YD5141SYZ后压缩式垃圾车的上装箱体设计说明书.docx
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YD5141SYZ后压缩式垃圾车的上装箱体设计说明书
YD5141SYZ后压缩式垃圾车的上装箱体设计说明书
1前言...............................................................12总体方案论证.......................................................22.1本课题基本前提条件和技术要求.....................................22.2结构方案确定.....................................................23垃圾车厢体设计.....................................................53.1合理选择卸料方式.................................................53.2确定厢体设计方案.................................................53.3垃圾车厢体成形工艺...............................................74压缩式垃圾车排出油缸安装角及排出板斜度取值........................10
4.1排出板的结构及工作情况..........................错误～未定义书签。
4.2排出机构的受力分析..............................错误～未定义书签。
4.3取值范围的探讨..................................错误～未定义书签。
5液压系统设计......................................................115.1确定液压系统方案................................................115.2液压缸的设计计算................................................135.3油箱设计........................................................215.4液压泵装置......................................................215.5辅助元件的选用..................................................226结论..............................................................22参考文献............................................................23致谢............................................................24附录............................................................25
盐城工学院毕业设计说明书2006
1前言
目前我国城市生活垃圾（MSW）年总产生量已达1.8亿吨，而且仍在不断增长，年增长率为8%,10%。
随着城市建设规模的不断扩大和人们生活水平的不断提高，一方面，城市生活垃圾的成份发生了很大变化，其变化的主要特点是:
垃圾密度不断降低，可压缩性增加。
如果继续采用常规的垃圾运输方式，容易造成垃圾清运中的亏载，使垃圾转运效率降低;另一方面，近郊可利用来填埋垃圾的洼地越来越少，人们不得不考虑在远离市区的郊区建立垃圾处理处置场所。
据统计国内几个大城市的垃圾处理厂距离市区均在50km以上，运输费用占垃圾处理费用的比例较高。
在一些发达国家运输费用已占垃圾处理费用的80%以上。
所以，降低垃圾清运费用是降低整个城市垃圾处理处置费用的关键。
垃圾压缩可以解决垃圾运输中的亏载问题，降低垃圾的运输费用，是城市生活垃圾集运的发展方向。
因此压缩式垃圾车的优势日渐明显，高效的垃圾压缩运输方式有了长足的发展。
后压缩式垃圾车便是其中的一种常见结构形式，它由汽车底盘、填料器、上装厢体和排出板机构等组成。
其发展方向是:
提高垃圾的装载量;改善车辆的密封性;垃圾的分类处理。
垃圾的分类越细对于环境的保护效果就越好，目前城市垃圾主要可以分为4类:
a.湿垃圾:
主要指厨房产生的厨余、果皮等含水率较高的食物性垃圾。
b.干垃圾（可回收利用垃圾）:
主要指废纸张、废塑料、废金属、废玻璃等可用于直接回收利用或再生后循环使用的含水率较低的垃圾。
c.有害垃圾:
指对人体健康或者环境造成现实危害或者潜在危害的废弃物，同时也包括对人体健康有害的重金属或有毒物质废弃物。
d.大件垃圾:
指重量超过5千克或体积超过0.2立方米以及长度超过1米的废旧家具、办公用具、废旧电器，以及包装箱、箩筐等大型的、耐久性的固体废弃物，是因体积较大等因素混入城市一般生活垃圾一起清运有困难的特殊的生活垃圾。
垃圾如何进行分类处理是目前垃圾运输中急待解决的难题，这对于环境的保护意义重大。
本次设计的课题为YD5141SYZ后压缩式垃圾车上装厢体设计，来源于江苏悦达专用车有限公司。
本次设计主要是针对垃圾车车厢设计和排出机构液压设计。
车厢是垃圾车的重要部件之一，主要起装载、运输垃圾之用。
在运输过程中，不得产生飘、洒、漏等现象，避免造成二次污染。
根据设计要求，确定了厢体形状和主要尺寸参数，重点考虑它的密封性。
排出机构主要是用来排卸垃圾以及在垃圾装载时提供一定的背压力，使压缩后的垃圾密度均匀。
它采用液压为动力装置，实现作业自动化，大大降低劳动强度，提高工作效率。
本课题由多位同学分工协作完成，在设计过程中，配合总体设计做了方案论证，满足了后压缩式垃圾车的设计要求。
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YD5141SYZ后压缩式垃圾车上装厢体设计
2总体方案论证
2.1本课题基本前提条件和技术要求
2.1.1基本前提条件
3设计装运空间为12m，设计要求必须符合机动车等设计要求。
2.1.2技术要求
3a.满足装运空间为12m车。
b.结构设计应合理，填料器与箱体应可能连接满足强度要求，自动锁、安全棒等可靠。
c.排出机构等运动件工作安全、可靠，且便于维修、调整。
d.尽量使用通用件，以便降低制造成本。
2.2结构方案确定
2.2.1传统自卸式垃圾车的结构分析
主要采用侧翼开启、顶盖前后梭动等几种方式，这种车的主要特点是直接收集、转运、不压缩，适用于特定人工方式，操作简单，成本低。
缺点是:
装载量小、自动化程度低、转运效率低，无法解决转运中流污水的二次污染问题。
2.2.2本垃圾车的结构特点
a.填料器的摆放布置
后装压缩式垃圾车工作时，填料器有下放和上扬两种布置形式。
下放布置如图2-1所示，填料器与厢体相吻合，底部机构联接，以保证密封性能。
这样的布置充分考虑了行驶的平稳性和驾驶性能。
图2-1垃圾车填料器下放布置
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盐城工学院毕业设计说明书2006
填料器上扬布置，整个填料器可以绕轴旋转上扬95，如图2-2所示，这样可以保证厢体内的垃圾彻底排出。
这种布置在填料器上扬时，整车的重心后移，汽车的行驶性能和爬坡能力降低，在不影响装载量的情况下，回转支承应尽量向前布置，使重心前移。
这种布置和传统的卸料方式相比，虽然结构较复杂，但是垃圾的排出比较彻底，同时避免了整车的重心过分后移，而造成翻车事故。
图2-2垃圾车填料器上扬布置
b.垃圾排卸方式
采用推板推出的方式，和传统车厢上举，靠重力卸料的方式相比，可以避免由于过分压缩的垃圾膨胀堵塞在车厢内，同时还可以防止卸料时重心过于后移而翻车。
2.2.3垃圾车载质量利用系数的提高
载质量利用系数的提高将有助于降低车辆的运行成本。
后装压缩式垃圾车的载质量利用系数主要由二个方面组成:
a.底盘的载质量利用系数
在底盘选型时,选择技术含量高、动力性好、自重相对较轻的底盘。
b.专用装置的自重
后装压缩式垃圾车由于结构复杂,自重较大,在设计时应尽量采用新材料、新技术、新工艺。
主要零部件采用高强度钢板,辅助件（如挡泥板、装饰件、盖板等）采用比重较轻的注塑件。
主要构件采用特殊加工工艺方法,如:
车厢侧板及顶板采用数控折弯成弧形结构。
受力构件采用局部加强法等,从而降低专用装置的重量。
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YD5141SYZ后压缩式垃圾车上装厢体设计
2.2.4垃圾压缩比的提高
压缩机构中刮板对垃圾的压强将直接影响垃圾的压缩比。
当压强增大时，垃圾的压缩比将增大;反之则减小。
因而在设计压缩机构时，应努力提高刮板的压强。
影响刮板压强的因素主要有四个方面:
a.刮板的压缩面积根据使用场合、投料方式、垃圾投入量来确定，如能满足使用要求，刮板的面积应尽量小。
b.压缩油缸的安装形式应能充分利用油缸的最大能力，即在压缩垃圾过程中应使油缸无杆腔作用。
c.滑板与导轨的摩擦力将有助于提高垃圾压缩力。
因而，在选取滑板滑块与导轨材料时应配对选取相对摩擦系数较小的材料;减小压缩油缸轴线与滑板导轨的夹角，以避免由于压缩油缸安装不当产生的扭力使N1、N2增大;减小压缩油缸轴线与滑块中心线的平行偏移量，假如油缸轴线上偏于滑块中心线，将增大N1、N2的值，如轴线下偏于滑块中心线，将减小N1、N2的值，但结构上很难布置，故通常将压缩油缸置于滑块中心线上。
d.压缩油缸与地面的水平夹角θ1越小，则压缩油缸的推力沿车厢长度方向的分力将越大，有利于垃圾填满整个车厢，提高垃圾压缩比。
2.2.5车辆密封
后装压缩式垃圾车由于压缩力大，经压缩后的垃圾产生大量的污水，如不加以控制，将严重影响环境，因而在设计时应从以下三个方面完善车辆密封，即:
在车厢与填塞器之间安装耐用型密封条，并加以压缩、锁紧;车厢底板做成前低后高，将污水控制在车厢内;在填塞器下部安装便于清洗的积污水槽，用于车厢与填塞器之间滴漏的污水的临时储存。
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3垃圾车厢体设计
3.1合理选择卸料方式
3.1.1车厢后倾式卸料方式
其原理是:
在倾卸油缸的作用下，车厢、压缩机构及车厢内的垃圾绕车架尾部的回转中心旋转，旋转至一定角度后车厢内的垃圾靠自重下落实现卸料作业。
这种卸料方式的优点是结构简单，但在实际使用时存在许多弊端，如:
a.由于垃圾在车厢内被压实，垃圾与车厢四周存在着较大的膨胀力与磨檫力，垃圾不易倒出，严重时垃圾的自重不足以克服摩擦力，产生垃圾胀死现象。
b.在倾翻作业时，车厢、压缩机构及垃圾的重心将后移、上升，车辆前桥负荷降低，影响整车纵向稳定性。
严重时，前桥离地，整车倾翻（特别在路基较为松散的填埋场）。
c.倾翻时，所有重量将集中至车厢回转中心及汽车大梁尾部，将对汽车大梁及后桥产生严重的损坏。
3.1.2推板卸料方式
其原理是:
在车厢内设置一块面板呈铲形并能沿预定轨道滑行的推板，推板在油缸的推动下，向车厢尾部作水平推挤运动，将垃圾推出车厢，实现卸料作业。
这种卸料方式虽结构较为复杂，但卸料不受垃圾压缩比的限制，卸料干净，对车架的载荷分布较为均匀，卸料过程平稳、安全。
同时，可利用推板的阻力实现压缩车双向压缩。
因此，推板卸料是后装压缩式垃圾车较为理想的卸料方式。
3.2确定厢体设计方案
目前市面上最流行的垃圾车车厢是流线型（图3-1），样子比较美观，顶盖做成弧形结构，可以承受垃圾对它向上的膨胀力。
当然也有方型的（图3-2），此种结构，造型比较笨重，质量比较大，无形中增加了汽车发动机的功率，造成浪费，已逐渐淘汰，在此不作说明。
所以我选用图3-1这种厢体流线型设计方案。
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图3-1流线型厢体
图3-2方形厢体
根据在江苏悦达专用车有限公司的实习和现场观察以及课题要求，所设计的垃圾车的车厢容积为12立方米，所以确定车厢形状和尺寸如图3-3。
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图3-3厢体尺寸图
3.3垃圾车厢体成形工艺
3.3.1概述
垃圾车厢体是垃圾车的重要部件之一，主要起装载、运输垃圾之用，它由前板、左右侧板、顶板、底板等五项主要零件组成。
这些零件由于所处位置不同，受力情况各异，因而结构也不相同，选用的材质虽一致（Q235），但料厚有差异。
对这几项零件的工艺成形方法的选择也完全不一样。
在此对厢体零件成形的工艺选择作一分析。
3.3.2影响成形工艺选择的因素
下面分析垃圾车车厢成形工艺选择的主要因素:
a.产品结构
产品结构是决定成形工艺的主要因素。
任何一种成形工艺都以满足设计要求为前提，由于该几项零件结构不同，因此它们的成形方法也不一样，如前板为拉伸成形，侧板和顶板为弯曲成形等。
b.产量和成本
产量和成本是互相联系的，降低成本是工艺工作的核心。
当一个新产品投入生产前，应根据该产品的试制总方案设定的批量或年产量，决定该零件的成形方法，工艺装备的选择不宜成本过高，否则将加重产品的附加成本，不利市场的销售。
YD5141SYZ属中批量生产。
c.研制周期
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研制周期也是决定零件成形工艺的主要因素，为适应市场经济，一般要求研制周期越短越好。
这就给选择成形工艺带来诸如模具制造、展开件试制等困难。
YD5141SYZ型垃圾车从方案论证到样车鉴定，研制周期较短。
选择工艺成形方法时，就不能选用制造周期长的模具，而选择那种既能保证零件成形质量，制造周期又短的模具。
d.设备
工厂现有的工艺设备和工艺水平也是选择成形工艺必须考虑的因素。
e.人员技术水平
操作者的技术水平也是影响成形的因素之一，在考虑工艺方案时需结合本厂操作人员的技术水平。
f.拼料状态
由于YD5141SYZ垃圾车车厢尺寸为4360、2015、1645mm（长、宽、高），超过一般板料幅面，而大幅面板料的订货又因用量有限受到制约，因而需进行拼焊，拼焊中因设备原因不能都采用对接钨极自动氩弧焊。
有的采用垫板接触焊，由于各板焊接方法不同，因此在选择零件成形工艺时还需考虑拼料状态。
3.3.3成形工艺的选择
几种工艺的比较及选择:
a.采用带压边装置的拉伸模拉伸成形，生产的零件尺寸准确，表面质量好，但模具制造成本高，模具毛坯需外协加工，制造周期长，模具结构较复杂，维修困难。
该工艺方法实用于大批量生产。
b.采用铅锌合金模落压成形，模具制造方便，费用较低，制造周期也短。
缺点是模具寿命短，零件外观质量较差，人工修整工作量大，工作环境太差。
该方法适宜试制或小批量生产。
c.采用钢下模、铅上模结构的冲压模，模具制造时按钢模浇铸，模具吻合较好，零件的质量得到保证，制造成本相对较低。
缺点是因无压边装置，零件成形过程中有起皱现象，需在转角处增开缺口，成形后采用人工补焊。
该方法适于中批量生产。
根据以上几种工艺方法的比较，结合YD5141SYZ垃圾车的中批量生产模式，决定选用最后一种方法作为前板零件的成形工艺方法，做出合格的开口展开件。
这样既有利于零件的成形，又避免成形后过多的人工打磨。
左右侧板也采用相同的成形工艺方法，顶板采用压制槽形件，然后在平板上进行焊接的方法成形。
3.3.4拼焊工艺
YD5141SYZ垃圾车车厢尺寸为4360、2015、1645mm，超过一般板料的幅面尺寸，大幅面板料的订货因受用量限制而制约，因此寻求一种适于不同加工成形的焊接方法是拼焊的关键。
由于受成形方法和料厚的影响，拼焊工艺各异，具体方法简述如下:
a.前板的拼焊
前板零件的成形是拉伸成形，因此焊接渗透性要求较高，又考虑到在拉伸过程
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中焊缝对模具的影响，要求焊缝光顺平滑无明显的凸起，因此只能选择成本相对高的钨极自动氩弧焊，从而满足了该零件的拼焊需要。
采用该工艺拼焊的板料，满足了零件成形的需要。
b.侧板、顶板、底板的拼焊
侧板、顶板、底板的拼焊选用加垫块的点焊、滚焊工艺。
由于这几块板在零件的成形中仅有弯曲成形（侧板）或不需成形（底板），材料的受力状态较前板好，加之该几项零件都超过了钨极自动氩弧焊的轨道，采用CO2焊因热影响区较大，零件的变形也大，需大量手工较形，且不能满足设计要求，因此选用影响区小的点焊、滚焊工艺是较合适的，它既克服了大量的人工劳动，又能满足设计要求。
具体拼接如图3-4，选用同牌号同料厚并与焊缝等长的垫板，采用先点焊后滚焊接融焊工艺。
后装压缩式垃圾车由于压缩力大,经压缩后的垃圾产生大量的污水,如不加以控制,将严重影响环境，所以为了满足设计要求，不产生飘、洒、漏等问题，焊前涂点焊密封胶剂，以提高其密封性。
图3-4拼焊图
3.3.5结果分析
经过以上的成形工艺选择和拼焊工艺选择，满足了设计要求，大大缩短了新产品开发研制周期。
由于选用的工艺装备合适，不仅满足了工厂的生产需要，而且降低了研制费用。
在拼焊中，由于合理选择拼焊工艺，减少了大量人工较形，不仅保证了产品的质量，而且降低了成本，节约了资金。
总之在垃圾车车厢的成形方法选择中，由于本着从实际出发，结合现状进行了认真选择，因此所选工艺方法是成熟的，可行的，真正做到了投资少，见效快。
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4压缩式垃圾车排出油缸安装角及排出板斜度取值
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5液压系统设计
5.1确定液压系统方案
众所周知,后装压缩式垃圾车主箱中的推板（排出板）油缸有两个作用:
垃圾压缩过程中提供背压力,而卸载垃圾时提供推力。
目前市场上的产品,油缸的摆放有两种方式:
平置（图5-1）和斜置（图5-2）。
表面上看这两种方式在功能上没有什么区别,但认真分析,却存在很大的差异。
图5-1推板油缸平置示意图
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图5-2推板油缸斜置示意图
5.1.1垃圾收集时压缩原理
如图5-3,推板推置主箱末端。
通过填塞箱后压缩机构的提升,垃圾不断地被压送到主箱中。
在提升垃圾的过程中,刮板提升压力作为背压回路远端控制信号通过油口Pil将先导阀B打开,使得推板油缸无杆腔回油路与背压阀A相通,当且仅当垃圾挤压力超过推板油缸的背压阀A调定的预压力（图中为2MPa）时,推板油缸无杆腔内的液压油通过背压阀A一部分回油箱。
一部分通过单向阀补入有杆腔,从而垃圾和推板向主箱前端移动,直到推板油缸完全收回,垃圾充满整个主箱。
.1.2排出板油缸推力5
5.1.3背压力
a.平置油缸
当油缸平置时（图5-5）,F=F,推力F变化的趋势是由小到大,从而导背压油缸油缸
致背压力的变化,这与用户追求的整车垃圾压缩后密度均匀的效果是向背的,意味着被压缩的垃圾是前松后紧,而且满载时也会造成整车后桥过重。
b.斜置油缸
F在推板油缸斜置的情况下,随着推板向主箱前端移动,θ的增大,背压力（）背压
cos,FF逐渐减小（图5-6）,=。
但同时,因为活塞截面积阶段性的增大,又会背压油缸
在一定程度上弥补因角度变化引起的背压力损失。
图5-5平置油缸背压力图5-6斜置油缸背压力
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5.1.4两种方式的比较
通过对比,我们可以发现排出板油缸斜置方式比较平置方式有以下优点:
a.节省安装空间,提高主箱容积利用率。
b.有利于垃圾在压缩过程中密度均匀。
c.利于油缸的保护,避免主箱内污水损害油缸
体,保证使用寿命。
d.有利于排出机构平稳移动（防偏转）。
所以，决定选用油缸斜置式放置。
5.1.5液压系统工况分析
图5-7液压原理图5.2液压缸的设计计算
5.2.1计算工作循环中的最大载荷
A.对排出机构进行受力分析,见图4-1可得如下方程:
X,0,,（5-2）,'Fcos,TTcos,T0,,,,,tf,
Y,0,,（5-3）,',W，Fsin,，Tsin,,（N，N）,0t12,
式中:
F——推卸油缸的推力，也就是液压缸的最大载荷t:
,,62——推卸油缸的安装角度T——压缩的垃圾在车厢四壁产生的摩擦阻力
'T——排出板上方垃圾对排出板的作用力
:
',,45T,——为的倾斜角度
W——排出板机构的重力
T——垃圾重量和排出板机构重量在底板上产生的摩擦力f
N，N——为导轨对排出板机构的法向作用力12
由5-2式得，
',cosT，T，Tf（5-4）F,tcos,B.排出机构的重量计算
底部钢管:
m,WL,0.0157s（A，A,2.8584s）L1
0.0157，3.2，（75，75,2.8584，3.2），1.824
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12.9kg
式中:
——方管边长（）Amm
——方管壁厚（）smm
W——每米钢管重量（）kgm
——方管长（）Lm
顶部钢管:
m,0.0157，3.2，（75，75,2.8584，3.2），1.6862
11.9kg
侧部钢管:
m,0.0157，3.2，（75，75,2.8584，3.2），0.8713
6.2kg
侧部钢管1:
m,0.0157，3.2，（75，75,2.8584，3.2），0.3654
2.6kg
侧部钢管2:
m,0.0157，3.2，（75，75,2.8584，3.2），1.3205
9.3kg
侧部钢管3:
m,0.0157，3.2，（75，75,2.8584，3.2），0.7256
5.1kg
[1]218.055此钢板的理论重量为，所以，此钢板重量为:
kgm
m,18.055，1.824，（0.22，0.268，0.072，0.072）7
20.8kg
排出板前板:
m,18.055，1.824，1.988
66.1kg
所以，排出机构重量
M,m，m，m，2（m，m，m，m），m1234567
66.1，12.9，11.9，2，（6.2，2.6，9.3，5.1），20.8
158.1kg
因为，一些小零件采取估算的方式以及计算误差
M,200所以，最后取kg
TC.压缩的垃圾在车厢四壁产生的摩擦阻力的计算
T,（2ac，ab）pf
（2，3.464，1.645，3.464，2.015），74820，0.1
137493.1N
a（m）式中:
——厢体的有效长度b（m）——厢体的有效宽度
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盐城工学院毕业设计说明书2006——厢体的有效高度c（m）
3——垃圾压缩后对厢体的压力，垃圾的单位膨胀力为6235，那p（Pa）Pam
Pa其对厢体的压力p,6235，12,74820
——垃圾与车厢壁之间的动摩擦系数，查表取ff,0.1
'TD.排出板上方垃圾对排出板的作用力的计算'T,b
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