自装卸式垃圾车的设计

金昌林

宁夏合力万兴汽车制造有限公司 宁夏吴忠 751100

1 前言

自装卸式垃圾车俗称挂桶垃圾车，是一种收集桶装垃圾，再将其送往垃圾处理站的垃圾收集、转运专用车辆。这类车辆均布置了挂桶提升机构，通过提升机构完成垃圾桶的定位、夹紧、提升、翻转、降落和松开等收集桶装垃圾的步骤。

挂桶垃圾车按其运输介质和使用场所的不同可分为普通挂桶垃圾车（生活垃圾）、餐厨垃圾车（泔水）、侧装压缩式垃圾车（用推板压缩生活垃圾）、压缩式对接垃圾车（与垃圾站对接、运输压缩垃圾块）；按箱体结构不同，可分为前端向内凹进式箱体、侧面平齐式箱体、圆形罐体、垃圾站对接式箱体；按后门的开启和锁紧方式不同，可分为快速夹钳锁紧、自动锁紧（举升时自动松开，降落时自动锁紧）、通过油缸推动后门翻转支座的平移实现后门的松开开启和关闭锁紧、通过油缸推动滑块实现后门的松开开启和关闭锁紧；按卸料方式不同，可分为中置油缸箱体举升卸料、半推板式加中置油缸举升卸料、全推板式卸料；按提升机构的结构不同，可分为链条式提升机构、拉杆式提升机构。下面针对车辆不同功能和结构，分别介绍在设计过程中应重点注意的各不同结构之间的搭配，以及特殊功能情况下的细节设计。

2 箱体前端向内凹进的自装卸式垃圾车

这类箱体前端向内凹进的自装卸式垃圾车截面多采用矩形或八角形结构，在箱体凹进部分布置挂桶提升机构。通常采用链条式提升机构，顶部投料口没有盖，如图1所示，特殊情况下也可布置拉杆式提升机构，如图2所示。

图1 箱体前端向内凹进的自装卸式垃圾车

图2 拉杆式提升机构模型

这类垃圾车多用于生活垃圾的收集、转运，不适于运输泔水，其后门下半部分用普通密封条密封，投料口处不布置密封条。这种箱体不能安装全推推板，也建议不选装半推板式结构，采用中置油缸举升箱体卸料，箱体升降时后门靠自身重力开启和关闭。后门锁紧可以选装快速夹钳，如图3所示，或选装自动锁紧装置，如图4所示。

图3 快速夹钳

图4 自动锁紧装置

若采用快速夹钳，每次卸料前都需人工开启快速夹钳，才能举升箱体，倾倒垃圾，如果忘记打开快速夹钳，不但无法卸下垃圾，反而会在箱体举高后，增加车辆发生侧翻或后翻事故的危险。因此，采用这种锁紧方式时，应张贴操作安全警示牌。

目前，自动锁紧装置已在笔者公司得到广泛应用，已申请两个专利（实用新型专利：后门锁止机构ZL201720399771.1已获得授权；发明专利：后门锁止机构ZL201710249232.4已受理，在等待审核中）。当箱体举升时，后门锁钩自动松开如图5所示，当箱体降落时，后门锁钩自动锁紧如图6所示。

图5 箱体举升时自动锁紧装置示意图

图6 箱体降落时自动锁紧装置示意图

3 箱体侧面平齐的自装卸式垃圾车

箱体侧面平齐的自装卸式垃圾车如图7、8所示。这类箱体为方形或八角形结构的车辆多用于普通生活垃圾收集，圆形罐体式结构的车辆多用于餐厨垃圾收集，这两种结构的车辆大都选用拉杆式提升机构。拉杆式提升机构的导轨有A、B、C三种结构形式如图9所示。

图7 侧面平齐式箱体模型

图8 侧面平齐式箱体样车

图9 拉杆式提升机构的3种导轨

选用A、B型导轨的提升机构，前后两轴上的滚轮需进入不同的轨道，使得提升机构整体旋转完成垃圾倒入车箱的动作，如图10所示。提升机构前后轴的中心距、导轨的形状、圆弧的半径、油缸的行程、拉杆的长度、翻转角度等有复杂的关联，需采用3D实体设计，通过运动仿真检查和修改各部分设计参数，保证提升机构在无碰撞、无干涉的情况下，按预定的轨道运行，最后保证翻转角度不小于45°。这种结构设计时较为复杂，笔者在提升机构上将垃圾桶的定位和压紧装置做了一些改进，通过装拆、更换几个小部件，就能立即实现圆形垃圾桶和方形垃圾桶的互换使用。方桶提升机构与圆桶提升机构对比模型如图11所示。目前已申请两个专利（实用新型专利：挂桶垃圾车提升机ZL201521051681.0已获得授权，发明专利：挂桶垃圾车提升机ZL201510942854.6已受理，在等待审核中）。

图10 A、B型导轨提升机构翻转模型

选用C型导轨的提升机构，前后两轴上的滚轮是等宽的，都在原轨道上运动，无需变轨，垃圾倒入车箱的动作是通过提升机构前轴翻转、后轴与提升机构整体发生一定角度折叠来完成的，如图12所示。

图12 C型导轨提升机构翻转模型

运输生活垃圾时，后门采用普通密封条，投料口不安装密封条，后门锁紧可以采用快速夹钳、自动锁紧装置或油缸进行松开→开启→关闭→锁紧操作。快速夹钳和自动锁紧装置前面已有论述，现重点介绍采用油缸控制后门开关和锁紧的3种设计。

a.后门翻转支座平移装置的结构和工作原理如图13所示。油缸顶出时，后门向左上方平移一段距离，后门上的锁杆脱离锁钩，油缸继续顶出，后门向上开启；当油缸缩回时，后门关闭，油缸继续缩回，后门向右下方平移，锁杆进入锁钩。

b.后门内置滑块平移装置的结构和工作原理如图14所示。油缸顶出时，锁杆同滑块一起向上平移，先脱离锁钩，后门再向上开启；油缸缩回时，先将后门关闭，锁杆随后进入锁钩。

c.锁杆轴向滑动装置的结构和工作原理如图15所示。

图13 后门支座平移结构

图14 滑块平移结构

图15 锁杆轴向移动结构

4 对接式自装卸式垃圾车

这类垃圾车既能收集桶装垃圾，将垃圾转运至垃圾处理站，又能与压缩垃圾站对接，从压缩垃圾站将压缩垃圾块运走。箱体、提升机、中置举升油缸等结构可以按第二大类自装卸式垃圾车进行配置和设计，只是将后门的结构进行了更改，利用四杆机构的原理，将后盖翻至箱体顶部，以便于垃圾车能与压缩垃圾站进行有效对接。对接式挂桶垃圾车如图16所示。

图16 对接式挂桶垃圾车

5 餐厨垃圾车

餐厨垃圾车一般采用侧面平齐的方形箱体，如图17所示；或采用圆形罐体结构，如图18所示。餐厨垃圾车采用拉杆式提升机构，中置油缸举升卸料，后门采用油缸开启和锁紧，后门和顶部投料口处整圈须安装耐油橡胶式密封条。

图17 方形箱体结构餐厨垃圾车

图18 圆形罐体结构餐厨垃圾车

6 带推板具有压缩功能的自装卸式垃圾车

自装卸式垃圾车上的推板与压缩垃圾车推板结构和安装方式相似，当推板油缸达到最大顶出行程时，推板能刚好把所有垃圾推出车箱，这种结构为全推结构，如图19所示。全推结构不需安装箱体举升油缸。

如果推板缸达到最大行程时，推板到车箱后端还有很长一段距离的结构为半推式结构，如图20所示。随着提升机构不断装入垃圾，推板只是把前端的垃圾不停地向后方移动，使垃圾能均匀充满车箱。半推结构不能用推板卸料，需安装中置油缸举升箱体卸料。

带推板结构（特别是全推结构）设计中应注意以下几点：

a.推板那组油路须装压力调节阀，调试好推板缸的安全工作压力，后门开启后能将满箱垃圾全部推出箱体外，在后门未开启时，确保推板不会损坏后门。

b.后门结构选用如图13～15的结构。

c.带压缩功能时，后门将有少许变形，箱体后端须设置接水槽和污水箱，全推结构（箱体不举升）的箱体前端也应设污水箱。

图19 全推式结构

图20 半推式结构

7 结语

通过对自装卸式垃圾车挂桶提升机、箱体和后门锁紧机构不同结构的介绍，对车辆不同卸料方式的论述，结合具体设计实例，系统地概述了自装卸式垃圾车的设计过程、设计重点和注意事项，对各类不同车型、不同功能要求的自装卸式垃圾车的设计起到了一定参考作用。