車廂可卸式垃圾車卸料自動化控制技術研究

摘要：國內車廂可卸式垃圾車匹配的移動壓縮垃圾箱，其后門啟閉采用人工對接液壓快速接頭，將車輛動力源通過液壓管路來驅動垃圾箱后門液壓鎖緊機構進行啟閉，未達到自動化程度，勞動強度大，操作員存在疏忽未操作、動作執行效果無警示等，影響了車輛卸料的安全性及可靠性。針對這一狀況，從提高液壓快速接頭自動化程度著手進行研究與分析，運用拉臂鉤原有電一氣一液的機械自動化控制技術及專用拔插裝置，自動執行快速接頭拔插復位，并通過指示燈及警報進行提醒警示，大大提高了液壓快速接頭自動化程度，解決了存在的問題，保證了車廂可卸式垃圾車卸料、卸廂的安全性及可靠性，為車廂可卸式垃圾車的研發提供了技術途徑和借鑒。

關鍵詞：車廂可卸式垃圾車；液壓快速接頭；機械自動化控制技術

中圖分類號：U463 收稿日期：2022-12-09

1前言

車廂可卸式垃圾車在卸料、卸載箱體前，為了保證移動垃圾箱后門啟閉，需通過液壓快速接頭將車輛液壓動力源連接到垃圾箱后門液壓啟閉機構。在車輛卸料作業時，需將快速接頭對接，保證車輛卸料的安全可靠。在車輛卸載箱體時，需將快速接頭拔下，保證車輛卸廂的安全。

本文從車廂可卸式垃圾車使用液壓快速接頭對接移動垃圾箱后門啟閉液壓機構使用的缺點，介紹如何遙過不改變現有機械自動化控制技術邏輯，通過電－氣－液的機械自動化控制技術的運用，解決液壓快速接頭對接實現自動拔插的問題，從而提高車廂可卸式垃圾車使用的安全性及便捷性。

2移動垃圾箱后門啟閉的必要性和控制方式

2.1移動垃圾箱后門啟閉的必要性

車廂可卸式垃圾車（簡稱勾臂車）是一種垃圾箱轉運車，車廂與車體為可分離式，一輛垃圾車可配備多個移動垃圾箱，能有效地提高車輛使用效率，節省車輛使用成本。移動垃圾箱后門鎖緊啟閉裝置采用液壓驅動，需通過連接車輛液壓動力源驅動后門開啟與關閉，其連接方式是通過液壓快速接頭將車輛與移動垃圾箱液壓管路連接。

車廂可卸式垃圾車卸料、裝卸箱工作流程：車輛裝載重箱－鎖緊箱體鎖鉤－對接液壓快速接頭－行駛運輸－停至卸料位置－打開后支撐輪－垃圾場自卸垃圾－關閉后支撐輪－行駛運輸－停至卸箱位置－打開箱體鎖鉤－拔下液壓快速接頭－卸載空箱。對接液壓快速接頭示意圖見圖1。

2.2移動垃圾箱后門啟閉目前控制方式

為了司機操作方便及保證卸料安全，采用四聯閥的上裝拉臂鉤，垃圾箱后門啟閉與后支承輪液壓油路并聯，按鈕式氣控換向閥通常都安裝于駕駛室，通過打開后支承輪準備卸料的同時，將移動垃圾箱后門打開，四聯閥控制原理如圖2所示。而采用五聯閥的上裝，移動垃圾箱后門啟閉通過單獨閥組控制。

2.3移動垃圾箱后門啟閉控制方式弊端

移動垃圾箱后門液壓鎖緊機構的動力源需從車輛取得，故必須采用液壓快速接頭連通油路，保證移動垃圾箱在卸料前，后門液壓鎖緊機構有動力輸入并打開，便于車廂可卸式垃圾車傾卸垃圾。在卸載箱體前，需斷開液壓快速接頭連接。目前通過人工執行液壓快速接頭的拔插工作，司機或操作人員疏忽時存在如下不足之處：

a.卸料前未能操作按鈕打開移動垃圾箱后門，則可能存在翻車的可能。

b.卸箱時未拔下液壓快速接頭，拉臂鉤在滑移直臂時，會扯斷液壓管路及損壞其他設備。

c.當僅有司機一人作業，每次卸料、卸箱操作時都需要上下車拔插快速接頭，勞動強度大，工作效率低。

目前控制方式在以上三個方面的不足之處，不能解決車廂可卸式垃圾車在裝箱、卸料、卸箱作業模式的全自動化，降低工人的勞動強度，并有可能存在車輛卸料、卸廂的安全性及可靠性。

3液壓快速接頭自動對接的關鍵問題

液壓快速接頭應用在全自動快換裝置上，根據液壓快速接頭的結構，需要對幾個關鍵技術問題進行解決。全自動快換裝置要將兩對接頭的接通連接（插）和斷開連接（拔）的動作（都是直線運動）由手工改為自動，而且要保證動作的兩個同步，第一個同步是兩對接頭必須同時插和同時拔，第二個同步是鎖緊屬具的時候必須同時插和同時拔，并且要形成液壓回路，兩對液壓快速接頭需對向安裝。圖3為PAV1系列快速接頭結構示意圖。

為了解決“如何插拔”需要保證的2個同步，只拔動能讓插座和鎖緊解鎖動作都由同一個液壓動力源提供，既考慮通過油缸伸縮一個動作即可實現液壓快插接頭的拔插動作，因此全自動裝置只能采用直線運動的方式。

當準備接通連接時，將陰接頭上的鎖緊套向后（非接頭端方向）推，解除鎖緊鋼球的壓緊力。當陽接頭插入到陰接頭的適當位置時，鎖緊鋼球正好落入陽接頭上的環形溝槽中，放開鎖緊套，鎖緊套在鎖緊彈簧的回彈力作用下，回退原位，同時再次施予鎖緊鋼球壓緊力。這樣，鎖緊鋼球既卡住了陰接頭又卡住了陽接頭，并同時終止陽接頭繼續插入陰接頭，液體或氣體介質的管路隨即被接通，并且在此后不會因受外力干擾而造成意外斷開連接，要保證2對接頭上的2個鎖緊套同時向后推，保持和放開的動作必須是同步的，故設置杠桿機構實現該動作。

4液壓快速接頭自動對接裝置的結構及動作設計

圖4所示為液壓快速接頭自動對接裝置，通過對液壓快插接頭使用方式的分解，采用彈簧和杠桿的先后邏輯順序，將兩對接頭必須同時插和同時拔的動作予以實現。

如圖5所示，快插接頭需首先將快插母接頭（102）卡套彈簧頂開，才能方便快插公接頭（106）拔插，故需要實現拔插過程中，快插母接頭（102）卡套彈簧首先頂開的步驟。彈簧二（204）的壓縮力大于彈簧-（108）的壓縮力，彈簧一（108）大于快插母接頭（102）裝配的彈簧力，以實現機構的運動步驟可以按照設定的動作執行。

為了簡化上裝電氣、液壓回路的改制，將液壓油缸（207）驅動力與車輛拉臂鉤鎖箱機構并聯，當鎖箱機構執行鎖箱動作時，液壓油缸（207）向上推出，當鎖箱機構執行取消鎖箱動作時，液壓油缸（207）向下縮回。只需增加一組液壓油管即可。

車輛行駛至卸料場地，箱體需要舉升，將液壓快速接頭自動對接裝置安裝于拉臂鉤舉升旋轉軸線上，當車載液壓快插接頭對接裝置閉合時，車輛卸料過程中，裝置可以隨車輛卸料舉升一起轉動。

當車輛到達垃圾站卸廂位置時，當鎖箱機構執行取消鎖箱動作時，動作反之。

5自動化控制技術的控制流程

為了不改變現有上裝控制邏輯，只增加設備及液壓油路，即可實現液壓快速接頭的接通連接（插）和斷開連接（拔）的動作（都是直線運動）由手工改為自動。

當操作人員鉤箱落到車架上，通過操作按鈕，執行箱體鎖緊機構鎖緊動作。同時液壓快速接頭自動對接裝置執行接通連接（插）動作，車輛行駛到卸料場地，傾卸垃圾，打開后支撐輪，移動垃圾箱后門同時打開，在舉升卸料的情況下，自動對接裝置以舉升旋轉軸心旋轉，實現舉升卸料這一動作。卸料完畢后，收回后支撐輪，移動垃圾箱后門同時關閉，車輛行駛至卸箱位置，通過操作按鈕，執行箱體鎖緊機構打開動作，液壓快速接頭自動對接裝置執行斷開連接（拔）動作，卸載箱體至規定位置。

從以上控制流程可以看出，液壓快速接頭的接通連接（插）和斷開連接（拔）的動作，不需要人工操作，并且不需要改變上裝拉臂鉤的現有控制邏輯，通過箱體鎖緊機構的開合，將自動對接裝置嵌入該控制系統中，并且箱體鎖緊機構的開合有聲光提醒警示，確保了司機可在駕駛室確認液壓快速接頭對接是否完成。

這就是合理地利用上裝拉臂鉤的電－氣－液自動化控制技術的聯合，互為利用觸發信號，箱體鎖緊機構的鎖緊及打開這一動作，同時觸發液壓快速接頭的接通連接（插）和斷開連接（拔）的動作，最終達到自動化控制的效果。

6液壓快速接頭自動拔插的機械自動化控制實現

通過上裝現有控制邏輯，電一氣一液自動化聯合控制，并設計液壓快速接頭自動拔插機械結構，可以看出以下幾點：

a.裝載箱體后，液壓快速接頭對接不需人工操作，實現了自動化控制動作，避免了人工操作的疏忽。

b.傾卸垃圾時，打開后支撐輪的同時，液壓油路將移動垃圾箱后門打開，實現了自動化控制動作，避免了人工操作的疏忽。

c.不改變操作人員的現有操作規程，即可實現裝箱、卸箱、卸料的自動化控制動作。

通過裝配液壓快速接頭自動拔插機構，使用現有邏輯控制動作，液壓快速接頭的自動拔插，完全解決了液壓快速接頭目前使用方式存在的前述問題。在車輛裝箱后、卸料前、卸箱前完全確保了液壓快速接頭自動對接，避免了車輛在使用中因人為操作的疏忽而導致的事故，替代現有的人工拔插工序，減輕工人的勞動強度，提高了工作效率。

7結語

通過以上技術對比分析，筆者運用上裝拉臂鉤的電－氣－液的機械自動化控制技術，大大提高了移動垃圾箱后門啟閉管路連接自動化程度，自動執行液壓快速接頭自動拔插，并通過指示燈及聲音進行提示警示，二次確認液壓快速接頭自動拔插“雙保險的機械自動化控制技術”完全解決了液壓快速接頭拔插目前控制技術存在的缺點；保證了車廂可卸垃圾車使用的安全性及可靠往，為車廂可卸式垃圾車的研發提供了以下技術途徑和借鑒：

a.電－氣－液自動化聯合控制液壓快速接頭自動拔插，實現了上裝全自動化功能，不需人工操作，避免了人為操作的疏忽。

b.通過設計液壓快速接頭自動拔插機構，在不改變電氣、液壓系統動作順序的前提下，優化液壓快速接頭自動拔插功能，提高了使用效率。

c.液壓快速接頭自動拔插復位后，通過指示燈及聲音進行提示警示，二次確認動作復位，形成雙保險的自動化控制，確保車廂可卸垃圾車行駛中的安全性及可靠性。