垃圾壓縮液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 學(xué) 生 姓 名 所 在 學(xué) 院 專業(yè)及班級(jí) 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 年 月 日 摘要隨著我國城市化和工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)以及人民生活水平的不斷提高，大量垃圾的產(chǎn)生和堆積產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，環(huán)境污染治理的日益迫切以及對垃圾處理設(shè)備的巨大需求量使環(huán)衛(wèi)機(jī)械得到了快速發(fā)展。本課題研制的移動(dòng)式垃圾壓縮設(shè)備是眾多環(huán)衛(wèi)機(jī)械中的典型代表，它可將周邊運(yùn)送來的垃圾進(jìn)行壓實(shí)后轉(zhuǎn)運(yùn)，有效地解決了垃圾堆積和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中飄灑帶來的二次污染問題，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)運(yùn)效率并降低了成本，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。移動(dòng)式垃圾壓縮車是在壓縮垃圾車基礎(chǔ)上加裝后掛桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或垃圾斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。由密封式

2、垃圾廂、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成。整車為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過程中的污水全部進(jìn)入污水廂，較為徹底的解決了垃圾運(yùn)輸過程中的二次污染的問題，具有壓力大、密封性好、操作方便、安全等優(yōu)點(diǎn)。本文主要介紹了移動(dòng)式垃圾壓縮設(shè)備液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程包括液壓方案擬定、液壓相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)、液壓元件的設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)以及液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算等。利用AMEsim軟件對該液壓系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并對液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞 移動(dòng)式垃圾壓縮，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，AMEsim，動(dòng)力學(xué)仿真ABSTRACTWith the rapid development of Chinas urbaniz

3、ation and industrialization process and the improvement of peoples life, a lot of garbage and the accumulation have produced serious environmental problems. Therefore, the huge demand for garbage compression equipment and the effective management of environmental problems make environmental protecti

4、on equipment grow rapidly. The mobile garbage compression equipment that our project was studying is the typical representative of many environmental protection equipments.It can transship garbage that is shipped from the surrounding after being compacted,which is effective to solve the garbage accu

5、mulation and the secondary pollution brought during the transport and having important practical significance.Mobile garbage compression vehicle is installed in the compression garbage truck basis after hanging overturning mechanism or garbage bucket turnover mechanism. Consists of sealed garbage ca

6、r、 hydraulic system、 operating system. The vehicle is fully sealed, compressed by itself, dumping, compression process of sewage all entered the sewage chamber, is thoroughly solve pollution two garbage in the process of transportation problem, has the advantages of high pressure, good sealing perfo

7、rmance, convenient operation, safety.This paper mainly introduces the design process of mobile equipment hydraulic system comprises a hydraulic garbage compression scheme、hydraulic design parameters、The design of hydraulic components、The design of the hydraulic system diagram and the hydraulic syste

8、m performance checking etc. Dynamic simulation of the hydraulic system by using AMEsim software，Its kinematic analysis was conducted, and the results of simulation of hydraulic system are analyzed in this paper.Keywords：The design of hydraulic system，AMEsim，dynamics simulation，Mobile garbage compres

9、sion引言隨著我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)，城市生活垃圾的成分發(fā)生了很大的變化，垃圾的密度不斷下降，可壓縮性增加城市中的垃圾處理工作量變得越來越繁重，采用傳統(tǒng)的人工收集垃圾方式，耗時(shí)耗力，效率低。移動(dòng)壓縮式垃圾車開始得到重視，使用范圍越來越廣。移動(dòng)式垃圾壓縮車是在壓縮垃圾車基礎(chǔ)上加裝后掛桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或垃圾斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。由密封式垃圾廂、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成。整車為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過程中的污水全部進(jìn)入污水廂，較為徹底的解決了垃圾運(yùn)輸過程中的二次污染的問題，具有壓力大、密封性好、操作方便、安全等優(yōu)點(diǎn)。我國的垃圾車技術(shù)引自國外，現(xiàn)在技術(shù)日趨成熟，但我國的垃圾車缺乏自己的核心技術(shù)，相關(guān)重要關(guān)鍵部件

10、需靠進(jìn)口。壓縮式垃圾車的壓縮裝置靠液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其重要。隨這現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，三維建模技術(shù)與虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)開始廣泛運(yùn)用。這些技術(shù)能夠縮短開發(fā)周期，降低研究開發(fā)成本，更好地完善后裝壓縮垃圾車的技術(shù)。摘要2ABSTRACT3引言6第1章 緒論71.1壓縮式垃圾車研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢71.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀81.2.1 國外研究現(xiàn)狀81.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀101.3本課題研究內(nèi)容12第2章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算132.1 設(shè)計(jì)方案分析132.2工況分析132.2.1 運(yùn)動(dòng)分析132.2.2 動(dòng)力分析142.3確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)152.3.1 初選系統(tǒng)工作壓力1

11、52.3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)162.3.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸162.3.4 計(jì)算液壓缸的流量18第3章 制定液壓系統(tǒng)圖203.1油路液壓方案圖203.1.1 主換向控制油路設(shè)計(jì)203.1.2 翻轉(zhuǎn)上、下料快慢進(jìn)控制油路設(shè)計(jì)203.1.3 推頭壓縮快、慢進(jìn)及快退控制油路設(shè)計(jì)213.2液壓系統(tǒng)原理圖22第4章 液壓元件的選擇與專用件的設(shè)計(jì)244.1液壓泵的選擇244.1.1 確定液壓泵的最大工作壓力pp244.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格244.2電動(dòng)機(jī)的選定254.3液壓閥的選擇264.4管道尺寸的確定264.4.1 管道內(nèi)徑計(jì)算264.5油箱容量的確定27第5章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算285.

12、1液壓系統(tǒng)壓力損失285.1.1 管路的沿程損失285.1.2 管路的局部壓力損失295.1.3 閥類元件的局部損失295.1.4 總的壓力損失為295.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算295.2.1 系統(tǒng)發(fā)熱功率295.2.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率305.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算30第六章 垃圾壓縮液壓系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真326.1 AMESim簡介326.2動(dòng)力學(xué)仿真32第七章 集成塊的設(shè)計(jì)367.1集成塊36結(jié)論與展望38致謝39參考文獻(xiàn)40第1章 緒論1.1壓縮式垃圾車研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢壓縮式垃圾車由密封式垃圾廂、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成。整車為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過程中的

13、污水全部進(jìn)入污水廂，較為徹底的解決了垃圾運(yùn)輸過程中的二次污染的問題，關(guān)鍵部件采用進(jìn)口部件，具有壓力大、密封性好、操作方便、安全等優(yōu)點(diǎn)。 可選配后掛桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或垃圾斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。壓縮式垃圾車大大提高了裝載量和效率，它的收集和壓縮過程基本都由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。垃圾收集方式簡便,一改城市滿街?jǐn)[放垃圾筒的臟亂舊貌，杜絕二次污染。壓縮比高、裝載量大,最大破碎壓力達(dá)12噸，裝載量相當(dāng)于同噸級(jí)排非壓縮垃圾的兩倍半。作業(yè)自動(dòng)化,采用進(jìn)口電腦控制系統(tǒng)，全部填裝排卸作業(yè)中需司機(jī)一人操作，不僅減輕環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且大大改善了工作環(huán)境。經(jīng)濟(jì)性好，專用設(shè)備工作時(shí)，電腦控制系統(tǒng)自動(dòng)控制油門。雙保險(xiǎn)系統(tǒng)，作業(yè)系統(tǒng)具有電腦控

14、制和手動(dòng)操縱雙重功能，大大地保障和提高車輛的使用率。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可選裝配置帶垃圾筒（或斗）的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。然而壓縮式垃圾車在使用過程中仍存在著一些問題，如作業(yè)噪聲大、密閉可靠性差、載質(zhì)量利用率低等。隨著技術(shù)的發(fā)展，它的發(fā)展趨勢主要有以下幾點(diǎn)：1）垃圾監(jiān)測系統(tǒng)在壓縮式垃圾車工作過程中，垃圾裝載情況是管理者所關(guān)心的垃圾車負(fù)載變化及垃圾箱內(nèi)垃圾是否填滿，在一般情況下是很難監(jiān)測的。通過加載垃圾監(jiān)測系統(tǒng)，能隨時(shí)隨地檢測車輛負(fù)載的變化情況及垃圾是否填滿，為垃圾車駕駛員和管理者提供參考。這有利于提高垃圾車作業(yè)的科學(xué)性和行車安全性?同時(shí)也能減少工作人員的工作量、提高工作效率。國內(nèi)少數(shù)車型安裝了該系統(tǒng)。2）翻桶機(jī)構(gòu)配

15、備全自動(dòng)控制的翻桶機(jī)構(gòu)是壓縮式垃圾車發(fā)展的新方向。發(fā)達(dá)國家尤其是西歐及美國的壓縮式垃圾車都配備先進(jìn)的翻桶機(jī)構(gòu)，可方便地實(shí)現(xiàn)對大小垃圾桶在不同位置的自動(dòng)抓取、舉升和卸料。我國許多城已采用桶裝垃圾收集，但垃圾車配備的翻桶技術(shù)水平和靈活性不高。國外一些壓縮式垃級(jí)車的翻桶機(jī)構(gòu)可以遠(yuǎn)離車廂，靈活主動(dòng)抓取垃圾桶，而國內(nèi)垃圾車的翻桶機(jī)構(gòu)一般不能遠(yuǎn)離車廂，因此需將車廂緊貼垃圾桶，給駕駛者帶來難度。3）液壓控制裝置 壓縮式垃圾車的液壓裝置應(yīng)具有以下特征:較小的節(jié)流損失:減少管路連接工作:無泄漏:可與其他液壓功能組合，如裝載機(jī)構(gòu)的液壓泵可以向抓鉗等系統(tǒng)供油。 4）綠色視覺效果車輛的外觀造型及彩化已越來越受到環(huán)衛(wèi)部

16、門的重視，一些適合不同城市品味的彩化的環(huán)衛(wèi)車輛已成為城市一道亮麗的風(fēng)景。通過對車輛外形和性能的改進(jìn)，可消除或減輕視覺污染，避免或減少作業(yè)時(shí)對周圍環(huán)境和人員的影響，使環(huán)衛(wèi)車輛與作業(yè)環(huán)境相協(xié)調(diào)。5）除臭滅菌 除臭滅菌技術(shù)在壓縮式垃圾車上的運(yùn)用也是發(fā)展方向。杜絕細(xì)菌傳播，減少臭氣污染已成為當(dāng)務(wù)之急。目前一些臭氧除臭除菌技術(shù)已在該類產(chǎn)品上成功運(yùn)用。6）分隔車廂壓縮式垃圾車車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)可按一定比例劃分為幾部分，這種結(jié)構(gòu)劃分使得壓縮式垃圾車可在同一次作業(yè)時(shí)收集并分隔幾種不同類型的垃圾?？赏ㄟ^優(yōu)化垃圾收集路線，為垃圾分類回收提供更多的便利性。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀在歐洲發(fā)達(dá)國家，垃圾車

17、已經(jīng)成為城鄉(xiāng)一道風(fēng)景線。由于垃圾車的質(zhì)量利用系數(shù)較高，密封性能良好，配有性能優(yōu)良的汽車底盤，較適合于長距離運(yùn)輸垃圾，市城鄉(xiāng)環(huán)保事業(yè)的最佳選擇。如今歐洲各大廠商競相開發(fā)低駕駛室的垃圾車。戴姆勒-克萊斯勒（Daimler-Chrysler）在梅賽德斯?？履峥耍∕ercedes Econic）裝配了側(cè)面裝載機(jī)構(gòu)的垃圾車，他的出現(xiàn)打開了一個(gè)新的市場，歐洲各大廠商紛紛參與進(jìn)來，站卡了激烈的競爭。在梅賽德斯?？履峥塑囆瞳@獎(jiǎng)一年后，一輛方便快速上下、便于裝卸的低駕駛室的垃圾車正式登場。圖1-1 Mercedes Econic首先進(jìn)入市場，裝有低駕駛室及Faun（法思公司）的側(cè)面裝載的垃圾車美國Maratho

18、n公司生產(chǎn)的TS-2000型預(yù)壓式垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的壓縮設(shè)備，如圖1-2所示，可壓縮垃圾容量大、壓縮倍數(shù)高、采用自動(dòng)化操作，工作時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，壓縮設(shè)備的主要零部件采用特殊工藝處理的鋼板，其耐磨、耐腐蝕性高，工作壽命長。圖1-2 TS-2000預(yù)壓型垃圾壓縮設(shè)備由?？履峥耍‥conic）改裝的低駕駛室垃圾車是一款應(yīng)時(shí)而生的產(chǎn)品。新產(chǎn)品的出現(xiàn)伴隨著一些問題的出現(xiàn)，不如說車門的視野問題。于是依維柯（IVECO）又以其出色的Suromover車型公共事業(yè)的市場，成為?？履峥耍‥conic）的競爭對手。圖1-3IVECO已批量生產(chǎn)的Suromover，裝有本國的改裝部分及Haller公司的后裝在部分的垃圾

19、車同時(shí)，國外學(xué)者也對移動(dòng)式垃圾壓縮設(shè)備做了深入的研究。Benjamin Lee和Ryan Stewart以垃圾壓縮設(shè)備液壓系統(tǒng)中的最大系統(tǒng)壓力、活塞桿直徑、泵排量作為輸入?yún)?shù)，以設(shè)計(jì)空間作為輸出參數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)規(guī)劃中的全因子功能得到了輸入?yún)?shù)對輸出參數(shù)的影響關(guān)系，并對設(shè)計(jì)的垃圾壓縮設(shè)備液壓系統(tǒng)作了優(yōu)化設(shè)計(jì)；Neil Dixon對壓縮成塊型的垃圾塊的機(jī)械特性作了研究，分別給單位重量、壓縮系數(shù)、屈服強(qiáng)度、橫向剛度、水平應(yīng)力、導(dǎo)水率作了定性和定量解釋。 目前國外以移動(dòng)式垃圾壓縮設(shè)備為代表的環(huán)衛(wèi)工程機(jī)械的設(shè)計(jì)大多利用大型高速全數(shù)字并行處理計(jì)算機(jī)和液壓及流體仿真軟件，如法國Imagine公司開發(fā)的系統(tǒng)工程

20、高級(jí)建模和仿真平臺(tái)AMEsim和以數(shù)值方法求解流動(dòng)問題的計(jì)算流體力學(xué)軟件CFD(Computational Fluid Dynamics)，結(jié)合流體力學(xué)、控制理論、仿真、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的交叉對液壓系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真和動(dòng)態(tài)性能分析，分析其流體特性和動(dòng)力特性，使得液壓系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。憑借CAE虛擬仿真技術(shù)在產(chǎn)品全生命周期中的大量應(yīng)用，虛擬樣機(jī)很大程度上替代了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中資源消耗極大的物理樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)過程，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期大大縮短，不但提升了產(chǎn)品的性能，而且降低了產(chǎn)品的成本，使企業(yè)更具有競爭力。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀由于在垃圾壓縮設(shè)備的研制上我國起步較晚，與國外先進(jìn)水平相比尚有一段差距。自上世紀(jì)九十

21、年代以來，在對國外先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在垃圾壓縮設(shè)備的研制上已取得了豐碩的成果，產(chǎn)品的類型、功能已能滿足一般的作業(yè)要求，并已在北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)上得到了廣泛運(yùn)用和認(rèn)可，部分產(chǎn)品已達(dá)到國際先進(jìn)水平。東方紅研制生產(chǎn)的LT5161ZLJ東方紅對接式垃圾車，選擇底盤軸距4500mm,發(fā)動(dòng)機(jī)ISDe180 30,ISDe185 30,ISDe210 30,B190 33。該車僅用于環(huán)衛(wèi)部門運(yùn)輸壓縮式垃圾塊,車廂頂部封閉,不可開啟.側(cè)后防護(hù)材料均為：Q235,與車身連接方式均為:焊接,后防護(hù)主要尺寸為：10050mm,離地高度為：550mm.該車裝有排氣輔助制動(dòng)。圖1-4LT

22、5161ZLJ東方紅對接式垃圾車福建龍馬環(huán)衛(wèi)裝備股份有限公司研制生產(chǎn)的FLM5250ZXX型移動(dòng)式垃圾壓縮設(shè)備，采用壓縮機(jī)與垃圾箱一體的結(jié)構(gòu)方式，運(yùn)用水平壓縮技術(shù)對城市垃圾進(jìn)行壓縮，占地面積小，設(shè)備可以隨時(shí)由拉臂車裝載后轉(zhuǎn)場，經(jīng)濟(jì)適用，機(jī)動(dòng)靈活，獨(dú)特的液壓鎖門機(jī)構(gòu)能可靠地鎖緊后門，確保運(yùn)輸過程不會(huì)發(fā)生二次污染，如圖1-5所示。圖1-5 FLM5250ZXX移動(dòng)式垃圾壓縮設(shè)備長安小鉤臂垃圾車是一種采用新設(shè)計(jì)可伸縮的鉤臂，實(shí)現(xiàn)垃圾箱的二次吊裝，自吊上放下，可自行傾到垃圾的環(huán)衛(wèi)設(shè)備。一車可帶多個(gè)垃圾箱，在裝卸的過程中可有效地避免二次污染。圖1-6長安小鉤臂垃圾車1.3本課題研究內(nèi)容本課題針對我國目前

23、存在大量露天式的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站所造成的嚴(yán)重二次環(huán)境污染，研制成功一種移動(dòng)式垃圾壓縮設(shè)備，它可將周邊運(yùn)送來的垃圾進(jìn)行壓實(shí)后轉(zhuǎn)運(yùn)，有效地解決了垃圾堆積和轉(zhuǎn)運(yùn)中飄灑帶來的二次污染問題，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。目前國內(nèi)很多企業(yè)生產(chǎn)的垃圾壓縮設(shè)備在運(yùn)行時(shí)都還存在一定的噪聲和振動(dòng)問題，如果不能將這些問題控制在一定的范圍內(nèi)，那么垃圾壓縮設(shè)備在工作時(shí)勢必會(huì)影響周邊居民的日常生活，同時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)增大垃圾壓縮設(shè)備的故障頻率，降低設(shè)備的可靠性。對垃圾車的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括液壓系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)要根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，主要包括動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)分析，確定主要參

24、數(shù)，編制液壓執(zhí)行器工況圖，然后擬定液壓系統(tǒng)圖。組成元件的選定要盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)元件。利用AMEsim軟件對該液壓系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真。目前城市生活垃圾的處理問題，越來越受重視，垃圾圍城現(xiàn)象困擾人們生活。要處理垃圾首先需要收集轉(zhuǎn)運(yùn)，以前的收集方式是先人力收集，然后采用普通的車運(yùn)輸，效率低且裝載量少。壓縮時(shí)垃圾車大大提高了裝載量和效率，壓縮式垃圾車的收集和壓縮過程基本都由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。本課題研究對象是壓縮式垃圾車的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，研究對象應(yīng)用越來越廣泛，對于掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程幫助很大，另外對于改善垃圾車的工作效率和可靠性有一定的意義。第2章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 設(shè)計(jì)方案分析壓縮式垃圾車的壓縮裝置

25、由壓縮機(jī)構(gòu)和裝填箱組成，對其壓縮裝置形式進(jìn)行分析，確定最佳方案。到目前為止，已經(jīng)研究開發(fā)和使用的壓縮機(jī)構(gòu)可分為五種形式:滑動(dòng)刮板式、擺動(dòng)刮板式、滑動(dòng)一擺動(dòng)刮板式、連桿刮板式、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式。一般認(rèn)為，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)件數(shù)、自由度數(shù)較多及裝填箱底板軌跡較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)為復(fù)雜機(jī)構(gòu)。表2-1 各機(jī)構(gòu)特征表機(jī)構(gòu)名稱機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)自由度裝填箱底板軌跡特征滑動(dòng)刮板式22圓弧/直線滑動(dòng)擺動(dòng)刮板式33圓弧+直線擺動(dòng)刮板式22圓弧1+圓弧2連桿刮板式31連桿曲線定軸轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式22圓弧從表2-1可以看出，滑動(dòng)一擺動(dòng)刮板機(jī)構(gòu)的構(gòu)造最復(fù)雜，擺動(dòng)刮板式有圓弧運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式復(fù)雜，連桿刮板式和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式也有曲線運(yùn)動(dòng)，而滑動(dòng)刮板式

26、的構(gòu)造較簡單而選擇直線運(yùn)動(dòng)形式更加的簡單。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際使用情況，選擇滑動(dòng)刮板式壓縮機(jī)構(gòu)。壓縮式垃圾車主要機(jī)構(gòu)包括：車體、車廂、推板、推板油缸、滑板、滑板油缸、刮板、刮板油缸、裝填廂、舉升油缸、翻斗、翻斗油缸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們設(shè)計(jì)翻斗油缸和刮板油缸組成的垃圾壓縮系統(tǒng)并優(yōu)化。2.2工況分析工況分析是指對工作機(jī)構(gòu)的工作過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，以便了解其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和負(fù)載特性。此處對壓縮式垃圾車的工作油缸進(jìn)行分析即翻斗油缸、刮板油缸。2.2.1 運(yùn)動(dòng)分析移動(dòng)式垃圾壓縮設(shè)備的主機(jī)結(jié)構(gòu)主要由翻轉(zhuǎn)斗、壓縮車廂、翻轉(zhuǎn)油缸、刮板油缸、連接板等部件組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作包括翻轉(zhuǎn)斗的上料、回落和刮板前進(jìn)時(shí)的壓縮以

27、及退回。翻轉(zhuǎn)動(dòng)作與刮板壓縮動(dòng)作不聯(lián)動(dòng)，當(dāng)翻轉(zhuǎn)斗翻轉(zhuǎn)上料時(shí)，壓力油進(jìn)入翻轉(zhuǎn)油缸無桿腔，推動(dòng)翻轉(zhuǎn)油缸活塞桿向前運(yùn)動(dòng)，通過固定在連接板上的一對齒輪傳動(dòng)使翻轉(zhuǎn)斗上料，完成上料動(dòng)作后可通過油路換向使翻轉(zhuǎn)油缸活塞桿退回，則翻轉(zhuǎn)斗回落至水平初始位置；在完成翻轉(zhuǎn)上料和回落后，壓力油進(jìn)入刮板油缸無桿腔，帶動(dòng)刮板油缸活塞桿向前運(yùn)動(dòng)壓縮垃圾至一定壓實(shí)量后，通過油路換向使刮板油缸活塞桿退回，推板回至初始位置。1-翻轉(zhuǎn)斗2-前齒輪3-推頭油缸4-壓縮車廂5-推板6-翻轉(zhuǎn)油缸7-連接板8-后齒輪9-連接板圖2-1 移動(dòng)式壓縮設(shè)備主機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖2.2.2 動(dòng)力分析動(dòng)力分析是分析工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況，也就是分析分析液

28、壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載情況。工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸所要克服的負(fù)載為： 式中：Fe工作負(fù)載； Ff摩擦負(fù)載； Fi慣性負(fù)載；1）翻斗油缸估算翻斗支架質(zhì)量m1為30Kg，每桶垃圾的質(zhì)量m2為80Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。NNN其總負(fù)載為N。對總負(fù)載放大留余量，則取65KN。2）刮板油缸估算刮板質(zhì)量為350Kg，車廂容積為13m3，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07，垃圾密度為0.45t/m3。其總負(fù)載為，對總負(fù)載放大留余量，則取。2.3確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)2.3.1 初選系統(tǒng)工作壓力液壓系統(tǒng)工作壓力選定是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若壓力選的過低，則液壓元

29、、輔件的尺寸和自重就會(huì)增加；若壓力選的較高，則尺寸和自重會(huì)相應(yīng)減少。例如，飛機(jī)液壓系統(tǒng)的工作壓力從21MPa提高到28MPa，則其自重下降約5%，其體積將減小13%。然而，若液壓系統(tǒng)壓力選的過高，由于對制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會(huì)增大系統(tǒng)的尺寸和自重，其效率和使用壽命也會(huì)相應(yīng)下降，因此不能一味的追求高壓。表2-2所示為目前我國幾類機(jī)器常用的液壓系統(tǒng)工作壓力。根據(jù)表2-2的數(shù)據(jù)，初選翻轉(zhuǎn)缸和刮板缸的工作壓力為P1=11 MPa和P2=12MPa。表2-2 我國目前幾類機(jī)器常用的液壓系統(tǒng)工作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械的輔助機(jī)構(gòu)等壓力機(jī)，中、大型挖

30、掘機(jī)，重型機(jī)械，起重運(yùn)輸機(jī)械等系統(tǒng)壓力/MPa磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床0.823528810101620322.3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)（1）液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)安全閥，其調(diào)整壓力應(yīng)為系統(tǒng)最高工作壓力的110%；（2）翻斗油缸工作行程L1=430mm，時(shí)間40s包括上料快進(jìn)慢進(jìn)和下料快退和慢退；（3）刮板油缸工作行程L2=800mm，時(shí)間40s包括刮板快進(jìn)慢進(jìn)和快退慢退；（4）翻斗油缸負(fù)載為100KN，刮板油缸負(fù)載為200KN；（5） 上料和回落時(shí)間之和T1：翻轉(zhuǎn)油缸上料、回落往返一次行程所需要的時(shí)間控制在40 s左右；（6）刮頭自動(dòng)循環(huán)時(shí)間T2：刮板油缸壓縮、退回往返一次行程所需要的時(shí)間控制在40

31、s左右；（7）翻轉(zhuǎn)缸速度：包括上料快進(jìn)速度、上料慢進(jìn)速度、回落快退速度、回落慢退速度。上料快進(jìn)速度穩(wěn)定在40 mm/s左右，回落快退速度穩(wěn)定在45 mm/s左右，而翻轉(zhuǎn)慢進(jìn)、退速度可在1020 mm/s之間用節(jié)流閥調(diào)節(jié)；（8）刮板速度：包括刮頭快進(jìn)速度、刮頭慢進(jìn)速度、刮頭退速度。刮頭快進(jìn)速度穩(wěn)定在50 mm/s左右，刮頭退速度穩(wěn)定在50 mm/s。 2.3.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)需要的液壓缸的理論輸出F和系統(tǒng)選定的供油壓力p來計(jì)算缸筒內(nèi)徑D（m），計(jì)算公式如下：（2-1）式中：F液壓缸的理論輸出力（N）；p供油壓力（MPa）。對于活塞桿直徑可以按經(jīng)驗(yàn)公式來初步選定活塞桿直徑，經(jīng)驗(yàn)公式

32、如下：（2-2）在此處確定為1）翻斗油缸翻斗油缸負(fù)載F=65KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=86.7mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=100mm；根據(jù)公式（2-2）得d=33.3mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=36mm。表2-3缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm）840125（280）1050（140）3201263160（360）1680（180）40020（90）200（450）25100（220）50032（110）250注：1.圓括號(hào)內(nèi)尺寸為非優(yōu)先選用者。2.內(nèi)徑上限可擴(kuò)展，按R10優(yōu)先數(shù)系列選用。表2-4活塞桿外徑尺寸系列42056160522631806257020082880220103

33、2902501236100280144011032016451253601850140注：直徑上限可擴(kuò)展，按R20優(yōu)先數(shù)系列選用。2）刮板油缸刮板油缸負(fù)載F=100KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=103.03mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=125mm；根據(jù)公式（2-2）得d=41.67mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=45mm。則翻轉(zhuǎn)液壓缸內(nèi)徑、活塞桿直徑及實(shí)際有效面積分別為：則刮板液壓缸內(nèi)徑、活塞桿直徑及實(shí)際有效面積分別為：2.3.4 計(jì)算液壓缸的流量根據(jù)活塞橫截面積和液壓缸運(yùn)動(dòng)速度來計(jì)算液壓缸流量。計(jì)算公式如下：（2-3）（2-4）（2-5）（2-6）式中：缸筒內(nèi)徑；活塞桿直徑；液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度。無桿腔面積；活塞桿面積；1）翻斗油缸2）刮板油缸第3章 制定液壓系統(tǒng)圖3.1油路液壓方案圖3.1.1 主換向控制油路設(shè)計(jì)圖3-1為主換向控制油路。泵5由電動(dòng)機(jī)6