压缩式垃圾车双向压缩研究与分析

刘春强，白子龙，苗亮亮，朱仰智，雷波

压缩式垃圾车双向压缩研究与分析

刘春强，白子龙，苗亮亮，朱仰智，雷波

（陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710200）

介绍了压缩式垃圾车的工作原理，对双向压缩进行力受力分析，提出了压装工作的条件。通过对三种双向压缩液压系统的分析，得出采用顺序阀方法能充分利用系统压力，提高压缩能力。

压缩式垃圾车；双向压缩；液压系统

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-135-03

引言

随着我国社会经济的快速发展，城市化进程的加快，以及人们生活水平的迅速提高，城市生活垃圾也随之迅速增加，给垃圾的收集与转运提出了更高的要求。压缩式垃圾车的出现，在很大程度上缓解了城市生活垃圾收集与转运工作，不仅仅是因为压缩式垃圾车收集垃圾的简便，更多是因为压缩式垃圾车可将原本松散的垃圾压实装载，大大提高了垃圾的装载量与转运效率。因此，压缩能力是压缩式垃圾车的重要性能之一。

1 工作原理

将垃圾倒入填装器后，压缩式垃圾车通过刮板、滑板和推铲等机构对垃圾进行压缩装填工作，具体压装过程如下：

a.刮板油缸收缩，刮板逆时针展开。

b.滑板油缸收缩，滑板机构下滑。

c.刮板油缸顺时针转动。

d.滑板油缸伸出，刮板机构上滑，推铲油缸收缩。

图1 刮板逆时针转动

图2 滑板下滑

图3 刮板顺时针转动

由于推铲油缸无杆腔设置有背压，因此在滑板上滑时，垃圾会被双向压缩，完成二次压缩。在滑板上滑的力传递推铲上后，推铲油缸产生背压，当背压到达一定值后，推铲油缸无杆腔油液回油箱，同时推铲油缸后退。

图4 滑板上滑

2 双向压缩受力分析

图5 双向压缩受力分析

图6 滑板提升受力分析

滑板机构的提升力Fh在通过垃圾的传递后，作用在推铲上的力为FT，经过受力分析可得滑板机构的提升力Fh在水平方向上的分力Fhx为：

其中，α为滑板提升角度。

由于受垃圾与车厢内壁摩擦力，垃圾的膨胀力，垃圾的成分、密度、压实程度，车厢结构等因素的影响，水平分力Fhx在经过垃圾传递至推铲上时，力FT有所损失，即：

其中，η为力的传递效率。

因此，在压装过程中，必须满足推铲油缸所产生的最大背压力Ftmax小于FT的条件时，推铲机构才可以向左移动，即： Ftmax＜FT。提高滑板油缸提升力和推铲油缸背压能在很大程度上提升垃圾的压实程度。

3 双向压缩液压系统对比分析

为实现双向压缩的功能，目前一般有三种方法：1.节流孔方法；2.背压阀方法；3.顺序阀方法。下面分别分析这三种方案的特点。

（1）节流孔方法

节流孔方法的液压系统如图7所示。

图7 节流孔方法液压系统

薄壁节流小孔的流量特性为：

其中，Q为流经节流孔的流量，Cd为流量系数（约为0.6～0.7），A为节流面积，ρ为油液密度，△p为节流孔前后压差。

多路阀推铲工作联的阀芯在中位时，推铲油缸在FT的作用下收缩，无杆腔内的油液经过阀芯上小节流孔流回油箱，此时，△p即为推铲油缸无杆腔的背压。根据薄壁节流小孔的流量特性，推铲油缸的背压大小主要取决于无杆腔流回油箱的流量Q大小，即推铲油缸收缩速度。

当滑板油缸提升速度较慢时，推铲油缸收缩速度也会较慢，无杆腔流回油箱的流量Q较小，推铲油缸无杆腔背压就较小，垃圾的压实程度将小一些，当滑板油缸提升速度较快时，推铲油缸收缩速度也会随之较快，无杆腔流回油箱的流量Q较大，推铲油缸无杆腔背压就较大，垃圾的压实程度就大一些。因此，滑板机构提升速度的大小，直接影响着压缩能力，对系统压力的利用率也相对较低。

（2）背压阀方法

背压阀方法的液压系统原理如图8和图9所示。

图8 背压阀方法液压系统（一）

一种方法是将多路阀推铲工作联上的二次溢流阀作为背压阀来实现推铲油缸的背压功能，结构简单紧凑。垃圾在被压缩过程中，由于影响因素较多的传递效率η和滑板提升角度α的存在，作用在推铲机构上的力FT相比滑板机构提升力Fh已经损失不小，且无法得到精确值，背压设置太高可能会导致背压阀无法开启，推铲机构无法后退。如果背压设置太低就会影响推铲卸料时最大推铲输出力的大小。

另一种方法是在推铲油缸无杆腔油路处外接背压阀组。此种方法解决了背压阀会影响推铲卸料力的问题，但依然无法解决背压阀设置过高造成推铲机构无法后退的情况。

因此，为避免推铲机构无法后退的情况出现，一般将背压设置的较低，对系统压力的利用率较低，垃圾的压实程度也要小一些，压缩能力就小一些。

图9 背压阀方法液压系统（二）

（3）顺序阀方法

顺序阀方法的液压系统原理如图10所示。

图10 背压阀方法液压系统

当滑板刚开始提升时，顺序阀未开启，推铲机构背压逐渐上升，垃圾逐渐被压缩。当滑板油缸无杆腔压力达到顺序阀调定压力后，顺序阀开启，使得推铲油缸无杆腔与油箱相连通，在滑板油缸提升力的作用下，推铲油缸收缩，推铲机构后退。

相比节流孔方法而言，顺序阀方法不用刻意提高滑板机构提升速度来制造较大的背压。相比背压阀方法，顺序阀方法不需要考虑推铲油缸背压设置为多少合适，同时也不会影响推铲卸料力。

理论上，顺序阀的开启压力可以调定至无限接近系统压力值，但实际应用时，为避免出现不能顺序动作的情况，一般要求顺序阀的开启压力至少比系统压力高0.5MPa以上。因此，顺序阀方法对系统压力的利用率是三种方法中最高的，压缩能力也是最大。

4 结语

（1）推铲油缸所产生的最大背压力必须小于滑板提升力传递到推铲机构上的力时，推铲机构才可以向左移动，完成装载工作。

（2）在无法有效控制力的传递率η和滑板提升角度α的情况下，提高系统压力利用率和推铲油缸背压能提高双向压缩能力。

（3）相比节流孔和背压阀方法，顺序阀方法在系统压力利用率，压缩能力方面具有很大优势。

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Research and Analysis on Bidirectional Compression of Compression Refuse Collector

Liu Chunqiang, Bai Zilong, Miao Liangliang, Zhu Yangzhi, Lei Bo
( Shaanxi automobile holding group co., LTD., Shaanxi Xi 'an 710200 )

The working principle of compression refuse collector is introduced. Through face analysis on bidirectional compression, getting the working condition of compressing and loading. The analysis of three typical hydraulic systems shows that sequential valve method improve compression capacity and make the best of hydraulic system pressure.

compression refuse collector; bidirectional compression; hydraulic systems

U467

A

1671-7988 (2017)16-135-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.047

刘春强，就职于陕西汽车控股集团有限公司。