垃圾推卸车的推铲与推卸受力分析

垃圾推卸车的推铲与推卸受力分析

1政府推机制推扩大受力目前，我国生产的垃圾车主要是后装压缩车。装垃圾后，填充器加热，垃圾被炉渣推到车箱中。后装压缩式垃圾车的推铲均采用直面折弯形状结构(见图1),便于垃圾推卸干净。推铲与推卸油缸一端固定,推铲两端各装两个滑块。推卸垃圾时,油缸推动推铲前移,推铲滑块沿导轨滑动。推卸油缸的安装角度和推铲折弯斜度各厂取值不同,教科书中也未给出取值范围,取值大小有何利弊?现以国产5140ZYS车和日本极东后压缩式垃圾车为例进行分析,表1列出了三种后装压缩式垃圾车的参数。2推卸油缸的安装角度推铲在推卸垃圾过程中,受到推卸油缸的推力Ft、垃圾对推铲的反作用力Fj、以及摩擦阻力Ff作用。推卸油缸的布置和推铲折弯斜度的不同,推铲的受力状况也不同。5140ZYS垃圾车和日本极东的推铲受力情况见图1、图2。假设推铲的重量相同,车箱容积基本相等,所装垃圾也基本相等,故垃圾对推铲的反作用力可看成近似相等。5140ZYS的推铲刚开始移动前的平衡方程为{∑X=0‚Ftcosα-Fj1cosβ-Ff2-Fj=0(1){∑Y=0‚Ftsinα+Fj1sinβ+W-(Ν1+Ν2)=0(2){∑X=0‚Ftcosα−Fj1cosβ−Ff2−Fj=0(1){∑Y=0‚Ftsinα+Fj1sinβ+W−(N1+N2)=0(2)式中:Ft为推卸油缸的推力;α为推卸油缸的安装角度;β为Fj的倾斜角度;W为推铲的重力;Ff为摩擦阻力;Fj1、Ff2为垃圾对推铲的反作用力,是垃圾的单位膨胀力、作用长度、垃圾与车厢壁面的整体摩擦系数的乘积;N1+N2为导轨对推铲的法向反力。日本极东垃圾车的推铲刚开始移动前的平衡方程为:{∑X=0‚Ft´cosα´-Ff1´cosβ′-F´f2-Fj=0(3){∑Y=0‚Ft´sinα´+Fj1˝sinβ′+W-(Ν1´+Ν2´)=0(4)从图2看,Ft、Fj1均有水平分力Ftcosα、Fj1cosβ和向下的垂直分力Ftsinα、Fj1sinβ,水平分力推卸垃圾,向下的垂直分力以及推铲的重力W,三个力使推铲滑块紧压在导轨上,产生阻止推铲前进的摩擦阻力Ff。由(2)式可得:Ν1+Ν2=Ftsinα+Fj1sinβ+W即Ff=μ(N1+N2)=μ(Ftsinα+Fj1sinβ+W)(5)式中:μ为静滑动摩擦系数。从图3看,推卸油缸基本水平布置,推铲的摩擦阻力Ff′由(4)式得:Ν1´+Ν2´=Ft´sinα´+F´j1sinβ′+W即Ff′=μ(N1′+N2′)=μ(Ft′sinα′+Fj1′sinβ′+W)(6)由(5)(6)式可见,在W基本相等的情况下,5140ZYS垃圾车的推铲折弯斜度比日本极东垃圾车的大,即垃圾对推铲的反作用力大,故Fj1sinβ>Fj1′sinβ′。因α>α′,Ftsinα>Ft′sinα′,摩擦阻力Ff>Ff′。如果减小推卸油缸的安装角α,垂直分力Ftsinα减小,摩擦阻力Ff减小,滑块的磨损也减小。5140ZYS和日本极东的推卸油缸所需的最小推力,由(1)和(3)式分别可得:Ft=(Fj1sinβ+Ff+Fj2)/cosα(7)Ft´=(Fj1´cosβ′+Ff´+Fj2´)/cosα´(8)由图2、图3可见,5140ZYS和日本极东的推铲高度基本相同,但宽度和长度比日本极东的大,垃圾对推铲的作用面积大,因β<β′,故Fj1cosβ+Fj2>Fj1′cosβ′+Fj2′,而Ff>Ff′,因α>α′,且cosα<cosα′,推卸垃圾时,推铲移动所需的最小推力Ft>Ft′。推卸油缸的安装角α的大小直接影响推力的大小。由表1也可看出,5140ZYS垃圾车的推卸油缸缸径大,不仅增加成本而且增加重量,还给布置带来不利。3推扩大拉卸缸的安装和控制由前述知,推卸油缸的推力主要用于克服推卸垃圾的摩擦阻力,而摩擦阻力基本是水平力。推卸油缸的安装角α越大,推力的水平分力越小,垂直分力越大,即摩擦阻力越大,滑块的磨损越快,推铲移动所需的最小推力也越大,油缸缸径越大。推铲折弯斜度越大,垃圾对推铲的垂直分力越小,而推铲对垃圾反作用力的垂直分力(向上)小,顶盖的受力情况改善;但垃圾对推铲的水平分力增加。此外,开始装垃圾时,当滑板上移,刮板反转,滑板下移,垃圾掉下来的多。但推铲折弯斜度也不要小于38°,否则垃圾卸不干净。MM左右,推铲折弯斜度不大,但长度尺寸短,垃圾能全部卸完。当给填装器一个放下指令时,推铲自动地向后移动300MM左右,推铲距离车箱边缘100MM,填装器回位后,不会与推铲发生干涉。此外,开始装垃圾时,当滑板上移,刮板反转,滑板下滑,垃圾掉下来的少。因推铲折弯斜度小,未折弯的部分较长,为能承受较大的横向力,此段基本呈弧形状,改善了受力状况而重量又轻。推卸油缸安装角α小,水平分力大,驱动效率较高。实际使用证明推卸油缸的安装角α和推铲折弯斜度的取值是合理的。国产后装式压缩式垃圾车推卸油缸采用双作用缸或单作用缸,推铲能伸出车箱和实现自动退回的不多,大部分是推铲前移离车箱边缘还有40MM左右就必须停下,填装器回位才不会与推铲发生干涉。为使垃圾卸完,推铲折弯斜度取得大,而推铲长度尺寸较长,重量较重。此外,推卸油缸的布置倾角偏大,水平分力减小,使缸径增大。无论推卸油缸采用单作用缸还是双作用缸,推卸油缸的安装角α和推铲折弯斜度只要合理取值,垃圾均能全部卸干净,不会增加成本和重量,还可延长滑块的使用寿