垃圾推卸車的推鏟與推卸受力分析

垃圾推卸車的推鏟與推卸受力分析

1政府推機制推擴大受力目前，我國生產的垃圾車主要是后裝壓縮車。裝垃圾后，填充器加熱，垃圾被爐渣推到車箱中。后裝壓縮式垃圾車的推鏟均采用直面折彎形狀結構(見圖1),便于垃圾推卸干凈。推鏟與推卸油缸一端固定,推鏟兩端各裝兩個滑塊。推卸垃圾時,油缸推動推鏟前移,推鏟滑塊沿導軌滑動。推卸油缸的安裝角度和推鏟折彎斜度各廠取值不同,教科書中也未給出取值范圍,取值大小有何利弊?現(xiàn)以國產5140ZYS車和日本極東后壓縮式垃圾車為例進行分析,表1列出了三種后裝壓縮式垃圾車的參數(shù)。2推卸油缸的安裝角度推鏟在推卸垃圾過程中,受到推卸油缸的推力Ft、垃圾對推鏟的反作用力Fj、以及摩擦阻力Ff作用。推卸油缸的布置和推鏟折彎斜度的不同,推鏟的受力狀況也不同。5140ZYS垃圾車和日本極東的推鏟受力情況見圖1、圖2。假設推鏟的重量相同,車箱容積基本相等,所裝垃圾也基本相等,故垃圾對推鏟的反作用力可看成近似相等。5140ZYS的推鏟剛開始移動前的平衡方程為{∑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為推卸油缸的推力;α為推卸油缸的安裝角度;β為Fj的傾斜角度;W為推鏟的重力;Ff為摩擦阻力;Fj1、Ff2為垃圾對推鏟的反作用力,是垃圾的單位膨脹力、作用長度、垃圾與車廂壁面的整體摩擦系數(shù)的乘積;N1+N2為導軌對推鏟的法向反力。日本極東垃圾車的推鏟剛開始移動前的平衡方程為:{∑X=0?Ft′cosα′-Ff1′cosβ′-F′f2-Fj=0(3){∑Y=0?Ft′sinα′+Fj1?sinβ′+W-(Ν1′+Ν2′)=0(4)從圖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鏟的重力W,三個力使推鏟滑塊緊壓在導軌上,產生阻止推鏟前進的摩擦阻力Ff。由(2)式可得:Ν1+Ν2=Ftsinα+Fj1sinβ+W即Ff=μ(N1+N2)=μ(Ftsinα+Fj1sinβ+W)(5)式中:μ為靜滑動摩擦系數(shù)。從圖3看,推卸油缸基本水平布置,推鏟的摩擦阻力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)式可見,在W基本相等的情況下,5140ZYS垃圾車的推鏟折彎斜度比日本極東垃圾車的大,即垃圾對推鏟的反作用力大,故Fj1sinβ>Fj1′sinβ′。因α>α′,Ftsinα>Ft′sinα′,摩擦阻力Ff>Ff′。如果減小推卸油缸的安裝角α,垂直分力Ftsinα減小,摩擦阻力Ff減小,滑塊的磨損也減小。5140ZYS和日本極東的推卸油缸所需的最小推力,由(1)和(3)式分別可得:Ft=(Fj1sinβ+Ff+Fj2)/cosα(7)Ft′=(Fj1′cosβ′+Ff′+Fj2′)/cosα′(8)由圖2、圖3可見,5140ZYS和日本極東的推鏟高度基本相同,但寬度和長度比日本極東的大,垃圾對推鏟的作用面積大,因β<β′,故Fj1cosβ+Fj2>Fj1′cosβ′+Fj2′,而Ff>Ff′,因α>α′,且cosα<cosα′,推卸垃圾時,推鏟移動所需的最小推力Ft>Ft′。推卸油缸的安裝角α的大小直接影響推力的大小。由表1也可看出,5140ZYS垃圾車的推卸油缸缸徑大,不僅增加成本而且增加重量,還給布置帶來不利。3推擴大拉卸缸的安裝和控制由前述知,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。推卸油缸的安裝角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,滑塊的磨損越快,推鏟移動所需的最小推力也越大,油缸缸徑越大。推鏟折彎斜度越大,垃圾對推鏟的垂直分力越小,而推鏟對垃圾反作用力的垂直分力(向上)小,頂蓋的受力情況改善;但垃圾對推鏟的水平分力增加。此外,開始裝垃圾時,當滑板上移,刮板反轉,滑板下移,垃圾掉下來的多。但推鏟折彎斜度也不要小于38°,否則垃圾卸不干凈。MM左右,推鏟折彎斜度不大,但長度尺寸短,垃圾能全部卸完。當給填裝器一個放下指令時,推鏟自動地向后移動300MM左右,推鏟距離車箱邊緣100MM,填裝器回位后,不會與推鏟發(fā)生干涉。此外,開始裝垃圾時,當滑板上移,刮板反轉,滑板下滑,垃圾掉下來的少。因推鏟折彎斜度小,未折彎的部分較長,為能承受較大的橫向力,此段基本呈弧形狀,改善了受力狀況而重量又輕。推卸油缸安裝角α小,水平分力大,驅動效率較高。實際使用證明推卸油缸的安裝角α和推鏟折彎斜度的取值是合理的。國產后裝式壓縮式垃圾車推卸油缸采用雙作用缸或單作用缸,推鏟能伸出車箱和實現(xiàn)自動退回的不多,大部分是推鏟前移離車箱邊緣還有40MM左右就必須停下,填裝器回位才不會與推鏟發(fā)生干涉。為使垃圾卸完,推鏟折彎斜度取得大,而推鏟長度尺寸較長,重量較重。此外,推卸油缸的布置傾角偏大,水平分力減小,使缸徑增大。無論推卸油缸采用單作用缸還是雙作用缸,推卸油缸的安裝角α和推鏟折彎斜度只要合理取值,垃圾均能全部卸干凈,不會增加成本和重量,還可延長滑塊的使用壽