压缩式垃圾车液压系统设计Word文件下载.docx

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然而我国对于后装压缩式垃圾车的核心部件装填机构的研究较少，产品设计主要是采用经验取值或测绘的方法，在很大程度上限制了产品整体设计水平的提高。

后装压缩式垃圾车结构如图所示。

1、推板2、厢体3、填料器

图后装压缩式垃圾车

压缩式垃圾车的液压系统介绍

一般压缩式垃圾车中液压系统的工作压力设定为16MPa。

为保证系统工作可靠，增加了单向节流阀和单作用平衡阀等安全控制装置。

部分阀块可采用模块化集成设计以简化连接管路。

根据操纵形式不同可选择手动控制或电动控制。

后装压缩式垃圾车液压原理图如图所示。

压缩式垃圾车的装填机构工作原理：

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旋转，控制滑板和刮板的各种动作，将倒入装载箱装填斗的垃圾通过装填机构的扫刮，压实并压入车厢；

当压向推板上的垃圾负荷达到预定压力时，由于推板油缸存在有背压，液压系统会使推板自动向车厢前部逐渐移动，使垃圾被均匀地压缩。

举升缸采用单作用平衡阀控制填塞器的举升，推铲缸采用单向节流阀来进行流量控制。

液压系统中核心元件采用的是电控气动多路换向阀（原理如图所示），是用在工程机械中的普通多路换向阀的基础上改进而成的，与传统的油路块集装式电磁阀相比，具有耐颠簸、密封性好以及占地空间小等特点。

并且，本电磁多路换向阀加大了中位的卸荷通道，减少了系统的发热。

此外该液压系统还具有以下特点:

（a）为了避免油管意外爆破的隐患，提升垃圾斗油缸设置了液压锁，提高了安全性；

（b）举升油缸加长了行程，用来开关填料器与车箱体之间的锁钩，从而使得填料器在降下之后被自动锁紧；

（c）为了实现推板边夹边退的功能，利用液压小孔节流原理，使推板油缸产生反向压力，而反向压力由滑板油路来控制，因此不影响推板油缸的自由进退；

（d）考虑到压缩式垃圾车工作的间歇性，减小了液压油箱体积，常规油箱是油泵流量的10倍，本油箱减少了一半，减少了其液压油的用量。

操作控制系统是压缩式垃圾车用来完成垃圾的装卸、压缩以及收运的关键。

系统中采用压力继电器来检测各个动作的位置，并控制动作的衔接。

采用电动控制系统操作简单，易于实现集成化设计，缺点是电动控制操作采用的是电控气动多路换向阀，价格较高，需要防水。

图后装压缩式垃圾车液压原理图

目前，压缩式垃圾车主要适用于我国城镇散装、袋装垃圾的集中收集和运输。

采用PLC技术应用于压缩式垃圾车的改造，可有效实现整个垃圾装卸过程的自动化，也是提高工作效率、降低成木、减轻工人劳动强度和安全操作的有效途径之一。

大力发展压缩式垃圾车将是今后城市环境卫生业的必然趋势。

1—换向阀；

2，3—溢流阀；

4—单向阀；

5—连接螺栓

图多路换向阀结构原理图

2液压系统的主要设计参数

液压缸的工况参数见表

表各液压缸的工况参数

液压缸名称

升降速度（mm/s）

行程（mm）

启、制动时间（s）

滑板缸

120

1000

1

刮板缸

举升缸

150

1200

推铲缸

200

2000

滑板重150kg

刮板重200kg

推铲重300kg

可载垃圾质量3000kg

厢体容积8m3

填料槽容积

填料槽可装垃圾质量300kg

液压系统工作压力16MPa

3制定系统方案和拟定液压原理图

液压系统的组成及设计要求

液压传动是借助于密封容器内液体的加压来传递能量或动力的。

一个完整的液压系统由能源装置、执行装置、控制调节装置及辅助装置四个部分组成。

在本设计系统中，采用液压泵作为系统的能源装置，将机械能转化为液体压力能；

采用液压缸作为执行装置，将液体压力能转化为机械能。

在它们之间通过管道以及附件进行能量传递；

通过各种阀作为控制调节装置进行流量的大小和方向控制。

通常液压系统的一般要求是：

1）保证工作部件所需要的动力；

2）实现工作部件所需要的运动，工作循环要保证运动的平稳性和精确性；

3）要求传动效率高，工作液体温升低；

4）结构简单紧凑，工作安全可靠，操作容易，维修方便等。

同时，在满足工作性能的前提下，应力求简单、经济及满足环保要求。

液压油是液压传动系统中传递能量和信号的工作介质，同时兼有润滑、冲洗污染物质、冷却与防锈作用。

液压系统运转的可靠性、准确性和灵活性，在很大程度上取决于工作介质的选择与使用是否合理。

由于本系统是普通的传动系统，对油液的要求不是很高，因此选用普通矿物油型液压油。

本液压系统通过对负载力和流量的初步估算，初步定为中等压系统，即为P=16MPa。

制定系统方案

当压向推板上的垃圾负荷达到预定压力时，由于推板缸存在有背压，液压系统会使推板自动向车厢前部逐渐移动，使垃圾被均匀地压缩。

举升缸采用单作用平衡阀控制填塞器的举升。

推铲缸采用单向节流阀来进行流量控制。

液压系统中核心元件采用的是电控气动多路换向阀，是用在工程机械中的普通多路换向阀的基础上改进而成的，与传统的油路块集装式电磁阀相比，具有耐颠簸、密封性好以及占地空间小等特点。

拟定液压系统原理图

通过上述对执行机构、基本回路的设计，将它们有机的结合起来，再加上一些辅助元件，便构成了设计的液压原理图。

见图

图液压系统原理图

此外，由于系统有很多电磁铁的使用，电磁铁工作顺序表如下表。

表电磁铁顺序动作表

DT1

DT2

DT3

DT4

DT5

DT6

DT7

DT8

DT9

DT10

滑板缸升起

+

刮板抬起

滑板落下

刮板收紧

滑板刮板急停

填塞器举起

填塞器复位

推卸垃圾

推铲复位

4液压缸的受力分析及选择

滑板缸的受力分析及选择

1．活塞伸出时，受力分析如图—

总重力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）。

滑块与导轨之间的摩擦力f1

f1=μG1cos45。

=×

3500×

cos45。

=

f1—滑块与导轨之间的摩擦力（N）；

μ—滑块与导轨之间的摩擦因数（钢与钢，取μ=）。

活塞惯性加速度

活塞伸出时的惯性力FI1

FI1=（m刮+m滑）aI1=（200+150）×

=42N

则活塞伸出时，作用在活塞上的合力F1为

F1=G1sin45。

+f1+FI1=3500×

sin45。

++42=2764N

由受力分析可列出作用在活塞上的力的平衡方程为

—液压缸的机械效率（由文献[1，表—6]，取

=）。

取回油压力P2=0，则

所以，

图滑板缸活塞伸出时的受力分析图滑板缸活塞伸出时的工况分析

2．活塞缩回时，受力分析如图—

总重力G1’=G刮+G滑+G垃=（m刮+m滑+m垃）g

=（200+150+300）×

10=6500N

滑块与导轨之间的摩擦力f1’为

f1’=μG1’cos45。

6500×

=460N

活塞缩回时的惯性力FI1’为

FI1’=（m刮+m滑+m垃）aI1=（200+150+300）×

=78N

则活塞缩回时，作用在活塞上的合力F1’为

F1’=G1’sin45。

+FI1’－f1’=6500×

+78－460=4214N

取回油压力P2=0，则

，所以

图滑板缸活塞缩回时的受力分析图滑板缸活塞缩回时的工况分析

当液压缸的工作压力P>

7MPa时，活塞杆直径d=，因此，可得D=。

比较活塞伸出和缩回两种情况，取较大者D=。

选取标准液压缸：

UY系列液压缸（天津优瑞纳斯油缸有限公司生产）UY—40/28，具体参数见表。

表UY—40/28参数

缸径

杆径

推力

拉力

最大行程

φ40mm

φ28mm

12000mm

刮板缸的受力分析及选择

总重力G2=G刮=m刮g=200×

10=2000N

G刮—刮板的重力（N）。

滑块与导轨之间的摩擦力f2

f2=μG2cos45。

2000×

f2—滑块与导轨之间的摩擦力（N）；

活塞伸出时的惯性力FI2为

FI2=m刮aI2=200×

=24N

则活塞伸出时，作用在活塞上的合力F2为

F2=G2sin45。

+FI2－f2=2000×

+24－=1297N

—液压缸的机械效率（由文献[1，表—6]，取

取回油压力P2=0

则

所以，

图刮板缸活塞伸出时的受力分析图刮板缸活塞伸出时的工况分析

总重力G2’=G刮+G垃=（m刮+m垃）g=（200+300）×

10=5000N

滑块与导轨之间的摩擦力f2’为

f2’=μG2’cos45。

5000×

活塞缩回时的惯性力FI2’为

FI2’=（m刮+m垃）aI2=（200+300）×

=60N

垃圾与厢壁之间的摩擦力f垃圾’为

f垃圾’=μ1G垃’cos45。

3000×

μ1—垃圾与厢壁之间的摩擦因数（工程塑料与钢，取μ1=）。

则活塞缩回时，作用在活塞上的合力F2’为

F2’=G2’sin45。

+FI2’+f2’+f垃圾’

=5000×

+60++=4628N

当液压缸的工作压力P>

7MPa时，活塞杆直径d=。

因此,可得D=20mm。

图刮板缸活塞缩回时的受力分析图刮板缸活塞缩回时的受力分析

比较活塞伸出和缩回两种情况，取较大者D=20mm。

UY系列液压缸（天津优瑞纳斯油缸有限公司生产）UY—40/28，具体参数见表。

举升缸的受力分析及选择

1．活塞伸出时，受力分析如图—。

总重力G3=G刮+G滑+2G刮缸+2G滑缸+G厢板

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）。

因为刮板缸和滑板缸都选取的是UY—40/28,所以估算G刮缸=G滑缸=102N

G厢板—填料器的厢板重（N），估算G厢板=4150N。

G3=G刮+G滑+2G刮缸+2G滑缸+G厢板

=2000+1500+4×

102+4150=8058N

滑块与导轨之间的摩擦力f3为

f3=μG3cos75。

8058×

cos75。

f3—滑块与导轨之间的摩擦力（N）；

活塞伸出时的惯性力FI3为

FI3=（m刮+m滑+4m缸+m厢板）aI3

=（200+150+4×

+415）×

则活塞伸出时，作用在活塞上的合力F3为

F3=G3sin75。

+FI3+f3

=8058×

sin75。

++=8113N

=）。

图举升缸活塞伸出时的受力分析图举升缸活塞伸出时的工况分析

2．活塞缩回时，受力分析如图—

总重力G3’=G刮+G滑+4G液压缸+G厢板

=2000+1500+4×

G液压缸—刮板缸和滑板缸的总重力（N）；

因为刮板缸和滑板缸都选取的是UY—40/28,所以估算G液压缸=102N

G厢板—填料器的厢板重（N）。

估算G厢板=4150N

滑块与导轨之间的摩擦力f3’为

f3’=μG3’cos75。

f3’—滑块与导轨之间的摩擦力（N）；

活塞缩回时的惯性力FI3’为

FI3’=（m刮+m滑+4m缸+m厢板）aI3

=（200+150+4×

=

则活塞缩回时，作用在活塞上的合力F3’为

F3’=G3’sin75。

+FI3’－f3’

=8058×

+－=7696N

7MPa时，活塞杆直径d=。

因此,可得D=。

UY系列液压

缸（天津优瑞纳斯油缸有限公司生产）UY—40/28，具体参数见表。

图举升缸活塞缩回时的受力分析图举升缸活塞缩回时的工况分析

推铲缸的受力分析及选择

1．推铲伸出时，受力分析如图—

垃圾与厢体间的摩擦力f垃圾为

f垃圾=μ1G垃=×

30000=9600N

μ1—垃圾与厢体之间的摩擦因数（工程塑料与钢，取μ1=）。

推铲与厢体间的摩擦力f推铲为

f推铲=μG推铲=×

3000=300N

μ—推铲与厢体之间的摩擦因数（钢与钢，取μ=）。

推铲的惯性加速度

推铲伸出时的惯性力FI4为

FI4=（m推铲+m垃圾）aI4

=（300+3000）×

=660N

则推铲伸出时，作用在活塞上的合力F4为

F4=f垃圾+f推铲+FI4=9600+300+660=10560N

取回油压力P2=0，则

图推铲缸活塞伸出时的受力分析图推铲缸活塞伸出时的工况分析

2．推铲缩回时，受力分析如图—

推铲与厢体间的摩擦力f推铲’为

f推铲’=μG推铲=×

推铲伸出时的惯性力FI4’为

FI4’=m推铲aI4=300×

F4’=f推铲’+FI4’=300+60=360N

，所以可得下式

7MPa时，活塞杆直径d=。

因此，可得D=。

比较活塞伸出和缩回两者情况，取较大者D=，选取标准液压缸：

图推铲缸活塞缩回时的受力分析图推铲缸活塞缩回时的受力分析

5液压缸的负载循环图和运动循环图

图滑板缸的负载循环图和运动循环图

图刮板缸的负载循环图和运动循环图

图举升缸的负载循环图和运动循环图

图推铲缸的负载循环图和运动循环图

6液压泵的选用

在设计液压系统时，应根据液压系统设备的工作情况和其所需要的压力、流量和工作稳定性等来确定泵的类型和具体规格。

泵的流量由执行机构的最大流量决定，即

（）

Vmax—活塞最大速度（m/s）；

qmax—液压缸的最大流量（L/min）；

Amax—最大有效面积（m3）；

ηv—容积效率（当选用弹性体密封圈时，ηv≈1）。

由于所有的液压缸均采用UY—40/28，则液压缸的最大面积为

因此，由式（）得

q举升—举升缸的流量（L/min）。

液压泵的供给流量为

K—泄漏系数，K=。

由参考文献[7，表]，选用JB系列径向柱塞泵。

参数见表

表1JB—30液压泵的性能参数

公称排量

额定压力

最高压力

最高转速

输入功率

容积效率

r

32MPa

35MPa

1000r/min

95%

7电动机的选择

根据工况，电动机的额定功率Pe>

Pz，且电动机额定转速与泵的额定转速必须配合。

电动机轴上负载所需功率为

Pz=KP驱

=×

=

K—余量系数，K=；

P驱—液压泵所需要的输入功率（kW）。

由参考文献[1，附表40-1]，选用Y系列电动机，参数见表。

表Y200L1—6电动机性能参数

额定功率

电流

转速

效率

功率因数

最大转矩

980r/min

%

8液压辅件的选择

液压油

N46普通液压油YA—N46（原牌号：

30），参数见表。

表YA—N46液压油参数

运动粘度（40℃）（mm2/s）

粘度指数

凝点（℃）

抗磨性（N）

密度（kg/m3）

46

≥90

≤-10

800

900

油箱

焊接件，具体尺寸见第9章。

液位计

YWZ-150承受压力：

—温度范围：

-20—100℃

回油过滤器

YLH型箱上回油滤油器YLH—25×

15，参数见表。

表　YLH—25×

15回油滤油器参数

通径（mm）

流量（L/min）

过滤精度（μm）

公称压力（MPa）

最大压力损失（MPa）

连接方式

滤芯型号

15

25

10

螺纹

H—X25×

空气过滤器

EF系列空气过滤器EF3—40，参数见表。

表　EF3—40空气过滤器参数

加油流量L/min

空气流量L/min

油过滤面积cm2

油过滤精度μm

空气过滤精度μm

21

180

30—40

吸油过滤器

YLX型箱上吸油过滤器YLX—25×

表　YLX—25×

15吸油过滤器参数

通径

mm

公称流量

L/min

过滤精度

μm

允许最大压力损失

MPa

80

X-X