垃圾运输车垃圾排出机构及箱体设计-毕设

哈尔滨理工大学学士学位论文垃圾运输车垃圾排出机构及箱体设计摘要随着中国的城市化步伐越迈越大以及城镇居民，普通老百姓的生活水平不断的提高，每天有不计其数垃圾被排放。高效的垃圾压缩运输是一种很好的解决方式，通过对国内外垃圾处理方式的分析以及垃圾车未来发展的预测，传统的敞篷式、倾斜式等垃圾运输车存在许多缺点，很明显跟不上城市化发展的步伐，而后装式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。本次课题研究的是垃圾车箱体及垃圾排出机构设计，其内容主要是针对垃圾车车厢上装箱的设计和排出机构和液压系统的设计。首先根据总体结构设计的要求对垃圾车车厢和排出机构液压系统进行了设计。车厢是垃圾车的重要部件之一，主要起装载、运输垃圾之用。运输过程中，不良机构容易造成二次污染。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；最后是进行液压系统的设计，在设计过程中，首先计算液压缸的外部载荷，然后根据结果计算出液压缸的主要参数，进而一步步确定液压系统中其他元件的参数。通过分析垃圾收缩时的收集原理，确定基本的液压传动方案，通过对排出机构的分析进行液压系统机构设计。关键词：垃圾车；后装式；压缩式The design of discharging institutions of Garbage truck and cabinetAbstractWith the urbanization of China and Vietnam as well as the step the greater the standard of living of the people by increasing daily waste countless emissions. Efficient transport of compressed garbage is a good solution, by way of an analysis of waste disposal at home and abroad, as well as refuse collection vehicles forecast the future development of the traditional open-style, tilt-type vehicles such as refuse the existence of many shortcomings, it is clear that with non - on the pace of urbanization, and then compression-loading garbage garbage can solve the transport problem is contained in the deficit, reducing cost of transportation of garbage, municipal solid waste collection is the development direction of transport.The research is the refuse collection vehicles and refuse from institutions cabinet design, the contents of the main compartment refuse collection vehicles for the design of the packing and from agencies and the design of the hydraulic system. First of all, the overall structure of the design in accordance with the requirements of the refuse truck body compartment and hydraulic system from the design. Compartment refuse collection vehicles is one of the important parts, mainly from loading, transport of refuse only. Transport process, the adverse cause secondary pollution agencies. According to design requirements, identified the main cabinet shape and size parameters, focus on its seal; from the main body is used to schedule garbage and refuse disposal at the time of loading to provide a back pressure on the density of compressed garbage uniform; final is the hydraulic system design, during the design process, first of all, the calculation of the external load of hydraulic cylinder, and then calculated based on the results of the main parameters of the hydraulic cylinder, and then step by step in the hydraulic system to determine the parameters of other components. Through the design, the new compression type garbage truck after the workers to reduce labor intensity and effective solution to the transport process of floating junk, giving away, leakage and other issues, to improve transport efficiency and reduce the transportation costs to the environmental protection requirements, to meet the design requirements .Keywords: garbage trucks；after loading；compression目录摘要.IAbstract.II第1章 绪论11.1 课题背景11.2 方案指定1第2章 总体方案论证22.1 本课题基本前提条件和技术要求22.2 结构方案确定2第3章 垃圾运输车主厢体结构设计93.1确定主厢体结构设计方案93.2合理选择卸料方式123.3推板滑动导轨的布置143.4垃圾车厢体成型工艺方案16第4章 压缩式垃圾车推卸油缸安装角及推卸板斜度取值计算194.1推卸机构的结构和工作情况194.2推卸机构的受力分析194.3取值范围的探讨21第5章 液压系统的设计225.1确定液压系统方案225.2液压缸设计计算265.3油箱设计385.4液压泵装置395.5辅助元件的选用40第6章 结论42参考文献43致谢44附录4542第1章 绪论1.1 课题背景和意义随着中国的城市化步伐越迈越大以及老百姓的生活水平不断的提高，每天有不计其数垃圾被排放，垃圾的“集中化分散式”处理成了各地政府所面临的一个重要问题。一方面垃圾的成份发生了很大变化，其特点为垃圾种类繁多，密度不断的降低但是可压缩性却在增强。如果仍然按照前几年的垃圾运输方式，势必将更加容易形成垃圾清运中的亏载现象，使垃圾的运输成本增加，运效率降低；另一方面由于城市人口的激增，城市圈不断的扩大，这种状况导致了近郊已经没有足够的空地来填埋垃圾，各地政府不得不考虑在远离市区的郊区建立新的垃圾处理场所，以此来暂时地解决源源不断的城市垃圾处置问题。目前国内外垃圾运输车主要是集中在传统的敞篷式、倾斜式等方式，很显然这些类型的垃圾运输车存在许多缺点，明显跟不上城市化发展的步伐，而后装式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。1.2 方案指定根据设计思想，该设计的内容主要是针对垃圾车车厢上装箱的设计和排出机构及液压驱动系统的设计。车厢是垃圾车的重要部件之一，主要起装载、运输垃圾之用，重点考虑其密封性；其次是排出机构，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，通过其工作情况进行受力分析，进行取值范围的讨论和论证；最后是液压驱动系统的设计，首先计算液压缸的外部载荷，然后根据结果计算出液压缸的主要参数，进而一步步确定液压系统中其他元件的参数。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2.1.1 基本前提条件2.1.2 技术要求a. 满足装运空间为13m3左右的垃圾运输车。b. 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、安全棒等工作性能可靠。c. 排出机构等运动件工作安全、可靠，且便于维修、调整。d. 尽量使用标准通用件，以便降低制造成本。2.2结构方案确定2.2.1 传统垃圾车的结构分析传统的垃圾车主要采用敞篷式、倾斜式等运输自卸方式，这种类型垃圾车污水，油渍等所引起的二次污染问题。图2-1 传统垃圾运输车自卸示意图2.2.2 本垃圾车的基本结构特点a. 车厢矩形截面的车厢型式。图2-2 车厢纵截面b. 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。下放布置如图2-3所示，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的安全性能。图2-3 垃圾车填料器下放布置填料器上扬布置，整个填料器可以绕轴旋转上扬95，如图2-4所示，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。图2-4 垃圾车填料器上扬布置c. 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。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。、 图2-5 折面型和去面型推铲的结构形式2.2.3垃圾车载质量利用系数的提高形结构。受力构件采用局部加强法等,从而降低专用装置的重量。2.2.4 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:a.刮板的压缩面积根据使用场合、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。b.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。c.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。d.压缩油缸与地面的水平夹角1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。图2-6 压缩机构受力示意图2.2.5 压缩机构垃圾压缩机构的结构型式有多种,我们采用的是滑板刮板式压缩机构。如图2-7所示,滑板刮板式压缩机构由滑板、刮板和油缸等组成。滑板可沿尾箱两侧壁上的导轨作斜向运动,而刮板与滑板铰接工作时,刮板绕铰接点转动。滑板的移动和刮板的转动分别由两组油缸来实现。在工作时,已倒入尾箱的垃圾通过压缩机构的扫刮、压实被压入车厢,当压向卸料推板的垃圾负荷达到一定压力时,卸料推板自动向车厢前部移动,达到将垃圾均匀压缩的目的。1- 车厢2- 压实油缸3- 滑板4- 扫刮油缸5- 扫刮板6- 尾箱图2-7 滑板刮板式压缩机构滑板刮板式的工作原理是:垃圾倒入尾箱后,刮板首先反转,接着滑板下移,刮板初步压碎、压扁垃圾。刮板接着正转,扫刮垃圾,将垃圾扫入车厢口。滑板随即上移,刮板将垃圾压入车厢,完成垃圾压缩过程。其工作示意图如图2-8所示图2-8 滑板刮板式压缩机构工作示意图压缩机构的工作原理图和液压系统图将在以后的章节中详细的叙述。2.2.6 车辆密封第3章 垃圾运输车主厢体结构设计3.1 确定主箱体结构设计方案目前国内外最流行的垃圾车车厢是流线型（图3-1），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3-2），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3-1 流线型厢体图3-2 方型厢体3.1.1车厢容积确定在后装压缩式垃圾车的车厢设计中，最玉要的一个问题是确定它的容积。所谓容积是指推铲完垃圾以后的车厢实际容积，它是垃圾车整车的主要参数。垃圾的组成成份非常复杂，而且因时、因地而异。它的密度、摩擦系数、可压缩性等物理性质无法准确地测定。即使测定出某一地区、某一时期的平均值，而在实际收集、装载的特定条件下，也会相差很远。因此，在确定车厢容积前就必须假定一个垃圾的“计算密度”。=m/v/p当载质量m一定时，p值大，所设计的车厢的承载能力越小，但要求填装压缩机构具有较大的挤压力，因而对机构和液压系统的要求提高，设计和制造过程中的困难和费用增加，甚至驱动器的功率输出也会难以匹配。此外，还要考虑到.所假定的p，对于该地区所有时期的垃圾测定比较、垃圾的组成成份是否合适。通过大量的测定或者计算来确定p值都是非常困难的，故希望能借鉴国外较成熟的经验和在这些年内的研制、试验和试用的新技术来探讨它，以求找出适合于我国国情的p值。3.1.2车厢截面形状的确定车厢的纵截面一般为直角梯形，见图3-3，其后端的斜角a有利于填装器把垃圾以一定的角度送入车厢。暂时把a，角称为安装角，它的大小要与推铲和填装器的设计一起考虑。车厢安装在车架上时，应与车架上面成1 左右的倾角，以便压出污水能从车后排出，由于这个角度值很小，故在后面的分析中将予忽略。图3-3 主箱体示意图车厢的横截面有图3-4所示矩形和鼓形两种。图3-4 主箱体截面示意图从受力的角度看，鼓形截面不仅能承受较大的垃圾横向膨胀力，而且因为形成了顶面、左侧面和右侧面三个纵向柱面，所以加强了车厢的纵向刚性和扭转刚性。因而，在中小型垃圾车上设汁这种截面时，除车厢两端外，中图3-5 主箱体尺寸图3.2 合理选择卸料方式3.2.1 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。3.2.2 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。推板卸料的驱动方式有两种，第一种是多级油缸直接驱动式。一般的设计可以把油缸水平布置，以获得较高的驱动效率并可简化结构，见图3-6a。如果油缸水平布置受到长度尺寸的限制，则可斜向布置，见图3-6b。但这样的布置不仅增加了受力构件，而且油缸驱动力的垂直分力作用在导轨上，增大了摩擦力，降低了驱动效率。图3-7 放大驱动行程驱动式3.3 推板滑动导轨的布置3.3.1 工字钢中置式如图3-8所示,在车厢底板纵向中心线装一根工字钢导轨,导轨可同时兼作车厢主纵梁。这种布置方式的缺点是导轨与滑块的配合精度要求较高,推板的稳定性差。1-滑板滑块2-工字钢3-横梁4-车架图3-8 中置式导轨布置3.3.2 边置式在车厢两侧焊接纵向槽钢,如图3-9所示,这种布置方式的推板横向稳定性好,但车厢两侧横梁承受较大的弯曲应力。1-滑块2-车3-导轨图3-9 边置式导轨布置3.4 垃圾车箱体形成工艺方案3.4.1 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。3.4.2 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：a. 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，如前板为拉伸或压缩成形，侧板和顶板主要为弯曲成形等。b. 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成本过高，否则将加重产品的附加成本，不利市场的销售。c. 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。本次毕业设计所参照的湖北程力汽车有限公司的东风多利卡后压缩式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。d. 设备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。e. 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操作人员的技术水平。f. 拼料状态由于东风多利卡后压缩式垃圾车车厢尺寸为4360、2015、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。3.4.3 成形工艺的选择几根据以上几种工艺方法的比较，结合东风多利卡后压缩式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。3.4.4 拼焊工艺本次毕业设计所设计的后压缩式垃圾车车厢尺寸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：a. 前板的拼焊前板零件的成形是拉伸或压缩成形，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落，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。b. 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主要有弯曲成形（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3-8，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3-8 拼焊图3.4.5结果分析经过法选择中，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4章 压缩式垃圾车推卸油缸安装角及推铲斜度取值计算4.1 推卸机构的结构和工作情况目前，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。4.2推卸机构的受力分析图4-1 受力分析示意图推卸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、推卸板上方垃圾对排出板的作用力、推卸机构的重力、垃圾重量和推卸机构重量在底板上产生的摩擦力以及导轨对推卸板机构的法向作用力，的作用。排出油缸的布置和推卸板折弯由(4-2) 式可得:即 = （4-3）式中：滑动摩擦系数。排出油缸所需的最小推力,由4-1式得: （4-4） 4.3取值范围的讨论由（4-3）（4-4）式知, 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，推卸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, 根据参考资料的说明和结构设计，推卸油缸的安装角度取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。国产后装式压缩式垃圾车推卸油缸采用双作用缸或单作用缸,推铲能伸出车箱和实现自动退回的不多,大部分是推铲前移离车箱边缘还有40 mm左右就必须停下,填装器回位才不会与推铲发生干涉。为使垃圾卸完,推铲折弯斜度取得大,而推铲长度尺寸较长,重量较重。此外,推卸油缸的布置倾角偏大,水平分力减小,使缸径增大。无论推卸油缸采用单作用缸还是双作用缸,推卸油缸的安装角和推铲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。 第5章 液压系统的设计5.1 确定液压系统法案图5-1 推板油缸平置示意图图5-2 推板油缸斜置示意图5.1.1垃圾收集时压缩原理图5-3 背压油路原理图5.1.2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 的关系见图5-4 。图5-4 F油箱与推板L的关系5.1.3背压力图5-5 平置油缸背压力图5-6 斜置油缸背压力5.1.4 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5.1.5 填装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5-7图5-7 液压原理图5.2 液压缸的设计和计算5.2.1 基本计算A. 对排出机构进行受力分析,见图4-1可得如下方程： （5-2） （5-3）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 （5-4）B. 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1，所以，此钢板重量为： 排出板前板： 所以，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 C. 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D. 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 E. 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， 5.2.2 确定液压缸参数a. 此液压缸为三级液压缸，各级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；b. 计算液压缸的流量 式中： 排出机构的速度7.7c. 液压泵流量,压力的计算 液压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：d. 计算电动机的驱动功率 （5-5）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：e. 液压缸的设计计算 （5-6）+ = （5-7）式中： 液压缸密封处摩擦力由式5-6和式5-7可求得为 （5-8）详细计算见5.2.2节，5.2.3 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： （5-9）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： （5-10）式中：p 工作压力，取工作压力为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%。5.2.4 液压油的选择该系统为一般液压传动,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。5.2.5 液压缸壁厚、外径及工作行程的计算 （5-12）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=100110MPa。 =19.05mm20mm所以所选壁厚满足要求。b. 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。5.2.6 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。5.2.7 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5-1。5.2.8 液压缸结构设计 (1)缸体与缸盖的连接形式 法兰连接优点：（1）结构简单，成本低 （2）强度较大，能承受高压缺点：（1）径向尺寸较大 （2）用钢管焊上法兰，工艺过程复杂螺纹连接优点：（1）外型尺寸小（2）重量较轻缺点：端部结构复杂，工艺要求较高外半环连接优点：（1）结构较简单（2）加工装备方便缺点：（1）外型尺寸较大（2）缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒壁厚内半环连接优点：（1）外型尺寸小（2）结构紧凑，重量较轻缺点：（1）缸筒开槽，削弱了强度（2）端部进入缸体内较长，安装时密封圈易被槽口檫伤综合以上，确定液压缸体与缸盖的连接结构选用外螺纹连接4。(2)活塞和活塞杆的连接结构焊接结构结构简单，比较牢固 螺纹连接结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置半环连接结构简单，拆装方便，不易松动，但会出现轴向间隙锥销连接结构可靠，用锥销连接，销孔必须配铰活塞与活塞杆的接结构采用螺纹纹接，这种结构连接稳固，活塞与活塞杆之间无公差要求。（3）活塞杠导向部分的结构活塞杠导向部分的结构，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，也可以做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。结构形式特点端盖直接导向（1）端盖与活塞杆直接接触导向，结构简单，但磨损后只能更换整个端盖。（2）盖与杆的密封常用O型和Y型密封圈。导向套导向（1）导向套与活塞杆接触支承导向，磨损后便于更换，导向套也可用耐磨材料。（2）盖与杆的密封常用Y型和V型。密封可适用于中高压液压缸。综合以上各种结构形式，确定采用导向套导向。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5-1 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。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：a. 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。b. 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的节流产生的液压阻力来缓冲的。c. 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5.2.9 液压缸主要零件的材料和技术要求a. 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，在进行抛光，缸体外涂外耐腐蚀油漆。b. 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.a. 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。d. 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螺纹连接。5.2.10 选择各类控制阀A 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。B 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，其流量按实际情况分别选取。根据所拟订的液压系统图，按通过的各元件的最大流量来选择液压元件的规格。a. 溢流阀溢流阀4的压力调整值为系统压力最高值，其值比泵的最高工作压力稍大即可，所以选择溢流阀的型号为DBDA10/20。 b.定压阀定压阀7的压力值为液压缸工作压力的，其值为3.1MPa,所以选择定压阀的型号为DBD10/5。c. 单向阀的型号为S10A015.3 油箱设计油箱的主要功用是存储油液，散发系统中累积的热量促进油液中气体的分离沉淀油液中的污染物等作用。液压系统中的油箱有整体式和分离式两种。整体式油箱利用主机的内腔作为油箱，这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收，但增加了设计和制造的复杂性，维修不便，散热条件不好。分离式油箱单独设置，与主机分开，减少了油箱发热和液压源振动对主机工作精度的影响，因此的到了普遍的采用。a.油箱的有效容积（油面高度为油箱高度的80%时的容积）应根据液压系统发热散热平衡的原则来计算，这项计算在系统负载较大长期连续工作时是必不可少的。但对于一般情况来说，油箱的有效容积可以按液压泵的额定流量q(L/min)估计出来。 V=q (5-13)式中，V为油箱的有效容积（L）；为与系统压力有关的经验数字，低压系统=24，中压系统=57，高压系统=1012。 b.吸油管和回油管应尽量相距远些，两管之间要用隔板隔开，以增加油液循环距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。隔板高度最好为箱内油面高度的3/4。吸油管入口处要装粗滤油器。粗滤油器与回油管管端在油面最低时浸没在油中。回油管管端宜斜切45，以增大出油口截面积，减慢出口处油流速度。c.为了防止油液污染，油箱上各盖板管口处都要妥善密封。注油器上要加过滤网。防止油箱出现负压而设置的通气孔上须装空气滤清器。d.为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养。按GB/T3766-83规定，箱底离地至少应在150mm以上，厢体上注油口的近旁必须设置液位计。滤油器的安装位置应便于装拆。箱内各处应便于清洗。e.油箱中如要安装热交换器，必须考虑好它的安装位置，以及测温控制等措施。f.分离式油箱一般用2.5mm4mm钢板焊成。箱壁愈薄，散热愈快。大尺寸油箱要加焊角板筋条，以增加刚性。g.油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料。外壁如涂上一层级薄的黑漆（不超过0.025mm厚度），会有很好的辐射冷却效果。铸造的油箱内壁一般只进行喷砂处理，不涂漆。5.4 液压泵装置5.4.1 液压泵的安装方式泵装置采用非上置卧式安装，这种安装方式与其他安装方式的比较见表5-2。5.4.2 液压泵与电机的连接液压泵与电机之间的联轴器用简单型弹性圈柱销联轴器，这种联轴器的结构简单，装卸方便，使用寿命长，传递扭矩范围较大，转速较高，弹性好。安装联轴器的技术要求是：a. 半联轴器做主动件；b. 半联轴器与电动机轴配时采用H7/h6配合，与其他轴端采用低于H7/h6的配合。c. 最大轴度偏差不大于0.1mm，轴线倾斜角不大于40。大流量泵的额定转速低于电动机的额定转速，故泵与电机之间要用减速器相联。表5-2各种安装方式的比较 安装方式比较项目上置立式上置卧式非上置卧式振动情况较大小占地面积小较大油箱清洗较麻烦容易液压泵工作条件工作条件好一般好对液压泵安装的要求泵与电机同心1 泵与电机同心2 考虑液压泵的自吸高度3 吸油管与泵连接处密封要求严格1泵与电机同心2吸油管与泵连接处密封要求严格5.5 辅助元件的选用5.5.1 滤油器液压系统中油的过滤精度是以污粒最大粒度为标准，一半分为四类：粗的（d100pm），普通的（d10pm），精的（d5pm），特精的（d1pm）。液压系统中常用的滤油器，按滤芯形式分，有网式线隙式纸芯式烧结式磁式等；按连接方式又可分为管式板式法兰式和进油口用四种。各式滤油器及其特点:（1）网式滤油器滤油器属于粗滤油器，一般安装在液压泵吸油路上，以次保护液压泵。它具有结构简单通油能力大阻力小易清洗等特点。标准产品的过滤精度只有80m,100m,180m 三种，压力损失小于0.01Mpa，最大流量可达630L/min。（2）线隙式滤油器线隙式滤油器的特点是结构简单，过滤精度较高，通油性能好；其特点是不易清洗，滤芯材料强度较低。这种滤油器一般安装在回油路或液压泵的吸油口处，有30m50m80m100m四种精度等级，额定流量下的压力损失约为0.02MPa-0.15Mpa。这种滤油器有专用于液压泵吸油口的J型，它仅由筒型芯架3和绕在芯架外部的铜线或铝线4组成。（3） 芯式滤油器这种滤油器与线隙式滤油器的区别只在于纸质滤芯代替了线隙式滤芯，为了增大过滤面积，滤纸成折叠形状。这种滤油器压力损失约为0.01Mpa-0.02Mpa,过滤精度高，有5m10m20m等规格，但这种滤油器易堵塞，无法清洗，经常需要更换纸芯，因而费用较高，一般用于需要精过滤的场合。 (4) 金属烧结式滤油器这种滤油器的过滤精度一般在10m-100m之间，压力损失为0.03Mpa-0.2Mpa。这种滤油器的特点是强度大，性能稳定，抗腐蚀性能好，制造简单，过滤精度高，适用于精过滤。缺点是铜颗粒容易脱落，堵塞后不易清洗。综合以上各种滤油器的特点，选用网式滤油器。5.5.2 油位指示器、温度计的选用油箱上安装的油位指示器，其中心线的高度为油箱侧壁高度的0.8倍，选用带温度计的液位计，型号为YWZ-160T。第6章 结论本课题是针对后压缩式垃圾车上装厢体设计和排出机构液压系统设计的，在设计时考虑了其使用状况，工作时尽可能稳定可靠，满足设计要求。根据所得的结果说明：本课题设计正确，达到了预期目标；在设计过程中使用了大量的通用材料，节约了原材料，降低了制造成本；后压缩式垃圾车集自动装填与压缩、密封运输和自卸为一体,自动化程度高,提高了垃圾运载能力,降低了运输成本,避免了二次污染,是收集、运输城市生活垃圾的理想工具；克服了摆臂式、侧装式等型式的垃圾车容量小、可压缩性差和容易产生飘、洒、撒、漏等现象的缺点,是垃圾车的发展趋势。参考文献1 卞学良主编编. 专用汽车结构与设计. 北京 机械工业出版社，2008.2 杨培元，朱福元. 液压系统设计简明手册. 北京 机械工业出版社， 1994.3 成大先. 机械设计手册液压传动. 北京： 化学工业出版社，2004.4 周诵明，袁惠明. 液压传动设计指导书. 武昌： 华中工学院出版社， 1987.5 刘惟信主编. 汽车设计. 北京：清华大学出版社 ，2001.6 张世伟，朱福元. 液压系统的计算与结构设计. 银川：宁夏人民出版社， 1987.7 王望予主编. 汽车设