XZ5110ZYS后装压缩式垃圾车装填机构优化设计_丁继斌
后装压缩式垃圾车开题报告
后装压缩式垃圾车开题报告广东技术师范学院天河学院本科毕业设计开题报告题目: 后装压缩式垃圾车的总体设计系别: 机电工程系专业: 车辆工程姓名: 学号: 指导教师:年月日-本科毕业设计开题报告系别机电工程系专业车辆工程班级姓名学号联系方式题目后装压缩式垃圾车的总体设计一、选题背景随着城市人口的增加，以及人均生活水平的不断提高，城市生活垃圾的成分发生很大的变化，垃圾的密度不断下降，可压缩性增加城市中的垃圾处理工作量变得越来越繁重，传统的城市垃圾收集运输方式耗时耗力，效率低，已经远远不能适应社会发展的需要，于是诞生了后装压缩式垃圾车，且使用范围越来越广泛。
二、课题设计2.1课题的内容内容如下:1.完成开题报告撰写(含文献综述);2.进行相关外文资料翻译(2000字符以上);3.根据确定的垃圾装载质量，选择底盘，确定取力装置;4.完成后装压缩式垃圾车的总体方案设计(含液压原理设计及选型);5.绘制所有零件图和装配图二维图(折合2张0#图纸);6.完成设计说明书(不少于50版面)。
主要参数:【主要技术参数】产品商标:程力威牌; 公告批次:229产品名称:CLW5060ZYS3型压缩式垃圾车; 产品号:ZHDC13KK066总质量 :6495; 额定载质量:1000整备质量:5365; 外形尺寸:6470,6320×2050×2560驾驶室准乘人数: 2接近角/离去角 :19/10; 前悬/后悬 :1032/2138轴数: 2; 轴距:3300轴荷: 2825/3670; 最高车速: 90【底盘技术参数】底盘型号:EQ1060TJ20D3; 底盘名称: 载货汽车底盘商标名称:东风牌; 生产企业: 东风汽车股份有限公司外形尺寸:5820×1940×2080; 轮胎数:6接近角/离去角:19/15; 轮胎规格:7.00R16钢板弹簧片数:8/9+5; 前轮距:1506燃料种类:柴油; 后轮距:1466排放标准:GB17691-2005国?发动机型号:YC4F90-30; 排量:2659发动机生产企业:广西玉柴机器股份有限公司; 功率:66- 1 -2.2课题的目的通过查找资料对市场上的所出售的垃圾车和现实中所运用的垃圾车进行调查，找出社会生活中对垃圾的运输方式中还存在的问题，再根据现有的后装压缩式垃圾车的相关参数和性能对其进行对比分析，通过改进设计出更加比较符合实际的、实用的后装压缩式垃圾车，减少城市中由密封不严所造成的垃圾二次污染、压缩后污水处理困难、收集时间长、作业噪声大等问题，提高经济性和效率。
后装式压缩垃圾车有限元分析及优化设计
． Ａ Ｓ Ｓ与导重法” ＮＹ 相结合 的方法 ， 完成 了该车结构构件 ２２ 有 限 元 分 析 结 果
尺寸优化设计 。本文主要介绍压缩垃圾车箱体与填料器
应力 云 图见 图 ３ ａ 。图 中颜色 由蓝 到红 表 示应 力从 （）
利 用 Ａ Ｓ Ｓ 件 对 后 装 式 压 缩 垃 圾 车 的车 厢 与 填 ＮＹ 软
料器结构进行有限元分析。 由于该结构主要由钢板制成 ，
机械工程师 ２０ 年第１ 期 ９１ ０８ １
制造 业信 息化
仿真 ， 旗 ／ ＡＤ Ｃ 毽 Ｃ ／ ＡＭ／ Ａ ／ Ａ Ｐ Ｃ ＥＣ Ｐ
是 常见 的环卫 用车 ， 车 体 的 基 本 结构 由汽 车 底 盘 、车 厢 、填 料 器 等 组 成 ，最 常见 的车 厢 结 构 为 矩 形 截 面 结构 ，整 车 外形 如 图 １ 示 。 所 在 垃圾 填入 、 出及 运 输 过 程 中 ， 卸 垃圾 产 生 的各 种 载
小到 大 ，结 构 中超过 许 用应 力 ２ ０ ａ的部分 显 示 为铁 ２ ＭＰ
表 １ 设 计 变 量名 称 及 位置
０３ 迭代的 计变 －次 设 量 位置 名称 ４１ 次 —０ 迭代的 计变 设 量 位置 名称
灰色。 从图中可以看 出， 除模型简化产生的应力失真点外
最大 复合应 力 为 ３ ５ Ｐ ， ２ Ｍ ａ发生 在填 料 器挤 入板 梯形 梁 与 侧板 相交处 ， 大部 分结 构 的复 合应 力小 于 ２０ ａ ２ ＭＰ 。 （） ２ 满载颠 簸行 驶工 况 应 力 云 图见图 ３ｂ 。最 大复 合应 力为 ５４ Ｐ ， 生 （） ０ Ｍ ａ发 在推板油缸支撑梁上。 大部分结构的复合应力小于 ２ ０ Ｐ 。 ２Ｍ ａ
后装压缩式垃圾车压缩机构差动方案油路设计
后装压缩式垃圾车压缩机构差动方案油路设计作者：李春杰王玉林王炳超郝希阳来源：《科技风》2016年第07期摘要：介绍后装压缩式垃圾车的刮板和滑板在填装垃圾时的顺序动作，采用差动方案，通过对液压阀中顺序阀的合理设计，保证了刮板和滑板在恰当的时刻有条不紊地完成各自执行的动作。
关键词：后装压缩式垃圾车；差动方案；顺序阀；设计目前城市中较为普遍的一种垃圾车就是后装压缩式垃圾车。
它是一种具有密闭车厢，集收集、运输、自卸为一体的，很大程度上减少垃圾运输过程中二次污染问题的垃圾处理车辆。
国内现有的后装压缩式垃圾车的操控大多是人工操作，劳动强度相对较大，工作效率相对较低，需要的工作人员较多，人工成本较高。
本文介绍后装压缩式垃圾车刮板滑板的工作原理，主要研究设计液压阀和电控液压阀（差动方案）的油路方案，通过控制系统控制刮板、滑板、排出板的动作实现垃圾的装载和卸载。
滑板下行这个空行程过程中，无需加大发动机的转速来加快滑板的下行，实现智能化一键操控的目的。
1 后装压缩式垃圾车自动填装系统的工作原理后装压缩式垃圾车压缩机构由两个刮板油缸、两个滑板油缸、一个刮板和一个滑板组成。
其工作步骤按时间先后分为刮板上翻、滑板下降、刮板下挖、滑板上升四个阶段[ 1-2 ]。
如图1所示。
初始状态下，垃圾车可能处于停车或者运输等非工作状态，此时刮板油缸为伸长状态，滑板油缸为收缩状态[ 3 ]。
当垃圾车装载垃圾时，启动控制开关，三位六通阀接通左位，刮板油缸的有杆腔进油，刮板上翻；当刮板上翻到顶后，进油路压力升高，滑板无杆腔进油，滑板下滑；滑板到达底部后，触碰行程开关，三位六通阀换向，右位接通，刮板无杆腔进油，刮板下挖将垃圾挖起；刮板下挖到底后，液压油进入滑板有杆腔，滑板上升。
当滑板上升到顶触碰行程开关，三位六通阀换向回到中位，装填压缩垃圾结束[ 4 ]。
2 传统手动行程阀方案手动行程阀方案是相对简单的一种方案，如图2所示，通过环卫工人的手动控制以及行程阀开关的控制来实现刮板和滑板的顺序动作，但是它的弊端比较多，比如换向时需要人工操作，比较繁琐，且大大降低了工作效率，还存在冲击，也可能因为环卫工人的工作失误影响垃圾车的工作；行程阀安装在垃圾车装填斗的内部，位置不容易布置，而且行程开关坏掉的几率过大导致增加其维修成本等[ 5-6 ]。
后装压缩式垃圾车专用装置液压系统反馈控制运动仿真研究
１ １ 装 填 机 构 工 作 过 程 ． 装 填 垃 圾 时 ， 液 压 系统 的作 用 下 ， 过 换 向 阀 的换 向 ， 在 通
实现 滑板的升 、 降和 刮板的旋 转 ， 制 滑板 和刮板 的各 种动 控
作 ， 倒入装填厢 的装 填斗 中 的垃圾 通过 装填 机构 的扫 刮 、 将
后装压缩式垃圾车克服 了传 统垃圾 车容量 小 、 可压缩 性
差 和 容 易 产 生 飘 、 、 、 等 二 次 污 染 的缺 点 ， 自动 装 填 洒 撒 漏 集 与压 缩 、 封 运 输 和 自卸 为一 体 ， 密 自动 化 程 度 高 ， 高 了 垃 圾 提
５
运载能力 ， 降低 了运输成本 ， 避免 了二次 污染 ， 得到 了越来 越 广泛地应用 。 目前 国产 后装 压缩 式垃 圾 车 的专用 装置 液压 系统 的设计一 般采取 仿制 、 验取 值 或测绘 的方法 ， 经 限制 了
开始清扫动作 ， 扒入 垃圾并将 其初 步压 缩 ； 当顺 时针运 动到
下止点时 ， 止运动 ， 图 ３ ｅ 。 停 如 （ ） （ ） 向操 纵 滑 板 油 缸 换 向阀 ， 滑 板 向上 运 动 ； 板 上 ４反 使 滑
升 ， 碎 垃 圾 ， 垃 圾 进 行 二 次 压 缩 ， 图 ３ ｆ ； 板 油 缸 运 研 对 如 （） 滑
理 如 图 ３所 示 。
， 装填机构 工作原
图 １ ＸＺ Ｉ ０ ＹＳ型后装压缩式垃圾 车 Ｓ １Ｚ
２
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（ ａ ）
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１ 刮板 ２ 滑 板 ３ 刮板 油 缸 ４ 滑板 油 缸 一 一 一 一
基于AMESIM的XZ5110型垃圾车刮板操纵系统仿真
基于AMESIM的XZ5110型垃圾车刮板操纵系统仿真丁继斌【摘要】应用AMESim对XZ5110型后装压缩式垃圾车装填机构刮板控制系统进行建模仿真,对比分析开环、闭环装填机构刮板反馈控制系统的运动特性,仿真结果表明闭环反馈控制系统可明显改善刮板运动状况.可为提高装填机构的设计水平提供参考依据.【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2010(012)002【总页数】4页(P118-121)【关键词】AMEsim装填机构;仿真;反馈控制【作者】丁继斌【作者单位】南京工业职业技术学院机械工程系,江苏,南京,210046【正文语种】中文【中图分类】U463.991 装填机构工作过程装填机构工作原理如图1所示,在液压系统的作用下,通过换向阀的换向,实现滑板的升、降和刮板的旋转,控制滑板和刮板的各种动作,将倒入装载厢装填斗的垃圾通过装填机构的扫刮、压实并压入车厢;当压向推板上的垃圾负荷达到预定压力时,由于推板油缸存在背压,液压系统会使推板自动向车厢前部逐渐移动,使垃圾被均匀地压缩,工作过程如下[1]:1)将垃圾倒入装填器,操纵刮板油缸换向阀,在刮板油缸的作用下,刮板逆时针转动,当刮板转动到上止点时,回转到位,如图1(a)、(b)、(c)所示。
2)刮板回转到位后,操纵滑板油缸换向阀,在滑板油缸的作用下,滑板向下运动;到下止点时停止,如图1(d)所示,至此装填机构完成工作准备阶段。
3)反向操纵刮板油缸换向阀,使刮板顺时针转动,刮板开始清扫动作,扒入垃圾并将其初步压缩;当顺时针运动到下止点时,停止运动,如图1(e)所示。
4)反向操纵滑板油缸换向阀,使滑板向上运动;滑板上升,研碎垃圾,对垃圾进行二次压缩,如图1(f)所示;滑板油缸运动到上止点时停止运动,滑板上升到上止点,即回到初始位置,这样,装填机构完成一次工作循环。
2 装填机构刮板运动分析由上述装填机构工作原理可知,刮板在装填机构的工作过程中起到对垃圾收集、破碎与初次压缩的作用,其工作环境相当恶劣[2],其受力情况如图2所示。
挤压式垃圾车专用装置及其主要参数的设计
挤压式垃圾车专用装置及其主要参数的设计
杨卓濂
【期刊名称】《机械开发》
【年(卷),期】1997(000)002
【摘要】本文介绍了一种后装挤压式垃圾车的结构与专用装置及主要参数的设计方法。
【总页数】6页(P21-26)
【作者】杨卓濂
【作者单位】广东工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】U469.691
【相关文献】
1.后装压缩式垃圾车专用装置液压系统反馈控制运动仿真研究 [J], 丁继斌
2.墙式护栏模板快速安拆专用装置的设计与应用 [J], 钟长海;李发扬
3.微电脑在后装挤压式垃圾车上的应用 [J], 杨云珍
4.后装压缩式垃圾车专用装置液压系统反馈控制仿真研究 [J], 丁继斌
5.压缩式垃圾车压缩装置挤压力的确定 [J], 王铁成;高洪一
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XZ5110ZYS后装压缩式垃圾车装填机构优化设计丁继斌(徐州师范大学工学院机械工程系,江苏徐州221011)摘 要:应用优化设计理论,建立了XZ5110ZYS后装压缩式垃圾车装填机构的数学模型并对其进行了优化设计,结果表明,优化设计数学模型的正确建立,对于改进产品设计方法、提高产品制造品质有着重要意义。
关键词:垃圾车;装填机构;优化设计中图分类号:U46916+91 文献标识码:B 文章编号:167125276(2003)0620028204Optimize Design on the Loading Mechanism of XZ5110Z YSB ack2loaded and Compressed Rubbish V ehicleDIN G Ji2bin(Mechanical Engineering Department of Technology Institute,Xuzhou Normal University,J S Xuzhou221011,China)Abstract:This paper applies the theory of optimize design and established the mathematics model for the load2 ing mechanism of XZ5110ZYS rubbish vehicle with back2loaded and compressed constructrion.The results in2 dicate that the mathematics model is correct.It has significantly improved the design and quality of products. K ey w ords:rubbish vehicle;loading mechanism;optimize design 后装压缩式垃圾车集自动装填与压缩、密封运输和自卸为一体,自动化程度高,提高了垃圾运载能力,降低了运输成本,避免了二次污染,是收集、运输城市生活垃圾的理想工具,克服了摆臂式、侧装式等型式的垃圾车容量小、可压缩性差和容易产生飘、洒、撒、漏二次污染的缺点,是垃圾车的发展趋势。
然而过去产品设计主要是采取经验取值或测绘的方法,限制了产品整体设计水平的提高。
通过优化设计,力求从根本上改善后装压缩式垃圾车装填机构的性能,提高产品制造品质。
1 工作原理XZ5110ZYS后装压缩式垃圾车的装填机构工作原理如图1,液压系统如图2,在液压系统的作用下,通过换向阀的换向,实现滑板的升、降和刮板的旋转,控制滑板和刮板的各种动作,将倒入装载厢装填斗的垃圾通过装填机构的扫刮、压实并压入车厢;当压向推板上的垃圾负荷达到预定压力时,由于推板油缸存在有背压,液压系统会使推板自动向车厢前部逐渐移动,使垃圾被均匀地压缩,工作过程如下:1—滑板;2—刮板;3—刮板油缸;4—滑板油缸图1 XZ5110ZY S型后装压缩式垃圾车装填机构工作原理将垃圾倒入装填器,启动油泵电机,液压油经过粗滤器、开关和油泵进入液压回路,操纵换向阀3,液压油进入刮板油缸的上腔,推动油缸向上运动,从而使刮板逆时针转动。
当刮板油缸运动到上止点时回转到位;操纵换向阀4,使液压油进入滑板油缸的上腔,推动其活塞向下运动,从而使滑板向下运动;到下止点时停止。
至此装填机构完成工作准备阶段;反向操纵换向阀3,液压油进入刮板油缸的下腔,推动其油缸向下运动,使刮板顺时针收稿日期:2003208229・28 ・ E2mail:ZZHD@ 《机械制造与自动化》图2 XZ5110ZYS型后装压缩式垃圾车液压原理图转动,此时刮板开始清扫动作,扒入垃圾,进行初步地压缩;当刮板顺时针运动到下止点时,停止运动,此时,操纵换向阀4,使液压油进入滑板油缸的下腔,推动其活塞向上运动,从而使滑板向上运动;滑板上升,研碎垃圾,对垃圾进行再次压缩;由于卸垃圾时,推板在推卸料油缸的作用下,将垃圾推出车厢并由于顺序阀的压力而停留在车厢后部,当垃圾被推入车厢后,推板受到来自滑板油缸施加给垃圾、并经垃圾传递过来的压力,此压力克服平衡阀的背压,在此过程中,垃圾被又一次压缩并逐步将推板推向前部;滑板油缸运动到上止点时停止运动,滑板上升到上止点,即回到初始位置,这样,装填机构完成一次工作循环。
卸料时,操纵换向阀1,使举升油缸将装填厢升起,接着操纵换向阀2,使得推板油缸推挤垃圾,将车厢内的垃圾推出;垃圾推出车厢后,反向操纵换向阀1,举升油缸将装填厢回位。
由于背压的作用,推板停留在车厢后部。
反向操纵换向阀1时,举升油缸回位,使得装填厢复位并锁紧。
2 装填机构的优化模型在垃圾车的容积、设计装载质量、卸料推板的最大推力和车厢后倾角已经确定的情况下,对垃圾的压缩程度有着决定性影响的因素有:装填角α的大小、滑板油缸推力的水平分量、滑板油缸在装填机构上的铰接点位置、刮板油缸的下止点位置和清扫板对垃圾的预压缩程度。
装填机构工作时,刮板油缸首先回缩使刮板动作,将垃圾进行预压缩,对其要求为,刮板油缸和刮板在工作周期内应平稳,以防产生冲击,造成清扫垃圾时产生不能正常工作、降低清扫油缸销的使用寿命。
因此,刮板油缸运动的平稳性就成为设计时应首先考虑的因素。
由图1可以看出,在装填机构的一个工作循环中,在刮板油缸动作时,滑板油缸保持不动,即滑板油缸此时应有足够的压力来保证刮板油缸动作的稳定性和平顺性,当刮板油缸完成预压缩以后,滑板油缸动作,将垃圾压缩、挤压,最终推进车厢。
由图1建立如图3所示的装填机构受力分析图3 装填机构受力分析图图,图1中滑板油缸L1、刮板油缸L3为主动件,刮板油缸产生的力F A推动刮板B E(从动件)旋转,受力点为A,方向沿CA;滑板油缸产生力F c,受力点为C,方向沿OC,使滑板B D(从动件)带动刮板M achi ne B uil di ng&A utomation,Dec2003,(6):28231,35・29 ・机构一起产生平移运动,F c产生的水平分力将垃圾推进车厢,产生的垂直分力使整个装填机构沿滑板轨道上下运动;图3中,XO Y为固定坐标系, X′O′Y′为活动坐标系;显然,希望L5和ΔL1尽量大,L1尽量小;L1越小,整个装填机构占用空间就越小,就能将空间节省下来,最大限度地使ΔL1大,能最大限度地增加滑板油缸伸长量;在车厢后倾角已确定的情况下,装填角α越小,滑板油缸L1推力的水平分量越大,压实效果越好,但是水平分量增大时,其垂直分量变小,使向上的分力减小,也会降低压缩效果。
因此,应综合考虑滑板油缸推力的水平和垂直分量,使之达到最佳压实效果。
应合理设计装填角α,使滑板油缸的水平和垂直推力满足使用要求。
根据上述分析,确定装填机构的优化目标为[1]:a)工作平稳,在刮板油缸、滑板油缸的有效动作范围内运动平稳,使液压系统的压力波动尽可能小;b)满足使用要求使机构尺寸合理,最大限度利用空间。
避免“大马拉小车”和“小马拉大车”现象。
211 装填机构运动学分析如图3所示,在ΔA B C中,由余弦定理得:L23=L24+L25-2L4L5・cosβ(1) 由于L4、L5长度不变,故对(1)求导得:2L′3=2β′L4L5sinβ 令ωL5=β′,υL3=L′3,则由式(1)得刮板L5转速ωL5与刮板油缸L3伸缩速度υL3之比H1为: H1=ωL5υL3=β′L′3=L′3L4L5・sinβ(2) 在ΔA OC中:L23=L21+L22-2L1L2・cosγ(3) 由于在滑板油缸动作时,L3已经为一固定值,可以作为常量处理,故同理可求得滑板油缸转速ωL1与其伸缩速度υL1之比H2为:H2=ωL1υL1=γ′L′1=(L2cosγ-L1)+L′2L′1(L1cosγ-L2)L1L2sinγ(4) 现求L′2L′1的表达式,由于在滑板油缸向上运动的过程中,δ为一定值,则在ΔA OC中,由正弦定理得:L2sinδ=L1sin(180°-γ-δ) 由式(4)得:γ′L′1=sinγ-L′2L′1sin(γ+δ)L2cos(γ+δ)(5) 由式(4)、(5)得:L′2 L′1=L1sinδsinγ-(L2cosγ-L1)cos(γ+δ) L1sin(γ+δ)sinγ+(L1cosγ-L2)cos(γ+δ) 于是:H2=(L2cosγ-L1)+L1sinδsinγ-(L2cosγ-L1)cos(γ+δ)L1sin(γ+δ)sinγ+(L1cosγ-L2)cos(γ+δ)(L1cosγ-L2)L1L2sinγ(6)2.2 设计变量的确定由上述分析可知,影响装填机构工作的主要参数为:L1、L2、L3、L4、L5、γ、β等七个参数。
如果要使装填机构平稳工作,应使这些参数的取值趋于最合理,由于L3和β是参变量,在优化前其值给定,因此,优化设计变量为:L1、L2、L4、L5、α、γ。
2.3 分目标函数的建立油缸运动的平稳性可以用速比函数来表示。
即对于刮板油缸运动的平稳性要求可以转化为在刮板油缸有效运动范围内,使得最大速比H1max与最小速比H1min的比值尽可能地小。
因此,刮板机构的目标函数为:f(H1)=H1maxH1min(7) 对于滑板油缸运动的平稳性要求可以转化为在滑板油缸有效运动范围内,使得最大速比H2max 与最小速比H2min的比值尽可能地小。
因此,压实机构的目标函数为:f(H2)=H2maxH2min(8) 2.4 约束函数的建立装填机构的约束有三类[2]:结构约束、性能约・30 ・ E2mail:ZZHD@ 《机械制造与自动化》束和边界约束。
据此建立约束函数式(9)～(27):a)结构约束:工作周期内,先使刮板逆时针旋转,完成准备工作,当滑板油缸动作,使得刮板油缸下降到清扫位置以后,再使之顺时针旋转,进行对垃圾的清扫,即预压缩。
设计时,应保证刮板油缸的伸缩使得刮板的旋转平稳、且应在规定的角度范围内转动,于是有:g1(X)=β>0(9)g2(X)=β<π(10) 工作周期内,先使压实板下降,在刮板完成预压缩以后,再使滑板上升,对垃圾进行压缩,最终推进车厢,滑板油缸的升、降使角γ发生变化,于是有: g3(X)=γ>0(11)g4(X)=γ<73°(车厢后倾角)(12)b)性能约束:要求刮板油缸伸出的长度合理,且应保证油缸的伸出长度使得刮板不能发生自锁。
g5(X)=L3maxL3min>1(13)g6(X)=L3maxL3min<117(14) 要求滑板油缸伸出的长度要合理,有:g7(X)=L1maxL1min>1(15)g8(X)=L1maxL1min<117(16) c)边界约束:优化参数的边界约束要根据实际情况确定,在设计时,应根据实际情况给出一些普遍的边界约束条件,在得到结果以后再根据情况进行取舍。