李春杰 王玉林 王炳超 郝希陽

摘 要：介紹后裝壓縮式垃圾車的刮板和滑板在填裝垃圾時(shí)的順序動作，采用差動方案，通過對液壓閥中順序閥的合理設(shè)計(jì)，保證了刮板和滑板在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻有條不紊地完成各自執(zhí)行的動作。

關(guān)鍵詞：后裝壓縮式垃圾車；差動方案；順序閥；設(shè)計(jì)

目前城市中較為普遍的一種垃圾車就是后裝壓縮式垃圾車。它是一種具有密閉車廂，集收集、運(yùn)輸、自卸為一體的，很大程度上減少垃圾運(yùn)輸過程中二次污染問題的垃圾處理車輛。國內(nèi)現(xiàn)有的后裝壓縮式垃圾車的操控大多是人工操作，勞動強(qiáng)度相對較大，工作效率相對較低，需要的工作人員較多，人工成本較高。本文介紹后裝壓縮式垃圾車刮板滑板的工作原理，主要研究設(shè)計(jì)液壓閥和電控液壓閥（差動方案）的油路方案，通過控制系統(tǒng)控制刮板、滑板、排出板的動作實(shí)現(xiàn)垃圾的裝載和卸載?；逑滦羞@個(gè)空行程過程中，無需加大發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速來加快滑板的下行，實(shí)現(xiàn)智能化一鍵操控的目的。

1 后裝壓縮式垃圾車自動填裝系統(tǒng)的工作原理

后裝壓縮式垃圾車壓縮機(jī)構(gòu)由兩個(gè)刮板油缸、兩個(gè)滑板油缸、一個(gè)刮板和一個(gè)滑板組成。其工作步驟按時(shí)間先后分為刮板上翻、滑板下降、刮板下挖、滑板上升四個(gè)階段[ 1-2 ]。如圖1所示。

初始狀態(tài)下，垃圾車可能處于停車或者運(yùn)輸?shù)确枪ぷ鳡顟B(tài)，此時(shí)刮板油缸為伸長狀態(tài)，滑板油缸為收縮狀態(tài)[ 3 ]。

當(dāng)垃圾車裝載垃圾時(shí)，啟動控制開關(guān)，三位六通閥接通左位，刮板油缸的有桿腔進(jìn)油，刮板上翻；當(dāng)刮板上翻到頂后，進(jìn)油路壓力升高，滑板無桿腔進(jìn)油，滑板下滑；滑板到達(dá)底部后，觸碰行程開關(guān)，三位六通閥換向，右位接通，刮板無桿腔進(jìn)油，刮板下挖將垃圾挖起；刮板下挖到底后，液壓油進(jìn)入滑板有桿腔，滑板上升。當(dāng)滑板上升到頂觸碰行程開關(guān)，三位六通閥換向回到中位，裝填壓縮垃圾結(jié)束[ 4 ]。

2 傳統(tǒng)手動行程閥方案

手動行程閥方案是相對簡單的一種方案，如圖2所示，通過環(huán)衛(wèi)工人的手動控制以及行程閥開關(guān)的控制來實(shí)現(xiàn)刮板和滑板的順序動作，但是它的弊端比較多，比如換向時(shí)需要人工操作，比較繁瑣，且大大降低了工作效率，還存在沖擊，也可能因?yàn)榄h(huán)衛(wèi)工人的工作失誤影響垃圾車的工作；行程閥安裝在垃圾車裝填斗的內(nèi)部，位置不容易布置，而且行程開關(guān)壞掉的幾率過大導(dǎo)致增加其維修成本等[ 5-6 ]。目前國內(nèi)很多地區(qū)主流壓縮式垃圾車油路用此方案。

3 差動方案

后裝壓縮式垃圾車填裝系統(tǒng)的差動方案是一種比較敏捷高效的方案，油路中用到了五個(gè)溢流閥，兩個(gè)為安全閥，三個(gè)為背壓閥。下面針對這種方案作介紹。

如圖所示，當(dāng)起動開關(guān)被工作人員按下后，三位六通換向閥的左位接通，液壓油經(jīng)過濾器被油泵泵進(jìn)油路，液壓油的流動過程為：油箱10→過濾器11→油泵7→換向閥6→單向閥1→刮板油缸無桿腔→刮板油缸有桿腔→換向閥6→油箱10。由于刮板上升是一個(gè)空行程，所需要的力只需要克服刮板自身的重力即可，所以不需要很大的壓強(qiáng)（設(shè)定壓強(qiáng)為2MP），完成這個(gè)動作的時(shí)間也比較短。

當(dāng)刮板的活塞桿到頭之后，進(jìn)油路內(nèi)壓力升高，達(dá)到3MP后，順序閥被開啟，此時(shí)液壓油的流動過程為：油箱10→過濾器11→油泵7→換向閥6→順序閥2→滑板油缸無桿腔→滑板油缸有桿腔→溢流閥4→滑板油缸無桿腔。

提高垃圾車的工作效率，需要提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速來帶動泵增加對滑板無桿腔的進(jìn)油速度。但是在液壓系統(tǒng)中，一般采用的是定量泵，其泵油量是有一定限制的，況且增加發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速會加大垃圾車的燃油量，既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保，所以在這個(gè)地方采用油路的差動連接方案。其過程為進(jìn)油路中的液壓油進(jìn)入滑板油缸無桿腔，推動活塞前進(jìn)，然后液壓油從滑板油缸的有桿腔出來，經(jīng)過一個(gè)溢流閥（串聯(lián)在回油路中作背壓閥）后再次進(jìn)入進(jìn)油路中，以此來加大進(jìn)油路的進(jìn)油量，從而加速滑板的下滑，提高執(zhí)行效率。

值得注意的是，在滑板下行的過程中，必須要在回油路上串連一個(gè)背壓閥，防止滑板自身的重力過大使滑板向下運(yùn)行的速度過快而導(dǎo)致油路被抽真空，形成氣泡，影響工作效率。當(dāng)滑板下行到底部時(shí)，觸碰到了設(shè)定好的行程開關(guān)，通過電路控制使得三位流通換向閥換向，接通右位，此時(shí)液壓油的流動過程為：油箱10→過濾器11→油泵7→換向閥6→刮板油缸有桿腔→刮板油缸無桿腔→背壓閥10→換向閥6→油箱10。

這一個(gè)行程是刮板下挖的過程，因?yàn)槠湟獙ρb載斗中的大量垃圾進(jìn)行挖掘，是一個(gè)做功比較大的行程，故在設(shè)計(jì)時(shí)將液壓油打入油缸的無桿腔，就是在相同的壓力下增大刮板的下挖力（設(shè)定壓強(qiáng)為15MP）。但是考慮到它也是一個(gè)下降的過程，防止在下挖垃圾時(shí)由于被挖的垃圾較少或者刮板上有重物等特殊情況而導(dǎo)致輕微的被抽真空，也最好加裝一個(gè)通徑較小的背壓閥，以防萬一。

需要考慮的是，在液壓油進(jìn)入刮板油缸腔之前還有兩個(gè)油路分枝，分別為經(jīng)過單向閥流向滑板油缸和經(jīng)過單向閥流向溢流閥4，但這兩路油路最后都需要從內(nèi)外控溢流閥3處回油。

為了保證液壓油不會從內(nèi)外控溢流閥3處流走，需要對其設(shè)置一個(gè)大于刮板下挖力的壓力，設(shè)定為16MP，當(dāng)刮板下挖到底時(shí)，進(jìn)油路壓力升高，液壓油經(jīng)過單向閥流向滑板油缸，此時(shí)液壓油的流動過程為：油箱10→過濾器11→油泵7→換向閥6→單向閥8→滑板油缸有桿腔→滑板油缸無桿腔→內(nèi)外控溢流閥3→換向閥6→油箱10。

4 結(jié)論

本文主要講述了后裝壓縮式垃圾車壓縮機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)差動方案的油路設(shè)計(jì)，用順序閥控制完成刮板和滑板的順序動作。在全人工操作式垃圾車機(jī)械運(yùn)動部分保留的情況下，通過更換微機(jī)控制油路通斷的液壓閥塊，取代原來全部通過人工控制油路的液壓閥塊，實(shí)現(xiàn)后裝壓縮式垃圾車的垃圾壓縮動作的自動完成，最終可以節(jié)省大量人力物力財(cái)力，實(shí)現(xiàn)環(huán)保的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 皮曉明，何真?zhèn)?后裝式壓縮垃圾車的液壓系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2006，（8）：123-124.

[2] 丁繼武.基于AMESim垃圾車刮板操縱系統(tǒng)仿真研究[J].專用汽車，2009，（11）：53-55.

[3] 丁繼武.基于AMESim的XZ5110型后裝壓縮式垃圾車裝填機(jī)構(gòu)滑板反饋控制仿真研究[J].機(jī)床與液壓，2010，38（1）：113-115.

[4] 王偉新.后裝壓縮式垃圾車設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].專用汽車，2004，（3）：37-40.

[5] 丁繼武.后裝壓縮式垃圾車綠色設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用， 2004，17（1）：61-62.

[6] 丁繼武.后裝壓縮式垃圾車實(shí)驗(yàn)研究[J].機(jī)械工程師， 2005，（10）：65-67.

作者簡介：李春杰（1990-），男，山東煙臺人，碩士研究生，研究方向：液壓電控。