自裝卸式垃圾車的設計

金昌林

寧夏合力萬興汽車制造有限公司 寧夏吳忠 751100

1 前言

自裝卸式垃圾車俗稱掛桶垃圾車，是一種收集桶裝垃圾，再將其送往垃圾處理站的垃圾收集、轉運專用車輛。這類車輛均布置了掛桶提升機構，通過提升機構完成垃圾桶的定位、夾緊、提升、翻轉、降落和松開等收集桶裝垃圾的步驟。

掛桶垃圾車按其運輸介質和使用場所的不同可分為普通掛桶垃圾車（生活垃圾）、餐廚垃圾車（泔水）、側裝壓縮式垃圾車（用推板壓縮生活垃圾）、壓縮式對接垃圾車（與垃圾站對接、運輸壓縮垃圾塊）；按箱體結構不同，可分為前端向內凹進式箱體、側面平齊式箱體、圓形罐體、垃圾站對接式箱體；按后門的開啟和鎖緊方式不同，可分為快速夾鉗鎖緊、自動鎖緊（舉升時自動松開，降落時自動鎖緊）、通過油缸推動后門翻轉支座的平移實現后門的松開開啟和關閉鎖緊、通過油缸推動滑塊實現后門的松開開啟和關閉鎖緊；按卸料方式不同，可分為中置油缸箱體舉升卸料、半推板式加中置油缸舉升卸料、全推板式卸料；按提升機構的結構不同，可分為鏈條式提升機構、拉桿式提升機構。下面針對車輛不同功能和結構，分別介紹在設計過程中應重點注意的各不同結構之間的搭配，以及特殊功能情況下的細節設計。

2 箱體前端向內凹進的自裝卸式垃圾車

這類箱體前端向內凹進的自裝卸式垃圾車截面多采用矩形或八角形結構，在箱體凹進部分布置掛桶提升機構。通常采用鏈條式提升機構，頂部投料口沒有蓋，如圖1所示，特殊情況下也可布置拉桿式提升機構，如圖2所示。

圖1 箱體前端向內凹進的自裝卸式垃圾車

圖2 拉桿式提升機構模型

這類垃圾車多用于生活垃圾的收集、轉運，不適于運輸泔水，其后門下半部分用普通密封條密封，投料口處不布置密封條。這種箱體不能安裝全推推板，也建議不選裝半推板式結構，采用中置油缸舉升箱體卸料，箱體升降時后門靠自身重力開啟和關閉。后門鎖緊可以選裝快速夾鉗，如圖3所示，或選裝自動鎖緊裝置，如圖4所示。

圖3 快速夾鉗

圖4 自動鎖緊裝置

若采用快速夾鉗，每次卸料前都需人工開啟快速夾鉗，才能舉升箱體，傾倒垃圾，如果忘記打開快速夾鉗，不但無法卸下垃圾，反而會在箱體舉高后，增加車輛發生側翻或后翻事故的危險。因此，采用這種鎖緊方式時，應張貼操作安全警示牌。

目前，自動鎖緊裝置已在筆者公司得到廣泛應用，已申請兩個專利（實用新型專利：后門鎖止機構ZL201720399771.1已獲得授權；發明專利：后門鎖止機構ZL201710249232.4已受理，在等待審核中）。當箱體舉升時，后門鎖鉤自動松開如圖5所示，當箱體降落時，后門鎖鉤自動鎖緊如圖6所示。

圖5 箱體舉升時自動鎖緊裝置示意圖

圖6 箱體降落時自動鎖緊裝置示意圖

3 箱體側面平齊的自裝卸式垃圾車

箱體側面平齊的自裝卸式垃圾車如圖7、8所示。這類箱體為方形或八角形結構的車輛多用于普通生活垃圾收集，圓形罐體式結構的車輛多用于餐廚垃圾收集，這兩種結構的車輛大都選用拉桿式提升機構。拉桿式提升機構的導軌有A、B、C三種結構形式如圖9所示。

圖7 側面平齊式箱體模型

圖8 側面平齊式箱體樣車

圖9 拉桿式提升機構的3種導軌

選用A、B型導軌的提升機構，前后兩軸上的滾輪需進入不同的軌道，使得提升機構整體旋轉完成垃圾倒入車箱的動作，如圖10所示。提升機構前后軸的中心距、導軌的形狀、圓弧的半徑、油缸的行程、拉桿的長度、翻轉角度等有復雜的關聯，需采用3D實體設計，通過運動仿真檢查和修改各部分設計參數，保證提升機構在無碰撞、無干涉的情況下，按預定的軌道運行，最后保證翻轉角度不小于45°。這種結構設計時較為復雜，筆者在提升機構上將垃圾桶的定位和壓緊裝置做了一些改進，通過裝拆、更換幾個小部件，就能立即實現圓形垃圾桶和方形垃圾桶的互換使用。方桶提升機構與圓桶提升機構對比模型如圖11所示。目前已申請兩個專利（實用新型專利：掛桶垃圾車提升機ZL201521051681.0已獲得授權，發明專利：掛桶垃圾車提升機ZL201510942854.6已受理，在等待審核中）。

圖10 A、B型導軌提升機構翻轉模型

選用C型導軌的提升機構，前后兩軸上的滾輪是等寬的，都在原軌道上運動，無需變軌，垃圾倒入車箱的動作是通過提升機構前軸翻轉、后軸與提升機構整體發生一定角度折疊來完成的，如圖12所示。

圖12 C型導軌提升機構翻轉模型

運輸生活垃圾時，后門采用普通密封條，投料口不安裝密封條，后門鎖緊可以采用快速夾鉗、自動鎖緊裝置或油缸進行松開→開啟→關閉→鎖緊操作。快速夾鉗和自動鎖緊裝置前面已有論述，現重點介紹采用油缸控制后門開關和鎖緊的3種設計。

a.后門翻轉支座平移裝置的結構和工作原理如圖13所示。油缸頂出時，后門向左上方平移一段距離，后門上的鎖桿脫離鎖鉤，油缸繼續頂出，后門向上開啟；當油缸縮回時，后門關閉，油缸繼續縮回，后門向右下方平移，鎖桿進入鎖鉤。

b.后門內置滑塊平移裝置的結構和工作原理如圖14所示。油缸頂出時，鎖桿同滑塊一起向上平移，先脫離鎖鉤，后門再向上開啟；油缸縮回時，先將后門關閉，鎖桿隨后進入鎖鉤。

c.鎖桿軸向滑動裝置的結構和工作原理如圖15所示。

圖13 后門支座平移結構

圖14 滑塊平移結構

圖15 鎖桿軸向移動結構

4 對接式自裝卸式垃圾車

這類垃圾車既能收集桶裝垃圾，將垃圾轉運至垃圾處理站，又能與壓縮垃圾站對接，從壓縮垃圾站將壓縮垃圾塊運走。箱體、提升機、中置舉升油缸等結構可以按第二大類自裝卸式垃圾車進行配置和設計，只是將后門的結構進行了更改，利用四桿機構的原理，將后蓋翻至箱體頂部，以便于垃圾車能與壓縮垃圾站進行有效對接。對接式掛桶垃圾車如圖16所示。

圖16 對接式掛桶垃圾車

5 餐廚垃圾車

餐廚垃圾車一般采用側面平齊的方形箱體，如圖17所示；或采用圓形罐體結構，如圖18所示。餐廚垃圾車采用拉桿式提升機構，中置油缸舉升卸料，后門采用油缸開啟和鎖緊，后門和頂部投料口處整圈須安裝耐油橡膠式密封條。

圖17 方形箱體結構餐廚垃圾車

圖18 圓形罐體結構餐廚垃圾車

6 帶推板具有壓縮功能的自裝卸式垃圾車

自裝卸式垃圾車上的推板與壓縮垃圾車推板結構和安裝方式相似，當推板油缸達到最大頂出行程時，推板能剛好把所有垃圾推出車箱，這種結構為全推結構，如圖19所示。全推結構不需安裝箱體舉升油缸。

如果推板缸達到最大行程時，推板到車箱后端還有很長一段距離的結構為半推式結構，如圖20所示。隨著提升機構不斷裝入垃圾，推板只是把前端的垃圾不停地向后方移動，使垃圾能均勻充滿車箱。半推結構不能用推板卸料，需安裝中置油缸舉升箱體卸料。

帶推板結構（特別是全推結構）設計中應注意以下幾點：

a.推板那組油路須裝壓力調節閥，調試好推板缸的安全工作壓力，后門開啟后能將滿箱垃圾全部推出箱體外，在后門未開啟時，確保推板不會損壞后門。

b.后門結構選用如圖13～15的結構。

c.帶壓縮功能時，后門將有少許變形，箱體后端須設置接水槽和污水箱，全推結構（箱體不舉升）的箱體前端也應設污水箱。

圖19 全推式結構

圖20 半推式結構

7 結語

通過對自裝卸式垃圾車掛桶提升機、箱體和后門鎖緊機構不同結構的介紹，對車輛不同卸料方式的論述，結合具體設計實例，系統地概述了自裝卸式垃圾車的設計過程、設計重點和注意事項，對各類不同車型、不同功能要求的自裝卸式垃圾車的設計起到了一定參考作用。