轉(zhuǎn)板油缸， 實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)垃圾桶傾倒垃圾的動(dòng)作。
4.5.5 裝填器設(shè)計(jì)
裝填器的作用主要是為壓填機(jī)構(gòu)提供充分的空間，以及陳放未壓縮的垃圾，另一方面，要與車廂無縫連接，防止污水泄露造成二次污染，除此之外，要實(shí)現(xiàn)推卸垃圾時(shí)，裝填器上揚(yáng)[16]，如圖 2-10，壓縮時(shí)，裝填器下放閉合，如圖 2-11。
圖 2-10 裝填器上揚(yáng)
圖 2-11 裝填器下放閉合
4.5.6 污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一般情況下，垃圾桶中的生活垃圾或多或少都有污水，在進(jìn)行垃圾壓縮時(shí)污水會(huì)被擠壓到填裝器或垃圾箱中，市場(chǎng)上的壓縮式垃圾車通常在填裝器底部及底座兩側(cè)
邊，車廂下方設(shè)置有存儲(chǔ)污水的水箱，污水箱可以存儲(chǔ)一定體積的污水，每隔一段時(shí)間都需要清理，避免污水箱裝滿水后，污水外滲，腐蝕工作部件，或者發(fā)生泄漏。然而，當(dāng)遇到降水較多或者含污水與其它垃圾未分類時(shí)，部分垃圾桶中垃圾含水量會(huì)急劇增加倒入裝填器以后，污水會(huì)進(jìn)入裝填器下方的污水箱，當(dāng)污水箱裝滿后，短時(shí)間無法清理，就會(huì)導(dǎo)致污水外泄，造成污染。 為解決以上問題，本次設(shè)計(jì)污水箱設(shè)置與同類產(chǎn)品一致，相比同類產(chǎn)品，如圖 2-12 所示，設(shè)計(jì)了污水處理循環(huán)系統(tǒng)，將裝填器下方的污水箱改造，使其變成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，充分利用車廂的有效空間。其原理如下：
在污水箱前端斜壁上安裝水位檢測(cè)器 l 與水位檢測(cè)器 2，用于檢測(cè)污水箱內(nèi)的水位。在裝填過程中，垃圾被裝填擠壓，污水經(jīng)管道流入污水箱中，水位檢測(cè)裝置通過管道將車廂頂部與控制器連通，在污水箱中設(shè)置污水泵，并將其與管道連接，污水箱中水位不斷上升，依次到達(dá)水位檢測(cè)器 1 和水位檢測(cè)器 2 的液面，從而使控制器端口1 和端口 2 依次接通，而此時(shí)，只需通過控制器接通端口 3 和端口 4，整個(gè)循環(huán)回路就被接通，污水泵開始工作，通過循環(huán)回路，將污水抽取送入車廂前端推鏟后端，污水儲(chǔ)存較多且預(yù)留的污水箱已裝滿時(shí)，會(huì)通過推鏟沿車廂向后回流至污水箱。而推鏟前端的這部分污水可以通過推鏟前端的污水處理端口經(jīng)由污水處理管道進(jìn)入車廂底部污水箱，另一部分進(jìn)入推鏟后端，而壓縮之后的垃圾降低污水流速，污水由車廂后端流回污水箱，一個(gè)循環(huán)過程結(jié)束。當(dāng)污水再次到達(dá)相應(yīng)高度時(shí)，將進(jìn)行下一次循環(huán)
[1]。通過這種污水處理方式，實(shí)現(xiàn)污水不外泄，滿足車廂密封性能的要求。
圖 2-12 控制器原理圖
第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.4 后裝壓縮式垃圾車主要工作流程分析
壓縮式垃圾車的液壓裝置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮:盡可能減少流量損失；除去必要部件， 避免多次連接；防止油路泄漏；液壓系統(tǒng)工作互不干涉[22]。
3.5 確定其主要參數(shù)
查閱相關(guān)資料，分別確定運(yùn)動(dòng)部件液壓缸工作行程以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間[19]。其詳細(xì)數(shù)據(jù)見表
3-1.
表 3-1 液壓缸行程及動(dòng)作時(shí)間
機(jī)構(gòu)名稱
油缸名稱 工作行程（mm）
時(shí)間(s)
壓填機(jī)構(gòu)
滑板油缸 刮板油缸 600,300
10 ,5
卸料機(jī)構(gòu)
推鏟油缸 3000
35
翻桶機(jī)構(gòu)
翻桶油缸 430
4
舉升機(jī)構(gòu)
舉升油缸 650
13
3.5.1 初選系統(tǒng)工作壓力
液壓系統(tǒng)的工作壓力，直接影響運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)狀況及液壓系統(tǒng)的布局以及設(shè)計(jì)本身的合理性[10]。液壓系統(tǒng)功率的確定，與系統(tǒng)壓力液壓元件的精度、重量等關(guān)系密切，壓力太小，要實(shí)現(xiàn)相關(guān)動(dòng)作，則需要增加液壓元件的自重，降低液壓元件應(yīng)有的精度；若系統(tǒng)工作壓力過高，系統(tǒng)對(duì)于液壓元件的制造精度，性能以及密封性能要求越高，從而影響自身的重量。因此，液壓系統(tǒng)工作壓力的選擇考慮很多因素，參考國(guó)內(nèi)各種機(jī)械液壓系統(tǒng)工作壓力如表 3-2，初步確定本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)工作壓力P=13MPa[14]。
表 3-2 各行走機(jī)械壓力一覽表
設(shè)備類型 機(jī)床 工程機(jī)械 重型機(jī)械
磨床
組合機(jī)床
龍門刨床
拉床
系統(tǒng)壓力/MPa
0.8～2
3～5
2～8
8～10
10～16
20～32
3.5.2 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸
缸筒內(nèi)徑 D（m）可根據(jù)公式 3-1 計(jì)算：
4 F
pp
D = ′ 10 - 3
（3-1）
計(jì)算活塞桿直徑根據(jù)公式 3-2.
d = (1 ~
5
1)D
3
（3-2）
此處確定d = 1 D 。
表 2-3
缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm）
標(biāo)準(zhǔn)
內(nèi)徑 尺寸
系列
10
50 （140）
320
12
63 160
（360）
16
80 （180）
400
20
（90） 200
（450）
8
40 125
（280）
25
100 （220）
500
32
（110） 250
注：1.圓括號(hào)內(nèi)尺寸為非優(yōu)先選用者。
表 2-4 活塞桿外徑尺寸系列
4
外徑
標(biāo)準(zhǔn)
尺寸
系列
4
20
56
160
5
22
63
180
6
25
70
200
8
28
80
220
10
32
90
250
12
36
100
280
14
40
110
320
16
45
125
360
18
50
140
注：直徑上限可擴(kuò)展，按 R20 優(yōu)先數(shù)系列選用
表 2-4 活塞桿外徑尺寸系列
外徑
標(biāo)準(zhǔn)
尺寸
系列
4
20
56
160
5
22
63
180
6
25
70
200
8
28
80
220
10
32
90
250
12
36
100
280
14
40
110
320
16
45
125
360
18
50
140
注：直徑上限可擴(kuò)展，按 R20 優(yōu)先數(shù)系列選用.[19]
根據(jù)上述公式，求得油缸外徑 D、活塞桿直徑 d，并選取合理的尺寸。見表 2-5
表 2-5 各機(jī)構(gòu)油缸取值表
油缸
負(fù)載(KN)
D1(mm)
d1（mm）
D2(mm)
d2(mm)
翻斗油缸
100
99
25
100
25
滑板油缸
100
99
25
100
25
刮板油缸
200
140
40
160
40
舉升油缸
200
140
40
160
40
推板油缸
180
133
25
125、160
25
注：D1、d1 為計(jì)算值；D2、d2 為選取值；推板油缸為二級(jí)油缸油缸外徑有兩個(gè)值。
3.6 工況分析
3.6.1 運(yùn)動(dòng)分析
各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況主要是分析液壓缸的工作行程以及完成一個(gè)工作循環(huán)的所需時(shí)間，以確定位移及速度變化，油缸運(yùn)動(dòng)多為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)表 3-1 的各機(jī)構(gòu)油缸行程及工作循環(huán)時(shí)間，繪制位移（L-t）圖和速度（v-t）圖如下。
(1)繪制翻桶機(jī)構(gòu)油缸位移圖，如圖 3-1 及速度循環(huán)圖，如圖 3-2.
圖 3-1 翻桶機(jī)構(gòu)位移循環(huán)圖
圖 3-2 翻桶機(jī)構(gòu)速度循環(huán)圖
翻桶油缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)垃圾桶，故要先使油缸位移增加，到達(dá)相應(yīng)點(diǎn)位后， 停頓一段時(shí)間，最后油缸回縮，翻桶機(jī)構(gòu)回到原位。
(2)繪制壓填機(jī)構(gòu)刮板油缸位移變化循環(huán)圖，如圖 3-3；速度變化循環(huán)圖，如圖3-4.
圖 3-3 刮板位移循環(huán)圖
30
圖 3-4 刮板速度循環(huán)圖
刮板要實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，就要使油缸收縮，滑板油缸伸出，使刮板抬起，避免干涉，然后滑板下滑，到達(dá)最大行程，刮板油缸伸出，使刮板刮填垃圾，進(jìn)而滑板上移，將垃圾推入車廂。
(3)繪制壓填機(jī)構(gòu)滑板油缸位移變化循環(huán)圖，如圖 3-5；其速度變化循環(huán)圖，如圖3-6.
圖 3-5 滑板位移循環(huán)圖
圖 3-6 滑板速度循環(huán)圖
(4)繪制裝填器舉升油缸位移變化循環(huán)圖，如圖 3-7；及速度變化循環(huán)圖，如圖3-8.
圖 3-7 舉升油缸位移循環(huán)圖
圖 3-8 舉升油缸速度循環(huán)圖
在傾倒車廂垃圾時(shí)，需要將裝填器舉升，然后推鏟推卸垃圾，，垃圾推卸完成后， 裝填器要回到初始位置。
(5)繪制卸料機(jī)構(gòu)推鏟油缸位移變化循環(huán)圖，如圖 3-9；及速度變化循環(huán)圖，如圖 3-10.
圖 3-9 推鏟油缸位移循環(huán)圖
圖 3-10 推鏟油缸速度循環(huán)圖
卸料機(jī)構(gòu)推鏟為二級(jí)油缸，由于行程較長(zhǎng)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要求推鏟到車廂前端的距離能保證完全清理垃圾，而且推鏟不會(huì)掉落，因此，要充分考慮油缸斜置時(shí)水平方向的距離以及推鏟的尺寸。
3.6.2 動(dòng)力分析
主要確定各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況，并繪制其負(fù)載循環(huán)變化曲線 F-t。
一般情況下，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)需要克服各種阻力做功，其總負(fù)載為：
F = Fe + Ff + Fi
(3-3)
執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件質(zhì)量及滑動(dòng)摩擦系數(shù)見表 3-1
表 3-1 各零件質(zhì)量取值與滑動(dòng)摩擦系數(shù)取值
執(zhí)行機(jī)構(gòu) 質(zhì)量（kg） 滑動(dòng)摩擦系數(shù)
翻桶機(jī)構(gòu) 支架 30 每桶垃圾 80 0.07
壓填機(jī)構(gòu)
刮板
50
滑板
125
0.07
舉升機(jī)構(gòu)
裝填器
2000
0.07
卸料機(jī)構(gòu)
推鏟
350
0.07
參考三維模型，確定其質(zhì)量
根據(jù)公式 3-3 以及表 3-2 可計(jì)算得各運(yùn)動(dòng)部件負(fù)載如下：
（1）翻桶油缸
Fe = m1 ′ g = 30 ′ 9.8 = 294N
Ff = m(m1 + FN ) = 0.07(30 ′ 9.8 + 0) = 20.58 ? 21N
Fi = 0
F = Fe + Ff + Fi + 2m2 ′ g = 1883 N 繪制油缸負(fù)載變化曲線如圖 3-11 所示：
圖 3-11 翻桶油缸負(fù)載循環(huán)圖
（2）滑板油缸
Fe = m1 ′ g = 125 ′ 9.8 = 1225 N
Ff = mFN = 0.07 ′1225 = 85.75 ? 86 N
Fi = 0；
F = Fe + Ff + Fi + m2 ′ g = 1801 N
負(fù)載變化曲線如圖 3-12 所示：
(3)刮板油缸
圖 3-12 滑板油缸負(fù)載循環(huán)圖
Fe = m1 ′ g = 50 ′ 9.8 = 490 N
Ff = mFN = 0.07 ′ 490 = 34.3 ? 35 N
Fi = 0
F = Fe + Ff + Fi + FL max ? 181KN 刮板油缸負(fù)載變化曲線如圖 3-13 所示：
圖 3-13 刮板油缸負(fù)載循環(huán)圖
(4)舉升油缸
Fe = m1 ′ g = 2000 ′ 9.8 = 19600N
Ff = mFN = 0.07 ′19600 = 1372 N
Fi = 0 N
F = Fe + Ff + Fi = 20972 N 舉升油缸負(fù)載變化曲線如下圖 3-14 所示：
圖 3-14 舉升油缸負(fù)載循環(huán)圖
(5)推板油缸
Fe = 13 ′ 0.45 ′103 ′ g = 57330 N
Ff = mFN = 0.07 ′ 350 ′ 9.8 = 240.1N
Fi = 0
F = Fe + Ff + Fi = 57570.1N 推鏟油缸負(fù)載變化曲線如圖 3-15 所示：
圖 3-15 推鏟負(fù)載循環(huán)圖
根據(jù)公式 3-3，分析并計(jì)算各機(jī)構(gòu)負(fù)載總匯見表 3-2.
表 3-2 機(jī)構(gòu)負(fù)載計(jì)算表
負(fù)載
工作負(fù)載 Fe
摩擦負(fù)載 Ff
慣性負(fù)載 Fi
總負(fù)載 F
總負(fù)載放大
(N)
(N)
(N)
(N)
F(KN)
翻桶油缸
294
21
0
1883
100
滑板油缸
1225
86
0
1801
100
刮板油缸
490
35
0
180000
200
舉升油缸
19600
1372
0
20972
200
推鏟油缸
57330
240.1
0
57570.1
180
注:在計(jì)算各機(jī)構(gòu)負(fù)載時(shí)，要充分考慮執(zhí)行部件的質(zhì)量，翻桶機(jī)構(gòu)甚至要考慮垃圾桶中盛放 垃圾的質(zhì)量。
3.1 液壓缸的流量
流量計(jì)算公式如下：
q = 1pD2V
（3-4）
1 4 max
q = 1p(D2 - d 2 )V
（3-5）
2 4 max
已知油缸缸筒內(nèi)徑及活塞外徑以及液壓缸最大移動(dòng)速度，并由公式計(jì)算液壓缸流量見表 3-3
表 3-3 液壓缸流量總會(huì)表
運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
缸筒內(nèi)徑
活塞直徑
最大移速
q1
q2
油缸
D(mm)
d(mm)
Vmax(mm/s)
(×10-4m3/s)
（×10-4m3/s）
翻桶油缸
100
25
108
8.478
7.948
滑板油缸
100
25
60
4.71
4.42
刮板油缸
160
40
60
12.06
11.30
舉升油缸
160
40
50
1.004
0.942
推鏟油缸
160
40
50
17.28
16.98
3.2 繪制液壓系統(tǒng)工況圖
3.2.1 液壓系統(tǒng)壓力循環(huán)圖
根據(jù)已有數(shù)據(jù)，分析翻桶機(jī)構(gòu)（翻轉(zhuǎn)板）、壓縮機(jī)構(gòu)（刮板、滑板）、卸料機(jī)構(gòu)
（推鏟）、舉升裝置（裝填器）液壓油缸的運(yùn)動(dòng)狀況，繪制液壓系統(tǒng)壓力循環(huán)圖，依次對(duì)應(yīng)圖 3-16、圖 3-18、3-17、3-20、3-19。
圖 3-16 翻桶油缸壓力循環(huán)圖
圖 3-17 推鏟油缸壓力循環(huán)圖
圖 3-18 刮板油缸壓力循環(huán)圖
圖 3-19 滑板油缸壓力循環(huán)圖
圖 3-20 舉升油缸壓力循環(huán)圖
3.2.2 液壓系統(tǒng)流量循環(huán)圖
根據(jù)表 3-3.分析系統(tǒng)流量與機(jī)構(gòu)一個(gè)動(dòng)作循環(huán)所用時(shí)間的關(guān)系，分別繪制翻桶油缸、刮板油缸、滑板油缸、舉升油缸、推鏟油缸在一個(gè)動(dòng)作循環(huán)中流量隨動(dòng)作時(shí)間變化的流量循環(huán)曲線。依次對(duì)應(yīng)圖 3-21、3-22、3-23、3-24、3-25.
圖 3-21 翻桶油缸流量循環(huán)圖
圖 3-22 刮板油缸壓力循環(huán)圖
圖 3-23 刮板油缸壓力循環(huán)圖
圖 3-24 舉升油缸壓力循環(huán)圖
41
3.2.3 功率循環(huán)圖
圖 3-25 推鏟油缸壓力循環(huán)圖
根據(jù)表 3-3.分析系統(tǒng)功率與機(jī)構(gòu)一個(gè)動(dòng)作循環(huán)所用時(shí)間的關(guān)系，分別繪制翻桶油缸、刮板油缸、滑板油缸、舉升油缸、推鏟油缸在一個(gè)動(dòng)作循環(huán)中功率隨動(dòng)作時(shí)間變化的功率循環(huán)曲線。依次對(duì)應(yīng)圖 3-26、3-27、3-28、3-29、3-30.
圖 3-26 翻桶油功率循環(huán)圖
（1）滑板油缸
圖 3-27 滑板油缸功率循環(huán)圖
（2）刮板油缸
圖 3-28 刮板油缸功率循環(huán)圖
(4) 舉升油缸
圖 3-29 舉升油缸功率循環(huán)圖
（5）推鏟油缸
圖 3-30 推鏟油缸功率循環(huán)圖
3.3 制定液壓系統(tǒng)油路圖
3.3.1 液壓油路方案圖
(1)翻桶機(jī)構(gòu)液壓油路設(shè)計(jì)
翻桶機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)通過油缸直線運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，將垃圾倒入裝填器中， 參考表 3-3.油路壓力及流量不太大，且油缸低壓慢速運(yùn)動(dòng)，只需使用三位四通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)壓油與回油，即可實(shí)現(xiàn)油缸伸縮[11]。其原理圖如圖 3-21。
圖 3-31 翻桶機(jī)構(gòu)液壓油路圖
(2)壓填機(jī)構(gòu)液壓油路設(shè)計(jì)
壓填機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分為兩部分，及刮板和滑板的運(yùn)動(dòng)，且兩部件油缸工作時(shí)互不干涉，更重要的是要實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作，就使得系統(tǒng)必須有順序閥，以實(shí)現(xiàn)壓縮時(shí)刮合動(dòng)作可以順序進(jìn)行，保證系統(tǒng)工作的效率和準(zhǔn)確性；刮板油缸與滑板油缸并聯(lián)，在油路中加入單項(xiàng)節(jié)流調(diào)速閥，實(shí)現(xiàn)單向調(diào)速；滑板油缸與刮板油缸一致，都添加單向節(jié)流調(diào)速閥，以保證機(jī)構(gòu)正常運(yùn)作[11]。其油路原理圖如圖 3-32.
圖 3-32 壓填機(jī)構(gòu)液壓油路圖
(3)裝填器開合油路設(shè)計(jì)
在裝填器舉升油路設(shè)計(jì)時(shí)，回油時(shí)，即裝填器回到初始位置，為完善裝填器與車廂完全密封，采用雙液控單向閥作為液壓鎖，使油缸回到初始位置時(shí)，自動(dòng)鎖止。并添加單向節(jié)流閥，用于節(jié)流調(diào)速[19]。其原理圖如圖 3-33.
圖 3-33 裝填舉升油路圖
(4)卸料機(jī)構(gòu)油路設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)推鏟油路時(shí)，首先考慮采用二級(jí)油缸，以增大行程；此系統(tǒng)工作載荷相對(duì)于其他系統(tǒng)較大，為保護(hù)油路，在油路中添加溢流閥。其液壓原理圖如圖 3-34.
圖 3-34 卸料機(jī)構(gòu)油路圖
3.3.2 制定總液壓系統(tǒng)油路總圖
系統(tǒng)總油路在布局時(shí)要綜合考慮各支配系統(tǒng)動(dòng)力情況，是使用不同的變量泵還是使用同一個(gè)變量泵。由于系統(tǒng)每個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)都是間續(xù)進(jìn)行，不會(huì)同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作，所以，各支配系統(tǒng)并聯(lián)連接，共用同一個(gè)變量泵，并添加溢流閥，以保護(hù)油路[22]。原理圖如圖 3-35.
翻斗油缸 刮板油缸 滑板油缸
舉升油缸
推板油缸
15 16 17 18
6
7
21
10 2
19 20
1 2 3 4
12 13 14
5 8 9
1
1、2、3、4--三位四通電磁換向閥；6、7--順序閥；5、8、9、10、11--溢流閥；12、13、14-- 調(diào)速閥；15、16、21--單向調(diào)速閥；17、18--單向順序閥；19、20--液控單向閥；22--單向閥。
圖 3-35 總體液壓油路圖
3.4 液壓元件的選型
3.4.1 確定液壓泵型號(hào)
（1）計(jì)算液壓泵的最大工作壓力 pp
pp 3 p1 + ? D p
（3-6）
根據(jù)公式 3-6 可知液壓泵最大工作壓力應(yīng)大于等于液壓缸最大工作壓力與管路損失之和[20]。? Dp 其取值見表 3-4.
表 3-4 ? D p 取值參照表
管路簡(jiǎn)單、流速相對(duì)較小 ?Dp （MPa） 0.2~0.5
管路相對(duì)復(fù)雜，進(jìn)口設(shè)置調(diào)速閥 ?Dp （MPa） 0.5~1.5
已知 p1=13MPa，由于后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)有單向節(jié)流閥，其作用就是節(jié)流調(diào)速，且油路相對(duì)復(fù)雜，故取? Dp =1.0MPa。
pp 3 p1 + ? D p = 14MPa。
（2）計(jì)算液壓泵的流量 qvp
液壓泵輸出流量應(yīng)大于或等于液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量與系統(tǒng)泄露系數(shù)之和。
qVP 3 K (? qV max)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn) K=1.1~1.3；而經(jīng)過計(jì)算液壓缸的最大總流量為：
? qV max = 1.004 ′10-3 + 0.5 ′10-4 = 1.054 ′10-3 m3/s
（3-7）
則qVP 3 1.2648 ′10-3
m3/s。
（3）確定液壓泵的規(guī)格
根據(jù)液壓泵和液壓缸技計(jì)算得到的最大流量，選擇液壓泵額定壓力大于最大工作壓力，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，選擇相應(yīng)的液壓泵。一般情況下，所選泵的額定壓力要比最大工作壓力大 25% ~60%的外嚙合單級(jí)齒輪，其額定壓力為：
； 選用外嚙合單級(jí)齒輪泵 C
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