机械毕业设计（论文）带挂桶的压缩式垃圾车设计【全套图纸】

1、第1章 绪 论1.1 概述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 %

2、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。全套图纸，加153893706带挂桶的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、排出板机构和挂桶等组成。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： 1. 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。2. 干垃圾（可回收利用垃圾）：

3、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。3. 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。4. 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。本次设计的课题为带挂桶的压缩式垃圾车设计，来源于江苏悦达专用车 。本次设计主要是针对垃圾车车

4、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。第2章 总体方案论证2.1 本课题基本前提条件和技术要求 基本前提条件设计装运空间为12m3，设计要求必须符合机动车等设计要求。 技术要求1. 满足装运空间为12m3车。2. 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

5、可靠。3. 排出机构等运动件工作安全、可靠，且便于维修、调整。4. 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1.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。下放布置时，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。填料器上扬布置，整个填料

6、器可以绕轴旋转上扬70，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。2. 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:

7、1. 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。2. 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。 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:1.刮板的压缩

8、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。2.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。3.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。4.压缩油缸与地面的水平夹角1

9、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合理选择压缩机构液压控制方式压缩机构的控制系统会直接影响液压系统的可靠性,因而合理选择压缩机构液压控制方式将对后装压缩式垃圾车的性能起到至关重要的作用。滑动刮板式压缩机构工作步骤如图2-1(a) 刮板开启 （b）滑板下滑（c）破碎搂起 （d）压缩图2-1滑动刮板式压缩机构图1 .滑板 2.刮板 3.刮板油缸 4.滑板油缸图2-2填装机构结构图压缩机构每一工作循环有以下四个步骤:1. 刮板开当垃圾倒入填塞器装料斗后,操作刮板油缸控制阀,使刮板油缸活塞杆回缩,刮板向外翻转。2. 滑板下当刮板油缸活塞

10、杆回缩到位后, 操作滑板油缸控制阀使滑板油缸活塞杆回缩,滑板带动刮板沿轨道向下运动,刮板压向装料斗内的垃圾。3. 刮板进当滑板油缸活塞杆回缩到位后,反向操作刮板油缸控制阀使刮板油缸活塞杆外伸,刮板向内翻转,将装料斗内的垃圾刮起,盛于刮板上。4. 滑板上当刮板油缸活塞杆外伸到位后,反向操作滑板油缸控制阀使滑板油缸活塞杆外伸,滑板带动刮板沿轨道向上运动,将垃圾推入压实到车厢内。2.2.6 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

11、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。第3章 垃圾车整体设计3.1 垃圾车质量参数的确定 装载量按课题要求，所设计的垃圾车的车厢容积为，以标准垃圾的单位质量进行设计计算，取每立方米的标准垃圾质量为0.45t所以： =0.4512 =5.4t （3-1） 整备质量参考国内外同类型同级别的汽车的装载量与整备质量之比为新车型选择一个适当的整备质量利用系数，然后按其装载量,计算整备质量查汽车设计表2-10，由于为柴油车因此取整备质量利用系数=0.8 所以：=/=5.4/0.8=6.75t （3-2） 汽车的总质量载货汽车的总质量包括整

12、备质量、装载量以及驾驶室坐满人的质量，按课题的要求，所设计的垃圾车驾驶室为2个座位，无附加的装备，每人按65kg计算。所以： =+20.065 (3-3)=5.4+6.75+0.13=12.28t3.2 垃圾车发动机的选型 发动机最大功率及其相应转速由汽车设计表2-12选取比功率值，由于垃圾车为中型载货汽车，故取比功率为9根据公式：比功率=/ (3-4)可得：=9=912.28=110.52kw根据发动机最大功率选取与其相应的转速，中型货车柴油机的多为22003400r/min,取=3000r/min 发动机最大转矩及其相应转速根据式：= =7019 (3-5)求式中：发动机的转矩适应系数 最

13、大功率时的转矩 发动机的最大功率-最大功率的相应转速因为车用柴油机的值多在1.11.25（带校正器），所以取=1.15，代入上式可得： =70191.15 (3-6)=297.37与之比不宜小于1.4，通常取/=1.42.0,所以取： /=1.5 =/1.5=2000r/min （3-7） 发动机适应性系数根据式：= 发动机的转矩适应系数 (3-8)=1.151.5=1.725依据以上对发动机参数的要求，选用发动机的型号为：EQB180203.3 料斗容积与污水箱容积料斗容积直接反映垃圾车装载垃圾的能力和效果，由于受汽车底盘承载和结构布置的限制，垃圾车的斗容量不宜过大，否则对底盘的承载要求很高

14、，与汽车难以匹配，开发实用价值低。因此，料斗容积适合在0.251.5。取料斗容积为1，要与料斗容积相匹配，污水箱容量可根据用户的要求适当增减，设计时以250L为标准。3.4 底盘的改造底盘是保证垃圾车具有机动性好的关键，应选择质量好、承载能力大的底盘。垃圾车的车架按汽车的工作特性设计，垃圾车的工作特性与汽车的工作特性差异很大，垃圾装载时有较大的工作载荷传给车架，要求车架有较大的刚度支撑。修改悬架和发动机安装方法，改善操作稳定性和行驶平顺性。更新制动助力系统，产生更好的制动力，而且更加自然。后悬架（所有车型）为了提供更好的平顺性，去掉了后支撑副车架，同时增加了整个车辆的刚度，减轻重量。了改善操纵

15、稳定性，降低了副车架蹄部调整孔的位置，并改变了侧倾特性。增加了高速行驶过程中的直线稳定性，减少了补偿转向。 整备质量和轴荷分配由前面的计算得整备质量：=6750kg轴荷分配是汽车的重要质量参数，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大的影响。因此，在总体设计应根据汽车的布置形式、使用条件及性能要求合理地选定其轴荷分配。对垃圾车而言，满载时的前轴负荷多在28%上下。查汽车设计表2-11a得：42后轮双胎，短头货车在空载时：前轴负荷为：44%49%，取45%；后轴负荷为：51%56%，取55%。所以：空载时： 前轴轴载质量=45%=6750kg45%

16、=3037.5kg 后轴轴载质量=55%=6750kg55%=3712.5kg满载时：前轴负荷为：27%30%，取：28%，后轴负荷为：70%73%，取：72%所以：满载时前轴轴载质量=28%=12280kg28%=3438.4kg 满载时后轴轴载质量=72%=12280kg72%=8841.6kg 性能参数1. 最高车速考虑汽车的类型、用途、道路条件、具备的安全条件和发动机功率的大小等，并以汽车行驶的功率平衡为依据来确定。参见汽车设计表2-12知：垃圾车的最高车速在90120km/h，取为90km/h2. 燃料经济性参数参考总质量相近的同类车型的百公里耗油量或单位燃料消耗量来估算。参考汽车设

17、计表2-13知：总质量12t的柴油机垃圾车单位燃料消耗量为：1.431.53L/（100）,现取为：1.5 L/（100）3. 机动性参数最小转弯半径反映了汽车通过小曲率半径弯曲道路的能力和狭窄路面上或场地上调头的能力。其值可按下式计算： =+a (3-9) =式中：最大转角L转轴，4500mmK主销轴a转向轮的转臂通常取为3540，为了减小值，值有时可达45，取=404. 通过性参数查汽车设计表2-19得：最小离第间隙=0.25m接近角=35离去角=20纵向通过半径=5m 垃圾车挂桶的选配选配压缩式垃圾车YD5141ZYS的挂桶以及提升机构，挂桶的尺寸为：高550mm,宽1300mm。挂桶可

18、装载垃圾为100kg。挂桶和装载满垃圾的总质量为200kg。液压缸的最大推力为1500N,最大行程500mm。 举升液压缸的选配举升油缸的作用力来自于装料斗总成(包括滑板、刮板) 举升过程中对旋转支点的重力矩所产生的杠杆力。 取装料斗总成(包括滑板、刮板) 重量G =1950kg ,最大举升角。计算举升时装料斗总成和举升油缸对旋转支点的作用力矩。1. 装料斗总成作用力矩2. 举升油缸作用力矩举升时作用力矩随举升角而变化。3. 装料斗总成作用力臂 ：作用力矩 ：当时，4. 举升油缸作用力臂 =1.324 =作用力矩 当时，所以只要保证起始时刻能够举起装料斗则举升过程即可实现。同时也可以计算出:在

19、装料斗总成质心不变的情况下,油缸可举起的最大重量为2700kg。3.4.5 尺寸参数1. 轴距L可根据要求的货厢长度及驾驶室布置尺寸初步确定轴距L： L=+ S - (3-10)式中：货厢长度，根据装载量确定： =4620mm 前轮中心至驾驶室后壁的距离，取=815mm S驾驶室与货厢之间间隙，取S=500mm 后悬尺寸，参考同类型垃圾车取=2100mmL=4620+815+500-2100=3835mm2. 前后轮距与根据汽车设计表2-7，初选轮距： =1900mm =1850mm3. 外廓尺寸我国对公路车辆的限制尺寸要求总高不大于4m；总宽（不包括后视镜）不大于2.5m，左右后视镜等突出部

20、分的侧向尺寸总共不大于250mm；总长：载货汽车不大于12m。取总高为2710mm，总宽为2200mm，总长为7205mm。第4章 垃圾车厢体的设计4.1 合理选择卸料方式4.1.1 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:1. 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。2. 在倾翻作业时，车厢、压缩机构及垃圾的重心将后移、上升，车

21、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)。3. 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。4.1.2 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。4.2 确定厢体设计方案目前市面上最流行的垃圾

22、车车厢是流线型（图4-1），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4-2），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。图4-1 流线型厢体图4-2 方形厢体根据在江苏悦达专用车 的车型以及课题要求，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4-3。图4-3 厢体尺寸图4.3 垃圾车厢体成形工艺4.3.1 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

23、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。4.3.2 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：1.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。2.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

24、成本过高，否则将加重产品的附加成本，不利市场的销售。 3.研制周期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。4.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。5.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。6.拼料状态由于YD5141SYZ垃圾车车厢尺寸为4360、201

25、5、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。4.3.3成形工艺的选择几种工艺的比较及选择：1. 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。2. 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

26、宜试制或小批量生产。3. 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。4.3.4 拼焊工艺YD5141SYZ垃圾车车厢尺寸为4360、2015、16

27、45mm，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：1. 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。2. 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

28、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4-4，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4-4 拼焊图4.3.5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

29、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。 第5章 排出油缸安装角及排出板斜度取值5.1 排出板的结构及工作情况目前,国内生产的垃圾车主要是后压缩式,垃圾装满后,填料器举升,排出机构将垃圾推出车厢。后压缩式垃圾车的排出机构均采用直面折弯形状结构,便于垃圾推卸干净。排出机构与排出油缸一端固定,排出机构两端各装两个滑块。推卸垃圾时,油缸推动排出机

30、构前移,排出机构滑块沿导轨滑动。排出油缸的安装角度和排出机构折弯斜度各厂取值不同,教科书中也未给出取值范围, 取值大小有何利弊? 现对排出机构进行受力分析，确定其取值。5.2 排出机构的受力分析如图 5-1 图5-1 受力分析示意图排出机构在推卸垃圾过程中, 受到排出油缸的推力 、压缩的垃圾在车厢四壁产生的摩擦阻力 、排出板上方垃圾对排出板的作用力、排出机构的重力、垃圾重量和排出机构重量在底板上产生的摩擦力以及导轨对排出板机构的法向作用力，的作用。排出油缸的布置和排出板折弯斜度的不同,排出机构的受力状况也不同。刚开始移动前的平衡方程为： （5-1） （5-2）式中：推卸油缸的安装角度，为的倾斜

31、角度 从图中看, 、均有水平分力、和向下的垂直分力、,水平分力推卸垃圾,向下的垂直分力以及排出机构的重力W , 三个力使排出机构滑块紧压在导轨上, 产生阻止排出机构前进的摩擦阻力。由(5-2) 式可得:即 = = （5-3）式中：滑动摩擦系数。排出油缸所需的最小推力,由5-1式得: （5-4）5.3 取值范围的探讨由（5-3）（5-4）式知, 排出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。排出油缸的安装角越大, 推力的水平分力越小, 垂直分力越大,即摩擦阻力越大, 滑块的磨损越快, 排出机构移动所需的最小推力也越大, 油缸缸径越大。排出板折弯斜度越大,垃圾对排出板的垂

32、直分力越小,而排出板对垃圾反作用力的垂直分力(向上) 小, 顶盖的受力情况改善;但垃圾对排出板的水平分力增加。此外,开始装垃圾时,当滑板上移,刮板反转,滑板下移,垃圾掉下来的多。但排出板折弯斜度也不要小于38,否则垃圾卸不干净。为了整车垃圾压缩后密度均匀，延长油钢的使用寿命，根据5.1节的分析，排出油缸的安装角度应近可能大一点。无论怎样，排出油缸的安装角和排出板折弯斜度只要合理取值,垃圾均能全部卸干净,不会增加成本和重量,还可延长滑块的使用寿命。因此, 根据实习时的现场观察和结构设计，排出油缸的安装角度取62。排出板折弯斜度不要太大,否则开始填装垃圾时, 垃圾掉下的多, 填装效率不高, 过小时

33、垃圾卸不干净, 一般应在3845之间，因此决定取45。此外,为使顶盖能承受垃圾对它向上的膨胀力,顶盖应做成弧形结构。第6章 液压系统设计6.1 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6-1) 和斜置(图6-2) 。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6-1 推板油缸平置示意图图6-2 推板油缸斜置示意图6.1.1垃圾收集时压缩原理如图6-3 ,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

34、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2 MPa) 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。6.1.2排出板油缸推力排出板油缸是多级油缸,在收缩过程中,推力会因为活塞截面积的不同发生阶段性的变化。而且在实际工作中,在垃圾挤压的情况下,油缸活塞杆由小到大顺序收回,所以推力变化的趋势是由小到大。以三级油缸为例, 推力变化趋势与推板后退行程L

35、 的关系见图6-4 。= PS I （6-1）式中：排出板油缸推力P 背压值Si 活塞的作用面积 图6-3 背压油路原理图 图6-4 F油箱与推板L的关系6.1.3背压力1. 平置油缸当油缸平置时(图6-5) , = ,推力变化的趋势是由小到大,从而导致背压力的变化,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。2. 斜置油缸在推板油缸斜置的情况下,随着推板向主箱前端移动,的增大, 背压力() 逐渐减小(图6-6) , = 。但同时,因为活塞截面积阶段性的增大,又会在一定程度上弥补因角度变化引起的背压力损失。图6-5 平置油缸

36、背压力 图6-6 斜置油缸背压力6.1.4 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:1. 节省安装空间,提高主箱容积利用率。2. 有利于垃圾在压缩过程中密度均匀。3. 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。4. 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。6.1.5 液压系统工况分析根据设计要求，在排卸垃圾时，液压系统能发出足够的力使垃圾排出；在装载垃圾时，为了使压缩后的垃圾密度均匀，提高其装载量，液压系统要提供一定的背压力，使其满足设计要求。所以，液压原理图如图6-7图6-7 液压原理图6.2 液压缸的设计计算6.

37、2.1计算工作循环中的最大载荷1. 对排出机构进行受力分析,见图5-1可得如下方程： （6-2） （6-3）式中：推卸油缸的推力 ，也就是液压缸的最大载荷 推卸油缸的安装角度 压缩的垃圾在车厢四壁产生的摩擦阻力 排出板上方垃圾对排出板的作用力 为的倾斜角度 排出板机构的重力垃圾重量和排出板机构重量在底板上产生的摩擦力，为导轨对排出板机构的法向作用力由5-2式得， （6-4）2. 排出机构的重量计算底部钢管： 式中：方管边长 ()方管壁厚 ()每米钢管重量 () 方管长 ()顶部钢管： 侧部钢管：侧部钢管1：侧部钢管2： 侧部钢管3： 此钢板的理论重量为，所以，此钢板重量为： 排出板前板： 所以

38、，排出机构重量 因为，一些小零件采取估算的方式以及计算误差所以，最后取 3. 压缩的垃圾在车厢四壁产生的摩擦阻力的计算 式中：厢体的有效长度 厢体的有效宽度 厢体的有效高度 垃圾压缩后对厢体的压力 ，垃圾的单位膨胀力为6235，那其对厢体的压力 垃圾与车厢壁之间的动摩擦系数，查表取4. 排出板上方垃圾对排出板的作用力的计算 式中：排出板机构底部长度 重力加速度 垃圾压缩后的密度 5. 垃圾重量和排出板机构重量在底板上产生的摩擦力的计算 式中： 厢体的容积 排出板机构与导轨之间的动摩擦系数，查表取 F. 将上述数据代入式（5-4）中则， 6.2.2 确定液压缸参数1. 此液压缸为三级液压缸，各级

39、压力和速度可按活塞式液压缸有关公式来计算。 式中：一级液压缸内径，二级活塞杆尺寸，三级活塞杆尺寸 液压缸工作压力，初算时取系统工作压力12.7MPa； 液压缸回油腔背压力；为 活塞杆与液压缸内径之比，液压缸采用差动连接；比值取0.7 工作循环中最大的外负载；cm 液压缸的机械效率，一般cm=0.90.97；标准的液压缸直径系列取2。根据计算的结果在活塞尺寸系列之中，所以取依此类推：标准的活塞杆尺寸系列圆整为2根据已取的缸径和活塞杆直径，计算液压缸实际有效工作面积，无杆腔面积A1，有杆腔面积A2、A3分别为： 2. 计算液压缸的流量 式中： 排出机构的速度7.73. 液压泵流量,压力的计算 液压

40、泵向液压缸输入的最大流量为：若取回路泄漏系数K=1.1，则泵的流量： q=1.1181.3=199.43L/min。液压缸的最大工作压力为=12.7MPa,在进油路上的压力损失一般为0.51.5MPa,现取0.8MPa。则液压泵的最高工作压力：根据计算出的泵的流量和工作压力，由作总体设计人员参考。4. 计算电动机的驱动功率 （6-5）式中：p 液压泵的出口压力（Pa），其值等于液压缸的进口压力与泵到液压缸这段管路压力损失之和，压力损失取； q 液压泵输出流量()，q=199.43L/min=3.3210-3m3/s； 液压泵的效率，取3所以： 5. 液压缸的设计计算 （6-6）+ = （6-7

41、）式中： 液压缸密封处摩擦力由式5-6和式5-7可求得为 （6-8）详细计算见6.2.2节，6.2.3 确定管道直径管道的材料一般推荐采用10号、20号的薄壁无缝钢管、和拉制紫铜管。钢管承受的工作压力较高，价廉，所以本系统主要采用钢管。油管直径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。 油管的内径d按下式进行计算： （6-9）式中： d 管道直径（mm）；q 液体流量（L/min）； v 允许流速，按金属管内油液推荐流速值选用，吸油管路取v 0.52m/s,压油管路取v2.56m/s。 管道的壁厚可根据工作压力由下式计算得出： （6-10）式中：p 工作压力，取工作

42、压力为12.7MPa；d 油管内径（mm）； 许用应力（MPa），对于钢管98.1MPa,对于铜管25Mpa。本系统主油路流量取差动连接时流量q = 181.3 L/min,允许流速按压油管路取v = 4m/s, 则管道内径为： 油管的壁厚： 可选用外径D为34mm3的10号冷拉无缝钢管。吸油管按式5-8、式5-9计算可得：壁厚：故可选用外径D为65mm的10号冷拉无缝钢管。钢管弯曲半径不能太小，其最小曲率半径R3D，油管经弯曲后，弯曲处侧壁厚的减薄不应超过油管壁厚的20%，弯曲处内侧不应有明显的锯齿行波纹、扭伤或压坏，弯曲处的椭圆度不应超过15%。6.2.4 液压油的选择该系统为一般液压传动

43、,所以在环境温度为-5C35C之间时,一般选用20号或30号液压油.冷天用20号机械油,热天用30号机械油。由与本系统容量较大，故不必进行系统温升的验算。6.2.5 液压缸壁厚、外径及工作行程的计算1. 中低压液压系统中，液压缸的壁厚一般不做计算，按经验选取，则缸筒外径 （6-11）按标准JB1068-67系列选取液压缸的外径为240mm4。缸筒壁厚的校核，液压缸的内径()与其壁厚（=0.540=20mm）的比值=10，故可用薄壁圆筒的壁厚计算公式进行校核 （6-12）式中： 液压缸壁厚（mm）； 试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍（MPa）； 缸筒材料的许用应力，无缝钢管=1

44、00110MPa。 =19.05mm20mm所以所选壁厚满足要求。2. 液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，所选的执行机构即液压滑台的工作行程为3410.5mm，结合液压缸活塞行程参数系列确定液压缸的工作行程为3600mm。6.2.6 液压缸缸底和缸盖的计算在中低压系统中，液压缸的缸底和缸盖一般是根据结构需要进行设计，不需进行强度计算。6.2.7 液压缸进出油口尺寸的确定液压缸的进出油口尺寸，是根据油管内的平均速度来确定的，要求压力管路内的最大平均流速控制在45m/s以内，过大会造成压力损失剧增，而使回路效率下降，并会引起气蚀、噪音、振动等，因此油口不宜过小，一般可按文

45、献2选用，本系统选用进出油口M482的螺纹接头。根据以上计算及选用的参数综合为表6-1。6.2.8 液压缸结构设计液压缸体与缸盖的连接结构选用外半环连接4，此种结构的优点是重量比拉杆连接的小。活塞与活塞杆的接结构采用螺纹连接，这种结构连接稳固，活塞与活塞杆之间无公差要求。根据密封的部位、温度、运动速度的范围，活塞与缸体的密封形式选用高低唇Y形圈，这种密封圈的内外两唇边长不同，直接密封用较短唇边，这样就不易翻转，一般不要支承。表6-1 液压缸基本参数缸筒内径（mm）缸筒外径(mm)二级活塞杆直径(mm)三级活塞杆直径(mm)进出油口连接公称直径螺纹连接20024014010040M482活塞杆导

46、向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，可以使结构简单。活塞杆处的密封形式用Yx形密封圈。为了清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘，保证油液清洁及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈，本系统选用无骨架防尘圈。液压缸带动工作部件运动时，因为运动部件的质量较大，运动速度较高，则在行程终点时，会产生液压冲击甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞，为防止这种现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。 常用的缓冲结构有：1. 环状间隙式节流缓冲装置 适用于运动惯性不大、运动速度不高的液压系统。2. 三角槽节流缓冲装置三角槽节流缓冲装置是利用被封闭液体

47、的节流产生饿液压阻力来缓冲的。3. 可调节流缓冲装置这种节流阀不紧有圆柱形的缓冲柱塞和凹腔等结构，而且在液压缸端盖上还装有针形节流阀和单向阀。液压系统如果长期停止工作，或油中混有空气，液压缸重新工作时产生爬行、噪声和发热等现象。为防止这些不正常现象产生，一般在液压缸的最高位置设置放气阀。6.2.9 液压缸主要零件的材料和技术要求1. 缸体材料选用45钢。内径用H9配合，粗糙度Ra0.3,内径圆度、圆柱度不大于直径公差之半，内表面直线度在500mm长度不大于0.03mm，端面与缸盖固定时，端面跳动量在直径100mm上不大于0.04mm,为防止腐蚀和提高寿命，内表面可镀铬，层厚0.030.04mm

48、，在进行抛光，缸体外涂外耐腐蚀油漆。2. 缸盖常用材料有：35钢、45钢或铸钢；做导向时选用铸铁、耐磨铸铁。故可选取前缸盖HT200、后缸盖为35钢。配合表面的圆度、圆柱度不大于直径公差之半，端面在对孔轴线的垂直度在直径100mm上不大于0.04mm.3. 活塞材料选用HT200。外径的圆度、圆柱度不大于直径公差之半，外径对内孔的径向跳动不大于外径公差之半，端面对轴线垂直度在直径100mm上不大于0.04mm，活塞外径用橡胶密封圈密封时可取f9配合，内孔与活塞杆的配合取H8。4. 活塞杆本设计中是空心活塞杆，选用的材料为45钢的无缝钢管。杆外圆柱面粗糙度为Ra0.8,材料进行热处理，调质5258HRC，外径的圆度、圆柱度不大于直径公差之半，外径表面直线度在500mm长度不大于0.03mm，活塞杆与前端盖采用H9/f9配合，与活塞的连接可采用H9/h8配合。6.2.10 选择各类控制阀1确定控制阀的压力和流量参数各控制阀的压力取决于液压泵的工作压力。该压力值应纳入中压系列，压力参数确定为13.5MPa。2 确定各类控制阀的型号系统工作压力为12.7MPa,油泵的额定最高压力为13.5MPa，所以可以选取额定压力大于或等于13.5MPa的各种元件