壓縮式垃圾車雙向壓縮研究與分析

劉春強，白子龍，苗亮亮，朱仰智，雷波

壓縮式垃圾車雙向壓縮研究與分析

劉春強，白子龍，苗亮亮，朱仰智，雷波

（陜西汽車控股集團有限公司，陜西 西安 710200）

介紹了壓縮式垃圾車的工作原理，對雙向壓縮進行力受力分析，提出了壓裝工作的條件。通過對三種雙向壓縮液壓系統的分析，得出采用順序閥方法能充分利用系統壓力，提高壓縮能力。

壓縮式垃圾車；雙向壓縮；液壓系統

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-135-03

引言

隨著我國社會經濟的快速發展，城市化進程的加快，以及人們生活水平的迅速提高，城市生活垃圾也隨之迅速增加，給垃圾的收集與轉運提出了更高的要求。壓縮式垃圾車的出現，在很大程度上緩解了城市生活垃圾收集與轉運工作，不僅僅是因為壓縮式垃圾車收集垃圾的簡便，更多是因為壓縮式垃圾車可將原本松散的垃圾壓實裝載，大大提高了垃圾的裝載量與轉運效率。因此，壓縮能力是壓縮式垃圾車的重要性能之一。

1 工作原理

將垃圾倒入填裝器后，壓縮式垃圾車通過刮板、滑板和推鏟等機構對垃圾進行壓縮裝填工作，具體壓裝過程如下：

a.刮板油缸收縮，刮板逆時針展開。

b.滑板油缸收縮，滑板機構下滑。

c.刮板油缸順時針轉動。

d.滑板油缸伸出，刮板機構上滑，推鏟油缸收縮。

圖1 刮板逆時針轉動

圖2 滑板下滑

圖3 刮板順時針轉動

由于推鏟油缸無桿腔設置有背壓，因此在滑板上滑時，垃圾會被雙向壓縮，完成二次壓縮。在滑板上滑的力傳遞推鏟上后，推鏟油缸產生背壓，當背壓到達一定值后，推鏟油缸無桿腔油液回油箱，同時推鏟油缸后退。

圖4 滑板上滑

2 雙向壓縮受力分析

圖5 雙向壓縮受力分析

圖6 滑板提升受力分析

滑板機構的提升力Fh在通過垃圾的傳遞后，作用在推鏟上的力為FT，經過受力分析可得滑板機構的提升力Fh在水平方向上的分力Fhx為：

其中，α為滑板提升角度。

由于受垃圾與車廂內壁摩擦力，垃圾的膨脹力，垃圾的成分、密度、壓實程度，車廂結構等因素的影響，水平分力Fhx在經過垃圾傳遞至推鏟上時，力FT有所損失，即：

其中，η為力的傳遞效率。

因此，在壓裝過程中，必須滿足推鏟油缸所產生的最大背壓力Ftmax小于FT的條件時，推鏟機構才可以向左移動，即： Ftmax＜FT。提高滑板油缸提升力和推鏟油缸背壓能在很大程度上提升垃圾的壓實程度。

3 雙向壓縮液壓系統對比分析

為實現雙向壓縮的功能，目前一般有三種方法：1.節流孔方法；2.背壓閥方法；3.順序閥方法。下面分別分析這三種方案的特點。

（1）節流孔方法

節流孔方法的液壓系統如圖7所示。

圖7 節流孔方法液壓系統

薄壁節流小孔的流量特性為：

其中，Q為流經節流孔的流量，Cd為流量系數（約為0.6～0.7），A為節流面積，ρ為油液密度，△p為節流孔前后壓差。

多路閥推鏟工作聯的閥芯在中位時，推鏟油缸在FT的作用下收縮，無桿腔內的油液經過閥芯上小節流孔流回油箱，此時，△p即為推鏟油缸無桿腔的背壓。根據薄壁節流小孔的流量特性，推鏟油缸的背壓大小主要取決于無桿腔流回油箱的流量Q大小，即推鏟油缸收縮速度。

當滑板油缸提升速度較慢時，推鏟油缸收縮速度也會較慢，無桿腔流回油箱的流量Q較小，推鏟油缸無桿腔背壓就較小，垃圾的壓實程度將小一些，當滑板油缸提升速度較快時，推鏟油缸收縮速度也會隨之較快，無桿腔流回油箱的流量Q較大，推鏟油缸無桿腔背壓就較大，垃圾的壓實程度就大一些。因此，滑板機構提升速度的大小，直接影響著壓縮能力，對系統壓力的利用率也相對較低。

（2）背壓閥方法

背壓閥方法的液壓系統原理如圖8和圖9所示。

圖8 背壓閥方法液壓系統（一）

一種方法是將多路閥推鏟工作聯上的二次溢流閥作為背壓閥來實現推鏟油缸的背壓功能，結構簡單緊湊。垃圾在被壓縮過程中，由于影響因素較多的傳遞效率η和滑板提升角度α的存在，作用在推鏟機構上的力FT相比滑板機構提升力Fh已經損失不小，且無法得到精確值，背壓設置太高可能會導致背壓閥無法開啟，推鏟機構無法后退。如果背壓設置太低就會影響推鏟卸料時最大推鏟輸出力的大小。

另一種方法是在推鏟油缸無桿腔油路處外接背壓閥組。此種方法解決了背壓閥會影響推鏟卸料力的問題，但依然無法解決背壓閥設置過高造成推鏟機構無法后退的情況。

因此，為避免推鏟機構無法后退的情況出現，一般將背壓設置的較低，對系統壓力的利用率較低，垃圾的壓實程度也要小一些，壓縮能力就小一些。

圖9 背壓閥方法液壓系統（二）

（3）順序閥方法

順序閥方法的液壓系統原理如圖10所示。

圖10 背壓閥方法液壓系統

當滑板剛開始提升時，順序閥未開啟，推鏟機構背壓逐漸上升，垃圾逐漸被壓縮。當滑板油缸無桿腔壓力達到順序閥調定壓力后，順序閥開啟，使得推鏟油缸無桿腔與油箱相連通，在滑板油缸提升力的作用下，推鏟油缸收縮，推鏟機構后退。

相比節流孔方法而言，順序閥方法不用刻意提高滑板機構提升速度來制造較大的背壓。相比背壓閥方法，順序閥方法不需要考慮推鏟油缸背壓設置為多少合適，同時也不會影響推鏟卸料力。

理論上，順序閥的開啟壓力可以調定至無限接近系統壓力值，但實際應用時，為避免出現不能順序動作的情況，一般要求順序閥的開啟壓力至少比系統壓力高0.5MPa以上。因此，順序閥方法對系統壓力的利用率是三種方法中最高的，壓縮能力也是最大。

4 結語

（1）推鏟油缸所產生的最大背壓力必須小于滑板提升力傳遞到推鏟機構上的力時，推鏟機構才可以向左移動，完成裝載工作。

（2）在無法有效控制力的傳遞率η和滑板提升角度α的情況下，提高系統壓力利用率和推鏟油缸背壓能提高雙向壓縮能力。

（3）相比節流孔和背壓閥方法，順序閥方法在系統壓力利用率，壓縮能力方面具有很大優勢。

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[3] 韓桂華.液壓系統設計技巧與禁忌[M].化學工業出版社,2011.

[4] 李壯云.液壓元件與系統[M].機械工業出版社,2011.

Research and Analysis on Bidirectional Compression of Compression Refuse Collector

Liu Chunqiang, Bai Zilong, Miao Liangliang, Zhu Yangzhi, Lei Bo
( Shaanxi automobile holding group co., LTD., Shaanxi Xi 'an 710200 )

The working principle of compression refuse collector is introduced. Through face analysis on bidirectional compression, getting the working condition of compressing and loading. The analysis of three typical hydraulic systems shows that sequential valve method improve compression capacity and make the best of hydraulic system pressure.

compression refuse collector; bidirectional compression; hydraulic systems

U467

A

1671-7988 (2017)16-135-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.047

劉春強，就職于陜西汽車控股集團有限公司。