壓縮式垃圾車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

壓縮式垃圾車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 緒論1.1 壓縮式垃圾車(chē)的背景介紹及研究意義我國(guó)早期城市收集街道、物業(yè)小區(qū)等地方的垃圾主要是靠人工手推車(chē)和普通垃圾運(yùn)輸車(chē)。此種垃圾運(yùn)輸方式存在一定弊端：一是手推車(chē)等落后的運(yùn)輸方式工作效率低又與現(xiàn)代化城市極不相稱,二是在運(yùn)輸過(guò)程中易產(chǎn)生二次污染。因此，這種垃圾收運(yùn)方式已經(jīng)落后。早在20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出后裝壓縮式垃圾車(chē)。由于這種垃圾車(chē)較其他運(yùn)輸車(chē)輛具有垃圾壓縮比高、裝載量大、密閉運(yùn)輸、消除了垃圾運(yùn)輸過(guò)程中的二次污染等優(yōu)勢(shì)，而得到快速發(fā)展，市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，種類(lèi)和型號(hào)逐漸豐富，成為現(xiàn)代城市垃圾收集、清運(yùn)的重要的專(zhuān)業(yè)化運(yùn)輸與作業(yè)車(chē)輛。壓縮式垃圾車(chē)由密封式垃圾廂、液壓系統(tǒng)和操作系統(tǒng)組成。整車(chē)為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過(guò)程中的污水全部進(jìn)入污水廂，較為徹底的解決了垃圾運(yùn)輸過(guò)程中的二次污染問(wèn)題，關(guān)鍵部位采用優(yōu)質(zhì)的部件，具有壓力大、密封性好、操作方便、安全等優(yōu)點(diǎn)。按照垃圾裝載機(jī)構(gòu)的設(shè)置部位，垃圾車(chē)可分為前裝式、側(cè)裝式和后裝式；按垃圾裝載后的狀態(tài)，垃圾車(chē)又可分為壓縮式和非壓縮式兩種。后裝式壓縮垃圾車(chē)又稱為壓縮式垃圾車(chē)，它是收集、中轉(zhuǎn)清運(yùn)垃圾，避免二次污染的新型環(huán)衛(wèi)車(chē)輛，在國(guó)外使用最為廣泛。利用后裝裝置與垃圾桶或垃圾斗對(duì)接，一起組合成流動(dòng)垃圾中轉(zhuǎn)站，實(shí)現(xiàn)一車(chē)多用、垃圾無(wú)污染以及收集清運(yùn)。有效地防止了收集、運(yùn)輸過(guò)程中垃圾的散落、飛揚(yáng)造成的污染。提高勞動(dòng)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，是一種新型理想的環(huán)衛(wèi)專(zhuān)用車(chē)。壓縮式垃圾車(chē)借助機(jī)、電、液聯(lián)合自動(dòng)控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及手動(dòng)操作系統(tǒng)。通過(guò)車(chē)廂、填裝器和推板的專(zhuān)用裝置，實(shí)現(xiàn)垃圾倒入、壓碎或壓扁、強(qiáng)力裝填，把垃圾擠入車(chē)廂并壓實(shí)以及垃圾推卸的工作過(guò)程。壓縮式垃圾車(chē)?yán)占绞胶?jiǎn)便、高效；壓縮比高、裝載量大；壓縮式垃圾車(chē)作業(yè)自動(dòng)化；動(dòng)力性、環(huán)保性好；壓縮式垃圾車(chē)上裝制作部分大部分采用沖壓成型零部件，重量輕，整車(chē)?yán)眯矢?；具有自?dòng)反復(fù)壓縮以及蠕動(dòng)壓縮功能；壓縮式垃圾車(chē)?yán)鴫簩?shí)程度、垃圾收集、卸料裝車(chē)和垃圾站占地等方面均優(yōu)于其他類(lèi)型垃圾壓縮站成套設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)使用較多的是側(cè)裝非壓縮式垃圾車(chē)，但是，隨著垃圾中塑料、紙張等低比重物含量的增加，非壓縮的裝載方式已顯得不經(jīng)濟(jì)，一些城市開(kāi)始使用后裝壓縮式垃圾車(chē)，而且已呈不斷上升趨勢(shì)，有關(guān)主管部門(mén)也將后裝壓縮式垃圾車(chē)列為今后城市垃圾車(chē)發(fā)展的方向。1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況和研究成果國(guó)內(nèi)后裝式壓縮垃圾車(chē)液壓系統(tǒng)的控制大多數(shù)采用手動(dòng)和遙控器操作，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率底，性價(jià)比低，而且容易發(fā)生因誤操作而導(dǎo)致的垃圾車(chē)部件損壞和人身事故等缺點(diǎn)。隨著新技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)已研發(fā)出由液壓系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)控制的壓縮式垃圾車(chē)，該系統(tǒng)由汽車(chē)取力器帶動(dòng)的齒輪油泵為液壓動(dòng)力源，進(jìn)料、卸料均采用液壓控制，具有廂體密封性能好，不外漏垃圾和污水，沒(méi)有二次污染的特點(diǎn)。此壓縮式垃圾車(chē)的設(shè)計(jì)有助于提高我國(guó)垃圾車(chē)的自動(dòng)化水平。國(guó)內(nèi)，幾乎所有的壓縮式垃圾車(chē)都是采用定型的載貨汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝，如東風(fēng)牌、解放牌底盤(pán)等。國(guó)外，超過(guò)90%的垃圾車(chē)也是使用傳統(tǒng)柴油引擎驅(qū)動(dòng)的定型卡車(chē)底盤(pán)改裝的。車(chē)廂設(shè)計(jì)為框架式鋼結(jié)構(gòu)，頂板和左右側(cè)板均用槽鋼型加強(qiáng)筋加強(qiáng)。采用液壓系統(tǒng)助力的裝卸機(jī)構(gòu)，雙向循環(huán)壓縮。一般具有手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)操作系統(tǒng)，并采用液壓鎖定密封技術(shù)，保證操作安全和避免裝運(yùn)垃圾過(guò)程中漏水。有的還裝有后監(jiān)視器，油門(mén)加速器等。此種壓縮式垃圾車(chē)通過(guò)液壓系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)來(lái)完成整個(gè)垃圾的壓縮和裝卸過(guò)程，其液壓系統(tǒng)及操作系統(tǒng)必然對(duì)垃圾車(chē)的安全性、可靠性和方便性帶來(lái)影響。因此，改進(jìn)和完善液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)是設(shè)計(jì)人員比較關(guān)心的問(wèn)題。同時(shí)，采用PLC控制的壓縮式垃圾車(chē)是目前我國(guó)垃圾車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的一個(gè)主要途徑。在同類(lèi)產(chǎn)品中，德國(guó)FAUN公司生產(chǎn)的壓縮式垃圾車(chē)采用雙向壓縮技術(shù)。卸料推板推出后并不收回，而是依靠垃圾裝填過(guò)程中的推力將其壓回；同時(shí)在推板油缸上設(shè)一背壓，這樣垃圾在開(kāi)始裝填過(guò)程中就得到了初步壓縮。隨著垃圾的不斷裝入，垃圾逐漸地高密度地、均勻地被壓實(shí)在車(chē)廂中直至裝滿車(chē)廂，這就解決了以前開(kāi)發(fā)的垃圾車(chē)在壓縮時(shí)中部壓得較實(shí)而前端垃圾較松散的問(wèn)題。后裝壓縮式垃圾車(chē)集自動(dòng)裝填與壓縮、密封運(yùn)輸和自卸為一體，克服了擺臂式、側(cè)裝式等型式的垃圾車(chē)容量小、可壓縮性差和容易產(chǎn)生飄、灑、撒、漏二次污染的缺點(diǎn)，自動(dòng)化程度高，提高了垃圾運(yùn)載能力，降低了運(yùn)輸成本，是收集、運(yùn)輸城市生活垃圾的理想工具，是垃圾車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)。然而我國(guó)對(duì)于后裝壓縮式垃圾車(chē)的核心部件裝填機(jī)構(gòu)的研究較少，產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要是采用經(jīng)驗(yàn)取值或測(cè)繪的方法，在很大程度上限制了產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)水平的提高。后裝壓縮式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。1、推板 2、廂體 3、填料器圖1.1 后裝壓縮式垃圾車(chē)1.3 壓縮式垃圾車(chē)的液壓系統(tǒng)介紹一般壓縮式垃圾車(chē)中液壓系統(tǒng)的工作壓力設(shè)定為16MPa。為保證系統(tǒng)工作可靠，增加了單向節(jié)流閥和單作用平衡閥等安全控制裝置。部分閥塊可采用模塊化集成設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化連接管路。根據(jù)操縱形式不同可選擇手動(dòng)控制或電動(dòng)控制。后裝壓縮式垃圾車(chē)液壓原理圖如圖1.2 所示。壓縮式垃圾車(chē)的裝填機(jī)構(gòu)工作原理：在液壓系統(tǒng)的作用下，通過(guò)電控氣動(dòng)多路換向閥的換向，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，將倒入裝載箱裝填斗的垃圾通過(guò)裝填機(jī)構(gòu)的掃刮，壓實(shí)并壓入車(chē)廂；當(dāng)壓向推板上的垃圾負(fù)荷達(dá)到預(yù)定壓力時(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(chē)廂前部逐漸移動(dòng)，使垃圾被均勻地壓縮。舉升缸采用單作用平衡閥控制填塞器的舉升，推鏟缸采用單向節(jié)流閥來(lái)進(jìn)行流量控制。液壓系統(tǒng)中核心元件采用的是電控氣動(dòng)多路換向閥（原理如圖1.3所示），是用在工程機(jī)械中的普通多路換向閥的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，與傳統(tǒng)的油路塊集裝式電磁閥相比，具有耐顛簸、密封性好以及占地空間小等特點(diǎn)。并且，本電磁多路換向閥加大了中位的卸荷通道，減少了系統(tǒng)的發(fā)熱。此外該液壓系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn):(a)為了避免油管意外爆破的隱患，提升垃圾斗油缸設(shè)置了液壓鎖，提高了安全性；(b)舉升油缸加長(zhǎng)了行程，用來(lái)開(kāi)關(guān)填料器與車(chē)箱體之間的鎖鉤，從而使得填料器在降下之后被自動(dòng)鎖緊；(c)為了實(shí)現(xiàn)推板邊夾邊退的功能，利用液壓小孔節(jié)流原理，使推板油缸產(chǎn)生反向壓力，而反向壓力由滑板油路來(lái)控制，因此不影響推板油缸的自由進(jìn)退；(d)考慮到壓縮式垃圾車(chē)工作的間歇性，減小了液壓油箱體積，常規(guī)油箱是油泵流量的10倍，本油箱減少了一半，減少了其液壓油的用量。操作控制系統(tǒng)是壓縮式垃圾車(chē)用來(lái)完成垃圾的裝卸、壓縮以及收運(yùn)的關(guān)鍵。系統(tǒng)中采用壓力繼電器來(lái)檢測(cè)各個(gè)動(dòng)作的位置，并控制動(dòng)作的銜接。采用電動(dòng)控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)集成化設(shè)計(jì)，缺點(diǎn)是電動(dòng)控制操作采用的是電控氣動(dòng)多路換向閥，價(jià)格較高，需要防水。圖1.2 后裝壓縮式垃圾車(chē)液壓原理圖目前，壓縮式垃圾車(chē)主要適用于我國(guó)城鎮(zhèn)散裝、袋裝垃圾的集中收集和運(yùn)輸。采用PLC技術(shù)應(yīng)用于壓縮式垃圾車(chē)的改造，可有效實(shí)現(xiàn)整個(gè)垃圾裝卸過(guò)程的自動(dòng)化，也是提高工作效率、降低成木、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和安全操作的有效途徑之一。大力發(fā)展壓縮式垃圾車(chē)將是今后城市環(huán)境衛(wèi)生業(yè)的必然趨勢(shì)。1換向閥；2，3溢流閥；4單向閥；5連接螺栓圖1.3 多路換向閥結(jié)構(gòu)原理圖2 液壓系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)液壓缸的工況參數(shù)見(jiàn)表 2.1表2.1 各液壓缸的工況參數(shù)液壓缸名稱升降速度（mm/s）行程（mm）啟、制動(dòng)時(shí)間（s）滑板缸12010001刮板缸12010001舉升缸15012001推鏟缸20020001滑板重 150kg刮板重 200kg推鏟重 300kg可載垃圾質(zhì)量 3000kg 廂體容積 8m3填料槽容積 0.8m3填料槽可裝垃圾質(zhì)量 300kg液壓系統(tǒng)工作壓力 16MPa3 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓原理圖3.1 液壓系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)要求液壓傳動(dòng)是借助于密封容器內(nèi)液體的加壓來(lái)傳遞能量或動(dòng)力的。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由能源裝置、執(zhí)行裝置、控制調(diào)節(jié)裝置及輔助裝置四個(gè)部分組成。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，采用液壓泵作為系統(tǒng)的能源裝置，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體壓力能；采用液壓缸作為執(zhí)行裝置，將液體壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在它們之間通過(guò)管道以及附件進(jìn)行能量傳遞；通過(guò)各種閥作為控制調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行流量的大小和方向控制。通常液壓系統(tǒng)的一般要求是：1) 保證工作部件所需要的動(dòng)力；2) 實(shí)現(xiàn)工作部件所需要的運(yùn)動(dòng)，工作循環(huán)要保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和精確性；3) 要求傳動(dòng)效率高，工作液體溫升低；4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工作安全可靠，操作容易，維修方便等。 同時(shí)，在滿足工作性能的前提下，應(yīng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)及滿足環(huán)保要求。液壓油是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中傳遞能量和信號(hào)的工作介質(zhì)，同時(shí)兼有潤(rùn)滑、沖洗污染物質(zhì)、冷卻與防銹作用。液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性、準(zhǔn)確性和靈活性，在很大程度上取決于工作介質(zhì)的選擇與使用是否合理。由于本系統(tǒng)是普通的傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)油液的要求不是很高，因此選用普通礦物油型液壓油。本液壓系統(tǒng)通過(guò)對(duì)負(fù)載力和流量的初步估算，初步定為中等壓系統(tǒng)，即為P=16MPa。3.2 制定系統(tǒng)方案在液壓系統(tǒng)的作用下，通過(guò)電控氣動(dòng)多路換向閥的換向，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，將倒入裝載箱裝填斗的垃圾通過(guò)裝填機(jī)構(gòu)的掃刮，壓實(shí)并壓入車(chē)廂；當(dāng)壓向推板上的垃圾負(fù)荷達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，由于推板缸存在有背壓，液壓系統(tǒng)會(huì)使推板自動(dòng)向車(chē)廂前部逐漸移動(dòng)，使垃圾被均勻地壓縮。舉升缸采用單作用平衡閥控制填塞器的舉升。推鏟缸采用單向節(jié)流閥來(lái)進(jìn)行流量控制。液壓系統(tǒng)中核心元件采用的是電控氣動(dòng)多路換向閥，是用在工程機(jī)械中的普通多路換向閥的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，與傳統(tǒng)的油路塊集裝式電磁閥相比，具有耐顛簸、密封性好以及占地空間小等特點(diǎn)。3.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖通過(guò)上述對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、基本回路的設(shè)計(jì)，將它們有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，再加上一些輔助元件，便構(gòu)成了設(shè)計(jì)的液壓原理圖。見(jiàn)圖3.1圖3.1液壓系統(tǒng)原理圖此外，由于系統(tǒng)有很多電磁鐵的使用，電磁鐵工作順序表如下表3.1 。表3.1 電磁鐵順序動(dòng)作表DT1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10滑板缸升起+刮板抬起+滑板落下+刮板收緊+滑板刮板急停+填塞器舉起+填塞器復(fù)位+推卸垃圾+推鏟復(fù)位+4 液壓缸的受力分析及選擇4.1 滑板缸的受力分析及選擇1活塞伸出時(shí)，受力分析如圖4.14.2總重力 G1 = G刮+G滑= (m刮+m滑)g = (200+150)10 = 3500N式中：G刮刮板的重力（N）；G滑滑板的重力（N）?；瑝K與導(dǎo)軌之間的摩擦力f1f1 = G1cos45。 = 0.13500cos45。 = 247.5N式中：f1滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力（N）；滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦因數(shù)（鋼與鋼，取 = 0.1）。活塞慣性加速度 活塞伸出時(shí)的慣性力FI1FI1 = (m刮+m滑)aI1 = (200+150)0.12 = 42N則活塞伸出時(shí)，作用在活塞上的合力F1為F1 = G1sin45。+ f1+ FI1 = 3500sin45。+247.5+42 = 2764N由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程為式中：液壓缸的機(jī)械效率 （由文獻(xiàn)1，表37.76， 取= 0.9）。取回油壓力P2 = 0 ，則 所以， 圖4.1 滑板缸活塞伸出時(shí)的受力分析 圖4.2 滑板缸活塞伸出時(shí)的工況分析2活塞縮回時(shí)，受力分析如圖4.34.4總重力 G1= G刮+G滑+ G垃 = (m刮+m滑+m垃) g= (200+150+300)10 = 6500N滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力f1 為f1 = G1cos45。 = 0.16500cos45。 = 460N活塞縮回時(shí)的慣性力FI1 為FI1 = (m刮+m滑+ m垃)aI1 = (200+150+300) 0.12 = 78N則活塞縮回時(shí)，作用在活塞上的合力F1為F1 = G1sin45。+ FI1f1 = 6500sin45。+78460 = 4214N由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程為取回油壓力P2 = 0， 則 ，所以 圖4.3 滑板缸活塞縮回時(shí)的受力分析 圖4.4 滑板缸活塞縮回時(shí)的工況分析當(dāng)液壓缸的工作壓力P>7MPa時(shí)，活塞桿直徑d = 0.7D，因此，可得D = 19.1mm。比較活塞伸出和縮回兩種情況，取較大者D = 19.1mm。選取標(biāo)準(zhǔn)液壓缸：UY系列液壓缸（天津優(yōu)瑞納斯油缸有限公司生產(chǎn)）UY40/28，具體參數(shù)見(jiàn)表4.1 。表4.1 UY40/28參數(shù)缸徑桿徑推力拉力最大行程40mm28mm20.11KN10.26KN12000mm4.2 刮板缸的受力分析及選擇1活塞伸出時(shí)，受力分析如圖4.54.6總重力 G2 = G刮 = m刮g = 20010 = 2000N式中：G刮刮板的重力（N）?；瑝K與導(dǎo)軌之間的摩擦力f2f2 = G2cos45。 = 0.12000cos45。 = 141.4N式中：f2滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力（N）；滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦因數(shù)（鋼與鋼，取 = 0.1）?；钊麘T性加速度 活塞伸出時(shí)的慣性力FI2為FI2 = m刮aI2 = 2000.12 = 24N則活塞伸出時(shí)，作用在活塞上的合力F2為F2= G2sin45。+ FI2f2=2000sin45。+24141.4=1297N由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程為式中：液壓缸的機(jī)械效率 （由文獻(xiàn)1，表37.76，取= 0.9）。取回油壓力P2 = 0則 所以， 圖4.5 刮板缸活塞伸出時(shí)的受力分析 圖4.6 刮板缸活塞伸出時(shí)的工況分析2活塞縮回時(shí)，受力分析如圖4.74.8總重力 G2 = G刮+ G垃 = (m刮+m垃)g = (200+300)10 = 5000N滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力f2 為f2 = G2cos45。 = 0.15000cos45。 = 353.6N活塞縮回時(shí)的慣性力FI2 為FI2 = (m刮+ m垃)aI2 = (200+300)0.12 = 60N垃圾與廂壁之間的摩擦力f垃圾 為f垃圾 = 1G垃cos45。 = 0.323000cos45。 = 678.8N式中：1垃圾與廂壁之間的摩擦因數(shù)（工程塑料與鋼，取1 = 0.32）。則活塞縮回時(shí)，作用在活塞上的合力F2為F2 = G2sin45。+FI2 +f2+ f垃圾 = 5000sin45。+60+353.6+678.8 = 4628N由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程為取回油壓力P2 = 0則 所以，當(dāng)液壓缸的工作壓力P > 7MPa時(shí)，活塞桿直徑d = 0.7D。因此,可得D = 20mm。 圖4.7 刮板缸活塞縮回時(shí)的受力分析 圖4.8 刮板缸活塞縮回時(shí)的受力分析比較活塞伸出和縮回兩種情況，取較大者D=20mm。選取標(biāo)準(zhǔn)液壓缸：UY系列液壓缸 （天津優(yōu)瑞納斯油缸有限公司生產(chǎn)）UY40/28，具體參數(shù)見(jiàn)表4.1。4.3 舉升缸的受力分析及選擇1活塞伸出時(shí)，受力分析如圖4.94.10?？傊亓?G3=G刮+G滑+2G刮缸+2G滑缸+G廂板 式中：G刮刮板的重力（N）；G滑滑板的重力（N）；G刮缸刮板缸的重力（N）；G滑缸滑板缸的重力（N）。因?yàn)楣伟甯缀突甯锥歼x取的是UY40/28, 所以估算G刮缸 = G滑缸 = 102N式中：G廂板填料器的廂板重（N）， 估算G廂板=4150N。G3 = G刮+G滑+2G刮缸+2G滑缸+G廂板 = 2000+1500+4102+4150 = 8058N滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力f3為f3 = G3cos75。 = 0.18058cos75。 = 208.6N式中：f3滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力（N）；滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦因數(shù)（鋼與鋼，取 = 0.1）?；钊麘T性加速度 活塞伸出時(shí)的慣性力FI3為FI3 = （m刮+m滑+4m缸+m廂板）aI3 =（200+150+410.2+415）0.15 = 120.87N則活塞伸出時(shí)，作用在活塞上的合力F3為F3 = G3sin75。+ FI3 + f3 = 8058sin75。+120.87+208.6 = 8113N由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程為式中：液壓缸的機(jī)械效率 （由文獻(xiàn)1，表37.76，取=0.9）。取回油壓力P2 = 0， 則 所以， 圖4.9 舉升缸活塞伸出時(shí)的受力分析 圖4.10 舉升缸活塞伸出時(shí)的工況分析2活塞縮回時(shí)，受力分析如圖 4.114.12總重力 G3 = G刮+G滑+4G液壓缸+G廂板= 2000+1500+4102+4150 = 8058N式中：G刮刮板的重力（N）；G滑滑板的重力（N）；G液壓缸刮板缸和滑板缸的總重力（N）；因?yàn)楣伟甯缀突甯锥歼x取的是UY40/28, 所以估算G液壓缸 = 102N式中：G廂板填料器的廂板重（N）。 估算G廂板 = 4150N滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力f3 為f3 = G3cos75。 = 0.18058cos75。 = 208.6N式中：f3滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力（N）；滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦因數(shù)（鋼與鋼，取 = 0.1）。活塞縮回時(shí)的慣性力FI3 為FI3 = （m刮+m滑+4m缸+m廂板）aI3=（200+150+410.2+415） 0.15 = 120.87N則活塞縮回時(shí)，作用在活塞上的合力F3為F3 = G3sin75。+FI3f3= 8058sin75。+120.87208.6 = 7696N由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程為取回油壓力P2 = 0， 則 所以，當(dāng)液壓缸的工作壓力P>7MPa時(shí)，活塞桿直徑d = 0.7D。因此,可得D = 25.8mm。比較活塞伸出和縮回兩種情況，取較大者D = 25.8mm。選取標(biāo)準(zhǔn)液壓缸：UY系列液壓缸 （天津優(yōu)瑞納斯油缸有限公司生產(chǎn)）UY40/28，具體參數(shù)見(jiàn)表4.1。 圖4.11 舉升缸活塞縮回時(shí)的受力分析 圖4.12 舉升缸活塞縮回時(shí)的工況分析4.4 推鏟缸的受力分析及選擇1推鏟伸出時(shí)，受力分析如圖 4.134.14垃圾與廂體間的摩擦力f垃圾為f垃圾 = 1G垃 = 0.3230000 = 9600N式中：1垃圾與廂體之間的摩擦因數(shù)（工程塑料與鋼，取1 = 0.32）。推鏟與廂體間的摩擦力f推鏟為f推鏟 = G推鏟 = 0.13000 = 300N式中：推鏟與廂體之間的摩擦因數(shù)（鋼與鋼，取 = 0.1）。推鏟的慣性加速度 推鏟伸出時(shí)的慣性力FI4為FI4 =（m推鏟+m垃圾）aI4=（300+3000）0.2 = 660N則推鏟伸出時(shí)，作用在活塞上的合力F4為F4= f垃圾+ f推鏟+ FI4=9600+300+660=10560N由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程為式中：液壓缸的機(jī)械效率 （由文獻(xiàn)1，表37.76，取= 0.9）。取回油壓力P2 = 0，則 所以， 圖4.13 推鏟缸活塞伸出時(shí)的受力分析 圖4.14 推鏟缸活塞伸出時(shí)的工況分析2推鏟縮回時(shí)，受力分析如圖 4.154.16推鏟與廂體間的摩擦力f推鏟 為f推鏟 = G推鏟 = 0.13000 = 300N式中：推鏟與廂體之間的摩擦因數(shù)（鋼與鋼，取 = 0.1）。推鏟伸出時(shí)的慣性力FI4 為FI4 = m推鏟aI4 = 3000.2 = 60N則推鏟伸出時(shí)，作用在活塞上的合力F4為F4 = f推鏟+ FI4 = 300+60 = 360N由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程為取回油壓力P2 = 0， 則 ，所以可得下式當(dāng)液壓缸的工作壓力P>7MPa時(shí)，活塞桿直徑d=0.7D。 因此，可得D=7.9mm。比較活塞伸出和縮回兩者情況，取較大者D=30.6mm，選取標(biāo)準(zhǔn)液壓缸：UY系列液壓缸 （天津優(yōu)瑞納斯油缸有限公司生產(chǎn)）UY40/28，具體參數(shù)見(jiàn)表4.1。 圖4.15 推鏟缸活塞縮回時(shí)的受力分析 圖4.16 推鏟缸活塞縮回時(shí)的受力分析5 液壓缸的負(fù)載循環(huán)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖5.1 滑板缸的負(fù)載循環(huán)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖5.2 刮板缸的負(fù)載循環(huán)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖5.3 舉升缸的負(fù)載循環(huán)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖5.4 推鏟缸的負(fù)載循環(huán)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖6 液壓泵的選用在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)備的工作情況和其所需要的壓力、流量和工作穩(wěn)定性等來(lái)確定泵的類(lèi)型和具體規(guī)格。泵的流量由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大流量決定，即 （6.1）式中：Vmax活塞最大速度 （m/s）；qmax液壓缸的最大流量 (L/min)；Amax最大有效面積 (m3)；v容積效率（當(dāng)選用彈性體密封圈時(shí)，v1）。由于所有的液壓缸均采用UY40/28，則液壓缸的最大面積為 因此，由式（6.1）得 式中：q舉升舉升缸的流量(L/min)。 液壓泵的供給流量為 式中：K泄漏系數(shù)，K=1.2。由參考文獻(xiàn)7，表2.135， 選用JB系列徑向柱塞泵。參數(shù)見(jiàn)表6.1表6.1 1JB30液壓泵的性能參數(shù)公稱排量額定壓力最高壓力最高轉(zhuǎn)速輸入功率容積效率29.4ml/r32MPa35MPa1000r/min15.4KW95%7 電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)工況，電動(dòng)機(jī)的額定功率Pe>Pz，且電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速與泵的額定轉(zhuǎn)速必須配合。電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載所需功率為Pz=KP驅(qū)=1.1015.4=16.94kW式中：K余量系數(shù)， K=1.10； P驅(qū)液壓泵所需要的輸入功率（kW）。由參考文獻(xiàn)1，附表40-1， 選用Y系列電動(dòng)機(jī)，參數(shù)見(jiàn)表7.1。表7.1 Y200L16電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)額定功率電流轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)最大轉(zhuǎn)矩18.5KW37.7A980r/min89.8%0.832.0Nm8 液壓輔件的選擇8.1 液壓油N46普通液壓油 YAN46（原牌號(hào)：30），參數(shù)見(jiàn)表8.1。表8.1 YAN46液壓油參數(shù)運(yùn)動(dòng)粘度（40）(mm2/s)粘度指數(shù)凝點(diǎn)()抗磨性(N)密度(kg/m3)4690-108009008.2 油箱焊接件，具體尺寸見(jiàn)第9章。8.3 液位計(jì)YWZ-150 承受壓力：0.10.15MPa 溫度范圍：-20100 8.4 回油過(guò)濾器YLH型箱上回油濾油器 YLH2515，參數(shù)見(jiàn)表8.2。表8.2YLH2515回油濾油器參數(shù)通徑(mm)流量(L/min)過(guò)濾精度(m)公稱壓力(MPa)最大壓力損失(MPa)連接方式濾芯型號(hào)1525101.60.35螺紋HX25158.5 空氣過(guò)濾器EF系列空氣過(guò)濾器 EF340，參數(shù)見(jiàn)表8.3。表8.3EF340空氣過(guò)濾器參數(shù)加油流量L/min空氣流量L/min油過(guò)濾面積cm2油過(guò)濾精度m空氣過(guò)濾精度m210.1701800.27930408.6 吸油過(guò)濾器YLX型箱上吸油過(guò)濾器 YLX2515，參數(shù)見(jiàn)表8.4。表8.4 YLX2515吸油過(guò)濾器參數(shù)通徑mm公稱流量L/min過(guò)濾精度m允許最大壓力損失MPa連接方式濾芯型號(hào)1525800.03螺紋X-X-25158.7 液壓泵JB系列徑向柱塞泵1JB30，參數(shù)見(jiàn)表8.5。表8.5 1JB30徑向柱塞泵參數(shù)公稱排量ml/r額定壓力MPa最高壓力MPa最高轉(zhuǎn)速r/min輸入功率KW容積效率29.43235100015.495%8.8 多路換向閥ZFS系列多路換向閥 ZFS101，參數(shù)見(jiàn)表8.6。表8.6 ZFS101多路換向閥參數(shù)通徑mm額定流量L/min額定壓力MPa1040168.9 單向節(jié)流閥MK系列單向節(jié)流閥 MK8G1.2，參數(shù)見(jiàn)表8.7。表8.7 MK8G1.2單向節(jié)流閥通徑mm最高工作壓力MPa流量調(diào)節(jié)范圍L/min最小穩(wěn)定流量L/min831.5230 28.10 溢流閥直動(dòng)式溢流閥 DT-02-H-22，參數(shù)見(jiàn)表8.8。表8.8 DT-02-H-22直動(dòng)式溢流閥參數(shù)通徑in最大工作壓力MPa最大流量L/min調(diào)壓范圍MPa質(zhì)量kg0.252116 7.0211.58.11 單作用平衡閥FD系列單作用平衡閥 FD6-A10，參數(shù)見(jiàn)表8.9。表8.9 FD6-A10單作用平衡閥參數(shù)通徑mm額定流量L/min調(diào)壓范圍MPa控制壓力MPa開(kāi)啟壓力MPa質(zhì)量kg6400.3-31.52-31.50.278.12 并聯(lián)多路換向閥組ZFS系列多路換向閥 ZFS101，參數(shù)見(jiàn)表8.6|。8.13 氣缸普通氣缸DNC-25-50，參數(shù)見(jiàn)表8.10。表8.10 DNC-25-50普通氣缸參數(shù)活塞直徑mm活塞桿直徑mm推力N拉力N許用徑向負(fù)載N扭矩Nm5025483415350.858.14 兩位三通電磁氣閥普通兩位三通電磁氣閥 Q23XD-10-DC24V，參數(shù)見(jiàn)表8.11。表8.11 Q23XD-10-DC24V參數(shù)工作壓力范圍MPa介質(zhì)溫度公稱通徑mm接管螺紋額定流量L/min額定壓降KPa01.656010M181.52300 158.15 消聲器LFU1/2 安裝位置:垂直方向5，參數(shù)見(jiàn)表8.12。表8.12 LFU1/2消聲器參數(shù)氣接口in額定流量L/min輸入壓力MPa消聲效果dB安裝形式G1/2 6000 01.640螺紋8.16 氣源處理三聯(lián)件GC系列三聯(lián)件 GC30010MZC，參數(shù)見(jiàn)表8.13。空氣過(guò)濾器 GF300-10 減壓閥 GR300-10 油霧器 GL300-10表8.13 GC30010MZC氣源處理三聯(lián)件參數(shù)調(diào)壓范圍MPa使用溫度濾水杯容量ml給水杯容量ml濾芯精度m質(zhì)量g0.15-1.556040754013008.17 球閥(截止閥)JZQF20L，參數(shù)見(jiàn)表8.14。表8.14 JZQF20L參數(shù)公稱壓力MPa公稱通徑mm連接形式2120螺紋8.18 電磁換向閥3WE56.0/W220-50，參數(shù)見(jiàn)表8.15。表8.15 3WE56.0/W220-50參數(shù)通徑 mm額定壓力 MPa流量 L/min525148.19 壓力表彈簧管壓力表 Y-60 測(cè)量范圍：025MPa8.20 微型高壓軟管接頭總成HFP1-H2-P-M18，參數(shù)見(jiàn)表8.16。表8.16 HFP1-H2-P-M18參數(shù)公稱通徑mm工作壓力MPa工作溫度推薦長(zhǎng)度mm螺紋尺寸1025-3080320M181.58.21 測(cè)壓接頭JB/T966-ZJJ-20-M30 管子外徑：20mm8.22 球閥(截止閥)JZQF20L，參數(shù)見(jiàn)表8.14。8.23 壓力繼電器柱塞式壓力繼電器 HED1OA20/35L24，參數(shù)見(jiàn)表8.17。表8.17HED1OA20/35L24參數(shù)額定壓力MPa復(fù)原壓力MPa動(dòng)作壓力MPa切換頻率(次/min)切換精度350.6-29.52-3550小于調(diào)壓的18.24 液壓管路的選擇8.24.1 吸油管路的選擇查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4可知，吸油管內(nèi)液壓油的流速v 0.52m/s 取2m/s吸油管內(nèi)的流量 q = 27.216L/min = 4.53610-4m3/s因?yàn)?，所以 查表得到標(biāo)準(zhǔn)軟管尺寸，見(jiàn)表8.18。表8.18 標(biāo)準(zhǔn)軟管尺寸公稱內(nèi)徑mm內(nèi)徑mm增強(qiáng)層外徑mm成品軟管外徑mm1918.619.824.626.229.431.08.24.2 壓油和回流管路的選擇查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4可知，壓油管內(nèi)液壓油的流速v 2.56m/s 回流管內(nèi)液壓油的流速v 1.53m/s 由于所選液壓缸均為雙作用液壓缸，所以壓油和回流管路應(yīng)按最大值選取。1推鏟缸壓油管路的選擇推鏟缸所需流量 取v = 4m/s ，則 查表得到標(biāo)準(zhǔn)軟管尺寸，見(jiàn)表8.19。 表8.19 標(biāo)準(zhǔn)軟管尺寸公稱內(nèi)徑mm內(nèi)徑mm增強(qiáng)層外徑mm成品軟管外徑mm109.310.114.515.719.120.62舉升缸壓油管路的選擇舉升缸所需流量 取v = 3m/s， 則 查表得到標(biāo)準(zhǔn)軟管尺寸，見(jiàn)表8.19。3. 滑板缸壓油管路的選擇滑板缸所需流量 取v = 3m/s， 則 查表得到標(biāo)準(zhǔn)軟管尺寸，見(jiàn)表8.19。4. 刮板缸壓油管路的選擇刮板缸所需流量 取v = 3m/s， 則 查表得到標(biāo)準(zhǔn)軟管尺寸，見(jiàn)表8.19。9 油箱的設(shè)計(jì)油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲(chǔ)油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀固體雜質(zhì)等作用。按照油箱液面與大氣是否相通，可分為開(kāi)式油箱和閉式油箱。開(kāi)式油箱應(yīng)用最廣，油箱內(nèi)的液面與大氣相通，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用考慮油箱充氣壓力等問(wèn)題，故本系統(tǒng)采用開(kāi)式油箱。油箱中應(yīng)安裝相應(yīng)的輔件，如熱交換器、空氣濾清器、過(guò)濾器以及液位計(jì)等。9.1 油箱的有效容積的計(jì)算在初步設(shè)計(jì)時(shí)，油箱的有效容量可按公式（9.1）進(jìn)行計(jì)算。V=mqp (9.1)式中：V油箱的有效容量（L）； qp液壓泵的流量 （L/min）； m經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，工程機(jī)械中m = 25。所以， V = mqp = 328.812 = 86.436L = 0.0864m39.2 油箱體積的確定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，油液一般裝滿油箱的80%，采用六面體油箱，并且長(zhǎng)、寬以及高的比例為1：1：1。即 式中：V油箱的有效容量（m3）； V實(shí)際油箱的實(shí)際體積（m3）。 所以 所以，為提高其散熱能力，適當(dāng)增大油箱容積，圓整后，取長(zhǎng)=寬=高=520mm因此，油箱的尺寸為：520520520（mm3）10 液壓閥臺(tái)的設(shè)計(jì)10.1 閥塊結(jié)構(gòu)的選擇閥塊的材料一般為鑄鐵或鑄鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)振場(chǎng)合多用鍛鋼，本系統(tǒng)中的閥塊采用鑄鐵材料。根據(jù)本系統(tǒng)液壓閥件的數(shù)量和安裝位置要求，設(shè)計(jì)成一個(gè)整體閥塊，閥塊上設(shè)有公共進(jìn)油孔和公共回油孔。（見(jiàn)閥塊零件圖GCS03）10.2 閥塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定閥塊是液壓系統(tǒng)的重要部件，閥座是其主體，由于閥座是各類(lèi)閥的安裝體，所以其加工精度要求很高。由于座體上要加工各類(lèi)閥口以及聯(lián)接孔口，故設(shè)計(jì)時(shí)則必須考慮到加工時(shí)各孔口不得有位置上的沖突，同時(shí)應(yīng)相通的孔口必須保證相通，不相通的孔口絕對(duì)不可相通，且相臨的孔口之間應(yīng)有一定的距離。一般在中低壓力下，為保證孔壁強(qiáng)度，相臨的不相通的孔口間最小壁厚不得小于5毫米，否則孔壁就有可能在壓力沖擊下崩潰，使壓力油進(jìn)入其他孔道，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)見(jiàn)性事故。閥座在設(shè)計(jì)安裝時(shí)應(yīng)綜合考慮多方面因素。主要是，重要尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，尊重設(shè)計(jì)時(shí)理論數(shù)值，一般情況下，小數(shù)點(diǎn)后僅有一位數(shù)值時(shí)（單位：毫米），不得對(duì)非整數(shù)尺寸進(jìn)行進(jìn)位或退位圓整。閥塊布置時(shí)閥塊間距一般不應(yīng)小于10毫米，布置時(shí)不得有任何干涉現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)還應(yīng)考慮易于加工，在可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能以及安裝方便的前提下應(yīng)盡量減小閥座尺寸，從而節(jié)省材料，降低加工強(qiáng)度和難度，減少成本。根據(jù)閥塊上各閥的具體尺寸，從避免尺寸干涉和打孔的強(qiáng)度需要角度考慮所設(shè)計(jì)閥塊的基本尺寸為長(zhǎng)500毫米，寬250毫米，高80毫米。閥塊上各工藝孔位置、深度以及其余具體尺寸見(jiàn)閥塊零件圖GCS03。（三維立體圖見(jiàn)附錄中圖A1A2）11 液壓泵站的設(shè)計(jì)液壓泵站是液壓系統(tǒng)的重要組成部分（動(dòng)力源）。液壓泵站是一種元件組合體，一般是由液壓泵組、油箱組件、控溫組件、蓄能器組件和過(guò)濾器組件等相對(duì)獨(dú)立的單元組合而成的。液壓泵站是為一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)存放有一定清潔度要求的工作介質(zhì)并輸出具有一定（或可調(diào)）壓力、流量的液體動(dòng)力的整體裝置，是向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力源的重要部件，所以，液壓泵站設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，直接關(guān)系著液壓設(shè)備性能的好壞。液壓泵站適用于主機(jī)與液壓裝置可分離的各種液壓機(jī)械上。液壓泵站上泵組的布置方式分為上置式和非上置式。泵組置于油箱上的上置式液壓泵站中，采用立式電動(dòng)機(jī)并將液壓泵置于油箱之內(nèi)時(shí)，稱為立式；采用臥式電動(dòng)機(jī)稱為臥式。非上置式液壓泵站中，泵組與油箱并列布置的為旁置式；泵組置于油箱下面時(shí)為下置式。12 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各回路形式、液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。對(duì)一般的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是進(jìn)一步確切的計(jì)算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系數(shù)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)某些不合理的設(shè)計(jì)要進(jìn)行重新調(diào)整，或許采取其他必要的措施。12.1 液壓系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算12.1.1 局部壓力損失 （12.1）式中：局部阻力系數(shù) （球閥5，滑閥12，節(jié)流閥6）； 液體密度 （kg/m3）(液壓油密度900 kg/m3)； v液體的平均流速 （m/s）。 1.泵出口處的溢流閥和推鏟缸處的溢流閥2.推鏟缸處的單向節(jié)流閥3.推鏟缸的多路換向閥處4.舉升缸的多路換向閥處5.舉升缸的單作用平衡閥處 6.滑板缸的多路換向閥處和刮板缸的多路換向閥處7.滑板缸的電磁換向閥處和刮板缸的電磁換向閥處8.回油過(guò)濾器處的局部壓力損失 則總的局部壓力損失為12.1.2 沿程壓力損失 （12.2）式中：沿程阻力系數(shù) （ = 75/Re）； Re雷諾數(shù) （Re = d/）； 液體的運(yùn)動(dòng)黏度 （m2/s）； 管道長(zhǎng)度 （m）；管子直徑 （m）；液體密度 （kg/m3）(液壓油密度900 kg/m3)；v液體的平均流速 （m/s）。由于壓油管路內(nèi)液體的平均流速不同，因此沿程壓力損失分為兩部分計(jì)算:第一部分為推鏟缸回路的沿程壓力損失第二部分為舉升缸、滑板缸和刮板缸回路的沿程壓力損失則總的沿程壓力損失為因此，液壓系統(tǒng)總的壓力損失應(yīng)為總的局部壓力損失與總的沿程壓力損失之和。由以上計(jì)算可知液壓回路的壓力損失約為1.37MPa，而泵的額定壓力為32MPa，工作壓力為16MPa，所以泵的實(shí)際出口壓力與泵的額定壓力存在一定的壓力裕度，故所選液壓泵和其他有關(guān)液壓元件是合適的，滿足系統(tǒng)的要求。12.2 散熱能力的計(jì)算12.2.1 液壓系統(tǒng)效率的計(jì)算液壓系統(tǒng)效率的計(jì)算，主要考慮液壓泵的總效率、液壓執(zhí)行元件的總效率及液壓回路的效率。 （12.3）式中：液壓泵的總效率液壓執(zhí)行元件的總效率液壓回路的效率液壓回路的效率式中：各執(zhí)行元件的負(fù)載壓力和輸入流量乘積的總和 （W）；各個(gè)液壓泵供油壓力和輸出流量乘積的綜合 （W）。所以， 12.2.2 液壓系統(tǒng)散熱能力的計(jì)算系統(tǒng)的總發(fā)熱量為 （12.4） 式中：液壓泵的輸入功率 （W）；液壓系統(tǒng)總效率。液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，由系統(tǒng)中各個(gè)散熱面散發(fā)至空氣中，其中油箱是主要散熱面。因?yàn)楣艿赖纳崦嫦鄬?duì)較小，且與其自身的壓力損失產(chǎn)生的熱量基本平衡，故一般略去不計(jì)。當(dāng)只考慮油箱散熱時(shí)，其散熱量Ho可按下式計(jì)算 （12.5）式中：散熱系數(shù) W/(m) 風(fēng)扇冷卻時(shí)，K=25；油箱散熱面積 （m2）；系統(tǒng)溫升 （） 工程機(jī)械 。系統(tǒng)的散熱量為油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)散熱的要求，因此，需要另設(shè)冷卻器。12.3 冷卻器的選擇由于本套液壓系統(tǒng)應(yīng)用于工程機(jī)械，所以選擇風(fēng)冷式冷卻器。風(fēng)冷式冷卻器利用空氣作為冷卻介質(zhì)，適用于缺水或不便用水冷卻的液壓設(shè)備。冷卻方式除采用風(fēng)扇強(qiáng)制吹風(fēng)冷卻外，多采用自然通風(fēng)冷卻。自然通風(fēng)冷卻的冷卻器分為管式、板式、翅管式和翅片式等型式。但由于一般的管式和板式風(fēng)冷卻器的通風(fēng)管為光管，通油板之間不設(shè)翅片，所以傳熱系數(shù)不大，冷卻效果也較差，所以一般現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中，翅管式和翅片式風(fēng)冷卻器應(yīng)用較為廣泛。12.3.1 冷卻器的計(jì)算1求冷卻器的熱交換量所謂冷卻器的熱交換量是指要求冷卻器從液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量中所帶走的熱量。冷卻器的熱交換量Hc為 Hc=HH0=6021.41352=4669.4W2冷卻器散熱面積A的計(jì)算 （12.6）式中：液壓油和冷卻介質(zhì)之間的平均溫度差 （）。 （12.7）式中：t1液壓油的進(jìn)口溫度（）； t2液壓油的出口溫度（）；冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度（）； 冷卻介質(zhì)的出口溫度（）。散熱面積 根據(jù)計(jì)算出的冷卻器的熱交換量及散熱面積，查手冊(cè)選擇FL系列空氣冷卻器型號(hào)為FL10，參數(shù)見(jiàn)表12.1。表12.1 FL10冷卻器參數(shù)換熱面積m2風(fēng)量m3/h風(fēng)機(jī)功率KW風(fēng)機(jī)號(hào)（T30）質(zhì)量kg1022100.1211013 環(huán)境性能分析13.1 環(huán)境污染簡(jiǎn)介環(huán)境污染是指人類(lèi)直接或間接地向環(huán)境排放超過(guò)其自凈能力的物質(zhì)或能量，從而使環(huán)境的質(zhì)量降低，對(duì)人類(lèi)的生存與發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)和財(cái)產(chǎn)造成不利影響的現(xiàn)象。具體包括：水污染、大氣污染、噪聲污染、放射性污染等。水污染是指水體因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性污染等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。大氣污染是指空氣中污染物的濃度達(dá)到有害程度，以致破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)正常生存和發(fā)展的條件，對(duì)人和生物造成危害的現(xiàn)象。噪聲污染是指所產(chǎn)生的環(huán)境噪聲超過(guò)國(guó)家規(guī)定的環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)，并干擾他人正常工作、學(xué)習(xí)、生活的現(xiàn)象。放射性污染是指由于人類(lèi)活動(dòng)造成物料、人體、場(chǎng)所、環(huán)境介質(zhì)表面或者內(nèi)部出現(xiàn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的放射性物質(zhì)或者射線。例如，超過(guò)國(guó)家和地方政府制定的排放污染物的標(biāo)準(zhǔn)，超種類(lèi)、超量、超濃度排放污染物；未采取防止溢流和滲漏措施而裝載運(yùn)輸油類(lèi)或者有毒貨物致使貨物 落水造成水污染；非法向大氣中排放有毒有害物質(zhì)，造成大氣污染事故，等等。 隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染也在增加，特別是在發(fā)展中國(guó)家。環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越成為世界各個(gè)國(guó)家的共同課題之一。13.2 液壓技術(shù)對(duì)環(huán)境的危害及防治13.2.1 液壓技術(shù)對(duì)環(huán)境的危害1噪聲污染 噪聲污染是液壓生產(chǎn)過(guò)程中最容易產(chǎn)生也最難以克服的難題。液壓系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、泵等在工作時(shí)，不可避免的會(huì)發(fā)出刺耳的噪聲；一些液力驅(qū)動(dòng)的沖壓、冷軋、鍛造機(jī)床等，更是無(wú)休止的發(fā)出巨大惱人的聲響，對(duì)工人甚至是周邊地區(qū)的人造成危害，所以，液壓工業(yè)中的噪聲污染最值得我們關(guān)注。2水污染液壓系統(tǒng)中水污染也同樣需要防治，這是由于液壓系統(tǒng)中用需要大量使用液壓油驅(qū)動(dòng)液壓設(shè)備工作。工作油液經(jīng)循環(huán)使用后變?yōu)閺U液需要排放。但如果廢液排放不慎，就會(huì)造成下游水域的污染。3能源的浪費(fèi)由于液壓系統(tǒng)多數(shù)情況需要多個(gè)液壓元件進(jìn)行配合工作，液壓設(shè)備又普通比較笨重巨大。而同時(shí)液壓系統(tǒng)的精求要求很低，所以往往造成液壓系統(tǒng)的效率十分低下，從而造成電能、化學(xué)能、水能、風(fēng)能等能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。13.2.2 解決方法1對(duì)于污染的防治針對(duì)液壓系統(tǒng)中容易出現(xiàn)的噪聲污染和水污染，主要解決辦法有：1）工廠盡量遠(yuǎn)離市區(qū)，增強(qiáng)對(duì)車(chē)間噪聲的控制，消除減弱噪聲源，通過(guò)研制和選用低噪聲設(shè)備，改進(jìn)生產(chǎn)加工工藝，達(dá)到減少發(fā)生體數(shù)目或降低發(fā)生體中的輻射功率。2）改革生產(chǎn)工藝，合理充分的使用液壓油，提高其重復(fù)利用率，同時(shí)建立合理完善的管理制度，控制廢液的排放。2液壓系統(tǒng)效率的提高方法1）改進(jìn)加工工藝，采用一些提高效率的工藝手段，同時(shí)提高對(duì)系統(tǒng)控制的精度。 2）定期更新工廠設(shè)備，用新的高效的先進(jìn)設(shè)備代替原有設(shè)備，提高液壓系統(tǒng)效率和能源的利用率。結(jié) 論在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的任務(wù)是設(shè)計(jì)壓縮式垃圾車(chē)的液壓系統(tǒng)。壓縮式垃圾車(chē)是收集、中轉(zhuǎn)清運(yùn)垃圾，避免二次污染的新型環(huán)衛(wèi)車(chē)輛，在國(guó)外使用最為廣泛。它有效地防止了收集、運(yùn)輸過(guò)程中垃圾的散落、飛揚(yáng)造成的污染。提高勞動(dòng)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，是一種新型理想的環(huán)衛(wèi)專(zhuān)用車(chē)。壓縮式垃圾車(chē)借助機(jī)、電、液聯(lián)合自動(dòng)控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及手動(dòng)操作系統(tǒng)。壓縮式垃圾車(chē)?yán)占绞胶?jiǎn)便、高效；壓縮比高、裝載量大；壓縮式垃圾車(chē)作業(yè)自動(dòng)化；動(dòng)力性、環(huán)保性好；壓縮式垃圾車(chē)上裝制作部分大部分采用沖壓成型零部件，重量輕，整車(chē)?yán)眯矢?；具有自?dòng)反復(fù)壓縮以及蠕動(dòng)壓縮功能；壓縮式垃圾車(chē)?yán)鴫簩?shí)程度、垃圾收集、卸料裝車(chē)和垃圾站占地等方面均優(yōu)于其他類(lèi)型垃圾壓縮站成套設(shè)備。壓縮式垃圾車(chē)中液壓系統(tǒng)的工作壓力一般設(shè)定為16MPa。為保證系統(tǒng)工作可靠，增加了單向節(jié)流閥和單作用平衡閥等安全控制裝置。部分閥塊可采用模塊化集成設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化連接管路。根據(jù)操縱形式不同可選擇手動(dòng)控制或電動(dòng)控制。在液壓系統(tǒng)的作用下，通過(guò)電控氣動(dòng)多路換向閥的換向，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，將倒入裝載箱裝填斗的垃圾通過(guò)裝填機(jī)構(gòu)的掃刮，壓實(shí)并壓入車(chē)廂；當(dāng)壓向推板上的垃圾負(fù)荷達(dá)到預(yù)定壓力時(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(chē)廂前部逐漸移動(dòng)，使垃圾被均勻地壓縮。操作控制系統(tǒng)是壓縮式垃圾車(chē)用來(lái)完成垃圾的裝卸、壓縮以及收運(yùn)的關(guān)鍵。系統(tǒng)中采用壓力繼電器來(lái)檢測(cè)各個(gè)動(dòng)作的位置，并控制動(dòng)作的銜接。采用電動(dòng)控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)集成化設(shè)計(jì)。壓縮式垃圾車(chē)主要適用于我國(guó)城鎮(zhèn)散裝、袋裝垃圾的集中收集和運(yùn)輸。采用PLC技術(shù)應(yīng)用于壓縮式垃圾車(chē)的改造，可有效實(shí)現(xiàn)整個(gè)垃圾裝卸過(guò)程的自動(dòng)化，也是提高工作效率、降低成木、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和安全操作的有效途徑之一。大力發(fā)展壓縮式垃圾車(chē)將是今后城市環(huán)境衛(wèi)生業(yè)的必然趨勢(shì)。致 謝時(shí)光如梭，四年的大學(xué)生活也轉(zhuǎn)瞬即逝，很快就要離開(kāi)度過(guò)人生最美好時(shí)光的美麗校園，離開(kāi)朝夕相處的同學(xué)和傳道、授業(yè)、解惑的