后装式垃圾压实车液压系统设计

CAD图纸加 Q 11970985 或197216396后装式垃圾压实车液压系统设计学 生：* *指导老师：*(*，*)目录关键词：后装式垃圾压实车；液压缸；液压系统设计21 前言32 液压系统设计72.1 确定液压系统发案72.1.1 主要运动部件的参数82.2 工况分析82.2.1 运动分析82.2.2 负载分析112.3 确定主要参数162.3.1 初选设计压力162.3.2 计算和确定液压缸的主要结构尺寸162.3.3 计算工作缸的所需流量182.3.4 编制液压缸的工况图192.3.5 活塞组件的设计252.4 液压缸安装的连接结构262.4.1 液压缸的安装形式262.4.2 液压缸的连接方式273 液压系统图的拟定及分析274 元件选型及设计294.1 液压泵的计算及选定294.1.1 液压泵的最高工作压力pp的计算294.1.2 液压泵的最小s流量qp的计算294.1.3 确定液压泵规格294.2 液压阀的选定294.3 液压辅助元件的选择304.3.1 确定油箱容积304.3.2 确定管道尺寸304.3.3 过滤器315 验算系统性能325.1 验算压力损失325.1.1 沿程压力损失325.1.2 局部压力损失325.2 发热温升估算336 结论34参考文献34致 谢35摘 要：在以前我国大部分的垃圾收集和运输车辆主要是敞开式的自卸垃圾车，还有侧装式的封闭垃圾车。它们都有着各种各样的问题。后装式垃圾压实车是结合我国的国情，为了解决在城市中垃圾运输的过程中出现的一些问题而设计出来的。其所有的功能都是由液压缸来实现的，因此重点放在了液压缸：翻桶液压缸，压实液压缸，清扫液压缸，尾斗液压缸，还有推出液压缸的设计上面。此次毕业设计主要对后装式垃圾压实车进行了液压系统设计，主要包括了方案的拟定，相关参数的确定，液压元件的选择，液压系统图的拟定及分析，系统性能的验算，液压辅助元件的选择等内容。 关键词：后装式垃圾压实车；液压缸；液压系统设计Design of Hydraulic System For Post Mounted Garbage CompactorStudent: Tutor:(CollegeofEngineering,*,*,China)Abstract: In the past, most of the garbage collection and transportation vehicles in our country were mainly open type dump trucks, as well as side mounted closed garbage trucks. They have all sorts of problems. After loading garbage compactor is a combination of Chinas national conditions, in order to solve the problems in the process of garbage transportation in the city and designed. All of its functions are realized by hydraulic cylinders, so the emphasis is on hydraulic cylinders: bucket hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, bucket cylinders, and hydraulic cylinders.The graduation design of after loading refuse vehicle for hydraulic system design, including scheme drafting, determine the relevant parameters, the choice of hydraulic components to develop hydraulic system diagram, performance checking system, hydraulic integrated block design etc.Key words: rear mounted garbage compactor; hydraulic cylinder; hydraulic system design 1 前言如今我国正处在经济稳步发展和城市化进程快速发展的时期，而垃圾处理技术仍然处于较低的水平，垃圾处理的问题刻不容缓。而对于我国的一些国情，城市的交通不畅，垃圾处理站离得远的状况，所以大型的压缩垃圾处理车的前景非常宽广。同样，随着垃圾的密度降低，垃圾的松散性不断提高，可压缩性提高，所以关于垃圾压实车的研究更加有必要性和良好的前景。在以前我国大部分的垃圾收集和运输车辆是：敞开式的自卸垃圾车，还有侧装式的封闭垃圾车。前者由于是敞开式，在运输过程中稍微的颠簸垃圾就会洒出来，造成二次污染。而后者，由于高位倾倒且易损坏，因此使用寿命低，而且使用的维修费用太高，成本太高。同时，由于两者都无压实作用，运输松散型生活垃圾效率低下，经济性能不高1 1。为了更好的工作，解决上述的一些缺陷，开发出了后装式的垃圾压实车，图1所示为该车的外形结构示意图。人们认识到后装式的优势，现今，后装式垃圾压实车也已经挺普遍了。它是在东风EQ1061TJ型汽车底盘经加装封闭式车厢，压实填塞装置及推板卸料机构等专用作业装置而成，该车所有动作均通过液压缸实现。 图1 外形结构图Fig 1 Outline structure drawing后装式垃圾压实车是在将翻桶机构加装到垃圾压实车的上而形成的一种垃圾运输车辆，其外形结构如图2所示，此后装式垃圾压实车为封闭型的垃圾车，加装了翻桶机构可以实现垃圾的自动倾倒和压缩，大大地解放了人力，而且车上还装有污水箱，那么污水久可以流入污水箱，从而避免了垃圾的二次污染，既安全又方便可靠。然而，后装式垃圾压实车仍然存在着一些问题，如：噪声大，密封性不足，运载利用率低等。随着科技的发展与进步，我相信会越来越完善。图2 改装后的外形结构图Fig 2 Structural drawing after refitting2 液压系统设计2.1 确定液压系统发案后装式垃圾压实车有两个作用，即装载和压缩，分别由压缩机构和装填箱完成作作用，对其进行分析，确定最佳发案。目前所知的压缩机构有滑动刮板式，摆动刮板式，滑动-摆动刮板式，连杆刮板式，定轴转动刮板式五种。根据实际情况，还有考虑经济性，可选择滑动刮板式的压缩机构2 2。后装式垃圾压实车主要的结构有：底盘，车厢，翻桶机构，压实机构，清扫机构，尾斗机构，推板卸料机构（推出机构），液压油箱。而液压油箱包括翻桶缸，清扫缸，压实缸，推出缸（多级伸缩缸），尾斗缸。工作原理是：将垃圾先集中倒在垃圾车的垃圾翻转斗内，当填料斗装满垃圾后，清扫板就会打开，压实缸在液压控制阀的作用下向下运动，对粗大，坚硬的一些垃圾进行粉碎，还有初次压缩；之后清扫缸在液压控制阀的作用下向后运动，使清扫板向前反转，进行再次压缩垃圾。这样垃圾就进行了两次的压缩，再进行两次压缩之后，液压缸就会运动。压实缸随后向上移动，将装填到垃圾箱中，然后回到起始位置。推板卸料机构（推出机构）就会发生运动，机构在垃圾的推动下，推板会发生移动，具体的过程：推板后移，而因为推出缸回油路上的单向溢流阀的作用，因此垃圾在进入箱体中时就会受到双向的压缩作用。当运送到地方时，通过尾斗缸打开尾斗，再在液压阀的作用下，推出缸将垃圾推出3 3。2.1.1 主要运动部件的参数根据城市用后装式压缩式垃圾车的开发选取车厢的容积为：13m3；压缩垃圾的一个工作循环不大于30s；装填机构一次工作循环不大于20s；卸料机构一次工作循环不大于45s，选取35s；液压系统应该设安全阀，其调整压力大小应为系统最高压力的1.1倍。根据压缩式垃圾车选取标准，工作行程与时间分别为：翻桶缸为430mm，时间为4s；压实缸为600mm，时间为10s；清扫缸为300mm，时间为5s，尾斗缸为650mm，时间为13s，推出缸为3000mm，时间为35s。2.2 工况分析工况分析包括运动分析和动力分析，对工作油缸：翻桶缸，清扫缸，压实缸，推出缸（多级伸缩缸），尾斗缸进行分析。2.2.1 运动分析运动分析主要是研究液压缸，液压马达的运动规律，根据其的运动规律绘制位移，速度，角度，角速度随时间变化的规律图，即运动循环图。其图如下图所示：（1）翻桶缸图3 翻桶缸位移循环图Fig 3 Cycle diagram of bucket displa图4 翻桶缸速度循环图Fig 4 Speed chart of bucket barrel（2）压实缸图5 压实缸位移循环图Fig 5 Cyclic displacement diagram of compacted cylinder图6 压实缸速度循环图Fig 6 Speed circle diagram of pressure cylinder（3）清扫缸图7 清扫缸位移循环图Fig 7 Cycle diagram of cleaning cylinder displacement图8 清扫缸速度循环图Fig 8 Sweep cylinder speed of cycle diagram（4）尾斗缸图9 尾斗缸位移循环图Fig 9 Cyclic displacement chart of bucket cylinder图10 尾斗缸速度循环图Fig 10 Velocity chart of bucket cylinder（5）推出缸图11 推出缸位移循环图Fig 11 Cylinder displacement of cycle diagram图12 推出缸速度循环图Fig 12 Cylinder speed of cycle diagram2.2.2 负载分析负载分析是分析各机构在运动过程中的受力情况。即液压缸和液压马达的负载情况，根据负载的情况绘制负载循环图。液压执行元件的外负载包括工作负载，摩擦负载和惯性负载三类。机构作直线运动时，液压缸需要克服的负载公式为： （1）式中：工作负载，N；摩擦负载，N；惯性负载，N。（1）翻桶缸翻桶支架质量为m1为30kg，每桶垃圾质量m2为100kg，滑动摩擦系数ud=0.050.12，取d=0.07。 （2） 取21N （3）Ft=0N （4） （5）放大余量，则取100kN。再结合翻桶的循环时间，则负载循环图如图13。（2）压实缸压实的支架质量为m1为130kg，压实板质量m2为50kg，滑动摩擦系数ud=0.050.12，取ud=0.07。=09.8=1274N （6），取90N （7）图13 翻桶缸负载循环图Fig 13 Load cycle diagram of bucket turning cylinderFt=0N （8） （9）放大余量，则取100kN。结合滑板时间10s，则负载循环图如图14图14 压实缸负载循环图Fig 14 Load cycle diagram of compacted cylinder（3）清扫缸由资料基于ADAMS的后装式压缩垃圾车卸料机构优化设计还有常识可知：清扫缸受力主要来自于清扫板挤压垃圾的过程中所受垃圾的反作用力还有垃圾移动过程中与车厢壁的摩擦力，且摩擦力与垃圾的运动方向相反。包括车厢底部的摩擦力即垃圾重力引起的摩擦力，还有横截面上的摩擦力1。清扫板质量m为50kg，滑动摩擦系数ud=0.050.12，取ud=0.07。 （10） （11）Ft=0N （12）假设垃圾在挤压过程中，受到清扫板挤压力FZ 后，垃圾在力的作用下移动了x m，则：重力引起的摩擦力的公式是： （13）式中：f垃圾与车厢内壁的摩擦系数； s1车厢的宽度，mm；h车厢的高度，mm。 与车厢壁（横截面上）引起的摩擦力是： （14）式中：f垃圾与车厢墙壁的摩擦系数；s2车厢的横截面内壁周长，mm；p垃圾的单位膨胀力，N/mm2。若想要推动垃圾，则要F大于Ff1+Ff2，而且还有倾角，则Fcosa大于 Ff1+Ff2，具体数据很难确定，因为垃圾的成分改变会引起摩擦力的改变，而总负载的公式为 （15）再放大余量，则取200kN。结合刮板时间5s，则负载循环图如图15。图15 清扫缸负载循环图Fig 15 Sweep cylinder load of cycle diagram（4）尾斗缸假设箱体的质量m为3000kg，滑动摩擦系数ud=0.05-0.12，取ud=0.07。 （16） （17）Ft=0N （18） （19）再放大余量，则取200kN。结合刮板时间13s，则负载循环图如图16。图16 尾斗缸负载循环图Fig 16 Load cycle diagram of bucket cylinder（5）推出缸假设推板的质量m为500kg，滑动摩擦系数ud=0.050.12，取ud=0.07。车厢的总容积是13m3，垃圾的密度是0.5t/ m3。 （20） （21） （22）N （23）对负载取最大余量，取F=200kN。结合刮板时间35s，则负载循环图如图17。图17 推出缸负载循环图Fig 17 Cylinder load of cycle diagram2.3 确定主要参数2.3.1 初选设计压力选定该系统压力，直接影响系统是否合理。查液压传动设计指南，可知主机类型属于农业机械，小型工程机械，工程机械辅助机构，设计压力是1016MPa，则选定P=13MPa。2.3.2 计算和确定液压缸的主要结构尺寸公式为： （24）d=（1/51/3）D （25）可取d=1/4D。式中，D缸筒内径，mm；F液压缸的理论输出力，N； P供油压力，MPa； d活塞杆直径，mm。先计算出缸筒内径，再计算出活塞杆直径，。（1）翻桶缸根据上面的2.2.2负载分析可知：F=100kN。代入公式（23）得到D=99mm，查书得知：选定D=100mm；则d=1/4100= 25mm，查书，得d=25mm。（2）压实缸根据上面的2.2.2负载分析可知：F=100kN。代入公式（23）得到D=99mm，查书，可选定D=100mm；则d=1/4100=25mm，查书，得d=25mm。（3）清扫缸根据上面的2.2.2负载分析可知：F=200kN。代入公式（23）得到D=140mm，查书，可选定D=160mm；则d=1/4160= 40mm，查书，得d=40mm。（4）尾斗缸根据上面的2.2.2负载分析可知：F=200kN。代入公式（23）得到D=140mm，查书，选定D=160mm；则d=1/4160=40mm，查书，得d=40mm。（5）推出缸根据上面的2.2.2负载分析可知：F=200kN。代入公式（23）得到D=140mm，查书，选定D=160mm；则d=1/4160=40mm，查书，得d=40mm。2.3.3 计算工作缸的所需流量公式为： （26） （27） 式中：D 缸筒内径，mm； D 活塞杆直径，mm； Vmax缸最大运动速度，mm/s。（1）翻桶缸根据前面已知数据，还有 ，代入上述式（25），（26）式子中可得到：。（2）压实缸根据前面已知数据，还有 ，代入上述式（25），（26）式子中可得到： ；。（3）清扫缸根据前面已知数据，还有，代入上述式（25），（26）式子中可得到：。（4）尾斗缸根据前面已知数据，还有代入上述式（25），（26）式子中可得到：。（5）推出缸根据前面已知数据，还有代入上述式（25），（26）式子中可得到：。2.3.4 编制液压缸的工况图工况图包括（p-t图），（q-t图）和功率循环图（P-t图）。（1）p-t图已知液压缸的机械效率，一般取，取=0.95。而公式为： （28） （29）式中：A1无杆腔活塞有限面积，mm2；A2有杆腔活塞有限面积，mm2。无杆腔为工作腔： （30）有杆腔为工作腔： （31）式中：p2回油腔压力根据液压传动设计指南表2-4执行元件的背压力，选择p2=0.5。a.翻桶缸由公式（27），（28），（29），（30）可见。可绘制图18。b.压实缸图18 翻桶缸压力循环图Fig 18 Pressure circle diagram of bucket turning cylinder由公式（27），（28），（29），（30）可见： 。可绘制图19。0-10-15-20图19 压实缸压力循环图Fig 19 Pressure circle diagram of pressure cylinderc.清扫缸由公式（27），（28），（29），（30）可见： 。可绘制图20。d.尾斗缸由公式（27），（28），（29），（30）可见：。可绘制图21。-15图20 清扫缸压力循环图Fig 20 Sweep cylinder pressure cycle diagram15图21 尾斗缸压力循环图Fig 21 Pressure chart of bucket cylindere.推出缸由公式（27），（28），（29），（30）可见：。可绘制图22。图22 推出缸压力循环图Fig 22 Cylinder pressure cycle diagram（2）q-t图a.翻桶缸根据上面的2.2.3所计算的流量再结合时间可绘制图23：图23 翻桶缸流量循环图Fig 23 Flow chart of bucket barrel flowb.压实缸根据上面的2.2.3所计算的流量再结合时间可绘制图24：图24 压实缸流量循环图Fig 24 Flow chart of compaction cylinder flowc.清扫缸根据上面的2.2.3所计算的流量再结合时间可绘制图25：图25 清扫缸流量循环图Fig 25 Flow chart of cleaning cylinder flowd.尾斗缸根据上面的2.2.3所计算的流量再结合时间可绘制图26：图26 尾斗缸流量循环图Fig 26 Flow chart of bucket cylinder flowe.推出缸根据上面的2.2.3所计算的流量再结合时间可绘制图27：图27 推出缸流量循环图Fig 27 Cylinder flow cycle diagram（3）P-t图液压功率的公式： （32）由公式（31）可得：各油缸的功率循环图如下图所示：a.翻桶缸图28 翻桶缸功率循环图Fig 28 Power cycle diagram of bucket turning cylinderb.压实缸图29 压实缸功率循环图Fig 29 Power cycle diagram of compression cylinderc.清扫缸图30 清扫缸功率循环图Fig 30 Power cycle diagram of cleaning cylinderd.尾斗缸图31 尾斗缸功率循环图Fig 31 Power cycle diagram of bucket cylindere.推出缸图32 推出缸功率循环图Fig 32 Cylinder power cycle diagram2.3.5 活塞组件的设计（1）活塞的选用由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复运动，因此它与缸筒的配合应适当，既不能过紧也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求设计性能4 4。而活塞与活塞杆的连接方式有三种如下：a.整体型结构，这种的结构大多都用在那种活塞直径比较小，而所需的工作压力比较大的情况。缺点是：当其损坏时，整体都需要更换，比较浪费。b.螺纹型连接结构，这是一种最常见的连接方式。不仅结构比较简单，安装也比较方便可靠。缺点是：活塞杆上面要车螺纹，就会降低它的强度。c.半环链结型结构 ，此结构大多用在工作压力、机械振动较大的情况，这种结构拆装比较方便，在低速时使用较多。结合这次设计特点，选用锁紧螺母进行锁紧。（2）导向套的选用活塞杆导向套的位置处在液压缸内（有活塞杆一侧的端盖内），导向套有着不可替代的作用：a.可以用来作为活塞杆的支撑作用；b.可以起到保护的作用，即起到保证活塞杆和缸筒同轴度的作用：如果缸的行程比较长，那么导向套就必须要长。c.导向套还有为油缸口的油封提供支座的作用。液压缸最小导向长度应满足以下要求： （33）式中，L最大工作行程，mm；D缸筒内径，mm。计算得到： 。导向套内孔塞杆配合选用： H8/f7H9/f9，同轴度的公差，圆度，圆柱度直径公差的1/2。（3） 防尘圈的选用防尘圈有两个作用：a.除去活塞杆在运动过程中伸出缸外面的杆件上附着的一些尘土还有灰尘等污物，以防伸出来的杆件蒙灰的作用；b.并且还有防止空气中的灰尘、雨水等污染物进入液压机构内部的作用，防止引起机构零件的生锈，还有灰尘对于机构运动的妨碍。依据设计的需求，选取A型防尘圈，工作温度范围在-30110C，材料选用耐磨的丁晴橡胶，摩擦系数相对来说比较低。利用防尘圈可以更加行之有效的防止在空气中的一些灰尘进到机器内，如果进入到机器内，会导致设备的运动不顺，同时会加快机器的磨损，所以防尘圈的选用非常有必要，会增加机器的使用寿命，节约了成本。（4）密封装置的选用 液压系统的正常工作不仅由组成系统的元器件所决定，还有就是有良好的密封性更是对于液压系统的正常工作是非常重要的，所以选用密封装置必不可少。密封装置的作用是：保护系统安全，以防止油液的泄露。只有当液压缸密封性好时，在传递动力的过程中才不会因为油液的泄露使得系统的传递效率低下，才能更好的实现工作机能。 密封装置通常以断面的形状进行分类，有O形、U形、V形、J形和Y形等类型。 （5）静密封圈的选用液压缸的静密封圈的部位主要有活塞内孔和活塞杆、支承座外圈与缸筒内孔、端盖与缸体端面等处。O型密封圈虽小却因为工作油液压力大，稍有不慎就会引起过量的内漏跟外漏，所以是一种及其精密的橡胶制品。在复杂的情况下，具有较好的尺寸稳定性和保持自身的性能。查书液压缸元件手册可以选择O型密封圈的型号为：6.902.65G GB3452192；10.61.80G GB3452192。（6）动密封圈的选用液压缸动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封。活塞杆与支承座的密封等。Yx形密封圈是我国液压缸行业使用及其广泛的往复运动密封圈。它是一种轴、孔互不通用的密封圈。一般，使用压力低于16MPa时，可不用挡圈而单独使用。当超过16MPa并用于活塞动密封装置时候，应使用挡圈，以防止间歇挤出。由计算得到本次设计液压缸工作压力小于16MPa，所以不用挡圈而单独使用。所以选用公称外径D=140mm,材质为聚氨酯-4的孔用Yx型密封圈，即： D140Yx型密封圈D14聚氨酯-4 JB/ZQ 426486。2.4 液压缸安装的连接结构2.4.1 液压缸的安装形式液压缸固定安装的类型有很多，但是可以大致上分成两种类型：轴线固定不动类和轴线调整摆动类5 5。（1）固定类：当固定安装此类的液压缸时，液压缸在工作的时候，轴线所在的位置是不变的。而固定不动式又可以分成三种类型（通用拉杆式，还有法兰式与支座式）。通用拉杆式的安装方式是：首先在缸两边的缸盖上分别钻出来一个通孔，然后用双头螺杆连接缸与安装座，将两者连接起来并且拉紧。一般情况下通用拉杆类型的会用在运动行程比较短，并且工作的压力比较低的液压缸的上面。法兰式指的就是使用液压缸上面的法兰将其固定住的安装方法。支座式指的就是将液压缸的前后两端的凸缘的部分与支座固定连接在一起的。 （2）调整摆动类：当安装此类的液压缸在工作的时候，机构相互间会产生作用，作用力和反作用力会使得轴线摆动，当其摆动时，在位置和方向的方面，可以起到调整的作用。而摆动类又可以分成三种类型，如下：有耳轴式，还有耳环式与球头式。根据上述的类型的特点，现选择轴线固定不动类型里面的法兰式。2.4.2 液压缸的连接方式 （1）端盖与法兰的连接方式的选用两头端盖与法兰连接选择螺栓连接的方式，挑选出规格为M8的螺栓，可以挑选出型号为：螺栓GB578286 M880。 （2）连接块与端盖的连接方式的选用采用螺钉连接，挑选出规格为M8的螺钉，可以挑选出螺钉的型号为：螺钉GB/T2000 70.1M845。3 液压系统图的拟定及分析如下面图33的系统图所示，系统采用汽车变速箱动力驱动液压泵16供油，在泵的出口处设置了一个流量压力阀（溢流节流阀）6，作用是： 限定系统最高工作压力，防止过载；避免因发动机转速的变化，而影响了液压泵16的流量，从而保证了进入系统的流量，还有执行器及工作机构工作时动作的稳定性。系统工作时的主要执行器有：翻桶缸11，清扫缸12，压实缸13，推出缸（多级伸缩缸）14，尾斗缸15等5个液压缸。这些液压缸的动作分别由多向阀（三位六通换向阀）3，4，5，2，1控制，在5个多向阀之中，阀3，4，5的进出油路的油口安装着溢流阀，此阀为螺纹拧入式，安装此阀的目的为：以防止在压缩垃圾的过程中，动作或压力过大而对工作的一些机构造成毁坏，从而就可以实现在动作和压力过载时，对于机构进行保护；分析油路可知：由于阀3,4,5是串联的，所以每次手动操纵手柄，就能方便快捷地实现以先翻桶，再压实，然后清扫为顺序的半个工作循环，所以更加方便了。将垃圾先集中倒在垃圾车的垃圾翻转斗内，当填料斗装满垃圾后，清扫板会打开。工作时的具体动作为：在阀4的操纵下，清扫缸12运动，打开清扫板；接下来阀5操纵的压实缸13，向下进行运动，插入垃圾中，对粗大，杂硬的垃圾进行切碎和第一次压缩，完成对垃圾的压碎，压实的作用；之后清扫缸在阀4的操控下，换向并后运动，受到阀4的作用，清扫板会绕销轴进行转动，从而实现对垃圾的再次压实；最后，压实缸13动作上移，将装填到垃圾箱中。推板卸料机构在垃圾的推动下，推板后移，而因为推出缸14回油路上有着单向溢流阀7，垃圾在进入箱体的过程中，会始终受到双向压缩的作用。垃圾车压缩并运送垃圾，当垃圾车到达目的地即垃圾站的时候，可以通过控制阀1，使尾斗缸15运动，使尾斗打开，再控制阀2，使推出缸14运动，将垃圾从车厢中推出，这样就完成了整个工作的循环。还有一个工作缸：翻桶缸11，可以通过操纵阀3，使得翻桶缸11工作，就可以实现对于桶装的垃圾在收集的时候的自动地完成翻转还有倾倒的工作，在运收桶装垃圾的时候就会更加省时省力，且方便快捷。1、2、3、4、5多路阀；6流量压力阀；7单向溢流阀；8、9单向节流阀；l0液压锁；11翻筒缸；12清扫缸；13压实缸；14推出缸；15尾斗缸；16主泵图33 后装式垃圾压实车的液压系统图Fig 33 Hydraulic system diagram of after loading garbage compactor4 元件选型及设计4.1 液压泵的计算及选定4.1.1 液压泵的最高工作压力pp的计算如上述2.3.4所计算的p1最大为15.5MPa，而公式为： （33）式中：在管路中所损失的压力查书可得到：当管路比较简单，并且流速比较小时，。当管路比较复杂，并且流速比较大时， 。可以取，则。4.1.2 液压泵的最小s流量qp的计算如上述2.3.4所计算的q1最大为1.72810-3m3/s。而公式为： （34）式中：K泄漏的系数；q溢流阀的最小稳定流量，L/min；工进时可取q=3L/min=0.0510-3 m3/s。而K可取1.2。则可算得：qp =2.1310-3 m3/s。4.1.3 确定液压泵规格为了保障有一定的压力剩余，最好确定额定的压力p要比pp大25%60%，则p=16.5（1+25%）16.5（1+60%）=20.626.4MPa，则选中CBA1040型液压泵。其的额定转速为900r/min，流量为3640L/min。4.2 液压阀的选定溢流阀的作用是：利用阀口的溢流阀，可以起到保持被控液压系统或稳定压力的作用（回路的压力稳定），还有压力调节的的作用：调压，稳压和限压。选用溢流阀的基本要求是：压力调节的范围要比较大，调节的偏差要比较小，震摆要比较小，且动作要非常灵敏，过油液的能力要比较大，噪声要比较小。单向阀通常会设到泵的出口之处，当系统的工作压力在突然就变大的时候，可以防止因为压力太高，从而对泵会产生一些损害，即就是说单向阀可以对于元件和油路的保护。当液压油流经单向阀的时候，如果向特定的一个方向流动时，那么单向阀对于油液的阻力会比较小，那么相应的所造成的压力损失也就会比较小。单向阀的密封性需要比较好，当负载增大，系统压力也增大时，油液不能回流。液压阀的规格得选用要按照系统的压力及流量来确定。溢流阀需要按照最大的流量的原则来选择；节流阀及调速阀是需要按照最小的流量的原则来选择。控制阀比实际大。主要的规格选择如下：多路阀选用规格：SDL22CYD-YDT-J，还有ZFS-L15C-YW-T；减压阀：JF-L32H；溢流阀：DBDS11/4K10/20,作安全阀用；单向节流阀：SRCT03；单向溢流阀HYHa10B；单向阀：DF-B20K1 ；双向液压锁：YSS10；流量压力阀：FRG03C2822。4.3 液压辅助元件的选择4.3.1 确定油箱容积油箱的几条选用原则6 6：（1）需要有足够的刚度，强度。当油箱非常高的时候，需要加焊角板和加强肋，以此方法来加大油箱的刚度。如果还要在油箱上再加一些其他的液压元件，那么盖板不光需加固，加厚，还需要局部再加强。（2）吸油管和回油管之间的间隔应该尽量大些，最好可以用隔板将两者相隔绝开。通过增长间隔可以增加液压油在油管中循环流动时候的距离，可以增加散热的效果，就可以有相当足够的时间用来释放油液中的气泡，还可以沉淀油液中的一些杂质，以防止影响机器的正常工作。（3）还需要保证油箱内油液的适当的清洁。即需要油箱四周的严密密封。（4）还有油箱要方便去维护，还有油箱的内壁也需要加工，内壁不平会造成油液堆积到凹凸不平处。油箱容积的计算：计算公式为： （35）式中：a经验系数；qv泵每分钟排的油量，L/min。本系统属于中压系统，选择a=7，而泵的流量为3640L/min，V=252280L，则根据液压传动设计指南表7-10液压泵站油箱公称容量系列选择400L的。4.3.2 确定管道尺寸计算公式为： （36）式中，qv管中的流量，L/min；v油在管中的流速，mm/min。（1）翻桶油路根据公式代入数据得d1=13.43mm，选择管道标号A166S-27，再根据公式得d2=12.83mm，选择管道标号A136S-30。（2）压实油路根据公式代入数据得d1=12.91mm，选择管道标号A136S-30，再根据公式得d2=12.51mm，选择管道标号A136S-30。（3）清扫油路根据公式代入数据得d1=20.67mm，选择管道标号A226S-24，再根据公式得d2=20.006mm，选择管道标号A226S-24。（4）尾斗油路根据公式代入数据得d1=6.52mm，选择管道标号A136S-30，再根据公式得d2=8.79mm，选择管道标号A136S-30。（5）推出油路根据公式代入数据得d1=20.79mm，选择管道标号A226S-24。4.3.3 过滤器过滤器可以清除油液中的各种各样的杂质，让液压元件在运动的过程中，并不会因为油液中的杂质而对于元件造成一定的损伤，从而影响机器的使用寿命。因此选用过滤器应注意下列几点：（1）过滤精度过滤精度是指过滤器过滤掉污染物的能力。所以不同的过滤精度对于液压油中的清洁程度的作用各不相同。按照过滤精度可以将过滤器分为粗过滤器，普通过滤器，精过滤器和特精过滤器。（2）纳污容量纳污容量过滤器在压力向下降低，而且下降到规定值以下的时候，可以过滤掉且过滤器所容纳的污染物的数量。当过滤器能容纳的越多，那么其纳污容量就会越大。（3）工作压力过滤器的结构如果不同，那么过滤器所允许的工作压力也不同，当选择过滤器时，我们应该考虑过滤器所允许的最高压力。（4）压力损失液压油在流经过滤器的时候，主要是过滤器的滤芯对油液在流动过程中造成的阻力，会产生一定的压力损失。 5 验算系统性能5.1 验算压力损失总损失公式为： p=p1+p2+p3 （37）p1管道的沿程压力损失，MPa；p2管道的局部压力损失，MPa；p3阀体的沿程压力损失，MPa。而p1，p2，p3的公式为： p1=l/dv2/2 （38） p2=v2/2 （39） p3=pn(qv/qvn)2 （40） pTp+p1 （41）上述式子中：l管路长度，mm； d管路内径，mm； v液体平均流速，mm2/s； 油的密度，kg/m3； 沿程压力损失系数； 局部压力损失系数； qvn阀的理论流量即额定流量，L/min； qv阀的实际流量，L/min； pn阀的额定压力损失，MPa； pT泵的工作压力，MPa。5.1.1 沿程压力损失管道长度l=3m，管内径d=0.01m，流量qv=13.2L/min=2.210-4m3/s，取v=27mm2/s，=900kg/m3。则V=2.8m/s。而=0.06，则代入数值可得p1=0.06MPa。即沿程压力损失为0.06MPa。5.1.2 局部压力损失主要由阀的局部压力损失造成，已知经过单向阀的额定压力损失为0.05MPa，qvn=18L/min；经过各元件的实际流量为13.2L/min。则代入上述公式可以算出：p3=1.99MPa。则p=p1+p2+p3=0.06+1.99=2.05MPa，则pTp+p1，符合要求。5.2 发热温升估算功率的损失导致发热，计算公式为： （42） （43） （44）上述式子中：Pr液压系统的总输入功率，kw； Pc输出的有效功率，kw；Tt工作周期； Z液压泵的数量；n液压缸的数量；m液压马达的数量；pi第i台泵的实际输出压力，N；qvi第i台泵的实际输出流量，L/min；pi第i台泵的实际输出效率；ti第i台泵的工作时间，min；Twj液压马达的外载转矩，NM；j液压马达的转速，r/min；tj液压马达的工作时间，min；Fwj液压缸外荷载，N；si驱动此荷载的行程，mm；简化公式（43），（44）。可得到：，则Phr=3.24kw。而： （45） （46）式中：K油箱有限面积，mm2；A散热面积，mm2。 根据经验公式：A=6.663V2 （47）取V=3m3，K=15，则代入式子中可得：t=15.6，即在温升范围内。6 结论后装式垃圾压实车主要是为了解决在城市中垃圾运输的过程中出现的一些问题而设计出来的。由于其所有的功能都是由液压缸来实现的，所以重点放在了液压缸（一共有翻桶液压缸，压实液压缸，清扫液压缸，尾斗液压缸，推出液压缸5个液压缸）的设计上面。后装式垃圾压实车的技术特点有：第一，实现了压实作业的半自动化，大大节省了人力，和敞开式的自卸垃圾车，还有侧装式的封闭垃圾车相比较提高了安全性和可靠性；第二，有过载保护系统，以防压实垃圾时动作过大而损坏系统的情况，减少了故障率，同样的利用双作用多级液压缸，也在很大程度上减少了故障率，并且还大大增加了垃圾车的使用寿命，节约了成本；第三，在泵的出口处设置了流量压力阀，多亏出口处装有流量压力阀，从而使得机构在运动的过程中可以拥有稳定性；第四，使用了双向压缩，三级压实的后装式垃圾压实车，装载量提升了大约30%左右。参考文献1 张利平.液压传动设计指南M.化学工业出版社,2009:28-30.2 陈忠强,李庆.后装式垃圾压实车液压系统J.液压气动与密封, 1999,3(2):120-1223 王向伊.后装压缩垃圾车液压系统的集成设计J.科教导刊,2013,7(8):150.4 时树生.后装式液压压缩全密封垃圾运输车J.液压气动与密封,1999,6(3):200.5 曹艳玲,董丽君.城市用后装式压缩垃圾车的开发J.装备制造技术,2009,7(3):155.6 张利平.现代液压技术应用220例M.化学工业出版社,2005,9:467-468. 7 黄金屏.压缩式垃圾车J.环境工程,2001,2(5):100.8 张利平.液压控制系统及设计M.北京： 化学工业出版社,2006,6:250.9 邵俊鹏等.液压系统设计禁忌M. 北京：机械工业出版社,2008:300.10 臧克江.液压缸M.化学工业出版社,2012,1:58-61.11 雷天觉.新编液压工程手册 M.北京：北京理工大学出版社,1998,12：220-221.12 张远越.液压与气压传动M.西南交通大学出版社,2014,1：254-255.13 贾铭新.液压传动与控制M.北京：国防工业出版社,2001:223-225.致 谢四年的时光转瞬即逝，在湖南农业大学的学习和生活也马上就要结束了。在学校中，我学习了机械设计制造及其自动化专业相关的知识，掌握了机械设计的过程和方法，并可以独立完成一些初级的机械设计。在进行后装式垃圾压实车的毕业设计时，非常感谢我的指导老师*,他总是怀有很大的耐心，不管是设计开始前为我们指导方向，还是设计途中答疑解惑，还是设计完成后帮助修改，都十分负责，审核严格。还要非常感谢我的班主任*老师，在进行毕业设计的过程中，充实了我的思维方式，也积累了一些设计经验。我也认识到我还有很多的不足之处，应该生命不息，学习不止。要谦虚谨慎的做人做事，发现错误要及时改正，只有不断改进，才更加完美。毕业设计，是对大学四年来学习成果的检验，希望可以顺利通过这个考验。我还要感谢我的母校*，是她教会了我机械相关的知识，并把我培养成对社会有用的人。我还要感谢我的家人和朋友，家人和朋友在我的学习和生活中都占据着很大的作用，他们是我的精神支柱，我们互相讨论，共同进步，在本次设计中功不可没。在此，我要对于学院的全体老师、还有亲爱的母校再说一遍感谢！ 40