校用后装式垃圾收集车压缩机构的技术改进

李明涛， 韩远飞

（青岛理工大学琴岛学院机电工程系， 山东 青岛 266106）

引言

生活垃圾是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物，主要成分包括：生活废弃物、废纸、废金属、废玻璃陶瓷碎片、废家具等等。它是固、液和气三部分组成的三相松散体，三者随着地点、居民生活水平、季节气候和温度的变化而变化[1]。

1 垃圾收集车的基本构造

后装式垃圾收集车[2]是现在社会主流的垃圾收集和运输工具，其具有装填自动化、装载量高、人工配置低、密封性好等特点，尤其是其具有高度灵活性，使其在环卫划片治理等方面发挥了重要作用。

后装式垃圾收集车的工作过程可简单描述为两步：提升倒料、压缩入箱。其中提升倒料实物图见图1，工程图见图2。

图1 实物图

压缩入箱：垃圾倒入底料槽后再推压板的作用下反复压缩，然后被推入车厢内。工程图如图3所示。

2 学校垃圾的特点

学校垃圾是生活垃圾的一部分，但是和城市生活日常垃圾相比，其又有自己的特性，主要有以下特点：一是因学校生活的主体是学生，这个群体基本不从事生产活动，故垃圾中基本没有各种金属废弃物、废家具等固体。二是学校生产的主要垃圾为生活废弃物、废纸张、塑料袋和各种饮料塑料瓶。三是学校垃圾的容重较低，且含水量非常低，粒度也较小，成分相对单一，具有较大的压缩比。

图2 工程图

图3 压缩工程图

3 对垃圾收集车压缩装置的技术改进

因生活垃圾含有大量的水分、砖瓦、树枝等成分，为了尽可能地压缩垃圾，以加大车的载量，故城市用的垃圾收集车的压缩装置一般由液压驱动。虽然液压驱动提供了较大的推力，但是整个车重较大，易在紧急情况下导致刹车困难，而且庞大的液压系统导致相同体积下车身的容量较小。而与普通生活垃圾相比，学校垃圾品种较为单一，粒度较小，产生的重量较小且比较容易压缩，而且学校属于密集聚集区，安全工作较为突出。

为了达到降低车重、扩大车厢容积、车辆灵活易操作的要求，故对压缩系统进行改进。新型的压缩机构不再采用液压系统提供推力而采用滚珠丝杠系统，具体如图4所示。

图4 新型压缩机构图

新型压缩机构采用电机驱动，很大程度上降低了车身的重量，且在同等体积下，极大地释放了车身的空间面积，变相增加了车身的容积。根据学校所产生的垃圾的特点，滚珠丝杠系统可以提供所需压缩比的推力。

为了保证十字支撑板的安全性，将在solidworks中建好的三维实体模型导入到ANSYS中进行有限元分析并进行优化设计，用以检验模型的强度和变形的情况，使其满足设计要求。具体过程如图5所示，优化后的设计机构如图6所示。

图5 分析图

经过ANSYS分析后，可知中十字支架的受力相比很大导致地脚螺栓固定支架不太便利，使得推板的可移动性减弱。而经过优化设计后的支撑结构应力较小，变形较小，而且不存在可移动性问题[3]，压缩机构的新结构如图7所示。

图6 优化设计结构

图7 优化后结构图

4 结语

城市生活垃圾的压缩减容是提高垃圾的运输效率、解决垃圾清运过程中的亏载问题，节省垃圾处理费用的最有效手段，同时，城市生活垃圾的可压缩性等特性以及力学特性的研究，对研究高效的压缩设备具有极其重要的意义[4]。新型压缩机构虽然能够大幅降低车身的重量，但是研究出发点为学校，本身具有特殊性，而接下来如何在车身上进行优化布局将是工作的重点。

参考文献

[1] 张启君.国内垃圾车市场的情况分析及未来预测[J].商用汽车杂志，2007（2）：89-91.

[2] 李文博，鲁晓丹.浅谈城市垃圾的处理方法[J].生态与环境工程，2009（1）：177.

[3] 蒲明辉，苏飞，李凯，等.基于ADAMS的后装式压缩垃圾车推板机构及安装角优化设计[J].机械设计与制造，2011（7）：218-220.

[4] 欧洪彪.生活垃圾压缩装置的设计和研究[D].南宁：广西大学，2010.