孫洪良

(江蘇悅達(dá)專用車有限公司，江蘇 鹽城 224007)

0 引言

壓縮式垃圾車是一種擁有較高工作效率的收集和運(yùn)輸垃圾的專用車輛，由于其密閉性較好，在運(yùn)輸過程中基本能夠避免液體垃圾撒漏而造成二次污染，因此可用于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，而且通過自身的壓縮裝置能夠?qū)⑹占降睦M(jìn)行壓縮處理，減少垃圾所占體積，提高經(jīng)濟(jì)效益.基于這些優(yōu)勢(shì)，壓縮式垃圾車已經(jīng)成為城市環(huán)境衛(wèi)生部門的優(yōu)選設(shè)備.壓縮裝置是壓縮式垃圾車的重要組成部分之一，決定了壓縮式垃圾車的工作效率和使用壽命.通過運(yùn)用Siemens NX/Motion 對(duì)壓縮裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，能夠?qū)嚎s裝置的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行直觀而準(zhǔn)確的分析.

1 壓縮裝置

1.1 壓縮裝置的工作過程

壓縮裝置是壓縮式垃圾車最為核心的工作部分，主要負(fù)責(zé)將裝入壓縮式垃圾車后車廂斗的垃圾全部刮入車廂內(nèi)部，再與車廂內(nèi)部的推板一起進(jìn)行壓縮活動(dòng)[1].

壓縮裝置包括滑板、刮板、驅(qū)動(dòng)油缸和推板這四個(gè)部件，其中滑板、刮板和驅(qū)動(dòng)油缸在裝填箱內(nèi).刮板與裝填箱底需緊密貼合，不能留有過大的間隙，防止垃圾被遺漏在裝填箱底，但間隙也不能過小，防止造成刮板與裝填箱底部干涉變形，正?？刂圃?～10 mm.

推板一開始處于靠近裝填箱的一端，裝入垃圾后，刮板緊貼裝填箱底將垃圾全部刮起，滑板向上滑動(dòng)，刮板中的垃圾就會(huì)進(jìn)入到車廂內(nèi)部，和推板有所接觸，由滑板和推板形成壓縮空間進(jìn)行壓縮.推板處于車廂內(nèi)部早已布置好的滑軌上的，滑板壓縮垃圾，垃圾給推板施加作用力，使其在滑軌上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，直至車廂內(nèi)部裝滿垃圾為止[2].

1.2 壓縮裝置三維模型

垃圾從裝填箱后端的入口處倒入，由推板、滑板和刮板等共同作用進(jìn)行壓縮，將垃圾推入車廂壓實(shí).壓縮裝置三維模型如圖1所示.

2 壓縮裝置運(yùn)動(dòng)仿真分析

2.1 運(yùn)動(dòng)仿真驅(qū)動(dòng)

運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)是在運(yùn)動(dòng)仿真分析過程中賦予在運(yùn)動(dòng)副上控制運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，是有關(guān)聯(lián)的連桿能夠按照預(yù)期進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來源[3].

本次運(yùn)動(dòng)仿真用到的主要是 STEP 函數(shù).通過對(duì)預(yù)期運(yùn)動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)分解之后，決定將驅(qū)動(dòng)分別加在壓縮裝置的外殼箱體和滑板的滑塊運(yùn)動(dòng)副J003、驅(qū)動(dòng)油缸和刮板之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副J004 以及推板和外殼箱體的滑塊運(yùn)動(dòng)副J006 上，從而模擬壓縮裝置的工作情況[4].

根據(jù)實(shí)際工作中正在被廣泛使用的各種壓縮式垃圾車類型，為本次仿真運(yùn)動(dòng)添加下列驅(qū)動(dòng)函數(shù)：

(1)添加在J003 滑塊運(yùn)動(dòng)副上的驅(qū)動(dòng)函數(shù)

第一步：滑板停在導(dǎo)軌0 mm 的位置等待刮板向下旋轉(zhuǎn)刮動(dòng)到一定角度.

(STEP(time，0.0001，0，0，1)+STEP(time，4.9701，0，4.97，-1))*0

第二步：滑板帶動(dòng)刮板以158 mm/s 的速度向上滑動(dòng)758.4 mm.

(STEP(time，4.9701，0，4.97，1)+STEP(time，9.7701，0，9.77，-1))*POLY(time，4.97，0，158)

第三步：滑板停在導(dǎo)軌758.4 mm 的位置等待刮板向上旋轉(zhuǎn)刮動(dòng)到一定角度.

(STEP(time，9.7701，0，9.77，1)+STEP(time，14.7401，0，14.74，-1))*758.4

第四步：滑板帶動(dòng)刮板以158 mm/s 的速度向下滑動(dòng)758.4 mm.

(STEP(time，14.7401，0，14.74，1)+STEP(time，19.5401，0，19.54，-1))*POLY(time，14.74，758.4，-158)

(2)添加在J004 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副上的驅(qū)動(dòng)函數(shù)

第一步：刮板以12°/s 的速度向下旋轉(zhuǎn)刮動(dòng)到59.64°.

(STEP(time，0.0001，0，0，1)+STEP(time，4.9701，0，4.97，-1))*POLY(time，0，0，12)

第二步：刮板停在59.64°的位置隨著滑板向上滑動(dòng).

(STEP(time，4.9701，0，4.97，1)+STEP(time，9.7701，0，9.77，-1))*59.64

第三步：刮板以12°/s 的速度向上旋轉(zhuǎn)刮動(dòng)到59.64°.

(STEP(time，9.7701，0，9.77，1)+STEP(time，14.7401，0，14.74，-1))*POLY(time，9.77，59.64，-12)

(3)添加在J006 滑塊運(yùn)動(dòng)副上的驅(qū)動(dòng)函數(shù)

第一步：推板停在3300 mm 的位置等待刮板開始刮動(dòng)的動(dòng)作；推板以25 mm/s 的速度向車廂內(nèi)滑動(dòng).

(STEP(time，0.0001，0，0，1)+STEP(time，0.1001，0，0.1，-1))*3300

(STEP(time，0.1001，0，0.1，1)+STEP(time，9.7701，0，9.77，-1))*POLY(time，0，3300，-25)

第二步：推板停在3058.25 mm 的位置等待尾部壓縮機(jī)構(gòu)完成一個(gè)流程.

(STEP(time，9.7701，0，9.77，1)+STEP(time，19.5401，0，19.54，-1)) *3058.25

2.2 仿真結(jié)果與分析

制定解算方案是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和分析之前的最后一個(gè)步驟，主要功能是用來定義運(yùn)動(dòng)仿真的整個(gè)過程時(shí)間以及步數(shù)這兩個(gè)主要參數(shù).

通過疊加計(jì)算所有步驟的總時(shí)間，設(shè)置壓縮裝置壓縮垃圾的解算方案時(shí)間是19.54 s，正好可以完成一個(gè)完整的刮板旋轉(zhuǎn)刮動(dòng)垃圾，隨著滑板向上滑動(dòng)，壓縮完成之后再次回到原始位置的過程.設(shè)置步數(shù)為50 步，步長(zhǎng)為0.01 s.解算分析的過程完成之后，就可以直接用動(dòng)畫的形式清晰地表現(xiàn)出壓縮裝置的壓縮運(yùn)動(dòng)仿真過程[5].

完成解算之后，在L001 刮板、L003 滑板和L005 驅(qū)動(dòng)油缸這三個(gè)連桿上分別標(biāo)記一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，便于觀察這三個(gè)連桿的位移以及速度.通過SIEMENS NX 運(yùn)動(dòng)仿真中的作圖輸出功能，將三個(gè)連桿的分析數(shù)據(jù)以圖表形式輸出.

L001 刮板的速度-角度幅值如圖2所示.可以看出，L001 刮板在運(yùn)動(dòng)過程中一直以12°/s 的速度刮動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡較為規(guī)律且平穩(wěn)，符合預(yù)期的設(shè)計(jì)要求.

L003 滑板的位移幅值和速度幅值如圖3和圖4所示.滑板在刮板向下刮動(dòng)的時(shí)間段內(nèi)是靜止的，在刮動(dòng)結(jié)束之后，滑板帶動(dòng)刮板以158 mm/s 的速度向上滑動(dòng)758.4 mm.最大速度僅為158 mm/s，滿足運(yùn)動(dòng)軌跡和位移要求，其速度平滑，沒有突變，不會(huì)產(chǎn)生沖擊，符合裝置的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況.

圖2 L001-速度-角度幅值

圖3 L003-位移幅值

圖4 L003-速度幅值

L005 推板的位移幅值和速度幅值如圖5和圖6所示.推板開始時(shí)停在原地等待刮板開始動(dòng)作，緊接著在垃圾的推動(dòng)下以25 mm/s 的速度向車廂內(nèi)滑動(dòng)，然后停在3058.25 mm 的位置等待整個(gè)流程的結(jié)束.整體運(yùn)動(dòng)過程極為平穩(wěn)，速度較慢，符合其被動(dòng)壓縮垃圾的設(shè)計(jì)目的，符合實(shí)際情況.

圖5 L005-位移幅值

圖6 L005-速度幅值

綜上所述，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中刮板、滑板和推板的運(yùn)動(dòng)速度都很平穩(wěn)且具有一定規(guī)律，并沒有突變情況的發(fā)生，符合設(shè)計(jì)要求[6]，能夠保證正常的工作流程.

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)壓縮式垃圾車壓縮裝置的模型進(jìn)行仿真分析，能夠有效提升壓縮裝置的設(shè)計(jì)質(zhì)量，在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)垃圾車壓縮裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行改善，能提高垃圾車壓縮裝置的剛度性能，延長(zhǎng)預(yù)期壽命，增加經(jīng)濟(jì)價(jià)值.通過對(duì)壓縮式垃圾車壓縮裝置的模型進(jìn)行創(chuàng)建和仿真，在軟件平臺(tái)上進(jìn)行模擬，避免了現(xiàn)實(shí)中不必要的嘗試，減少了垃圾車壓縮裝置的開發(fā)成本.