压缩式垃圾车液压系统设计

压缩垃圾车液压系统设计介绍1.1压缩垃圾车的背景介绍及研究意义在我国早期，城市主要通过手工和普通垃圾车从街道、居民区和其他地方收集垃圾。这种垃圾运输方式有一定的弊端：一是手工等落后的运输方式工作效率低，与现代城市极不相称；第二，在运输过程中容易产生二次污染。因此，这种垃圾收集和运输方法已经落后了。早在20世纪80年代中期，中国就在引进国外技术的基础上开发了后装压缩垃圾车。与其他运输车辆相比，垃圾车具有垃圾压缩比高、装载能力大、运输密闭、消除垃圾运输过程中的二次污染等优点。发展迅速，市场不断扩大，种类和型号逐渐丰富，成为收集和清除现代城市垃圾的重要专业运输和运营工具。压缩垃圾车由密封垃圾舱、液压系统和操作系统组成。整车完全密封，自压缩、自倾倒和压缩过程中的污水全部进入污水舱，彻底解决了垃圾运输过程中的二次污染问题。关键部件采用优质部件制成，具有压力高、密封性能好、操作方便、安全等优点。根据垃圾装载机构的位置，垃圾车可分为前装载型、侧装载型和后装载型。根据垃圾装载后的状态，垃圾车可分为压缩型和非压缩型。后置压缩垃圾车，也称为压缩垃圾车，是一种新型的环卫车辆，收集，转移和运输垃圾，避免二次污染。它在国外应用最广。后装装置与垃圾桶或垃圾筒对接，形成移动垃圾转运站，实现一车多用，无垃圾污染，收集清除。有效防止垃圾在收集和运输过程中散落和飞扬造成的污染。是提高劳动效率、降低劳动强度的新型理想环卫专用车辆。压缩垃圾车采用机、电、液联合自动控制系统、PLC控制系统和手动操作系统。通过车厢、填料和推板的特殊装置，实现垃圾倾倒、粉碎或压平、强力装载、垃圾挤入车厢、压实和垃圾排放的工作过程。压缩垃圾车的垃圾收集方法简单高效。压缩比高，承载能力大；压缩垃圾车自动运行：动力好，环保；压缩垃圾车的大部分零件都是冲压成型的，重量轻，车辆利用率高。它具有自动重复压缩和蠕动压缩功能。压缩垃圾车在垃圾压实程度、垃圾收集、装卸和垃圾站占用方面优于其他类型的成套垃圾压缩站设备。目前，侧装非压缩垃圾车在中国被广泛使用。然而，随着垃圾中塑料和纸张等低比重材料的增加，非压缩装载方法变得不经济。一些城市已经开始使用后装压缩垃圾车，这种情况正在增加。相关主管部门也将后装压缩垃圾车列为未来城市垃圾车的发展方向。1.2国内外研究现状和成果我国后装压缩垃圾车液压系统的控制大多采用手动和遥控操作，存在劳动强度大、工作效率低、性价比低、易发生垃圾车部件损坏和误操作造成人身事故的缺点。随着新技术的迅速发展，我国已经开发出一种由液压系统和可编程控制器控制的压缩垃圾车。该系统采用汽车取力器驱动的齿轮油泵作为液压动力源在中国，几乎所有的压缩垃圾车都加装了固定底盘，如东风牌和解放牌底盘。在国外，超过90%的垃圾车也用传统柴油发动机的底盘改装。车厢设计为框架式钢结构，顶板和左右侧板用槽钢式加强筋加强。双向循环压缩采用液压系统辅助的装卸机构。一般有手动和自动两种操作系统，采用液压锁紧和密封技术，确保安全操作，避免垃圾运输过程中漏水。有些还配备了后监视器、加速器等。压缩垃圾车通过液压系统和操作控制系统完成垃圾压缩和装卸的全过程。其液压系统和操作系统将不可避免地影响垃圾车的安全性、可靠性和便利性。因此，改进和完善液压系统和控制系统是设计者更关心的问题。同时，由PLC控制的压缩垃圾车是我国实现垃圾车自动化控制的主要途径。在同类产品中，德国FAUN公司生产的压缩垃圾车采用双向压缩技术。卸料推板推出后不缩回，而是在垃圾填埋过程中被推力压回；同时在推板油缸上设置背压，使垃圾在开始填充的过程中被初步压缩。随着垃圾的不断装载，垃圾逐渐以高密度、均匀的方式被压缩到车厢内，直至车厢满了，解决了以前开发的垃圾车在前端垃圾松散的情况下，中部被压缩得更紧的问题。后装压缩垃圾车集自动装载、压缩、密封运输和自卸于一体，克服了摆臂式和侧装式垃圾车容量小、压缩性差、易漂浮、洒落、散落和泄漏二次污染的缺点，自动化程度高，提高了垃圾承载能力，降低了运输成本，是收集和运输城市生活垃圾的理想工具，是垃圾车的发展趋势。然而，国内对后装压缩垃圾车核心部件的填充机理研究很少。产品设计主要采用经验值或映射方法，极大地限制了产品整体设计水平的提高。后装压缩垃圾车的结构如图1.1所示。1.推板2、厢体3和加注口图1.1后装压缩垃圾车1.3压缩垃圾车液压系统介绍一般压缩垃圾车液压系统的工作压力设定为16兆帕。为了保证系统的可靠运行，增加了单向节流阀、单作用平衡阀等安全控制装置。一些阀组可采用模块化集成设计，以简化连接管道。可根据不同的操作形式选择手动控制或电动控制。后装压缩垃圾车的液压原理图如图1.2所示。压缩垃圾车装载机构的工作原理是：在液压系统的作用下，通过电控气动多路换向阀的换向，实现滑板的升降和铲运机的转动，控制滑板和铲运机的各种动作，倾倒在装载箱装载斗内的垃圾被装载机构清扫和铲起，压实并压入车厢内；当推板上的垃圾负载达到预定压力时，由于推板油缸的背压，液压系统将使推板自动逐渐向车厢前方移动，从而使垃圾被均匀压缩。提升油缸使用单作用平衡阀来控制填充器的提升，铲运油缸使用单向节流阀来控制流量。液压系统的核心部件是电控气动多路换向阀(原理如图1.3所示)，它是在工程机械常用多路换向阀的基础上改进而来的。与传统的油路块集成电磁阀相比，它具有耐冲击、密封性能好、占用空间小的特点。另外，电磁多路换向阀扩大了中间位置的卸荷通道，减少了系统的发热。此外，液压系统还具有以下特点：(a)为了避免油管意外爆炸的隐患，在举升垃圾斗油缸上设置液压锁，提高安全性；(b)提升油缸延长行程，在加油口和车身之间切换锁钩，使加油口下降后自动锁紧；(3)为了实现夹紧时推板回的功能，利用液压节流原理使推板油缸产生反压，反压由滑板油路控制，不影响推板油缸的自由进退；(四)考虑到压缩垃圾车的间歇运行，液压油箱的容积减小。传统油箱的流量是油泵的10倍。油箱减少了一半，从而减少了液压油的量。运行控制系统是压缩垃圾车完成垃圾装卸、压缩和收集的关键。在该系统中，压力继电器用于检测每个动作的位置并控制动作的连接。电控系统操作简单，易于实现一体化设计。缺点是电控操作采用电控气动多路换向阀，价格昂贵，需要防水。图1.2后装压缩垃圾车液压原理图目前，压缩垃圾车主要适用于我国城镇散装和袋装垃圾的集中收集和运输。将可编程控制器技术应用于压缩垃圾车的改造，可以有效实现垃圾装卸全过程的自动化，也是提高工作效率、减少木材形成、降低劳动强度和工人安全操作的有效途径之一。大力发展紧凑型垃圾车将是未来城市环卫行业的必然趋势。1-换向阀；2，3-安全阀；4-止回阀；5-连接螺栓图1.3多路换向阀结构示意图2液压系统的主要设计参数液压缸的运行参数见表2.1表2.1各液压缸工况参数液压缸的名称垂直速度(毫米/秒)行程(mm)启动和制动时间滑动气缸12010001刮刀滚筒12010001千斤顶15012001铲缸20020001滑板重150公斤。刮刀重200公斤推铲重300公斤垃圾的重量可以达到3000公斤隔间容积8m3填充罐容积0.8m3这个填充罐能装300公斤垃圾液压系统工作压力为16兆帕3.制定系统方案和液压原理图3.1液压系统的组成和设计要求液压传动通过对密封容器中的液体加压来传递能量或动力。一个完整的液压系统由四部分组成：能量装置、执行装置、控制调节装置和辅助装置。在该设计系统中，液压泵作为系统的能量装置，将机械能转化为液体压力能。液压缸用作将液体压力能转换成机械能的驱动装置。能量通过管道和附件在它们之间传递；流量的大小和方向由作为控制调节装置的各种阀门控制。典型液压系统的一般要求是：1)保证工作部件所需的功率；2)实现工作部件所需的运动，保证工作循环中运动的稳定性和准确性；3)要求传动效率高，工作流体温升低；4)结构简单紧凑、工作安全可靠、操作方便、维护方便等。同时，在满足工作性能的前提下，力求简单、经济、符合环保要求液压油是液压传动系统中传递能量和信号的工作介质。它还具有润滑、冲洗污染物、冷却和防锈的功能。液压系统运行的可靠性、准确性和灵活性在很大程度上取决于工作介质的选择和使用是否合理。由于该系统为普通传动系统，对油的要求不高，所以选用普通矿物油液压油。通过对负载力和流量的初步估算，液压系统最初确定为中压系统，即压力=16兆帕。3.2制定系统计划在液压系统的作用下，通过电控气动多路换向阀的换向实现滑板的升降和刮板的转动，控制滑板和刮板的各种动作，通过装载机构将倒入装载箱的装载斗内的垃圾清扫、压实并压入车厢内；当推板上的垃圾负载达到预定压力时，由于推板气缸的背压，液压系统将使推板自动地逐渐向车厢前方移动，从而垃圾被均匀地压缩。提升油缸使用单作用平衡阀来控制填充器的提升。铲土缸使用单向节流阀进行流量控制。液压系统的核心部件是电控气动多路换向阀，它是在工程机械常用多路换向阀的基础上改进而来的。与传统的油路块集成电磁阀相比，它具有耐冲击、密封性能好、占用空间小的特点。3.3绘制液压系统示意图通过上述执行机构和基本回路的设计，将它们有机地结合起来，并添加一些辅助元件，形成设计的液压原理图。参见图3.1图3.1液压系统示意图此外，由于系统中使用了许多电磁铁，电磁铁的操作顺序如下表3.1所示。表3.1电磁铁顺序动作表DT1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10提升滑动气缸铲运机升降机滑下刮刀拧紧滑动刮刀紧急停止提起填充器填充器复位拒绝垃圾推铲复位4个液压缸的受力分析及选择4.1滑板气缸的应力分析和选择1.当活塞伸出时，受力分析如图4.1-4.2所示总重力G1=G刮G滑=(m刮m滑)G=(200150)10=3500牛顿式中：g刮削-刮削器重力(n)；g幻灯片-幻灯片的重力(n)。滑块和导轨之间的摩擦力f1f1=G1cos45 .=0.13500cos45 .=247.5牛其中：F1滑块与导轨之间的摩擦力(n)；-滑块和导轨之间的摩擦系数(钢和钢，=0.1)。活塞惯性加速度活塞延伸的惯性力FI1FI1=(m刮擦和m滑动)aI1=(200 150)0.12=42N当活塞伸出时，作用在活塞上的合力F1为F1=G1sin45 .f1 FI1=3500sin45 .247.5 42=2764牛作用在活塞上的力的平衡方程可以通过力分析列出如下其中：液压缸的机械效率(来自文件1，表37.7-6)，取=0.9。恢复油压P2=0，然后所以，图4.1滑板气缸活塞伸出时的受力分析图4.2滑板气缸活塞伸出时的工况分析2.当活塞缩回时，力分析如图4.3-4.4所示总重力G1=克刮克滑动克荷载=(米刮米滑动米荷载)克=(200 150 300)10=6500牛顿滑块和导轨之间的摩擦力f1为f1=G1cos45 .=0.16500cos45 .=460牛