后裝式垃圾車裝載壓縮機(jī)構(gòu)專利技術(shù)發(fā)展綜述

任紅玲+趙麗麗+王帆

摘 要：后裝式垃圾車的裝載壓縮機(jī)構(gòu)主要由液壓系統(tǒng)、車廂、壓縮機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)和底盤組成。本文針對后裝式垃圾車的裝載壓縮機(jī)構(gòu)，對現(xiàn)有專利技術(shù)進(jìn)行了歸納和分類，分析了整體演進(jìn)路線，并著重分析了各年代代表性專利技術(shù)。

關(guān)鍵詞：垃圾車；后裝；壓縮；填料器；專利分析；技術(shù)發(fā)展

中圖分類號：U469 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

后裝式壓縮垃圾車基本結(jié)構(gòu)由汽車底盤、車廂和填料器等組成。填料器中安裝有裝載壓縮機(jī)構(gòu)，從整體上看，壓縮機(jī)構(gòu)通過自動控制系統(tǒng)發(fā)出指令，使得推板、刮板和滑板按照設(shè)計要求完成動作，把垃圾壓進(jìn)車廂里面去，通過刮板、滑板和推板的層層壓縮，直到垃圾裝滿整個車廂。

1 裝載壓縮機(jī)構(gòu)的分類

按照不同的刮板運動機(jī)械所實現(xiàn)的刮板運動規(guī)律，現(xiàn)有后裝式垃圾車裝載壓縮機(jī)構(gòu)可分為滑動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)、滑動-擺動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)、擺動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)、連桿刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)、定軸轉(zhuǎn)動刮板式機(jī)構(gòu)五大類，還有一些是將上述集中方式組合起來的裝載壓縮機(jī)構(gòu)。

2 各裝載壓縮機(jī)構(gòu)的專利申請量

滑動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)在裝載壓縮機(jī)構(gòu)專利技術(shù)領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位，其申請量達(dá)到了總量的57.0%，其次是定軸轉(zhuǎn)動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)，申請量為總量的23.6%，接下來是滑動-擺動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)，申請量占總量的7.2%， 而剩下的擺動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)、連桿刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)的裝載壓縮機(jī)構(gòu)分別僅占申請量總量的4.8%，4.6%和2.8%。

3 裝載壓縮機(jī)構(gòu)總體技術(shù)演進(jìn)

定軸轉(zhuǎn)動刮板式專利技術(shù)在上世紀(jì)初就已出現(xiàn)。早在1937年，優(yōu)先權(quán)號為US17745137A的申請，垃圾車箱體后部的壓縮填料機(jī)構(gòu)將垃圾壓縮并推入廂體。在隨后的幾年中，關(guān)于后裝式垃圾車裝載壓縮機(jī)構(gòu)的專利申請，始終是定軸轉(zhuǎn)動刮板式的。直到1940年，優(yōu)先權(quán)號為US37173240A的申請，利用連桿機(jī)構(gòu)將垃圾壓縮并推入廂體。1949年，優(yōu)先權(quán)號為US8599149A的申請?zhí)岢隽死眠B桿機(jī)構(gòu)帶動刮板和搖臂轉(zhuǎn)動，從而將垃圾壓縮并推入廂體的技術(shù)方案。1965年，優(yōu)先權(quán)號為US47159465A的申請公開刮板先向后張開，沿著軌道下降，下降到最低點后旋轉(zhuǎn)刮起垃圾，刮板再沿著軌道上升，在刮板刮、推的作用下，垃圾被破碎、壓縮，最后被送入垃圾箱體內(nèi)。作為改進(jìn)，1982年，優(yōu)先權(quán)號為US19820404310A的申請，在滑動刮板式的基礎(chǔ)上，使刮板的升降裝置圍繞定點轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步對垃圾進(jìn)行壓縮和推送，更好地將垃圾壓入車廂。

4 技術(shù)發(fā)展路線及代表性技術(shù)

20世紀(jì)40年代：

1937年申請人GAR WOOD IND INC在US19370177451A中的壓縮機(jī)構(gòu)屬于定軸轉(zhuǎn)動刮板式，進(jìn)料斗底板繞樞軸向上轉(zhuǎn)動，臂順時針旋轉(zhuǎn)，將垃圾沿弓形面掃入垃圾箱體，該裝置結(jié)構(gòu)簡便，由于進(jìn)料的同時將垃圾壓縮，因此增加了箱體的容納量，很大程度上降低了操作費用。作為改進(jìn)同一申請人在1938年在US19380226336A中的壓縮機(jī)構(gòu)屬于定軸轉(zhuǎn)動刮板式，門板繞軸向上轉(zhuǎn)動，進(jìn)料斗開口，裝入一定量的垃圾后，門板順時針轉(zhuǎn)動到關(guān)閉的位置，接著板逆時針轉(zhuǎn)動，板與門板同時順時針移動，將垃圾送入箱體內(nèi)，臂順時針旋轉(zhuǎn)，將垃圾沿弓形面掃入垃圾箱體，該申請將填料器的后門板作為壓板，減小了填料器的體積，同時也簡化了填料器的結(jié)構(gòu)。

作為對US19380226336A的改進(jìn)，申請人GAR WOOD IND INC于1940年的專利申請US19400371732A公開的垃圾壓縮裝載機(jī)構(gòu)屬于連桿刮板式，擋板在操作臂、液壓缸、側(cè)壁的限定和帶動作用下擺動，將垃圾不斷壓縮和推入垃圾箱內(nèi)，由于擋板與進(jìn)料斗底部末端彎曲相適應(yīng)地滑動接觸，能夠避免進(jìn)料斗底部垃圾殘留，擋板的設(shè)計，進(jìn)料斗的一部分臂參與到垃圾裝載壓縮操作中，也減小了進(jìn)料斗的體積。

擺動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)的首次申請為1949年的LEACH CORP的US19490085991A，刮板完成先順時針旋轉(zhuǎn)升起，搖臂轉(zhuǎn)動放下刮板，刮板轉(zhuǎn)動刮起垃圾，搖臂轉(zhuǎn)動，將垃圾壓入車箱，相比于定軸轉(zhuǎn)動刮板式，減小了最大投料限制，裝載能力增強(qiáng)，并且此種垃圾裝載壓縮機(jī)構(gòu)的壓縮力較大。

20世紀(jì)60年代：

滑動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)的首次申請為GOLLNICK CYRIL R于1965年的US19650471594A，屬于較早期的滑動刮板式，壓縮板順時針擺動打開，然后沿著軌道下降到刮板底部與填料器底部接觸，然后壓縮板沿著軌道上升，將垃圾壓入車箱，此種垃圾裝載壓縮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較為簡單，相比于定軸轉(zhuǎn)動刮板式，減小了最大投料限制，由于刮板在軌道的限制下移動更加穩(wěn)定，壓縮力較好。

20世紀(jì)70年代：

1974年，森田株式會社的JP1759174U涉及的垃圾壓縮裝載機(jī)構(gòu)，屬于定軸轉(zhuǎn)動刮板式，該裝置采用了壓入板與回轉(zhuǎn)板相配合，通過回轉(zhuǎn)板將垃圾從投入口經(jīng)底部推送到垃圾箱口，再由壓入板推送進(jìn)入垃圾箱，由于設(shè)置了弧形的底部，相比以往的來說定軸轉(zhuǎn)動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有更大的裝載性能，同時壓入板和回轉(zhuǎn)板的結(jié)構(gòu)和動力裝置也進(jìn)行了簡化設(shè)計。

20世紀(jì)80年代：

滑動-擺動刮板式裝載壓縮機(jī)構(gòu)的首次申請為DEMPSTER SYS INC于1982年提出的US19820404310A，屬于滑動-擺動刮板式，該裝置采用了壓板與罩相配合，壓板完成反轉(zhuǎn)、下降、正轉(zhuǎn)刮起、上升，與此同時罩對垃圾也有一個方向向垃圾箱內(nèi)的力，在滑動刮板式的基礎(chǔ)上，對垃圾有更大的壓縮力和推力，壓縮性能更好。

20世紀(jì)90年代：

21世紀(jì)前10年，全球申請量中日本申請量最多，由于垃圾車裝載壓縮機(jī)構(gòu)的機(jī)械構(gòu)造已經(jīng)相對成熟，創(chuàng)新的方向集中于機(jī)構(gòu)的自動化控制和壓縮裝置的路徑優(yōu)化，其中又屬日本富士重工的申請量最大，在垃圾車大型化、智能控制化上進(jìn)行深入的研究。例如申請?zhí)枮镴P2000226804A的專利申請公開了一種垃圾收集車，主要涉及垃圾收集車的控制電路，實現(xiàn)壓板的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)以及推板的前進(jìn)后退。通過自動控制裝備的優(yōu)化設(shè)計，大大減少了操作步驟，提高垃圾裝載效率。

2010年以后：

進(jìn)入到2010年以后，關(guān)于后裝式垃圾車裝載壓縮機(jī)構(gòu)的申請主要來自中國，主要為滑動刮板式，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和加強(qiáng)。例如申請?zhí)枮镃N201410149636的專利申請公開了一種滑板式垃圾壓縮設(shè)備，其是在滑動刮板式的基礎(chǔ)上增加了推板。由于推板端頭推壓平面運動軌跡在最前端整體伸出機(jī)體前端垂直平面，有效減少了垃圾壓縮后反彈至閘門的距離，從而減少了垃圾壓縮車箱閘門處殘留的垃圾，有效地解決了垃圾壓縮車箱閘門夾帶垃圾的問題。

由于上述機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)研發(fā)已經(jīng)較為成熟，因此近年來的技術(shù)創(chuàng)新點多集中在構(gòu)型的優(yōu)化設(shè)計、刮板路徑有限元分析優(yōu)化以及自動化控制上，通過智能化信息化控制，提高工作效率。國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步較晚，技術(shù)上仍不夠全面，不具有針對性，在專利質(zhì)量上與國外尤其是歐美和日本還存在較大差距。在今后科研中，國內(nèi)申請人應(yīng)重視技術(shù)性改進(jìn)，同時結(jié)合多種手段實現(xiàn)技術(shù)效果的多方面性，以技術(shù)創(chuàng)新帶動實際生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]盛金良，顧煒.后裝壓縮式垃圾車裝載壓縮機(jī)構(gòu)及其分析比較[J].工程機(jī)械，1994（12）：1-6.endprint