YD5141SYZ后壓縮式垃圾車的上裝箱體設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 目 錄 1 前言 . 1 2 總體方案論證 . 3 2.1 本課題基本前提條件和技術(shù)要求 . 3 2.2 結(jié)構(gòu)方案確定 . 3 3 垃圾車廂體設(shè)計 . 6 3.1 合理選擇卸料方式 . 6 3.2 確定廂體設(shè)計方案 . 6 3.3 垃圾車廂體成形工藝 . 8 4 壓縮式垃圾車排出油缸安裝角及排出板斜度取 值 . 11 4.1 排出板的結(jié)構(gòu)及工 作情況 . 11 4.2 排出機構(gòu)的受力分析 . 11 4.3 取值范圍的探討 . 12 5 液壓系統(tǒng)設(shè)計 . 13 5.1 確定液壓系統(tǒng)方案 . 13 5.2 液壓缸的設(shè)計計算 . 16 5.3 油箱設(shè)計 . 24 5.4 液壓泵裝置 . 24 5.5 輔助元件的選用 . 25 6 結(jié)論 . 26 參考文獻(xiàn) . 27 致 謝 . 28 附 錄 . 29 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 1 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 2 全套圖紙， 扣扣 加 414951605 1 前言 目前我國城市生活垃圾 (MSW) 年總產(chǎn)生量已達(dá) 1. 8 億噸，而且仍在不斷增長，年增長率為 8 % 10 %。隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴大和人們生活水平的不斷提高，一方面，城市生活垃圾的成份發(fā)生了很大變化，其變化的主要特點是：垃圾密度不斷降低，可壓縮性增加。如果繼續(xù)采用常規(guī)的垃圾運輸方式，容易造成垃圾清運中的虧載，使垃圾轉(zhuǎn)運效率降低；另一方面，近郊可利用來填埋垃圾的洼地越來越少，人們不得不考慮在遠(yuǎn)離市區(qū)的郊區(qū)建立垃圾處理處置場所。 據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)幾個大城市的垃圾處理廠距離市區(qū)均在 50km 以上，運輸費用占垃圾處理費用的比例較高。 在一些發(fā)達(dá)國家運輸費用已占垃圾處理費用的 80 %以上。 所以，降低垃圾清運費用是降低整個城市垃圾處理處置費用的關(guān)鍵。 垃圾壓縮可以解決垃圾運輸中的虧載問題，降低垃圾的運輸費用，是城市生活垃圾集運的發(fā)展方向。 因此壓縮式垃圾車的優(yōu)勢日漸明顯，高效的垃圾壓縮運輸方式有了長足的發(fā)展。 后壓縮式垃圾車便是其中的一種常見結(jié)構(gòu)形式，它由汽車底盤、填料器、上裝廂體和排出板機構(gòu)等組成。 其發(fā)展方向是：提高垃圾的裝載量；改善車輛的密封性；垃圾的分類處理。垃圾的分類越細(xì)對于環(huán)境的保護(hù)效果就越好，目前城市垃圾主要可以分為 4類： a. 濕垃圾 ： 主要指廚房產(chǎn)生的廚余、果皮等含水率較高的食物性垃圾。 b. 干垃圾（可回收利用 垃圾）：主要指廢紙張、廢塑料、廢金屬、廢玻璃等可用于直接回收利用或再生后循環(huán)使用的含水率較低的垃圾。 c. 有害垃圾：指對人體健康或者環(huán)境造成現(xiàn)實危害或者潛在危害的廢棄物，同時也包括對人體健康有害的重金屬或有毒物質(zhì)廢棄物。 d. 大件垃圾 ： 指重量超過 5千克或體積超過 0.2立方米以及長度超過 1米的廢舊家具、辦公用具、廢舊電器，以及包裝箱、籮筐等大型的、耐久性的固體廢棄物，是因體積較大等因素混入城市一般生活垃圾一起清運有困難的特殊的生活垃圾。 垃圾如何進(jìn)行分類處理是目前垃圾運輸中急待解決的難題，這對于環(huán)境的保護(hù)意義重大。 本次設(shè)計的課題為 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計，來源于江蘇悅達(dá)專用車有限公司。本次設(shè)計主要是針對垃圾車車廂設(shè)計和排出機構(gòu)液壓設(shè)計。車廂是垃圾車的重要部件之一，主要起裝載、運輸垃圾之用。在運輸過程中，不得產(chǎn)生飄、灑、漏等現(xiàn)象，避免造成二次污染。根據(jù)設(shè)計要求，確定了廂體形狀和主要尺寸參數(shù)，重點考慮它的密封性。排出機構(gòu)主要是用來排卸垃圾以及在垃圾裝載時提供一定的背壓力，使 壓縮后的垃圾密度均勻。它 采用液壓為動力裝置，實現(xiàn) 作業(yè)自動化，大大降低勞動強度，提高工作效率。 本課題由多位同學(xué)分工協(xié)作完成，在設(shè)計 過程中，配合總體設(shè)計做了方案論證，鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 3 滿足了后壓縮式垃圾車的設(shè)計要求。 2 總體方案論證 2.1 本課題基本前提條件和技術(shù)要求 2.1.1 基本前提條件 設(shè)計裝運空間為 12m3，設(shè)計要求必須符合機動車等設(shè)計要求。 2.1.2 技術(shù)要求 a. 滿足裝運空間為 12m3 車。 b. 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)合理，填料器與箱體應(yīng)可能連接滿足強度要求，自動鎖、安全棒等可靠。 c. 排出機構(gòu)等運動件工作安全、可靠，且便于維修、調(diào)整。 d. 盡量使用通用件，以便降低制造成本。 2.2 結(jié)構(gòu)方案確定 2.2.1 傳統(tǒng)自卸式垃圾車的結(jié)構(gòu)分析 主要采用側(cè)翼開啟、頂蓋前后梭動等幾種方式，這種車的主要特點是直接收集、轉(zhuǎn)運、不壓縮，適用于特定人工方式，操作簡單，成本低。缺點是：裝載量小、自動化程度低、轉(zhuǎn)運效率低，無法解決轉(zhuǎn)運中流污水的二次污染問題。 2.2.2 本垃圾車的結(jié)構(gòu)特點 a.填料器的擺放布置 后裝壓縮式垃圾車工作時，填料器有下放和上揚兩種布置形式。下放布置如圖2-1所示，填料器與廂體相吻合，底部機構(gòu)聯(lián)接，以保證密封性能。這樣的布置充分考慮了行駛的平穩(wěn)性和駕駛性能。 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 4 圖 2-1 垃圾車填料器下放布置 填料器上揚布置，整個填料器 可以繞軸旋轉(zhuǎn)上揚 95 ，如圖 2-2所示，這樣可以 保證廂體內(nèi)的垃圾徹底排出。這種布置在填料器上揚時，整車的重心后移，汽車的行駛性能和爬坡能力降低，在不影響裝載量的情況下，回轉(zhuǎn)支承應(yīng)盡量向前布置，使重心前移。這種布置和傳統(tǒng)的卸料方式相比，雖然結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但是垃圾的排出比較徹底，同時避免了整車的重心過分后移，而造成翻車事故。 圖 2-2 垃圾車填料器上揚布置 b. 垃圾排卸方式 采用推板推出的方式，和傳統(tǒng)車廂上舉，靠重力卸料的方式相比，可以避免由鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 5 于過分壓縮的垃圾 膨脹堵塞在車廂內(nèi)，同時還可以防止卸料時重心過于后移而翻車。 2.2.3 垃圾車載質(zhì)量利用系數(shù)的提高 載質(zhì)量利用系數(shù)的提高將有助于降低車輛的運行成本。后裝壓縮式垃圾車的載質(zhì)量利用系數(shù)主要由二個方面組成 : a. 底盤的載質(zhì)量利用系數(shù) 在底盤選型時 ,選擇技術(shù)含量高、動力性好、自重相對較輕的底盤。 b. 專用裝置的自重 后裝壓縮式垃圾車由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,自重較大 ,在設(shè)計時應(yīng)盡量采用新材料、新技術(shù)、新工藝。主要零部件采用高強度鋼板 ,輔助件 (如擋泥板、裝飾件、蓋板等 ) 采用比重較輕的注塑件。主要構(gòu)件采用特殊加工工藝方法 ,如 :車廂側(cè)板及頂板采用數(shù)控折彎成弧形結(jié)構(gòu)。受力構(gòu)件采用局部加強法等 ,從而降低專用裝置的重量。 2.2.4 垃圾壓縮比的提高 壓縮機構(gòu)中刮板對垃圾的壓強將直接影響垃圾的壓縮比。當(dāng)壓強增大時 ， 垃圾的壓縮比將增大 ； 反之則減小。因而在設(shè)計壓縮機構(gòu)時 ， 應(yīng)努力提高刮板的壓強。影響刮板壓強的因素主要有四個方面 : a.刮板的壓縮面積根據(jù)使用場合、投料方式、垃圾投入量來確定 ， 如能滿足使用要求 ， 刮板的面積應(yīng)盡量小。 b.壓縮油缸的安裝形式應(yīng)能充分利用油缸的最大能力 ， 即在壓縮垃圾過程中應(yīng)使油缸無桿腔作用。 c.滑板與導(dǎo)軌的摩擦力將有 助于提高垃圾壓縮力。因而 ， 在選取滑板滑塊與導(dǎo)軌材料時應(yīng)配對選取相對摩擦系數(shù)較小的材料 ； 減小壓縮油缸軸線與滑板導(dǎo)軌的夾角 ， 以避免由于壓縮油缸安裝不當(dāng)產(chǎn)生的扭力使 N1 、 N2增大 ； 減小壓縮油缸軸線與滑塊中心線的平行偏移量 ， 假如油缸軸線上偏于滑塊中心線 ， 將增大 N1 、 N2的值 ，如軸線下偏于滑塊中心線 ， 將減小 N1 、 N2的值 ， 但結(jié)構(gòu)上很難布置 ， 故通常將壓縮油缸置于滑塊中心線上。 d.壓縮油缸與地面的水平夾角 1越小 ， 則壓縮油缸的推力沿車廂長度方向的分力將越大 ， 有利于垃圾填滿整個車廂 ， 提高垃圾壓縮比。 2.2.5 車 輛密封 后裝壓縮式垃圾車由于壓縮力大 ， 經(jīng)壓縮后的垃圾產(chǎn)生大量的污水 ， 如不加以控制 ， 將嚴(yán)重影響環(huán)境 ， 因而在設(shè)計時應(yīng)從以下三個方面完善車輛密封 ， 即 :在車廂與填塞器之間安裝耐用型密封條 ， 并加以壓縮、鎖緊 ； 車廂底板做成前低后高 ， 將污水控制在車廂內(nèi) ； 在填塞器下部安裝便于清洗的積污水槽 ， 用于車廂與填塞器之間滴漏的污水的臨時儲存。 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 6 3 垃圾車廂體設(shè)計 3.1 合理選擇卸料方式 3.1.1 車廂后傾式卸料方式 其原理是 :在傾卸油缸的作用下 ， 車廂、壓縮機構(gòu)及車廂內(nèi)的垃圾繞車架尾部的回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn) ， 旋轉(zhuǎn)至一定角度后車廂內(nèi)的垃圾靠自重下落實現(xiàn)卸料作業(yè)。這種卸料方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單 ， 但在實際使用時存在許多弊端 ， 如 : a. 由于垃圾在車廂內(nèi)被壓實 ， 垃圾與車廂四周存在著較大的膨脹力與磨檫力 ，垃圾不易倒出 ， 嚴(yán)重時垃圾的自重不足以克服摩擦力 ， 產(chǎn)生垃圾脹死現(xiàn)象。 b. 在傾翻作業(yè)時 ， 車廂、壓縮機構(gòu)及垃圾的重心將后移、上升 ， 車輛前橋負(fù)荷降低 ， 影響整車縱向穩(wěn)定性 。 嚴(yán)重時 ， 前橋離地 ， 整車傾翻 (特別在路基較為松散的填埋場 )。 c. 傾翻時 ， 所有重量將集中至車廂回轉(zhuǎn)中心及汽車大梁尾部 ， 將對汽車大梁及后橋產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。 3.1.2 推板卸料方式 其原理是 :在車廂內(nèi)設(shè)置一塊面板呈鏟形并能沿預(yù)定軌道滑行的推板 ， 推板在油缸的推動下 ， 向車廂尾部作水平推擠運動 ， 將垃圾推出車廂 ， 實現(xiàn)卸料作業(yè)。這種卸料方式雖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 ， 但卸料不受垃圾壓縮比的限制 ， 卸料干凈 ， 對車架的載荷分布較為均勻 ， 卸料過程平穩(wěn)、安全。同時 ， 可利用推板的阻力實現(xiàn)壓縮車雙向壓縮。因此 ， 推板卸料是后裝壓縮式垃圾車較為理想的卸料方式。 3.2 確定廂體設(shè)計方案 目前市面上最流行的垃圾車車廂是流線型 （圖 3-1），樣子比較美觀， 頂蓋做成弧形結(jié)構(gòu)，可以承受垃圾對它向上的膨脹力。當(dāng)然 也有方型的 （圖 3-2），此種結(jié)構(gòu)，鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 7 造型比較笨重，質(zhì)量比較大，無形中增加了汽車發(fā)動機的功率，造成浪費，已逐漸淘汰，在此不作說明。所以我選用圖 3-1這種廂體流線型設(shè)計方案。 圖 3-1 流線型廂體 圖 3-2 方形廂體 根據(jù)在江蘇悅達(dá)專用車有限公司的實習(xí)和現(xiàn)場觀察以及課題要求，所設(shè)計的垃圾車的車廂容積為 12立方米，所以確定車廂形狀和尺寸如圖 3-3。 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 8 圖 3-3 廂體尺寸圖 3.3 垃圾車廂體成形工藝 3.3.1 概述 垃圾車廂體是垃圾車的重要部件之一，主要起裝載、運輸垃圾之用，它由前板、左右側(cè)板、頂 板、底板等五項主要零件組成。這些零件由于所處位置不同，受力情況各異，因而結(jié)構(gòu)也不相同，選用的材質(zhì)雖一致（ Q235），但料厚有差異。對這幾項零件的工藝成形方法的選擇也完全不一樣。在此對廂體零件成形的工藝選擇作一分析。 3.3.2 影響成形工藝選擇的因素 下面分析垃圾車車廂成形工藝選擇的主要因素： a. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是決定成形工藝的主要因素。任何一種成形工藝都以滿足設(shè)計要求為前提，由于該幾項零件結(jié)構(gòu)不同，因此它們的成形方法也不一樣，如前板為拉伸成形，側(cè)板和頂板為彎曲成形等。 b. 產(chǎn)量和成本 產(chǎn)量和成本是互相聯(lián)系的， 降低成本是工藝工作的核心。當(dāng)一個新產(chǎn)品投入生產(chǎn)前，應(yīng)根據(jù)該產(chǎn)品的試制總方案設(shè)定的批量或年產(chǎn)量，決定該零件的成形方法，工藝裝備的選擇不宜成本過高，否則將加重產(chǎn)品的附加成本，不利市場的銷售。 YD5141SYZ 屬中批量生產(chǎn)。 c. 研制周期 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 9 研制周期也是決定零件成形工藝的主要因素，為適應(yīng)市場經(jīng)濟，一般要求研制周期越短越好。這就給選擇成形工藝帶來諸如模具制造、展開件試制等困難。YD5141SYZ 型垃圾車從方案論證到樣車鑒定，研制周期較短。選擇工藝成形方法時，就不能選用制造周期長的模具，而選擇那種既能保證零件成形質(zhì)量，制 造周期又短的模具。 d. 設(shè)備 工廠現(xiàn)有的工藝設(shè)備和工藝水平也是選擇成形工藝必須考慮的因素。 e. 人員技術(shù)水平 操作者的技術(shù)水平也是影響成形的因素之一，在考慮工藝方案時需結(jié)合本廠操作人員的技術(shù)水平。 f. 拼料狀態(tài) 由于 YD5141SYZ 垃圾車車廂尺寸為 4360、 2015、 1645mm（長、寬、高），超過一般板料幅面，而大幅面板料的訂貨又因用量有限受到制約，因而需進(jìn)行拼焊，拼焊中因設(shè)備原因不能都采用對接鎢極自動氬弧焊。有的采用墊板接觸焊，由于各板焊接方法不同，因此在選擇零件成形工藝時還需考慮拼料狀態(tài)。 3.3.3 成形工藝的選擇 幾種 工藝的比較及選擇： a. 采用帶壓邊裝置的拉伸模拉伸成形，生產(chǎn)的零件尺寸準(zhǔn)確，表面質(zhì)量好，但模具制造成本高，模具毛坯需外協(xié)加工，制造周期長，模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維修困難。該工藝方法實用于大批量生產(chǎn)。 b. 采用鉛鋅合金模落壓成形，模具制造方便，費用較低，制造周期也短。缺點是模具壽命短，零件外觀質(zhì)量較差，人工修整工作量大，工作環(huán)境太差。該方法適宜試制或小批量生產(chǎn)。 c. 采用鋼下模、鉛上模結(jié)構(gòu)的沖壓模，模具制造時按鋼模澆鑄，模具吻合較好，零件的質(zhì)量得到保證，制造成本相對較低。缺點是因無壓邊裝置，零件成形過程中有起 皺現(xiàn)象，需在轉(zhuǎn)角處增開缺口，成形后采用人工補焊。該方法適于中批量生產(chǎn)。 根據(jù)以上幾種工藝方法的比較，結(jié)合 YD5141SYZ 垃圾車的中批量生產(chǎn)模式，決定選用最后一種方法作為前板零件的成形工藝方法，做出合格的開口展開件。這樣既有利于零件的成形，又避免成形后過多的人工打磨。左右側(cè)板也采用相同的成形工藝方法，頂板采用壓制槽形件，然后在平板上進(jìn)行焊接的方法成形。 3.3.4 拼焊工藝 YD5141SYZ 垃圾車車廂尺寸為 4360、 2015、 1645mm，超過一般板料的幅面尺寸，大幅面板料的訂貨因受用量限制而制約，因此尋 求一種適于不同加工成形的焊接方法是拼焊的關(guān)鍵。由于受成形方法和料厚的影響，拼焊工藝各異，具體方法簡述如下： a. 前板的拼焊 前板零件的成形是拉伸成形，因此焊接滲透性要求較高，又考慮到在拉伸過程YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 10 中焊縫對模具的影響，要求焊縫光順平滑無明顯的凸起，因此只能選擇成本相對高的鎢極自動氬弧焊，從而滿足了該零件的拼焊需要。采用該工藝拼焊的板料，滿足了零件成形的需要。 b. 側(cè)板、頂板、底板的拼焊 側(cè)板、頂板、底板的拼焊選用加墊塊的點焊、滾焊工藝。由于這幾塊板在零件的成形中僅有彎曲成形（側(cè)板）或不需成形（底板），材料的受力狀態(tài)較前板好，加之該幾項零件都超過了鎢極自動氬弧焊的軌道，采用 CO2 焊因熱影響區(qū)較大，零件的變形也大，需大量手工較形，且不能滿足設(shè)計要求，因此選用影響區(qū)小的點焊、滾焊工藝是較合適的，它既克服了大量的人工勞動，又能滿足設(shè)計要求。具體拼接如圖 3-4，選用同牌號同料厚并與焊縫等長的墊板，采用先點焊后滾焊接融焊工藝。 后裝壓縮式垃圾車由于壓縮力大 ,經(jīng)壓縮后的垃圾產(chǎn)生大量 的污水 ,如不加以控制 ,將嚴(yán)重影響環(huán)境，所以為了滿足設(shè)計要求，不產(chǎn)生飄、灑、漏等問題，焊前涂點焊密封膠劑，以提高其密封性。 圖 3-4 拼焊圖 3.3.5 結(jié)果分析 經(jīng)過以上的成形工藝選擇和拼焊工藝選擇，滿足了設(shè)計要求，大大縮短了新產(chǎn)品開發(fā)研制周期。由于選用的工藝裝備合適，不僅滿足了工廠的生產(chǎn)需要，而且降低了研制費用。在拼焊中，由于合理選擇拼焊工藝，減少了大量人工較形，不僅保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且降低了成本，節(jié)約了資金。總之在垃圾車車廂的成形方法選擇中，由于本著從實際出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)狀進(jìn)行了認(rèn)真選擇，因此所選工 藝方法是成熟的，可行的，真正做到了投資少，見效快。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 11 4 壓縮式垃圾車排出油缸安裝角及排出板斜度取值 4.1 排出板的結(jié)構(gòu)及工作情況 目前 ,國內(nèi)生產(chǎn)的垃圾車主要是后壓縮式 ,垃圾裝滿后 ,填料器舉升 ,排出機構(gòu)將垃圾推出車廂。后壓縮式垃圾車的排出機構(gòu)均采用直面折彎形狀結(jié)構(gòu) ,便于垃圾推卸干凈。排出機構(gòu)與排出油缸一端固定 ,排出機構(gòu)兩端各裝兩個滑塊。推卸垃圾時 ,油缸推動排出機構(gòu)前移 ,排出機構(gòu)滑塊沿導(dǎo)軌滑動。排出油缸的安裝角度和排出機構(gòu)折彎斜度各廠取值不同 ,教科書中也未給出取值范圍 , 取值大小有何利弊 ? 現(xiàn)對 排出機構(gòu)進(jìn)行受力分析 ，確定其取值。 4.2 排出機構(gòu)的受力分析 圖 4-1 受力分析示意圖 排出機構(gòu)在推卸垃圾過程中 , 受到排出油缸的推力tF、 壓縮的垃圾在車廂四壁產(chǎn)生的摩擦阻力 T 、 排出板上方垃圾對排出板的作用力 T 、排出 機 構(gòu) 的重力 W 、垃圾重量和排出 機構(gòu) 重量在底板上產(chǎn)生的摩擦力fT以及 導(dǎo)軌對排出板 機構(gòu) 的法向作用力 1N ， 2N 的作用 。排出油缸的布置和排出板折彎斜度的不同 ,排出機構(gòu)的受力狀況也不同。 剛開始移動前的平衡方程為： 0c osc os0ft TTTFX（ 4-1） YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 12 0)(s ins in021 NNTFWYt （ 4-2） 式中： 推卸油缸的安裝角度， 為 T 的傾斜角度 從圖 中 看 , tF、 T 均有水平分力 costF、 cosT 和向下的垂直分力 sintF、sinT ,水平分力推卸垃圾 ,向下的垂直分力以及排出機構(gòu)的重力 W , 三個力使排出機構(gòu)滑塊緊壓在導(dǎo)軌上 , 產(chǎn)生阻止排出機構(gòu)前進(jìn)的摩擦阻力 fT。 由 (4-2) 式可得 : s ins in 21 TFWNN t 即 fT= )(21 NNf = )s ins in( TFWft （ 4-3） 式中 ： f 滑動摩擦系數(shù)。 排出油缸所需的最小推力 ,由 4-1式 得 : co sco s ftTTTF （ 4-4） 4.3 取值范圍的探討 由 （ 4-3）（ 4-4） 式知 , 排出油缸的推力主要用于克服推卸垃圾的摩擦阻力 , 而摩擦阻力基本是水平力。排出油缸的安裝角 越大 , 推力的水平分力越小 , 垂直分力越大 ,即摩擦阻力越大 , 滑塊的磨損越快 , 排出機構(gòu)移動所需的最小推力也越大 , 油缸缸徑越大。排出板折彎斜度越大 ,垃圾對排出板的垂直分力越小 ,而排出板對垃圾反作用力的垂直分力 (向上 ) 小 , 頂蓋的受力情況改善 ；但垃圾對排出板的水平分力增加。此外 ,開始裝垃圾時 ,當(dāng)滑板上移 ,刮板反轉(zhuǎn) ,滑板下移 ,垃圾掉下來的多。但排出板折彎斜度也不要小于 38 ,否則垃圾卸不干凈。 為了整車?yán)鴫嚎s后密度均勻，延長油鋼的使用壽命，根據(jù) 5.1節(jié)的分析， 排出油缸的安 裝角度應(yīng)近可能大一點。 無論怎樣，排出油缸的安裝角 和排出板折彎斜度只要合理取值 ,垃圾均能全部卸干凈 ,不會增加成本和重量 ,還可延長滑塊的使用壽命。因此 , 根據(jù)實習(xí)時的現(xiàn)場觀察和結(jié)構(gòu)設(shè)計，排出油缸的安裝角度 取 62 。排出板折彎斜度不要太大 ,否則開始填裝垃圾時 , 垃圾掉下的多 , 填裝效率不高 , 過小時垃圾卸不干凈 , 一般應(yīng)在 38 45 之間，因此決定取 45 。此外 ,為使頂蓋能承受垃圾對它向上的膨脹力 ,頂蓋應(yīng)做成弧形結(jié)構(gòu)。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 13 5 液壓系統(tǒng)設(shè)計 5.1 確定液壓系統(tǒng) 方案 眾所周知 ,后裝壓縮式垃圾車主箱中的推板（排出板）油缸有兩個作用 :垃圾壓縮過程中提供背壓力 ,而卸載垃圾時提供推力。目前市場上的產(chǎn)品 ,油缸的擺放有兩種方式 :平置 (圖 5-1) 和斜置 (圖 5-2) 。表面上看這兩種方式在功能上沒有什么區(qū)別 ,但認(rèn)真分析 ,卻存在很大的差異。 圖 5-1 推板油缸平置示意圖 圖 5-2 推板油缸斜置示意圖 5.1.1 垃圾收集時壓縮原理 如圖 5-3 ,推板 推置主箱末端。通過填塞箱后壓縮機構(gòu)的提升 ,垃圾不斷地被壓送到主箱中。在提升垃圾的過程中 ,刮板提升壓力作為背壓回路 遠(yuǎn)端控制信號通過油口 Pil 將先導(dǎo)閥 B 打開 ,使得推板油缸無桿腔回油路與背壓閥 A 相通 ,當(dāng)且僅當(dāng)垃圾擠壓力超過推板油缸的背壓閥 A 調(diào)定的預(yù)壓力 (圖中為 2 MPa) 時 ,推板油缸無桿腔內(nèi)的液壓油通過背壓閥 A 一 部分回油箱。一部分通過單向閥補入有桿腔 ,從而垃圾和推板向主箱前端移動 ,直到推板油缸完全收回 ,垃圾充滿整個主箱。 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 14 5.1.2 排出板油缸推力 排出 板油缸是多級油缸 ,在收縮過程中 ,推力會因為活塞截面積的不同發(fā)生階段性的變化。而且在實際工作中 ,在垃圾擠壓的情況下 ,油缸活塞桿由小到大順序收回 ,所以推力油缸F變化的趨勢是由小到大。以三級油缸為例 , 推力變化趨勢與推板后退行程 L 的關(guān)系見圖 5-4 。 油缸F= PS I （ 5-1） 式中 ：油缸F 排出板 油缸推力 P 背壓值 Si 活塞的作用面積 圖 5-3 背壓油路原理圖 圖 5-4 F 油箱與推板 L 的關(guān)系 5.1.3 背壓力 a. 平置油缸 當(dāng)油缸平置時 (圖 5-5) , 背壓F= 油缸F,推力油缸F變化的趨勢是由小到大 ,從而導(dǎo)致背壓力的變化 ,這與用戶追求的整車?yán)鴫嚎s后密度均勻的效果是向背的 ,意味著被壓縮的垃圾是前松后緊 ,而且滿載時也會造成整車后橋過重。 b. 斜置油缸 在推板油缸斜置的情況下 ,隨著推板向主箱前端移動 , 的增大 , 背壓力 (背壓F) 逐 漸減小 (圖 5-6) , 背壓F= 油缸F cos。但同時 ,因為活塞截面積階段性的增大 ,又會在一定程度上彌補因角度變化引起的背壓力損失。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 15 圖 5-5 平置油缸背壓力 圖 5-6 斜置油缸背壓力 5.1.4 兩種方式的比較 通過對比 ,我們可以發(fā)現(xiàn)排出板油缸斜置方式比較平置方式有以下優(yōu)點 : a. 節(jié)省安裝空間 ,提高主箱容積利用率。 b. 有利于垃圾在 壓縮過程中密度均勻。 c. 利于油缸的保護(hù) ,避免主箱內(nèi)污水損害油缸 體 ,保證使用壽命。 d. 有利于排出機構(gòu)平穩(wěn)移動 (防偏轉(zhuǎn) ) 。 所以，決定選用油缸斜置式放置。 5.1.5 液壓系統(tǒng)工況分析 根據(jù)設(shè)計要求，在排卸垃圾時，液壓系統(tǒng)能發(fā)出足夠的力使垃圾排出；在裝載垃圾時，為了使壓縮后的垃圾密度均勻，提高其裝載量，液壓系統(tǒng)要提供一定的背壓力，使其滿足設(shè)計要求。所以，液壓原理圖如圖 5-7 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 16 圖 5-7 液壓原理圖 5.2 液壓缸的設(shè)計計算 5.2.1 計算工作循環(huán)中的最大載荷 A. 對排出機構(gòu)進(jìn)行受力分析 ,見圖 4-1 可得如下方程： 0c osc os0ft TTTFX（ 5-2） 0)(s ins in021 NNTFWYt （ 5-3） 式中：tF 推卸油缸的推力 ，也就是 液壓缸的最大載荷 推卸油缸的安裝角度 62 T 壓縮的垃圾在車廂四壁產(chǎn)生的摩擦阻力 T 排出板上方垃圾對排出板的作用力 為 T 的傾斜角度 45 W 排出板 機構(gòu) 的重力 fT 垃圾重量和排出板 機構(gòu) 重量在底板上產(chǎn)生的摩擦力 1N ， 2N 為導(dǎo)軌對排出板 機構(gòu) 的法向作用力 由 5-2式得， 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 17 co sco s ftTTTF （ 5-4）B. 排出機構(gòu)的重量計算 底部鋼管： LsAAsWLm )8584.2(0157.01 824.1)2.38584.27575(2.30157.0 9.12 kg 式中： A 方管邊長 (mm ) s 方管壁厚 (mm ) W 每米鋼管重量 ( mkg ) L 方管長 (m ) 頂部鋼管： 686.1)2.38584.27575(2.30157.02 m 9.11 kg 側(cè)部鋼管： 8 7 1.0)2.38 5 8 4.27575(2.30 1 5 7.03 m 2.6 kg 側(cè)部鋼管 1： 365.0)2.38 5 8 4.27575(2.30 1 5 7.04 m 6.2 kg 側(cè)部鋼管 2： 3 2 0.1)2.38 5 8 4.27575(2.30 1 5 7.05 m 3.9 kg 側(cè)部鋼管 3： 725.0)2.38 5 8 4.27575(2.30 1 5 7.06 m 1.5 kg 此鋼板的理論重量為 055.18 2mkg 1，所以，此鋼板重量為：)0 7 2.00 7 2.02 6 8.022.0(8 2 4.10 5 5.187 m 8.20 kg 排出板前板： 988.1824.1055.18 m 1.66 kg 所以，排出機構(gòu)重量 7654321 )(2 mmmmmmmmM 8.20)1.53.96.22.6(29.119.121.66 1.158 kg 因為，一些小零件采取估算的方式以及計算誤差 所以，最后取 200M kg YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 18 C. 壓縮的垃圾在車廂四壁產(chǎn)生的摩擦阻力 T 的計算 pfabacT )2( 1.074820)015.2464.3645.1464.32( 1.137493 N 式中： a 廂體的有效長度 )(m b 廂體的有效寬度 )(m c 廂體的有效高度 )(m p 垃圾壓縮后對廂體的壓力 )(Pa ，垃圾的單位膨脹力為 6235 3mPa ，那其對廂體的壓力 7 48 2 0126 23 5 p Pa f 垃圾與車廂壁之間的動摩擦系數(shù)，查表取 1.0f D. 排出板上方垃圾對排出板的作用力 T 的計算 20 rbcLgT 24508.9896.0645.1015.2 7.6548 N 式中： L 排出板 機構(gòu)底部長度 )(m g 重力加速度 )8.9( 2 取sm 0r 垃圾壓縮后的密度 3450 mkg E. 垃圾重量和排出板機構(gòu)重量在底板上產(chǎn)生的摩擦力 fT 的計算gfVrMgfT f 0 1.08.9450121.08.9200 5488 N 式中： V 廂體的容積 312mV f 排出板 機構(gòu) 與導(dǎo)軌之間的動摩擦系數(shù)，查表取 1.0 f F. 將上述數(shù)據(jù)代入式（ 5-4）中 則， 62c o s 5 4 8 845c o s7.6 5 4 81.1 3 7 4 9 3tF0.314421 N 5.2.2 確定液壓缸參數(shù) a. 此液壓缸為三級液壓缸，各級壓力和速度可按活塞式液壓缸有關(guān)公式來計算。 2121211114DDpppFDcmt 26 7.014119.0107.1214.33 1 4 4 2 14 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 19 m200.0 式中：1D 一級液壓缸內(nèi)徑， 2D 二級活塞桿尺寸， 3D 三級活塞桿尺寸 1p 液壓缸工作壓力，初算時取系統(tǒng)工作壓力 12.7MPa； 2p 液壓缸回油腔背壓力；為 411p12 DD 活塞桿與液壓缸內(nèi)徑之比，液壓缸采用差動連接；比值取 0.7 tF 工作循環(huán)中最大的外負(fù)載； cm 液壓缸的機械效率，一般 cm=0.9 0.97； 標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸直徑系列取 mmD 2001 2。根據(jù) 12 7.0 DD mmD 1 4 02 0 07.02 計算的結(jié)果在活塞尺寸系列之中，所以取 mmD 1402 依此類推： mmD 981407.03 標(biāo)準(zhǔn)的活塞桿尺寸系列圓整為 mmD 1003 2 根據(jù)已取的缸徑 和活塞桿直徑，計算液壓缸實際有效工作面積，無桿腔面積 A1，有桿腔面積 A2、 A3分別為： 222211 1014.32.0414.34 mDA 222222212 1060.1)14.02.0(414.3)(4 mDDA 232223223 1054.7)1.014.0(414.3)(4 mDDA b. 計算液壓缸的流量 vDDvDDq )(4)(4 23222221 )(4 2321 DDv 1 00 0)1.02.0(7.7414.3 22 3.181 minL 式中： v 排出機構(gòu)的速度 7.7 minm c. 液壓泵流量 ,壓力的計算 液壓泵向液壓缸輸入的最大流量為：若取回路泄漏系數(shù) K=1.1， 則泵的流量： q=1.1 181.3=199.43L/min。 液壓缸的最大工作壓力為 1p =12.7MPa,在進(jìn)油路上的壓力損失一般為 0.51.5MPa,現(xiàn)取 0.8MPa。則液壓泵的最高工作壓力： M P aM P ap 5.13)8.07.12(0 根據(jù)計算出的泵的流量和工作壓力，由作總體設(shè)計人員參考。 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 20 d. 計算電動機的驅(qū)動功率 310pqP （ 5-5） 式中： p 液壓泵的出口壓力（ Pa），其值等于液壓缸的進(jìn)口壓力與泵到液壓缸這段管路壓力損失之和，壓力損失取 Pap 5102 ； q 液壓泵輸出流量 ( sm/3 )， q=199.43L/min=3.32 10-3m3/s； 液壓泵的效率，取 8.03 所以： KwpqN 5.68.0101032.31025.13335 e. 液壓缸的設(shè)計計算 fct FpDDFpD 22221121 )(44 122221121 4 ppDDp FFD fct （ 5-6） fcF+tF= cmtF（ 5-7） 式中： fcF 液壓缸密封處摩擦力 由式 5-6 和式 5-7可求得 1D 為 2121211114DDpppFDcmt（ 5-8） 詳細(xì)計算見 5.2.2 節(jié)， mmD 2001 ， mmD 1402 ， mmD 1003 5.2.3 確定管道直徑 管道的材料一般推 薦采用 10 號、 20 號的薄壁無縫鋼管、和拉制紫銅管。鋼管承受的工作壓力較高，價廉，所以本系統(tǒng)主要采用鋼管。 油管直徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計算。 油管的內(nèi)徑 d按下式進(jìn)行計算： vqd 61.4 （ 5-9） 式中： d 管道直徑（ mm） ； q 液體流量（ L/min） ； v 允許流速，按金屬管內(nèi)油液推薦流速值選用，吸油管路取 v 0.5 2m/s,壓油管路取 v 2.5 6m/s。 管道的壁厚可根據(jù)工作壓力由下式計算得出： 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 21 2pd（ 5-10） 式中： p 工作壓力，取工作壓力為 12.7MPa； d 油管內(nèi)徑（ mm） ； 許用應(yīng)力（ MPa） ，對于鋼管 98.1MPa,對于銅管 25Mpa。 本系統(tǒng)主油路流量取差動連接時流量 q = 181.3 L/min,允許流速按壓油管路取v = 4m/s, 則管道內(nèi)徑為： mmvqd 0.314 3.1 8 161.461.4 油管的壁厚： mmpd 0.21.982 0.317.122 可選用外徑 D 為 34mm3的 10 號冷拉無縫鋼管。 吸油管按式 5-8、式 5-9 計算可得： mmvqd 1.621 3.18161.461.4 壁厚： mmpd 0.41.982 1.627.122 故可選用外徑 D 為 65mm 的 10 號冷拉無縫鋼管。 鋼管彎曲半徑不能太小，其最小曲率半徑 R 3D，油管經(jīng)彎曲后，彎曲處側(cè)壁厚的減薄不應(yīng)超過油管壁厚的 20%，彎曲處內(nèi)側(cè)不應(yīng)有明顯的鋸齒行波紋、扭傷或壓壞，彎曲處的橢圓度不應(yīng)超過 15%。 5.2.4 液壓油的選擇 該系統(tǒng)為一般液壓傳動 ,所以在環(huán)境溫度為 -5 C 35 C之間時 ,一般選用 20號或 30 號液壓油 .冷天用 20 號機械油 ,熱天用 30 號機械油。 由與本系統(tǒng)容量較大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗算。 5.2.5 液壓缸壁厚、外徑及工作行程的計算 a. 中低壓液壓系 統(tǒng)中，液壓缸的壁厚 一般不做計算，按經(jīng)驗選取，則缸筒外徑 210 DD （ 5-11） 按標(biāo)準(zhǔn) JB1068-67 系列選取液壓缸的外徑為 240mm4。 缸筒壁厚的校核，液壓缸的內(nèi)徑 ( mmD 2001 )與其壁厚 （ =0.5 40=20mm）的比值 1D =10，故可用薄壁圓筒的壁厚計算公式進(jìn)行校核 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 22 2 1Dpy（ 5-12） 式中： 液壓缸壁厚（ mm） ； yp 試驗壓力，一般取最大工作壓力的（ 1.25 1.5） 倍（ MPa）； 缸筒材料的許用應(yīng)力，無縫鋼管 =100 110MPa。 2 1Dpy=1002 2007.125.1 =19.05mm 20mm 所以所選壁厚滿足要求。 b. 液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程來確定，所選的執(zhí)行機構(gòu)即液壓滑臺的工作行程為 3410.5mm，結(jié)合液壓缸活塞行程參數(shù)系列確定液壓缸的工作行程為 3600mm。 5.2.6 液壓缸缸底和缸蓋的計算 在中低壓系統(tǒng)中，液壓缸的缸底和缸蓋一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行設(shè)計，不需進(jìn)行強度計算。 5.2.7 液壓缸進(jìn)出 油口尺寸的確定 液壓缸的進(jìn)出油口尺寸，是根據(jù)油管內(nèi)的平均速度來確定的，要求壓力管路內(nèi)的最大平均流速控制在 4 5m/s 以內(nèi)，過大會造成壓力損失劇增，而使回路效率下降，并會引起氣蝕、噪音、振動等，因此油口不宜過小，一般可按文獻(xiàn) 2選用，本系統(tǒng)選用進(jìn)出油口 M48 2的螺紋接頭。 根據(jù)以上計算及選用的參數(shù)綜合為表 5-1。 5.2.8 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)選用外半環(huán)連接 4，此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是重量比拉桿連接的小。 活塞與活塞桿的接結(jié)構(gòu)采用螺紋連接，這種結(jié)構(gòu)連接穩(wěn)固，活塞與活塞桿之間無公差要求。 根據(jù)密封的部位、溫度、運動速度的范圍，活塞與缸體的密封形式選用高低唇 Y形圈，這種密封圈的內(nèi)外兩唇邊長不同，直接密封用較短唇邊，這樣就不易翻轉(zhuǎn)，一般不要支承。 表 5-1 液壓缸基本參數(shù) 缸筒內(nèi)徑（ mm） 缸筒外徑(mm) 二級活塞桿直徑 (mm) 三級活塞桿直徑 (mm) 進(jìn)出油口連接 公稱直徑 螺紋連接 200 240 140 100 40 M48 2 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，可以使結(jié)構(gòu)簡單?；钊麠U處 的密封形式用 Yx形密封圈。為了清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈，本系統(tǒng)選用無骨架防塵圈。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 23 液壓缸帶動工作部件運動時，因為運動部件的質(zhì)量較大，運動速度較高，則在行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機械碰撞，為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。 常用的緩沖結(jié)構(gòu)有： a. 環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置 適用于運動慣性不大、運動速度不高的液壓系統(tǒng)。 b. 三角槽節(jié)流緩沖裝置 三角槽節(jié)流緩沖裝置是利用被封閉液體的節(jié)流產(chǎn)生餓液壓阻力來緩沖的。 c. 可調(diào)節(jié)流緩沖裝置 這種節(jié)流閥不緊有圓柱形的緩沖柱塞和凹腔等結(jié)構(gòu)，而且在液壓缸端蓋上還裝有針形節(jié)流閥和單向閥。 液壓系統(tǒng)如果長期停止工作，或油中混有空氣，液壓缸重新工作時產(chǎn)生爬行、噪聲和發(fā)熱等現(xiàn)象。為防止這些不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生，一般在液壓缸的最高位置設(shè)置放氣閥。 5.2.9 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 a. 缸體 材料選用 45 鋼。 內(nèi)徑用 H9 配合，粗糙度 Ra0.3 m ,內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，內(nèi)表面直線度在 500mm 長度不大于 0.03mm，端面與缸蓋固定時，端面跳動量在直徑100mm 上不大于 0.04mm,為防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)表面可鍍鉻，層厚 0.03 0.04mm，在進(jìn)行拋光，缸體外涂外耐腐蝕油漆。 b. 缸蓋 常用材料有： 35 鋼、 45 鋼或鑄鋼；做導(dǎo)向時選用鑄鐵、耐磨鑄鐵。故可選取前缸蓋 HT200、后缸蓋為 35 鋼。 配合表面的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，端面在對孔軸線的垂直度在直徑 100mm 上不大于 0.04mm. c. 活塞 材料選用 HT200。 外徑的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，外徑對內(nèi)孔的徑向跳動 不大于外徑公差之半，端面對軸線垂直度在直徑 100mm 上不大于 0.04mm，活塞外徑用橡膠密封圈密封時可取 f9 配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合取 H8。 d. 活塞桿 本設(shè)計中是空心活塞桿，選用的材料為 45 鋼的無縫鋼管。 桿外圓柱面粗糙度為 Ra0.8 m ,材料進(jìn)行熱處理，調(diào)質(zhì) 52 58HRC，外徑的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，外徑表面直線度在 500mm 長度不大于 0.03mm，活塞桿與前端蓋采用 H9/f9 配合，與活塞的連接可采用 H9/h8 配合。 5.2.10 選擇各類控制閥 YD5141SYZ 后壓縮式垃圾車上裝廂體設(shè)計 24 A 確定控制閥的