基于FluidSIM的垃圾压缩站液压系统设计与仿真

赵玉 李德山

（1.河北工业职业技术学院 河北省石家庄市 050091 2.河北汀兰环保科技有限公司 河北省石家庄市 050000）

随着我国城市化进程的加速和人民生活水平的提高，城市垃圾数量急剧增长，为城市环境维护带来了很大压力，如何有效收集、运输、处理垃圾越来越受到人们的关注。垃圾压缩站是一种垃圾收集、压缩设备，可有效减小垃圾体积，提高后续垃圾运输的效率。液压系统是垃圾压缩站的重要组成部分，对垃圾压缩站整体性能有很大影响。本研究针对某垂直式垃圾压缩站液压系统进行了设计，并用FluidSIM软件对其进行仿真，为产品的研制和改进提供了依据。

1 垃圾压缩站工作原理

该垃圾压缩站的主要组成部分有：压缩头、压缩仓、动力单元、储存仓、推头、立柱、箱体、前门、中门、挂箱装置、导向装置、安全装置，如图1所示。

其中，压缩头是主要工作装置，它由油缸驱动，进行垃圾压缩；动力单元主要包括了电机、液压泵、控制阀、油箱等，为油缸运动提供动力；推头可以在箱体内移动，用于将压缩成型的垃圾推至储存仓或是垃圾转运车；前门位于箱体最前端，平时处于关闭状态，当两块垃圾全部压缩成型需要推至垃圾转运车时，才在油缸驱动下打开；中门位于储存仓和压缩仓之间，由油缸驱动实现其升降。

垃圾倒入后，压头下降进行垃圾压缩，待第一块垃圾成型，中门上升，第一块垃圾被推头推至储存仓，推头复位，中门下降；接着进行第二块垃圾的压缩，压缩完成后压头挂上箱体进行整体提升，升到合适高度后，前门和中门打开，在推头推动下，两块垃圾被推入垃圾转运车；最后，推头复位，前门和中门下降，压头下降把箱体放入地坑，准备下次循环。整个工作流程如图2所示。

2 垃圾压缩站液压系统设计

液压系统设计是反推设计，首先要对垃圾压缩站液压系统功能及主要技术参数进行分析，在此基础上进行液压元件选取和系统原理图绘制。

2.1 液压系统功能及参数分析

液压系统需要完成的动作有压头升降及停留、中门升降、推头伸缩、前门升降、挂箱装置伸缩、保险装置伸缩。垃圾压缩站对液压系统主要技术参数要求如表1所示。

2.2 液压系统原理图绘制

根据液压系统各执行元件所需完成的动作循环及技术参数要求选择合适的液压元件并绘制其原理图如图3所示。

系统采用了双泵供油，以适应不同动作时油液流量需求，既可提高工作效率又可降低功率损耗；在各支路中均采用了三位四通换向阀控制油液流动方向；在压缩油缸支路中设置了平衡阀防止其由于自重加速下滑，采用了液控单向阀进行保压；在中门油缸、前门油缸、挂箱油缸及保险油缸支路中采用了锁紧回路以确保安全；在挂箱油缸支路和保险油缸支路中采用了双向节流调速回路，以调节油缸运行速度。

表1：垃圾压缩站主要技术参数要求

图1：垃圾压缩站结构图

3 仿真实验与现场测试

3.1 仿真实验

打开FluidSIM 软件，在元件库中找到所需液压元件，并将其拖动至绘图区，连接各液压元件油口，仿真模型建立完成，如图4所示。接着，双击各液压元件，对其参数进行设置。最后，点击运行按钮进行仿真，观测各油缸压力及速度变化情况，仿真结果表明液压系统设计合理可行。

图2：垃圾压缩站工作流程图

图3：液压系统原理图

图4：液压系统仿真模型

图5：现场测试

3.2 现场测试

垃圾压缩站研制完成并投入使用如图5所示，经现场测试发现液压系统主要参数变化与仿真结果接近，进一步验证了液压系统设计的合理性和可行性。

4 结束语

分析了垃圾压缩站工作原理，并以此为基础设计了其液压系统。利用FluidSIM 软件建立了垃圾压缩站液压系统仿真模型，通过运行模型观测液压系统压力、速度等主要参数的变化。仿真结果表明液压系统设计合理可行，可满足垃圾压缩站需求。经现场测试表明液压系统仿真可为产品研制与改进提供依据。