劉春強(qiáng)，白子龍，苗亮亮，朱仰智，雷波

壓縮式垃圾車雙向壓縮研究與分析

劉春強(qiáng)，白子龍，苗亮亮，朱仰智，雷波

（陜西汽車控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200）

介紹了壓縮式垃圾車的工作原理，對(duì)雙向壓縮進(jìn)行力受力分析，提出了壓裝工作的條件。通過對(duì)三種雙向壓縮液壓系統(tǒng)的分析，得出采用順序閥方法能充分利用系統(tǒng)壓力，提高壓縮能力。

壓縮式垃圾車；雙向壓縮；液壓系統(tǒng)

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-135-03

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，以及人們生活水平的迅速提高，城市生活垃圾也隨之迅速增加，給垃圾的收集與轉(zhuǎn)運(yùn)提出了更高的要求。壓縮式垃圾車的出現(xiàn)，在很大程度上緩解了城市生活垃圾收集與轉(zhuǎn)運(yùn)工作，不僅僅是因?yàn)閴嚎s式垃圾車收集垃圾的簡(jiǎn)便，更多是因?yàn)閴嚎s式垃圾車可將原本松散的垃圾壓實(shí)裝載，大大提高了垃圾的裝載量與轉(zhuǎn)運(yùn)效率。因此，壓縮能力是壓縮式垃圾車的重要性能之一。

1 工作原理

將垃圾倒入填裝器后，壓縮式垃圾車通過刮板、滑板和推鏟等機(jī)構(gòu)對(duì)垃圾進(jìn)行壓縮裝填工作，具體壓裝過程如下：

a.刮板油缸收縮，刮板逆時(shí)針展開。

b.滑板油缸收縮，滑板機(jī)構(gòu)下滑。

c.刮板油缸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

d.滑板油缸伸出，刮板機(jī)構(gòu)上滑，推鏟油缸收縮。

圖1 刮板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

圖2 滑板下滑

圖3 刮板順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

由于推鏟油缸無(wú)桿腔設(shè)置有背壓，因此在滑板上滑時(shí)，垃圾會(huì)被雙向壓縮，完成二次壓縮。在滑板上滑的力傳遞推鏟上后，推鏟油缸產(chǎn)生背壓，當(dāng)背壓到達(dá)一定值后，推鏟油缸無(wú)桿腔油液回油箱，同時(shí)推鏟油缸后退。

圖4 滑板上滑

2 雙向壓縮受力分析

圖5 雙向壓縮受力分析

圖6 滑板提升受力分析

滑板機(jī)構(gòu)的提升力Fh在通過垃圾的傳遞后，作用在推鏟上的力為FT，經(jīng)過受力分析可得滑板機(jī)構(gòu)的提升力Fh在水平方向上的分力Fhx為：

其中，α為滑板提升角度。

由于受垃圾與車廂內(nèi)壁摩擦力，垃圾的膨脹力，垃圾的成分、密度、壓實(shí)程度，車廂結(jié)構(gòu)等因素的影響，水平分力Fhx在經(jīng)過垃圾傳遞至推鏟上時(shí)，力FT有所損失，即：

其中，η為力的傳遞效率。

因此，在壓裝過程中，必須滿足推鏟油缸所產(chǎn)生的最大背壓力Ftmax小于FT的條件時(shí)，推鏟機(jī)構(gòu)才可以向左移動(dòng)，即： Ftmax＜FT。提高滑板油缸提升力和推鏟油缸背壓能在很大程度上提升垃圾的壓實(shí)程度。

3 雙向壓縮液壓系統(tǒng)對(duì)比分析

為實(shí)現(xiàn)雙向壓縮的功能，目前一般有三種方法：1.節(jié)流孔方法；2.背壓閥方法；3.順序閥方法。下面分別分析這三種方案的特點(diǎn)。

（1）節(jié)流孔方法

節(jié)流孔方法的液壓系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 節(jié)流孔方法液壓系統(tǒng)

薄壁節(jié)流小孔的流量特性為：

其中，Q為流經(jīng)節(jié)流孔的流量，Cd為流量系數(shù)（約為0.6～0.7），A為節(jié)流面積，ρ為油液密度，△p為節(jié)流孔前后壓差。

多路閥推鏟工作聯(lián)的閥芯在中位時(shí)，推鏟油缸在FT的作用下收縮，無(wú)桿腔內(nèi)的油液經(jīng)過閥芯上小節(jié)流孔流回油箱，此時(shí)，△p即為推鏟油缸無(wú)桿腔的背壓。根據(jù)薄壁節(jié)流小孔的流量特性，推鏟油缸的背壓大小主要取決于無(wú)桿腔流回油箱的流量Q大小，即推鏟油缸收縮速度。

當(dāng)滑板油缸提升速度較慢時(shí)，推鏟油缸收縮速度也會(huì)較慢，無(wú)桿腔流回油箱的流量Q較小，推鏟油缸無(wú)桿腔背壓就較小，垃圾的壓實(shí)程度將小一些，當(dāng)滑板油缸提升速度較快時(shí)，推鏟油缸收縮速度也會(huì)隨之較快，無(wú)桿腔流回油箱的流量Q較大，推鏟油缸無(wú)桿腔背壓就較大，垃圾的壓實(shí)程度就大一些。因此，滑板機(jī)構(gòu)提升速度的大小，直接影響著壓縮能力，對(duì)系統(tǒng)壓力的利用率也相對(duì)較低。

（2）背壓閥方法

背壓閥方法的液壓系統(tǒng)原理如圖8和圖9所示。

圖8 背壓閥方法液壓系統(tǒng)（一）

一種方法是將多路閥推鏟工作聯(lián)上的二次溢流閥作為背壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)推鏟油缸的背壓功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。垃圾在被壓縮過程中，由于影響因素較多的傳遞效率η和滑板提升角度α的存在，作用在推鏟機(jī)構(gòu)上的力FT相比滑板機(jī)構(gòu)提升力Fh已經(jīng)損失不小，且無(wú)法得到精確值，背壓設(shè)置太高可能會(huì)導(dǎo)致背壓閥無(wú)法開啟，推鏟機(jī)構(gòu)無(wú)法后退。如果背壓設(shè)置太低就會(huì)影響推鏟卸料時(shí)最大推鏟輸出力的大小。

另一種方法是在推鏟油缸無(wú)桿腔油路處外接背壓閥組。此種方法解決了背壓閥會(huì)影響推鏟卸料力的問題，但依然無(wú)法解決背壓閥設(shè)置過高造成推鏟機(jī)構(gòu)無(wú)法后退的情況。

因此，為避免推鏟機(jī)構(gòu)無(wú)法后退的情況出現(xiàn)，一般將背壓設(shè)置的較低，對(duì)系統(tǒng)壓力的利用率較低，垃圾的壓實(shí)程度也要小一些，壓縮能力就小一些。

圖9 背壓閥方法液壓系統(tǒng)（二）

（3）順序閥方法

順序閥方法的液壓系統(tǒng)原理如圖10所示。

圖10 背壓閥方法液壓系統(tǒng)

當(dāng)滑板剛開始提升時(shí)，順序閥未開啟，推鏟機(jī)構(gòu)背壓逐漸上升，垃圾逐漸被壓縮。當(dāng)滑板油缸無(wú)桿腔壓力達(dá)到順序閥調(diào)定壓力后，順序閥開啟，使得推鏟油缸無(wú)桿腔與油箱相連通，在滑板油缸提升力的作用下，推鏟油缸收縮，推鏟機(jī)構(gòu)后退。

相比節(jié)流孔方法而言，順序閥方法不用刻意提高滑板機(jī)構(gòu)提升速度來(lái)制造較大的背壓。相比背壓閥方法，順序閥方法不需要考慮推鏟油缸背壓設(shè)置為多少合適，同時(shí)也不會(huì)影響推鏟卸料力。

理論上，順序閥的開啟壓力可以調(diào)定至無(wú)限接近系統(tǒng)壓力值，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為避免出現(xiàn)不能順序動(dòng)作的情況，一般要求順序閥的開啟壓力至少比系統(tǒng)壓力高0.5MPa以上。因此，順序閥方法對(duì)系統(tǒng)壓力的利用率是三種方法中最高的，壓縮能力也是最大。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）推鏟油缸所產(chǎn)生的最大背壓力必須小于滑板提升力傳遞到推鏟機(jī)構(gòu)上的力時(shí)，推鏟機(jī)構(gòu)才可以向左移動(dòng)，完成裝載工作。

（2）在無(wú)法有效控制力的傳遞率η和滑板提升角度α的情況下，提高系統(tǒng)壓力利用率和推鏟油缸背壓能提高雙向壓縮能力。

（3）相比節(jié)流孔和背壓閥方法，順序閥方法在系統(tǒng)壓力利用率，壓縮能力方面具有很大優(yōu)勢(shì)。

[1] 丁繼斌.XZ5110后裝壓縮式垃圾車裝填機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2003(6)∶28-31.

[2] 鄭佳福.淺談對(duì)接壓縮式垃圾車推板背壓回路[J].液壓氣動(dòng)與密封,2015(6)∶24-26.

[3] 韓桂華.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技巧與禁忌[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[4] 李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

Research and Analysis on Bidirectional Compression of Compression Refuse Collector

Liu Chunqiang, Bai Zilong, Miao Liangliang, Zhu Yangzhi, Lei Bo
( Shaanxi automobile holding group co., LTD., Shaanxi Xi 'an 710200 )

The working principle of compression refuse collector is introduced. Through face analysis on bidirectional compression, getting the working condition of compressing and loading. The analysis of three typical hydraulic systems shows that sequential valve method improve compression capacity and make the best of hydraulic system pressure.

compression refuse collector; bidirectional compression; hydraulic systems

U467

A

1671-7988 (2017)16-135-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.047

劉春強(qiáng)，就職于陜西汽車控股集團(tuán)有限公司。