自裝卸式環衛車拉桿式提桶機構的常見型式、設計要點及對比分析

王玉剛 丁明文 喬桂全 張巖

摘 要：目前，自裝卸式垃圾車已成為城鄉桶裝垃圾收集運輸的主要工具之一，而提桶機構作為自裝卸環衛車工作最為頻繁的專用機構，目前也出現了許多型式。文章介紹了幾種常見的拉桿式提桶機構的設計型式、設計要點并對其做了對比分析。對提桶機構的設計、選型及優化改進有一定的參考意義。

關鍵詞：自裝卸式垃圾車;拉桿式提桶機構;設計要點;對比分析

中圖分類號：U462.1 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）04-64-04

Common Types， Design Points and Comparative Analysis of the Self-loading andUnloading Sanitation Truck Lever-type Bucket lift

Wang Yugang， Ding Mingwen， Qiao Guiquan， Zhang Yan

（?Shandong Wuzheng Group Co.， Ltd.， Shandong Rizhao 262306?）

Abstract：At present， self-loading garbage trucks have become one of the main tools for the collection and transportation of urban and rural barreled garbage. The bucket-removing mechanism is the most frequently used specialized mechanism for self-loading and unloading sanitation vehicles， and many types have appeared. This paper introduces the design styles and design points of several common tie rod type bucket mechanisms and compares them. It has certain reference significance for the design， selection and optimization of the bucket mechanism.

Keywords： Self-loading garbage truck; Drawbar type bucket mechanism;?Design points; Comparative analysis

CLC NO.： U462.1 ?Document Code： B?Article ID： 1671-7988（2020）04-64-04

1 常見拉桿式提桶機構的型式及設計要點

自裝卸式垃圾車拉桿式提桶機構分滑塊滑車拉桿式提桶機構、雙導柱滑車拉桿式提桶機構、滑槽滑車拉桿式提桶機構、整體滑車拉桿式提桶機構四種型式，用于收集120L/240L塑料或鐵質方形垃圾桶容納的垃圾。

2?拉桿式提桶機構的結構組成及型式

拉桿式提桶機構主要由液壓油缸、提升上蓋、拉桿、提升滑車（包括提升架、翻轉架及滾輪）及軌道等部件組成。

（1）滑塊滑車拉桿式提桶機構，型式如下圖所示：

（2）雙導柱滑車拉桿式提桶機構，型式如下圖所示：

（3）滑槽滑車拉桿式提桶機構，型式如下圖所示：

（4）整體滑車拉桿式提桶機構，型式如下圖所示：

3 拉桿式提桶機構工作簡介

提桶機構的工作原理如下：液壓系統通過液壓泵提供動力推動雙作用液壓油缸的活塞桿伸出，提升臂在活塞桿的推力作用下繞其與箱體的鉸鏈點擺動，提升臂帶動拉桿向上運動，進而帶動掛有垃圾桶的提升架沿翻轉架副導軌向上移動，直到垃圾桶抵住翻轉架上的壓板后，帶動翻轉架沿主導軌一起向上移動。

當翻轉架上端滾輪移動到主導軌頂端曲線軌道末端時，上端滾輪被擋住停止，同時拉桿繼續將提升架拉起，使翻轉架以上端滾輪軸心線為翻轉軸翻轉垃圾桶，直到完成桶內垃圾自動傾卸。

清空垃圾后，通過雙作用液壓油缸反向進油，活塞桿開始回縮，提升臂反方向擺動，使垃圾桶退回到初始位置，完成一次自動填裝垃圾的工作過程^[1]。

4 拉桿式提桶機構設計要點

（1）提升滑車的設計要點

先確定滑車初始狀態包括上支座離地高度A：A尺寸（即使在車輛滿載后板簧壓縮的狀態下）要大于垃圾桶吊掛部位的上沿。垃圾桶掛爪離地高度B：B尺寸要低于垃圾桶吊掛部位的下沿。A和B尺寸是否合適決定垃圾桶能否順利吊掛。支座離地高度C：C尺寸要高于底盤的最低離地間隙，C尺寸盡量設計的大些，為的是提高車輛的通過性，一般不建議小于300mm、滑車盡量靠近箱體以降低整車寬度提高整車通過性。滑車托桶長度盡量長，尤其對于防止120L/240L鐵質垃圾桶的變形有重要意義?；嚌L輪與滾輪固定軸之間因為無法經常添加潤滑油，故需要在其之間使用無給油潤滑軸承套。

（2）提升機構上蓋的設計要點

對于自裝卸垃圾車，當采用拉桿式提升機構時，油缸支點位置的選取對提升機構運動的穩定性起著主導作用，油缸支點位置的設計成為拉桿式拉升機構上蓋的設計要點^[2]。設計時應注意以下設計要點：

首先確定油缸固定端支點E 點的位置，應盡量使E 點位置靠近提升機構拉桿一側，在不影響提升機構運動的情況下，E點位置離提升桿側越近越有利。

根據機構設計要求，確定上蓋的最大翻轉角度a。為保證垃圾桶在箱頂傾倒垃圾時垃圾和污水不外漏，應使箱頂垃圾口盡量大，F點盡量遠離E點。

根據上蓋的翻轉角度要求，初步設定油缸初始位置D點，確定油缸的最大行程尺寸，從而計算出油缸的有效行程。

校核油缸的最小閉合尺寸和油缸的有效行程，是否能夠滿足油缸結構尺寸要求，與配套制造廠家結合后，再作進一步的參數調整，使其滿足油缸廠家的制造要求。

DF長度在滿足空間布置及兼顧設計美觀的前提下能大的話盡量大，一是能有效降低D處和F處的受力，二是對提升機構運動的平穩性起主導作用。D處和F處應給以適當加強，以免出現因強度不夠導致斷裂等失效現象。

F、G處因屬于低速重載旋轉部位，轉軸和轉套之間應設計有防磨套。

因垃圾靜止角為48°^[3]，故垃圾桶傾倒角度β取值48°，傾倒角度太小，垃圾桶內的垃圾不容易倒出來，傾倒角度過大，垃圾桶容易過翻。

提升滑車翻轉到最大傾卸角度后，其上滾輪中心到箱體中心的距離尺寸K應設計合理，K的合理取值可以保證垃圾傾倒后處于箱體橫向中心的位置，特別是帶推鏟的自裝卸車型?，對于改善推鏟的受力有較大影響。

（3）提升桿的設計要點

為消除制造誤差以及調節提升滑車的傾倒角度，一般將提升桿設計為可調整長度的結構形式，如下圖所示：

（4）提桶機構軌道的設計要點

拉桿式提桶機構軌道有如下三種型式，如下圖所示：

Ⅰ型軌道適配的提升滑車前后兩軸上的滾輪是等寬的，無需變軌，軌道相對設計簡單。Ⅱ、Ⅲ型軌道適配的提升滑車前后兩軸上的滾輪是不等寬的，前軸上的滾輪寬度較后軸上的滾輪寬度寬，需要變軌，分軌道與主軌道的側面不在一個平面上，軌道設計相對復雜。

（5）擋桶機構的設計要點

擋桶機構有兩方面的作用：一是防止垃圾桶過翻;二是垃圾桶翻轉至最大角度后，擋桶桿對垃圾桶有輕微的碰撞，使箱底壓實的垃圾能傾倒干凈，提高了收集效率，設計時的注意要點是垃圾桶翻轉到最大傾卸角度后，需要與擋桶桿保持一定的間隙L，L的范圍一般取20～40mm。

（6）液壓系統設計要點

液壓系統的設計相對簡單，只需驅動一組（兩只）雙作用油缸的伸縮即可?？紤]到對于速度的控制，油路中應設置節流閥，采用單向節流閥即可，上升過程一般不用節流，下降過程需要節流，以達到控制提桶機構下降速度的需求，從液壓方面進一步控制機構運動穩定性。油缸的兩端需要采用關節軸承，軸承內應有復合導套。

（7）受力分析及強度校核

根據拉桿式提桶機構的工作過程，可以將提升機構分為三個臨界運動狀態。一是垃圾桶即將被提起的狀態;二是垃圾桶被提到主導軌末端開始傾倒垃圾的瞬時狀態;三是垃圾桶傾倒完垃圾后的狀態。故對上述三個臨界狀態進行力的校核是必要的，一是確定結構件的強度是否足夠，二是為確定車輛液壓系統的壓力提供依據。

5 各提桶機構優劣對比分析

本文對自裝卸式垃圾車拉桿式提桶機構的提升滑車、提升上蓋、提升桿、提桶軌道、擋桶機構及液壓系統的設計要點和注意事項進行了論述，并分析了四種提桶機構的優勢及劣勢。為自裝卸式垃圾車拉桿式提桶機構的選型應用及后續改進優化提供了借鑒。

參考文獻

[1]?簡溪金.自裝卸式垃圾車拉桿式提升機構的理論分析[J].專用車，2017（08）：102-105+108.

[2]?王紅軍. 自裝卸垃圾車拉桿式提升機構上蓋的設計要點[A]. 河南省汽車工程學會.自主創新、學術交流——第十屆河南省汽車工程科學技術研討會論文集[C].河南省汽車工程學會：河南省汽車工程學會，2013：2.

[3]?周樺林.擠壓式垃圾自裝卸車的設計研討[J].專用汽車，1987（03）：?15-16.