后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要
本文主要介紹了后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程包括液壓方案擬定、液壓相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)、液壓元件的設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)以及液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算等。同時(shí)也介紹了利用三維軟件UG建立后裝壓縮式垃圾車模型，導(dǎo)入ADAMS中對(duì)垃圾車的虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真，此課題對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并對(duì)液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：后裝壓縮式垃圾車；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；虛擬樣機(jī)；ADAMS；仿真
引言
隨著我國(guó)的城鎮(zhèn)化建設(shè)，城市生活垃圾的成分發(fā)生了很大的變化，垃圾的密度不斷下降，可壓縮性增加城市中的垃圾處理工作量變得越來越繁重，采用傳統(tǒng)的人工收集垃圾方式，耗時(shí)耗力，效率低。后裝壓縮式垃圾車開始得到重視，使用范圍越來越廣。
后裝壓縮式垃圾車是在壓縮垃圾車基礎(chǔ)上加裝后掛桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或垃圾斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。由密封式垃圾廂、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成。整車為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過程中的污水全部進(jìn)入污水廂，較為徹底的解決了垃圾運(yùn)輸過程中的二次污染的問題，具有壓力大、密封性好、操作方便、安全等優(yōu)點(diǎn)。
我國(guó)的垃圾車技術(shù)引自國(guó)外，現(xiàn)在技術(shù)日趨成熟，但我國(guó)的垃圾車缺乏自己的核心技術(shù)，相關(guān)重要關(guān)鍵部件需靠進(jìn)口。后裝壓縮式垃圾車的壓縮裝置靠液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其重要。隨這現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，三維建模技術(shù)與虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)開始廣泛運(yùn)用。這些技術(shù)能夠縮短開發(fā)周期，降低研究開發(fā)成本，更好地完善后裝壓縮垃圾車的技術(shù)。
第1章 緒論
1.1 后裝壓縮式垃圾車研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
后裝壓縮式垃圾車由密封式垃圾廂、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成。整車為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過程中的污水全部進(jìn)入污水廂，較為徹底的解決了垃圾運(yùn)輸過程中的二次污染的問題，關(guān)鍵部件采用進(jìn)口部件，具有壓力大、密封性好、操作方便、安全等優(yōu)點(diǎn)。 可選配后掛桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或垃圾斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。后裝壓縮式垃圾車大大提高了裝載量和效率，它的收集和壓縮過程基本都由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
垃圾收集方式簡(jiǎn)便,一改城市滿街?jǐn)[放垃圾筒的臟亂舊貌，杜絕二次污染。壓縮比高、裝載量大,最大破碎壓力達(dá)12噸，裝載量相當(dāng)于同噸級(jí)排非壓縮垃圾的兩倍半。作業(yè)自動(dòng)化,采用進(jìn)口電腦控制系統(tǒng)，全部填裝排卸作業(yè)中需司機(jī)一人操作，不僅減輕環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且大大改善了工作環(huán)境。經(jīng)濟(jì)性好，專用設(shè)備工作時(shí)，電腦控制系統(tǒng)自動(dòng)控制油門。雙保險(xiǎn)系統(tǒng)，作業(yè)系統(tǒng)具有電腦控制和手動(dòng)操縱雙重功能，大大地保障和提高車輛的使用率。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可選裝配置帶垃圾筒（或斗）的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。然而后裝壓縮式垃圾車在使用過程中仍存在著一些問題，如作業(yè)噪聲大、密閉可靠性差、載質(zhì)量利用率低等。
隨著技術(shù)的發(fā)展，它的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：
1）垃圾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
在壓縮式垃圾車工作過程中，垃圾裝載情況是管理者所關(guān)心的垃圾車負(fù)載變化及垃圾箱內(nèi)垃圾是否填滿，在一般情況下是很難監(jiān)測(cè)的。通過加載垃圾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能隨時(shí)隨地檢測(cè)車輛負(fù)載的變化情況及垃圾是否填滿，為垃圾車駕駛員和管理者提供參考。這有利于提高垃圾車作業(yè)的科學(xué)性和行車安全性?同時(shí)也能減少工作人員的工作量、提高工作效率。國(guó)內(nèi)少數(shù)車型安裝了該系統(tǒng)。
2）翻桶機(jī)構(gòu)
配備全自動(dòng)控制的翻桶機(jī)構(gòu)是壓縮式垃圾車發(fā)展的新方向。發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是西歐及美國(guó)的壓縮式垃圾車都配備先進(jìn)的翻桶機(jī)構(gòu)，可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)大小垃圾桶在不同位置的自動(dòng)抓取、舉升和卸料。我國(guó)許多城已采用桶裝垃圾收集，但垃圾車配備的翻桶技術(shù)水平和靈活性不高。國(guó)外一些壓縮式垃級(jí)車的翻桶機(jī)構(gòu)可以"遠(yuǎn)離車廂"，靈活主動(dòng)抓取垃圾桶，而國(guó)內(nèi)垃圾車的翻桶機(jī)構(gòu)一般不能遠(yuǎn)離車廂，因此需將車廂緊貼垃圾桶，給駕駛者帶來難度。
3）液壓控制裝置
壓縮式垃圾車的液壓裝置應(yīng)具有以下特征:較小的節(jié)流損失:減少管路連接工作:無泄漏:可與其他液壓功能組合，如裝載機(jī)構(gòu)的液壓泵可以向抓鉗等系統(tǒng)供油。
4）綠色視覺效果
車輛的外觀造型及彩化已越來越受到環(huán)衛(wèi)部門的重視，一些適合不同城市品味的彩化的環(huán)衛(wèi)車輛已成為城市一道亮麗的風(fēng)景。通過對(duì)車輛外形和性能的改進(jìn)，可消除或減輕視覺污染，避免或減少作業(yè)時(shí)對(duì)周圍環(huán)境和人員的影響，使環(huán)衛(wèi)車輛與作業(yè)環(huán)境相協(xié)調(diào)。
5）除臭滅菌
除臭滅菌技術(shù)在壓縮式垃圾車上的運(yùn)用也是發(fā)展方向。杜絕細(xì)菌傳播，減少臭氣污染已成為當(dāng)務(wù)之急。目前一些臭氧除臭除菌技術(shù)已在該類產(chǎn)品上成功運(yùn)用。
6）分隔車廂
壓縮式垃圾車車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)可按一定比例劃分為幾部分，這種結(jié)構(gòu)劃分使得壓縮式垃圾車可在同一次作業(yè)時(shí)收集并分隔幾種不同類型的垃圾?？赏ㄟ^優(yōu)化垃圾收集路線，為垃圾分類回收提供更多的便利性。
1.2本課題研究?jī)?nèi)容
對(duì)垃圾車的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括液壓系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)要根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，主要包括動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)分析，確定主要參數(shù)，編制液壓執(zhí)行器工況圖，然后擬定液壓系統(tǒng)圖。組成元件的選定要盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)元件。最后，利用大型三維軟件建立垃圾車模型，導(dǎo)入ADAMS中對(duì)垃圾車的虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真，并對(duì)液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
目前城市生活垃圾的處理問題，越來越受重視，垃圾圍城現(xiàn)象困擾人們生活。要處理垃圾首先需要收集轉(zhuǎn)運(yùn)，以前的收集方式是先人力收集，然后采用普通的車運(yùn)輸，效率低且裝載量少。壓縮時(shí)垃圾車大大提高了裝載量和效率，壓縮式垃圾車的收集和壓縮過程基本都由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。本課題研究對(duì)象是后裝壓縮式垃圾車的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，研究對(duì)象應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)于掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程幫助很大，另外對(duì)于改善垃圾車的工作效率和可靠性有一定的意義。
第2章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 設(shè)計(jì)方案分析
后裝壓縮式垃圾車的壓縮裝置由壓縮機(jī)構(gòu)和裝填箱組成，對(duì)其壓縮裝置形式進(jìn)行分析，確定最佳方案。到目前為止，已經(jīng)研究開發(fā)和使用的壓縮機(jī)構(gòu)可分為五種形式:滑動(dòng)刮板式、擺動(dòng)刮板式、滑動(dòng)一擺動(dòng)刮板式、連桿刮板式、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式。一般認(rèn)為，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)件數(shù)、自由度數(shù)較多及裝填箱底板軌跡較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)為復(fù)雜機(jī)構(gòu)。
表2-1 各機(jī)構(gòu)特征表
機(jī)構(gòu)名稱
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件數(shù)
機(jī)構(gòu)自由度
裝填箱底板軌跡特征
滑動(dòng)刮板式
2
2
圓弧+直線
滑動(dòng)—擺動(dòng)刮板式
3
3
圓弧+直線
擺動(dòng)刮板式
2
2
圓弧1+圓弧2
連桿刮板式
3
1
連桿曲線
定軸轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式
2
2
圓弧
從表1一1可以看出，滑動(dòng)一擺動(dòng)刮板機(jī)構(gòu)的構(gòu)造最復(fù)雜，而轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式的構(gòu)造較簡(jiǎn)單。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際使用情況，選擇滑動(dòng)刮板式壓縮機(jī)構(gòu)。
后裝壓縮式垃圾車主要機(jī)構(gòu)包括：車體、車廂、推板、推板油缸、滑板、滑板油缸、刮板、刮板油缸、裝填廂、舉升油缸。
后裝壓縮式垃圾車主要工作流程為：垃圾倒入裝填器，刮板轉(zhuǎn)動(dòng)至上止點(diǎn)，回轉(zhuǎn)到位；滑板下行至下止點(diǎn)；刮板反向回轉(zhuǎn)，刮入垃圾進(jìn)行初步壓縮，刮板運(yùn)動(dòng)至下止點(diǎn)時(shí)停止運(yùn)動(dòng)；滑板上行至上止點(diǎn)，將垃圾壓實(shí)到車廂內(nèi)的推板上；垃圾車裝滿垃圾進(jìn)入垃圾回收站，舉升油缸將裝填廂舉起；推板油缸推動(dòng)推板將垃圾推出；舉升油缸復(fù)位，即裝填廂復(fù)位。根據(jù)其工作流程來確定動(dòng)作順序，其中滑板油缸和刮板油缸之間要實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。
確定其主要參數(shù)：選取車廂容積為13m3；根據(jù)《壓縮式垃圾車》CJ/T127—2000標(biāo)準(zhǔn)，壓縮裝置在進(jìn)行壓縮垃圾的一個(gè)工作循序時(shí)不大于30s；采用車廂內(nèi)推板卸料的，從推板動(dòng)作開始至卸料完畢的時(shí)間，對(duì)容積大于或等于12m3的垃圾車不大于45s，此處選取35s；液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)安全閥，其調(diào)整壓力應(yīng)為系統(tǒng)最高工作壓力的110%。翻斗油缸工作行程430mm，時(shí)間4s；滑板油缸工作行程600mm，時(shí)間10s；刮板油缸工作行程300mm，時(shí)間5s；舉升油缸工作行程650mm，時(shí)間13s；推板油缸工作行程3000mm，時(shí)間35s。
2.2工況分析
工況分析是指對(duì)工作機(jī)構(gòu)的工作過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，以便了解其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和負(fù)載特性。此處對(duì)后裝壓縮式垃圾車的工作油缸進(jìn)行分析即翻斗油缸、滑板油缸、刮板油缸、舉升油缸、推板油缸。
1.運(yùn)動(dòng)分析
運(yùn)動(dòng)分析是分析主機(jī)各工作機(jī)構(gòu)是以怎樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來完成一個(gè)工作循環(huán)的，也就是分析液壓缸或液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如果是直線運(yùn)動(dòng)，要分析位移、速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，繪制位移循環(huán)圖（L-t）和速度循環(huán)圖（v-t）。如果是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要分析角位移、角速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，繪制角位移（θ-t）和角速度循環(huán)圖（ω-t）。此處對(duì)工作油缸進(jìn)行位移、速度分析，繪制位移循環(huán)圖（L-t）。
1） 翻斗油缸
圖2-1翻斗油缸位移循環(huán)圖
圖2-2翻斗油缸位移循環(huán)圖
2）滑板油缸
圖2-3滑板油缸位移循環(huán)圖
圖2-4滑板油缸速度循環(huán)圖
3）刮板油缸
圖2-5刮板油缸位移循環(huán)圖
圖2-6刮板油缸速度循環(huán)圖
4）舉升油缸
圖2-7舉升油缸位移循環(huán)圖
圖2-8舉升油缸速度循環(huán)圖
5）推板油缸
圖2-9 推板油缸位移循環(huán)圖
圖2-10 推板油缸速度循環(huán)圖
2.動(dòng)力分析
動(dòng)力分析是分析工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況，也就是分析分析液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載情況，并繪制相應(yīng)的負(fù)載循環(huán)圖（F-t）。
工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸所要克服的負(fù)載為：
式中：Fe—工作負(fù)載；
Ff—摩擦負(fù)載；
Fi—慣性負(fù)載；
1）翻斗油缸
估算翻斗支架質(zhì)量m1為30Kg，每桶垃圾的質(zhì)量m2為80Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。
N
N
N
其總負(fù)載為N。對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取100KN。
圖2-11翻斗油缸負(fù)載循環(huán)圖
2）滑板油缸
估算滑板支架質(zhì)量m1為125Kg，刮板質(zhì)量m2為50Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。
N，
N，
N，
其總負(fù)載N，對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取100KN。
圖2-12滑板油缸負(fù)載循環(huán)圖
2） 刮板油缸
刮板質(zhì)量m1為50Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。
N
N
N
對(duì)推板和刮板作受力分析，如圖2-13所示。
圖2-13 壓縮裝置受力分析圖
垃圾在填裝擠壓過程中，在滑板擠壓力FL作用下，受壓垃圾向左方移動(dòng)，與此同時(shí)，廂壁作用在垃圾上的摩擦力Ff1方向與垃圾移動(dòng)方向相反，其大小為：
式中：S1—車廂橫截面內(nèi)壁周長(zhǎng)（m）；
x—圖示的推進(jìn)長(zhǎng)度（m）；
p—垃圾的單位膨脹力（N/m2）；
f—垃圾與壁面的綜合摩擦系數(shù)。
阻礙垃圾移動(dòng)的另外一個(gè)阻力是垃圾重力引起的，記作Ff2，則有：
式中：S2—近似取車廂的寬度（m）；
—垃圾的計(jì)算密度（kg/m3）；
h—車廂高度（m）；
若向前推進(jìn)垃圾，必須滿足下列條件：
即
當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸確定后，、和已知。、、則隨壓縮程度，垃圾成分不同而變化，因此它們的確切數(shù)據(jù)很難確定。通過試驗(yàn)，KN/m。
設(shè)，—推板行程mm
—裝填角，
KN
其總負(fù)載為KN，對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取200KN。
圖2-13刮板油缸負(fù)載循環(huán)圖
4）舉升油缸
估算裝填廂質(zhì)量為2000Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。
N
N
N
其總負(fù)載為N，對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取200KN。
圖2-14舉升油缸負(fù)載循環(huán)圖
5）推板油缸
估算推板質(zhì)量為350Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07，車廂容積為13m3，垃圾密度為0.45t/m3。
N
N
N
其總負(fù)載為N，對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取180KN。
圖2-15推板油缸負(fù)載循環(huán)圖
2.3確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)
1.初選系統(tǒng)工作壓力
液壓系統(tǒng)工作壓力選定是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若壓力選的過低，則液壓元、輔件的尺寸和自重就會(huì)增加；若壓力選的較高，則尺寸和自重會(huì)相應(yīng)減少。例如，飛機(jī)液壓系統(tǒng)的工作壓力從21MPa提高到28MPa，則其自重下降約5%，其體積將減小13%。然而，若液壓系統(tǒng)壓力選的過高，由于對(duì)制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會(huì)增大系統(tǒng)的尺寸和自重，其效率和使用壽命也會(huì)相應(yīng)下降，因此不能一味的追求高壓。表2-2所示為目前我國(guó)幾類機(jī)器常用的液壓系統(tǒng)工作壓力。根據(jù)表2-2的數(shù)據(jù)，初選系統(tǒng)壓力P=13MPa。
表2-2 我國(guó)目前幾類機(jī)器常用的液壓系統(tǒng)工作壓力
設(shè)備類型
機(jī)床
農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械的輔助機(jī)構(gòu)等
壓力機(jī)，中、大型挖掘機(jī)，重型機(jī)械，起重運(yùn)輸機(jī)械等
系統(tǒng)壓力/MPa
磨床
組合機(jī)床
龍門刨床
拉床
0.8～2
3～5
2～8
8～10
10～16
20～32
2.計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸
根據(jù)需要的液壓缸的理論輸出F和系統(tǒng)選定的供油壓力p來計(jì)算缸筒內(nèi)徑D（m），計(jì)算公式如下：
（2-1）
式中：F—液壓缸的理論輸出力（N）；
p—供油壓力（MPa）。
對(duì)于活塞桿直徑可以按經(jīng)驗(yàn)公式來初步選定活塞桿直徑，經(jīng)驗(yàn)公式如下：
（2-2）
在此處確定為。
1）翻斗油缸
翻斗油缸負(fù)載F=100KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=99mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=100mm；根據(jù)公式（2-2）得d=25mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=25mm。
表2-3缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm）
8
40
125
（280）
10
50
（140）
320
12
63
160
（360）
16
80
（180）
400
20
（90）
200
（450）
25
100
（220）
500
32
（110）
250
注：1.圓括號(hào)內(nèi)尺寸為非優(yōu)先選用者。
2.內(nèi)徑上限可擴(kuò)展，按R10優(yōu)先數(shù)系列選用。
表2-4活塞桿外徑尺寸系列
4
20
56
160
5
22
63
180
6
25
70
200
8
28
80
220
10
32
90
250
12
36
100
280
14
40
110
320
16
45
125
360
18
50
140
注：直徑上限可擴(kuò)展，按R20優(yōu)先數(shù)系列選用。
3） 滑板油缸
滑板油缸負(fù)載F=100KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=99mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=100mm；根據(jù)公式（2-2）得d=25mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=25mm。
3）刮板油缸
刮板油缸負(fù)載F=200KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=140mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=160mm；根據(jù)公式（2-2）得d=40mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=40mm。
4）舉升油缸
舉升油缸負(fù)載F=200KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=140mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=160mm；根據(jù)公式（2-2）得d=40mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=40mm。
5）推板油缸
推板油缸由于行程較長(zhǎng)，采用二級(jí)油缸。推板油缸負(fù)載F=180KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D1=133mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=160mm；根據(jù)公式（2-2）得d=25mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=25mm，二級(jí)缸筒內(nèi)徑D2=125mm。
3.計(jì)算液壓缸的流量
根據(jù)活塞橫截面積和液壓缸運(yùn)動(dòng)速度來計(jì)算液壓缸流量。計(jì)算公式如下：
（2-3）
（2-4）
式中：D—缸筒內(nèi)徑；
d—活塞桿直徑；
Vmax—液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度。
1）翻斗油缸
翻斗油缸缸筒內(nèi)徑D=100mm ，活塞桿直徑d=25mm，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=108mm/s。根據(jù)公式（2-3）和（2-4）得q1=8.47810-4m3/s、q2=7.94810-4m3/s。
2）滑板油缸
滑板油缸缸筒內(nèi)徑D=100mm ，活塞桿直徑d=25mm，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=60mm/s。根據(jù)公式（2-3）和（2-4）得q1=4.7110-4m3/s、q2=4.4210-4m3/s。
3）刮板油缸
刮板油缸缸筒內(nèi)徑D=160mm ，活塞桿直徑d=40mm，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=60mm/s。根據(jù)公式（2-3）和（2-4）得q1=1.20610-3m3/s、q2=1.13010-3m3/s。
4）舉升油缸
舉升油缸缸筒內(nèi)徑D=160mm ，活塞桿直徑d=40mm，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=50mm/s。根據(jù)公式（2-3）和（2-4）得q1=1.00410-4m3/s、q2=0.94210-4m3/s。
5）推板油缸
滑板油缸缸筒內(nèi)徑D=160mm ，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=60mm/s。根據(jù)公式（2-3）得q1=1.72810-3m3/s。
4．繪制液壓系統(tǒng)工況圖
工況圖包括壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖。它們是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、選擇液壓泵、閥等元件的依據(jù)。
1） 壓力循環(huán)圖—（p-t）圖 通過最后確定的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，在根據(jù)實(shí)際載荷的大小，倒求出液壓執(zhí)行元件在其動(dòng)作循環(huán)各階段的工作壓力，然后把它們繪制成（p-t）圖。
2） 流量循環(huán)圖—（qv-t）圖 根據(jù)已確定的液壓缸有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量，結(jié)合其運(yùn)動(dòng)速度算出它在工作循環(huán)中每一階段的實(shí)際流量，把它繪制成qv-t）圖。若系統(tǒng)有多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)工作，要把各自的流量圖疊加起來繪制出總的流量循環(huán)圖。
3） 功率循環(huán)圖—（P-t）圖 繪制壓力循環(huán)圖和總流量循環(huán)圖后，根據(jù)P=pqv，即可繪出系統(tǒng)的功率循環(huán)圖。
4.1壓力循環(huán)圖
1）翻斗油缸
圖2-16翻斗油缸壓力循環(huán)圖
2）滑板油缸
圖2-17滑板油缸壓力循環(huán)圖
3）刮板油缸
圖2-18刮板油缸壓力循環(huán)圖
4）舉升油缸
圖2-19舉升油缸壓力循環(huán)圖
5）推板油缸
圖2-20推板油缸壓力循環(huán)圖
4.2流量循環(huán)圖
1）翻斗油缸
圖2-21翻斗油缸流量循環(huán)圖
2）滑板油缸
圖2-22滑板油缸流量循環(huán)圖
3）刮板油缸
圖2-23刮板油缸流量循環(huán)圖
4）舉升油缸
圖2-24舉升油缸流量循環(huán)圖
5）推板油缸
圖2-25推板油缸流量循環(huán)圖
4.3功率循環(huán)圖
1）翻斗油缸
圖2-26翻斗油缸功率循環(huán)圖
2）滑板油缸
圖2-27滑板油缸功率循環(huán)圖
3）刮板油缸
圖2-28刮板油缸功率循環(huán)圖
4）舉升油缸
圖2-29舉升油缸功率循環(huán)圖
5）推板油缸
圖2-30推板油缸功率循環(huán)圖
第3章制定液壓系統(tǒng)圖
3.1油路液壓方案圖
1）翻斗油路
圖3-1翻斗油路液壓方案圖
2）滑板和刮板油路
從前面的機(jī)構(gòu)動(dòng)作流程可得出，滑板和刮板之間要實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。
圖3-2滑板和刮板油路液壓方案圖
3）舉升油路
圖3-3舉升油路液壓方案圖
4）推板油路
圖3-4推板油路液壓方案圖
3.2制定總液壓系統(tǒng)圖
根據(jù)以上方案圖，制定出液壓系統(tǒng)圖
圖3-5液壓系統(tǒng)圖
第4章 液壓元件的選擇與專用件的設(shè)計(jì)
4.1液壓泵的選擇
1.確定液壓泵的最大工作壓力pp
（4-1）
式中：p1—液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力；
—從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間的總的管路損失。
的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)
驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單、流速不大的，取=（0.2~0.5）MPa；
管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥的，取=（0.5~1.5）MPa。取
=1.0MPa，p1=13MPa；則MPa。
2.確定液壓泵的流量qvp
多液壓缸或液壓馬達(dá)同時(shí)工作時(shí)，液壓泵的輸出流量為：
（4-2）
式中：K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.1~1.3；
—同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量，可從（qV-t）圖上查得。對(duì)于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取0.510-4m3/s。
取K=1.2，m3/s。則 m3/s。
3.選擇液壓泵的規(guī)格
根據(jù)以上求得的pP和qVP值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產(chǎn)品樣本或本手冊(cè)中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25% ~60%。p=13（1+25%）~13（1+60%）=16.25 ~20.8MPa，選用外嚙合單級(jí)齒輪泵CBF-F32。
4.2液壓閥的選擇
根據(jù)以上計(jì)算從參考文獻(xiàn)[3]、[4]、[5]中選取合適的液壓的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。其選出的規(guī)格列在表4-1
表4-1
序號(hào)
名稱
選用規(guī)格
1
三位四通電磁換向閥
34DF30-E10B
2
三位四通電磁換向閥
34DF30-E16B
3
三位四通電磁換向閥
34DF30-E16B
4
三位四通電磁換向閥
S-DSG-03-3C2-D24-50
5
減壓閥
JF-L32H
6
減壓閥
JF-L32H
7
減壓閥
JF-L32H
8
減壓閥
JF-L32H
9
減壓閥
JF-L32H
10
溢流閥
YF-B20H
11
溢流閥
YF-B20B
12
節(jié)流閥
LF-B20C
13
節(jié)流閥
LF-B20C
14
節(jié)流閥
LF-B32C
15
單向節(jié)流閥
LDF-B20C
16
單向節(jié)流閥
LDF-B20C
17
順序閥
XD2F-L20H
18
順序閥
XD2F-L20H
19
液控單向閥
DFY-B20H1
20
液控單向閥
DFY-B20H1
21
單向調(diào)速閥
QA-H20
22
單向閥
DF-B20K1
4.3管道尺寸的確定
1．管道內(nèi)徑計(jì)算
（4-3）
式中：—通過管道內(nèi)的流量（m3/s）；
—管內(nèi)允許流速（m/s），見表4-2。
表4-2
管道
推薦流速/(m/s)
液壓泵吸油管道
0.5 ~1.5，一般常取1以下
液壓系統(tǒng)壓油管道
3 ~6，壓力高，管道短，粘度小取大值
液壓系統(tǒng)回油管道
1.5 ~2.6
計(jì)算出內(nèi)徑d后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。
1）翻斗油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d1為16.43mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A192S-23；d2為15.91mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A166S-27。
2） 刮板油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d1為19.60mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A226S-24；d2為18.97mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A196S-23。
3）滑板油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d1為12.25mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A136S-30；d2為11.86mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A136S-30。
4）舉升油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d1為17.88mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A192S-23；d2為17.32mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A192S-23。
5）推板油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d為23.46mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A256S-22。
4.4油箱容量的確定
初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)公式（4-4）確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，在按散熱的要求進(jìn)行校核。油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為：
（4-4）
式中：—液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）；
—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見表4-3。
表4-3經(jīng)驗(yàn)系數(shù)
系統(tǒng)類型
行走機(jī)械
低壓系統(tǒng)
中壓系統(tǒng)
鍛壓系統(tǒng)
冶金機(jī)械
1~2
2~4
5~7
6~12
10
根據(jù)公式（4-4）得，m3。
第5章液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
5.1液壓系統(tǒng)壓力損失
壓力損失包括管路的沿程損失，管路的局部壓力損失和閥類元件的局部損失，總的壓力損失為
（5-1）
（5-2）
（5-3）
（5-4）
式中：—管道長(zhǎng)度（m）；
—管道內(nèi)徑（m）；
—液流平均速度（m/s）；
—液壓油密度（kg/m3）
—沿程阻力系數(shù)；
—局部阻力系數(shù)；
qV—閥的額定流量（m3/s）；
qV——通過閥的實(shí)際流量（m3/s）；
—閥的額定壓力損失（Pa）。
系統(tǒng)的調(diào)整壓力
（5-5）
式中：—液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力。
根據(jù)公式（5-2）、（5-3）、（5-4）計(jì)算得出，
1．管路的沿程損失
翻斗油路Pa、Pa；刮板油路Pa、Pa；滑板油路Pa、Pa；舉升油路Pa、Pa；推板油路Pa、Pa。
則總的管路的沿程損失Pa。
2．管路的局部壓力損失
翻斗油路Pa；刮板油路Pa；滑板油路Pa；舉升油路Pa；推板油路Pa。
則管路的局部壓力損失Pa。
3．閥類元件的局部損失
三位四通電磁換向閥
1號(hào)34DF30-E10B MPa；2號(hào)34DF30-E16B MPa；3號(hào)34DF30-E16B MPa；4號(hào)S-DSG-03-3C2-D24-50 MPa。
減壓閥
5號(hào)JF-L32H MPa；6號(hào)JF-L32H MPa；7號(hào)JF-L32H MPa；8號(hào)JF-L32H MPa；9號(hào)JF-L32H MPa。
溢流閥
10號(hào)YF-B20H MPa；11號(hào)YF-B20B MPa。
節(jié)流閥
12號(hào)LF-B20C MPa；13號(hào)LF-B20C ；14號(hào)LF-B20C MPa。
單向節(jié)流閥
15號(hào)LDF-B20C MPa；16號(hào)LDF-B20C MPa。
順序閥
17號(hào)XD2F-L20H MPa；18號(hào)XD2F-L20H MPa。
液控單向閥
19號(hào)DFY-B20H1 MPa；20號(hào)DFY-B20H1 MPa。
單向調(diào)速閥
21號(hào)QA-H20 MPa。
單向閥
22號(hào)DF-B20K1 MPa。
以上的相加得出MPa。
3．總的壓力損失為
根據(jù)以上數(shù)據(jù)的結(jié)果用公式（5-1）得出MPa；根據(jù)公式（5-5）計(jì)算的MPa，在前面的液壓泵初選時(shí)其確定的CBF-F32的額定壓力為20MPa大于15.6MPa，則液壓泵的額定壓力符合要求。
5.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算
1．計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率
液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。使用下式計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率
（5-6）
（5-7）
（5-8）
式中：Pr—液壓系統(tǒng)的總輸入功率；
Pc—輸出的有效功率；
Tt—工作周期（s）；
z、n、m—分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量；
pi、qVi、—第i臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率；
ti—第i臺(tái)泵工作時(shí)間（s）；
TWj、、tj—液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時(shí)間（NM、rad/s、s）；
FWj、si—液壓缸外載荷及驅(qū)動(dòng)此載荷的行程（NM）。
根據(jù)公式（5-7）KW；
根據(jù)公式（5-8）根據(jù)公式（5-6）
KW
2．計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率
液壓系統(tǒng)主要通過油箱表面來散熱，其計(jì)算發(fā)熱功率公式如下
（ 5-9）
（5-10）
（5-11）
式中：K1—油箱散熱系數(shù)（W/（m2℃）），見表5-1
K2—管路散熱系數(shù)（W/（m2 ℃）），見表5-2
A1、A2—分別為油箱、管道的散熱面積（m3）；
—油箱與環(huán)境溫度之差（℃）。
表5-1油箱散熱系數(shù)（W/（m2℃））
冷卻條件
K1
通風(fēng)條件很差
8~9
通風(fēng)條件良好
15~17
用風(fēng)扇冷卻
23
循環(huán)水強(qiáng)制冷卻
110~170
前面初步求得油箱的有效容積為0.32m3，根據(jù)公式（5-10）得m3；取、、，計(jì)算公式（5-11）得m3；此處不計(jì)算管道散熱功率，根據(jù)公式（5-9）得KW；由此可見，油箱的散熱滿足不了要求，有因?yàn)楣艿郎針O小，需另設(shè)冷卻器。
3．冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算
冷卻面積為：
（5-12）
式中：—傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時(shí)，?。╓/（m2 ℃））；
—平均溫升，。
取油進(jìn)入冷卻器的溫度℃，油流出冷卻器的溫度℃，冷卻水入口溫度℃，冷卻水出口溫度℃。則：℃
根據(jù)公式（5-12）得所需冷卻器的散熱面積m3；考慮到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕和油垢，水垢對(duì)傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大30%，實(shí)際選用冷卻器面積為m3。
第6章后裝壓縮式垃圾車虛擬樣機(jī)建模的ADAMS仿真分析
6.1基于UG的后裝壓縮式垃圾車三維建模與裝配
利用UG6.0對(duì)后裝壓縮式垃圾車主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行建模，建模完成后進(jìn)行總裝配。其主要機(jī)構(gòu)模型圖如圖6-1所示。
車廂 刮板
滑板 推板
裝填廂 油缸
圖6-1后裝壓縮式垃圾車主要結(jié)構(gòu)部件三維模型圖
將各零部件組裝，其最終裝配圖如圖6-2所示
圖6-2后裝壓縮式垃圾車主要結(jié)構(gòu)部件總裝配圖
6.2在ADAMS中導(dǎo)入幾何模型進(jìn)行仿真
將后裝壓縮式垃圾車主要結(jié)構(gòu)部件總裝配文件導(dǎo)出為x_t文件。其操作過程如圖6-3所示，選中部件導(dǎo)出。
圖6-3將三維模型文件文件導(dǎo)出為x_t文件
在ADAMS中導(dǎo)入上面的x_t文件，點(diǎn)擊File中的import導(dǎo)入x_t文件。導(dǎo)入結(jié)果如圖6-4所示
圖6-4導(dǎo)入結(jié)果圖
對(duì)其設(shè)置材料屬性、添加約束和驅(qū)動(dòng)，為模擬液壓缸的運(yùn)動(dòng)，這里使用step函數(shù)。在ADAMS中，step函數(shù)的句法如下：
step（x,x0,h0,x1,h1）
其中：x—獨(dú)立變量
x0—變量的初始值
h0—函數(shù)的初始值
x1—變量的終止值
h1—函數(shù)的終止值
翻斗油缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,0,0,4,-320)+step(time,4,0,8,320)；
刮板油缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)step (time,8,0,13,210)+step(time,23,0,28,-210)；
滑板油缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,13,0,23,470) +step(time,28,0,38,-470)；
舉升油缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,38,0,51,390)+step(time,86,0,99,-390)；
推板油缸中的二級(jí)油缸驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,51,0,68,-900)+step(time,99,0,116,900)，
活塞桿驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,68,0,85,-800)+step(time,116,0,134,800)。
進(jìn)行求解運(yùn)算，觀察模型動(dòng)畫，各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序和方式和物理樣機(jī)一致。
6.3運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真結(jié)果
利用ADAMS的postprocessor，進(jìn)行結(jié)果后處理，得出相應(yīng)的曲線。得出的曲線圖如圖6-5所示。
刮板質(zhì)心速度曲線
刮板質(zhì)心加速度曲線
滑板質(zhì)心速度曲線
推板質(zhì)心速度曲線
圖6-5曲線圖
結(jié)論與展望
通過本課題的研究設(shè)計(jì)，詳細(xì)的了解了后裝壓縮式垃圾車的的設(shè)計(jì)過程和基本的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)牽涉到多方面的問題，如液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式同樣需要考慮。在設(shè)計(jì)后裝壓縮式垃圾車的過程中考慮到各液壓負(fù)載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，如翻斗支架、刮板、滑板、推板等。在此課題中使用三維軟件UG進(jìn)行虛擬樣機(jī)的建模，這樣可以很好的觀察出液壓裝置在整機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式是否合適和完善。三維模型設(shè)計(jì)的使用可以很好的方便裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，容易修改，能夠很好的節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間和成本。隨著技術(shù)的發(fā)展，虛擬樣機(jī)技術(shù)將得到普遍的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中我們不光要考慮其結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)也要考慮其靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等各方面上的性能。在這些方面，使用ADAMS軟件進(jìn)行仿真，得出分析結(jié)果，在本課題中對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。此類技術(shù)使用能夠更好地設(shè)計(jì)和完善產(chǎn)品。
我國(guó)目前的后裝壓縮式垃圾車基本上參照國(guó)外成熟的技術(shù)，缺乏自己的核心技術(shù)和創(chuàng)新能力。垃圾車工作環(huán)境較惡劣、載荷情況多變。垃圾車物理樣機(jī)試驗(yàn)則需要模擬不同工況，耗時(shí)耗力。加大研發(fā)周期和成本。而利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法（如三維建模，虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)）可以很好的解決這方面的問題。本課題在設(shè)計(jì)過程中，采用了三維建模和虛擬樣機(jī)技術(shù)，很方便的解決了其結(jié)構(gòu)問題和在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的分析。
由于作者的學(xué)術(shù)水平和自身能力有限，在使用ADAMS中，對(duì)后裝壓縮式垃圾車的液壓系統(tǒng)的分析仍存在一些不完善的地方；本課題只進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，像推板、刮板受力較大的部件應(yīng)該進(jìn)行靜力學(xué)分析，來改善這些部件的結(jié)構(gòu)形式；也可以對(duì)液壓缸進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析；仿真用的三維模型較為簡(jiǎn)陋有待完善。
隨著我國(guó)的城鎮(zhèn)化的發(fā)展，我們必然面臨著城市垃圾的回收問題，而普通垃圾收集方式耗時(shí)耗力，效率不高，垃圾車必然得到大規(guī)模應(yīng)用。則需要我們對(duì)垃圾車進(jìn)行深入的研究。
致謝
首先衷心感謝我的指導(dǎo)老師徐振法老師，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，自始至終都得到了徐老師
在畢業(yè)論文完成之時(shí)，我謹(jǐn)向所有關(guān)心、指導(dǎo)和幫助。徐老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，敏銳的科研眼光，深深的影響了我。
感謝各位老師對(duì)我的論文進(jìn)行評(píng)審，向所有關(guān)心、指導(dǎo)和幫助過我的老師和同學(xué)們致以最誠(chéng)摯的感謝！
參考文獻(xiàn)
[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓傳動(dòng)與控制[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，
2007．
[2]冀宏．液壓氣壓傳動(dòng)與控制[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009．
[3]黎啟柏．液壓元件手冊(cè)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社 機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[4]張利平．液壓閥原理、使用與維護(hù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．
[5]杜國(guó)森．液壓元件產(chǎn)品樣本[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[6]左朝永．后裝壓縮式垃圾車壓縮裝置設(shè)計(jì)研究與仿真分析[D]．廣西：廣西大學(xué)，2008．
[7]徐達(dá)，蔣崇賢．專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，1998．
[8]王國(guó)強(qiáng)，張進(jìn)平，馬若?。摂M樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS上的實(shí)踐[M]．西安：西北
工業(yè)大學(xué)出版社，2002．
[9]鄭間榮．ADAMS—虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001．
[10]黃有林，李自光，蘇文明.后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，
2011，（04）：60-63
[11]郝東岳，王新艷，候濤. 后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，2010,（06）：
48-51
[12]黃金屏. 《壓縮式垃圾車》 CJ/T127-2000[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2001，（02）：100
[13]胡寧，范俊清.壓縮式垃圾車卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].專用汽車，1996，（04）：29-32
[14]李光達(dá).后裝壓縮垃圾車翻料機(jī)構(gòu)液壓原理分析[J].專用汽車，2003，（02）：33-34
[15]丁繼斌. 后裝壓縮式垃圾車專用裝置液壓系統(tǒng)反饋控制仿真研究[J]. 機(jī)床與液壓，
2011，（14）：72-75
[16]浦明輝，左朝永，徐錫晨.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的垃圾壓縮機(jī)構(gòu)的建模與仿真[J].機(jī)械
設(shè)計(jì)與研究，2007，（05）：93-95
[17]浦明輝，李凱，歐洪彪，蘇飛.基于ADAMS與ANSYS的后裝垃圾車壓縮刮板的
研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，（02）：101-103
[18]林建冬，原思聰，王發(fā)展.虛擬樣機(jī)在ADMAS中的實(shí)踐[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2006，
（06）：:66-68
[19]韓寶菊，俞榮標(biāo)，虛擬樣機(jī)技術(shù)及其動(dòng)力學(xué)分析[J].機(jī)械工程師，2008，（03）：137-138
[20] Zone-Ching Lin and Chi-Chih Shen. An investigation of an expert system for hydraulic
circuit design with learning[J]. Artificial Intelligence in Engineering 1995,(9): 153-165.
[21] R. Fotouhi , H. Salmasi, S. Dezfulian and R. Burton. Design and Control of a Hydraulic
Simulator for a Flexible-Joint Robot[J]. Advanced Robotics 2009,(23): 655–679.
附錄A一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文
附錄B 列入的主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要或參考文獻(xiàn)原文
[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓傳動(dòng)與控制[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，
2007．
本書主要內(nèi)容包括：常用液壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓基本回路、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓泵、液壓執(zhí)行元件、液壓控制閥、液壓輔件、液壓泵站油箱管路及管件、液壓介質(zhì)、液壓伺服控制、電液比例控制、液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試與故障處理。
[3]黎啟柏．液壓元件手冊(cè)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社 機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
本手冊(cè)主要內(nèi)容包括：液壓泵與液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓閥、伺服控制元件、電液比例元件與數(shù)字元件、液壓輔件、液壓油及其污染控制、液壓元件測(cè)試技術(shù)、液壓設(shè)備故障處理、常用液壓標(biāo)準(zhǔn)。
[4]張利平．液壓閥原理、使用與維護(hù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．
本書主要內(nèi)容包括：液壓控制閥概論、方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥、疊加閥、插裝閥、電液伺服控制閥、電液比例控制閥、電液數(shù)字控制閥、液壓控制裝置的集成化、液壓閥常用標(biāo)準(zhǔn)資料。
[5]杜國(guó)森．液壓元件產(chǎn)品樣本[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
本樣本主要匯編了國(guó)內(nèi)主要液壓件廠家的產(chǎn)品，包括：各種液壓泵和液壓馬達(dá)、液壓缸、中高壓液壓閥、液壓裝置、液壓機(jī)具、液壓附件等。本樣本中的液壓閥部分按產(chǎn)品系列列出。
[6]左朝永．后裝壓縮式垃圾車壓縮裝置設(shè)計(jì)研究與仿真分析[D]．廣西：廣西大學(xué)，2008．
本文是圍繞廣西自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“城市生活垃圾壓縮特性研究及垃圾壓縮機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)”展開的。壓縮裝置是后裝壓縮式垃圾車的核心、關(guān)鍵部件之一，其性能直接關(guān)系到垃圾車的裝填容積和整車質(zhì)量等，課題研究目的是揭示壓縮裝置的特性及其相關(guān)參數(shù)對(duì)裝置性能的影響，設(shè)計(jì)出適合我國(guó)國(guó)情的高壓縮比、可靠性好且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的壓縮裝置。論文的主要工作如下:
1、通過壓縮裝置型式的綜合分析和方案的優(yōu)選，確定了壓縮機(jī)構(gòu)的最終方案，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)與計(jì)算;針對(duì)裝填角的大小對(duì)垃圾的壓縮程度和垃圾車的裝載量有著至關(guān)重要的影響等，使用ADAMS宏命令等，創(chuàng)建ADAMS下的n個(gè)參數(shù)化虛擬樣機(jī)仿真模型，通過計(jì)算、仿真和綜合評(píng)價(jià)確定了壓縮裝置的裝填角為480。
2、根據(jù)運(yùn)動(dòng)功能要求，對(duì)刮板機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定了相關(guān)參數(shù)的具體值;對(duì)裝填角為48。的參數(shù)化模型進(jìn)行設(shè)計(jì)研究與參數(shù)優(yōu)化，最終確立了各個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)點(diǎn)的參數(shù)值。
3、借助Pro/E和AutoCAD工具，設(shè)計(jì)了該裝置的全套圖紙和完整的虛擬樣機(jī)模型，并將虛擬樣機(jī)模型導(dǎo)入到ADAMS中進(jìn)行了仿真分析，獲得了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果;同時(shí)為壓縮裝置關(guān)鍵部件的有限元分析提供了載荷數(shù)據(jù)。
4、在ANSYS軟件中建立刮板的有限元分析模型，獲得刮板在4種工況下的變形與應(yīng)力結(jié)果，結(jié)合分析結(jié)果對(duì)刮板進(jìn)行了局部調(diào)整和改進(jìn);最后利用ANSYS分析了各工作液壓缸選型的正確性。上述分析的相關(guān)方法和結(jié)論，有助于后裝壓縮式垃圾車的工程設(shè)計(jì)
與改進(jìn)，對(duì)產(chǎn)品的研發(fā)和提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重要指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:壓縮式垃圾車壓縮裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)虛擬樣機(jī)仿真
[8]王國(guó)強(qiáng)，張進(jìn)平，馬若?。摂M樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS上的實(shí)踐[M]．西安：西北
工業(yè)大學(xué)出版社，2002．
本書介紹了多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論及ADAMS軟件在工程的應(yīng)用。其主要內(nèi)容包括：多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論、ADAMS軟件概述、ADAMS/View基本使用方法、ADAMS/PostProcessor基本使用方法、ADAMS/Hydraulics基本使用方法、ADAMS在汽車工業(yè)中的應(yīng)用、ADAMS在鐵道工業(yè)中的應(yīng)用、ADAMS在航天航空工業(yè)中的應(yīng)用、ADAMS在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用。
[11]郝東岳，王新艷，候濤. 后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，2010,（06）：
48-51
摘要：綜述了后裝壓縮式垃圾車的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，分析其專用裝置的工作特點(diǎn)，提出液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行液壓元件的選擇，并擬定出控制回路的不同方案。通過分析比較選擇運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、安全性更好地方案，組成綜合性能優(yōu)異的整車回路，以求液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更合理、更經(jīng)濟(jì)。
[10]黃有林，李自光，蘇文明.后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，
2011，（04）：60-63
摘要：壓縮式垃圾車近年來發(fā)展迅速，但制造水平參差不齊，通過對(duì)某后裝式垃圾車液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析，介紹了一種高效率、高可靠性、高智能化的大型壓縮式垃圾車，為壓縮式垃圾車的發(fā)展提供了一種有效的途徑。
41
收藏
- 資源描述：
-
后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要
本文主要介紹了后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程包括液壓方案擬定、液壓相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)、液壓元件的設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)以及液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算等。同時(shí)也介紹了利用三維軟件UG建立后裝壓縮式垃圾車模型，導(dǎo)入ADAMS中對(duì)垃圾車的虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真，此課題對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并對(duì)液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：后裝壓縮式垃圾車；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；虛擬樣機(jī)；ADAMS；仿真
引言
隨著我國(guó)的城鎮(zhèn)化建設(shè)，城市生活垃圾的成分發(fā)生了很大的變化，垃圾的密度不斷下降，可壓縮性增加城市中的垃圾處理工作量變得越來越繁重，采用傳統(tǒng)的人工收集垃圾方式，耗時(shí)耗力，效率低。后裝壓縮式垃圾車開始得到重視，使用范圍越來越廣。
后裝壓縮式垃圾車是在壓縮垃圾車基礎(chǔ)上加裝后掛桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或垃圾斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。由密封式垃圾廂、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成。整車為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過程中的污水全部進(jìn)入污水廂，較為徹底的解決了垃圾運(yùn)輸過程中的二次污染的問題，具有壓力大、密封性好、操作方便、安全等優(yōu)點(diǎn)。
我國(guó)的垃圾車技術(shù)引自國(guó)外，現(xiàn)在技術(shù)日趨成熟，但我國(guó)的垃圾車缺乏自己的核心技術(shù)，相關(guān)重要關(guān)鍵部件需靠進(jìn)口。后裝壓縮式垃圾車的壓縮裝置靠液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其重要。隨這現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，三維建模技術(shù)與虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)開始廣泛運(yùn)用。這些技術(shù)能夠縮短開發(fā)周期，降低研究開發(fā)成本，更好地完善后裝壓縮垃圾車的技術(shù)。
第1章 緒論
1.1 后裝壓縮式垃圾車研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
后裝壓縮式垃圾車由密封式垃圾廂、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成。整車為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過程中的污水全部進(jìn)入污水廂，較為徹底的解決了垃圾運(yùn)輸過程中的二次污染的問題，關(guān)鍵部件采用進(jìn)口部件，具有壓力大、密封性好、操作方便、安全等優(yōu)點(diǎn)。 可選配后掛桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或垃圾斗翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。后裝壓縮式垃圾車大大提高了裝載量和效率，它的收集和壓縮過程基本都由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
垃圾收集方式簡(jiǎn)便,一改城市滿街?jǐn)[放垃圾筒的臟亂舊貌，杜絕二次污染。壓縮比高、裝載量大,最大破碎壓力達(dá)12噸，裝載量相當(dāng)于同噸級(jí)排非壓縮垃圾的兩倍半。作業(yè)自動(dòng)化,采用進(jìn)口電腦控制系統(tǒng)，全部填裝排卸作業(yè)中需司機(jī)一人操作，不僅減輕環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且大大改善了工作環(huán)境。經(jīng)濟(jì)性好，專用設(shè)備工作時(shí)，電腦控制系統(tǒng)自動(dòng)控制油門。雙保險(xiǎn)系統(tǒng)，作業(yè)系統(tǒng)具有電腦控制和手動(dòng)操縱雙重功能，大大地保障和提高車輛的使用率。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可選裝配置帶垃圾筒（或斗）的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。然而后裝壓縮式垃圾車在使用過程中仍存在著一些問題，如作業(yè)噪聲大、密閉可靠性差、載質(zhì)量利用率低等。
隨著技術(shù)的發(fā)展，它的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：
1）垃圾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
在壓縮式垃圾車工作過程中，垃圾裝載情況是管理者所關(guān)心的垃圾車負(fù)載變化及垃圾箱內(nèi)垃圾是否填滿，在一般情況下是很難監(jiān)測(cè)的。通過加載垃圾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能隨時(shí)隨地檢測(cè)車輛負(fù)載的變化情況及垃圾是否填滿，為垃圾車駕駛員和管理者提供參考。這有利于提高垃圾車作業(yè)的科學(xué)性和行車安全性?同時(shí)也能減少工作人員的工作量、提高工作效率。國(guó)內(nèi)少數(shù)車型安裝了該系統(tǒng)。
2）翻桶機(jī)構(gòu)
配備全自動(dòng)控制的翻桶機(jī)構(gòu)是壓縮式垃圾車發(fā)展的新方向。發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是西歐及美國(guó)的壓縮式垃圾車都配備先進(jìn)的翻桶機(jī)構(gòu)，可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)大小垃圾桶在不同位置的自動(dòng)抓取、舉升和卸料。我國(guó)許多城已采用桶裝垃圾收集，但垃圾車配備的翻桶技術(shù)水平和靈活性不高。國(guó)外一些壓縮式垃級(jí)車的翻桶機(jī)構(gòu)可以"遠(yuǎn)離車廂"，靈活主動(dòng)抓取垃圾桶，而國(guó)內(nèi)垃圾車的翻桶機(jī)構(gòu)一般不能遠(yuǎn)離車廂，因此需將車廂緊貼垃圾桶，給駕駛者帶來難度。
3）液壓控制裝置
壓縮式垃圾車的液壓裝置應(yīng)具有以下特征:較小的節(jié)流損失:減少管路連接工作:無泄漏:可與其他液壓功能組合，如裝載機(jī)構(gòu)的液壓泵可以向抓鉗等系統(tǒng)供油。
4）綠色視覺效果
車輛的外觀造型及彩化已越來越受到環(huán)衛(wèi)部門的重視，一些適合不同城市品味的彩化的環(huán)衛(wèi)車輛已成為城市一道亮麗的風(fēng)景。通過對(duì)車輛外形和性能的改進(jìn)，可消除或減輕視覺污染，避免或減少作業(yè)時(shí)對(duì)周圍環(huán)境和人員的影響，使環(huán)衛(wèi)車輛與作業(yè)環(huán)境相協(xié)調(diào)。
5）除臭滅菌
除臭滅菌技術(shù)在壓縮式垃圾車上的運(yùn)用也是發(fā)展方向。杜絕細(xì)菌傳播，減少臭氣污染已成為當(dāng)務(wù)之急。目前一些臭氧除臭除菌技術(shù)已在該類產(chǎn)品上成功運(yùn)用。
6）分隔車廂
壓縮式垃圾車車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)可按一定比例劃分為幾部分，這種結(jié)構(gòu)劃分使得壓縮式垃圾車可在同一次作業(yè)時(shí)收集并分隔幾種不同類型的垃圾?？赏ㄟ^優(yōu)化垃圾收集路線，為垃圾分類回收提供更多的便利性。
1.2本課題研究?jī)?nèi)容
對(duì)垃圾車的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括液壓系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)要根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，主要包括動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)分析，確定主要參數(shù)，編制液壓執(zhí)行器工況圖，然后擬定液壓系統(tǒng)圖。組成元件的選定要盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)元件。最后，利用大型三維軟件建立垃圾車模型，導(dǎo)入ADAMS中對(duì)垃圾車的虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真，并對(duì)液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
目前城市生活垃圾的處理問題，越來越受重視，垃圾圍城現(xiàn)象困擾人們生活。要處理垃圾首先需要收集轉(zhuǎn)運(yùn)，以前的收集方式是先人力收集，然后采用普通的車運(yùn)輸，效率低且裝載量少。壓縮時(shí)垃圾車大大提高了裝載量和效率，壓縮式垃圾車的收集和壓縮過程基本都由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。本課題研究對(duì)象是后裝壓縮式垃圾車的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，研究對(duì)象應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)于掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程幫助很大，另外對(duì)于改善垃圾車的工作效率和可靠性有一定的意義。
第2章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 設(shè)計(jì)方案分析
后裝壓縮式垃圾車的壓縮裝置由壓縮機(jī)構(gòu)和裝填箱組成，對(duì)其壓縮裝置形式進(jìn)行分析，確定最佳方案。到目前為止，已經(jīng)研究開發(fā)和使用的壓縮機(jī)構(gòu)可分為五種形式:滑動(dòng)刮板式、擺動(dòng)刮板式、滑動(dòng)一擺動(dòng)刮板式、連桿刮板式、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式。一般認(rèn)為，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)件數(shù)、自由度數(shù)較多及裝填箱底板軌跡較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)為復(fù)雜機(jī)構(gòu)。
表2-1 各機(jī)構(gòu)特征表
機(jī)構(gòu)名稱
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件數(shù)
機(jī)構(gòu)自由度
裝填箱底板軌跡特征
滑動(dòng)刮板式
2
2
圓弧+直線
滑動(dòng)—擺動(dòng)刮板式
3
3
圓弧+直線
擺動(dòng)刮板式
2
2
圓弧1+圓弧2
連桿刮板式
3
1
連桿曲線
定軸轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式
2
2
圓弧
從表1一1可以看出，滑動(dòng)一擺動(dòng)刮板機(jī)構(gòu)的構(gòu)造最復(fù)雜，而轉(zhuǎn)動(dòng)刮板式的構(gòu)造較簡(jiǎn)單。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際使用情況，選擇滑動(dòng)刮板式壓縮機(jī)構(gòu)。
后裝壓縮式垃圾車主要機(jī)構(gòu)包括：車體、車廂、推板、推板油缸、滑板、滑板油缸、刮板、刮板油缸、裝填廂、舉升油缸。
后裝壓縮式垃圾車主要工作流程為：垃圾倒入裝填器，刮板轉(zhuǎn)動(dòng)至上止點(diǎn)，回轉(zhuǎn)到位；滑板下行至下止點(diǎn)；刮板反向回轉(zhuǎn)，刮入垃圾進(jìn)行初步壓縮，刮板運(yùn)動(dòng)至下止點(diǎn)時(shí)停止運(yùn)動(dòng)；滑板上行至上止點(diǎn)，將垃圾壓實(shí)到車廂內(nèi)的推板上；垃圾車裝滿垃圾進(jìn)入垃圾回收站，舉升油缸將裝填廂舉起；推板油缸推動(dòng)推板將垃圾推出；舉升油缸復(fù)位，即裝填廂復(fù)位。根據(jù)其工作流程來確定動(dòng)作順序，其中滑板油缸和刮板油缸之間要實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。
確定其主要參數(shù)：選取車廂容積為13m3；根據(jù)《壓縮式垃圾車》CJ/T127—2000標(biāo)準(zhǔn)，壓縮裝置在進(jìn)行壓縮垃圾的一個(gè)工作循序時(shí)不大于30s；采用車廂內(nèi)推板卸料的，從推板動(dòng)作開始至卸料完畢的時(shí)間，對(duì)容積大于或等于12m3的垃圾車不大于45s，此處選取35s；液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)安全閥，其調(diào)整壓力應(yīng)為系統(tǒng)最高工作壓力的110%。翻斗油缸工作行程430mm，時(shí)間4s；滑板油缸工作行程600mm，時(shí)間10s；刮板油缸工作行程300mm，時(shí)間5s；舉升油缸工作行程650mm，時(shí)間13s；推板油缸工作行程3000mm，時(shí)間35s。
2.2工況分析
工況分析是指對(duì)工作機(jī)構(gòu)的工作過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，以便了解其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和負(fù)載特性。此處對(duì)后裝壓縮式垃圾車的工作油缸進(jìn)行分析即翻斗油缸、滑板油缸、刮板油缸、舉升油缸、推板油缸。
1.運(yùn)動(dòng)分析
運(yùn)動(dòng)分析是分析主機(jī)各工作機(jī)構(gòu)是以怎樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來完成一個(gè)工作循環(huán)的，也就是分析液壓缸或液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如果是直線運(yùn)動(dòng)，要分析位移、速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，繪制位移循環(huán)圖（L-t）和速度循環(huán)圖（v-t）。如果是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要分析角位移、角速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，繪制角位移（θ-t）和角速度循環(huán)圖（ω-t）。此處對(duì)工作油缸進(jìn)行位移、速度分析，繪制位移循環(huán)圖（L-t）。
1） 翻斗油缸
圖2-1翻斗油缸位移循環(huán)圖
圖2-2翻斗油缸位移循環(huán)圖
2）滑板油缸
圖2-3滑板油缸位移循環(huán)圖
圖2-4滑板油缸速度循環(huán)圖
3）刮板油缸
圖2-5刮板油缸位移循環(huán)圖
圖2-6刮板油缸速度循環(huán)圖
4）舉升油缸
圖2-7舉升油缸位移循環(huán)圖
圖2-8舉升油缸速度循環(huán)圖
5）推板油缸
圖2-9 推板油缸位移循環(huán)圖
圖2-10 推板油缸速度循環(huán)圖
2.動(dòng)力分析
動(dòng)力分析是分析工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況，也就是分析分析液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載情況，并繪制相應(yīng)的負(fù)載循環(huán)圖（F-t）。
工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸所要克服的負(fù)載為：
式中：Fe—工作負(fù)載；
Ff—摩擦負(fù)載；
Fi—慣性負(fù)載；
1）翻斗油缸
估算翻斗支架質(zhì)量m1為30Kg，每桶垃圾的質(zhì)量m2為80Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。
N
N
N
其總負(fù)載為N。對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取100KN。
圖2-11翻斗油缸負(fù)載循環(huán)圖
2）滑板油缸
估算滑板支架質(zhì)量m1為125Kg，刮板質(zhì)量m2為50Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。
N，
N，
N，
其總負(fù)載N，對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取100KN。
圖2-12滑板油缸負(fù)載循環(huán)圖
2） 刮板油缸
刮板質(zhì)量m1為50Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。
N
N
N
對(duì)推板和刮板作受力分析，如圖2-13所示。
圖2-13 壓縮裝置受力分析圖
垃圾在填裝擠壓過程中，在滑板擠壓力FL作用下，受壓垃圾向左方移動(dòng)，與此同時(shí)，廂壁作用在垃圾上的摩擦力Ff1方向與垃圾移動(dòng)方向相反，其大小為：
式中：S1—車廂橫截面內(nèi)壁周長(zhǎng)（m）；
x—圖示的推進(jìn)長(zhǎng)度（m）；
p—垃圾的單位膨脹力（N/m2）；
f—垃圾與壁面的綜合摩擦系數(shù)。
阻礙垃圾移動(dòng)的另外一個(gè)阻力是垃圾重力引起的，記作Ff2，則有：
式中：S2—近似取車廂的寬度（m）；
—垃圾的計(jì)算密度（kg/m3）；
h—車廂高度（m）；
若向前推進(jìn)垃圾，必須滿足下列條件：
即
當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸確定后，、和已知。、、則隨壓縮程度，垃圾成分不同而變化，因此它們的確切數(shù)據(jù)很難確定。通過試驗(yàn)，KN/m。
設(shè)，—推板行程mm
—裝填角，
KN
其總負(fù)載為KN，對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取200KN。
圖2-13刮板油缸負(fù)載循環(huán)圖
4）舉升油缸
估算裝填廂質(zhì)量為2000Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07。
N
N
N
其總負(fù)載為N，對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取200KN。
圖2-14舉升油缸負(fù)載循環(huán)圖
5）推板油缸
估算推板質(zhì)量為350Kg，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.07，車廂容積為13m3，垃圾密度為0.45t/m3。
N
N
N
其總負(fù)載為N，對(duì)總負(fù)載放大留余量，則取180KN。
圖2-15推板油缸負(fù)載循環(huán)圖
2.3確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)
1.初選系統(tǒng)工作壓力
液壓系統(tǒng)工作壓力選定是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若壓力選的過低，則液壓元、輔件的尺寸和自重就會(huì)增加；若壓力選的較高，則尺寸和自重會(huì)相應(yīng)減少。例如，飛機(jī)液壓系統(tǒng)的工作壓力從21MPa提高到28MPa，則其自重下降約5%，其體積將減小13%。然而，若液壓系統(tǒng)壓力選的過高，由于對(duì)制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會(huì)增大系統(tǒng)的尺寸和自重，其效率和使用壽命也會(huì)相應(yīng)下降，因此不能一味的追求高壓。表2-2所示為目前我國(guó)幾類機(jī)器常用的液壓系統(tǒng)工作壓力。根據(jù)表2-2的數(shù)據(jù)，初選系統(tǒng)壓力P=13MPa。
表2-2 我國(guó)目前幾類機(jī)器常用的液壓系統(tǒng)工作壓力
設(shè)備類型
機(jī)床
農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械的輔助機(jī)構(gòu)等
壓力機(jī)，中、大型挖掘機(jī)，重型機(jī)械，起重運(yùn)輸機(jī)械等
系統(tǒng)壓力/MPa
磨床
組合機(jī)床
龍門刨床
拉床
0.8～2
3～5
2～8
8～10
10～16
20～32
2.計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸
根據(jù)需要的液壓缸的理論輸出F和系統(tǒng)選定的供油壓力p來計(jì)算缸筒內(nèi)徑D（m），計(jì)算公式如下：
（2-1）
式中：F—液壓缸的理論輸出力（N）；
p—供油壓力（MPa）。
對(duì)于活塞桿直徑可以按經(jīng)驗(yàn)公式來初步選定活塞桿直徑，經(jīng)驗(yàn)公式如下：
（2-2）
在此處確定為。
1）翻斗油缸
翻斗油缸負(fù)載F=100KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=99mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=100mm；根據(jù)公式（2-2）得d=25mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=25mm。
表2-3缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm）
8
40
125
（280）
10
50
（140）
320
12
63
160
（360）
16
80
（180）
400
20
（90）
200
（450）
25
100
（220）
500
32
（110）
250
注：1.圓括號(hào)內(nèi)尺寸為非優(yōu)先選用者。
2.內(nèi)徑上限可擴(kuò)展，按R10優(yōu)先數(shù)系列選用。
表2-4活塞桿外徑尺寸系列
4
20
56
160
5
22
63
180
6
25
70
200
8
28
80
220
10
32
90
250
12
36
100
280
14
40
110
320
16
45
125
360
18
50
140
注：直徑上限可擴(kuò)展，按R20優(yōu)先數(shù)系列選用。
3） 滑板油缸
滑板油缸負(fù)載F=100KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=99mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=100mm；根據(jù)公式（2-2）得d=25mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=25mm。
3）刮板油缸
刮板油缸負(fù)載F=200KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=140mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=160mm；根據(jù)公式（2-2）得d=40mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=40mm。
4）舉升油缸
舉升油缸負(fù)載F=200KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D=140mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=160mm；根據(jù)公式（2-2）得d=40mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=40mm。
5）推板油缸
推板油缸由于行程較長(zhǎng)，采用二級(jí)油缸。推板油缸負(fù)載F=180KN，根據(jù)公式（2-1）計(jì)算得D1=133mm，根據(jù)表2-3選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸D=160mm；根據(jù)公式（2-2）得d=25mm，根據(jù)表2-4選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=25mm，二級(jí)缸筒內(nèi)徑D2=125mm。
3.計(jì)算液壓缸的流量
根據(jù)活塞橫截面積和液壓缸運(yùn)動(dòng)速度來計(jì)算液壓缸流量。計(jì)算公式如下：
（2-3）
（2-4）
式中：D—缸筒內(nèi)徑；
d—活塞桿直徑；
Vmax—液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度。
1）翻斗油缸
翻斗油缸缸筒內(nèi)徑D=100mm ，活塞桿直徑d=25mm，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=108mm/s。根據(jù)公式（2-3）和（2-4）得q1=8.47810-4m3/s、q2=7.94810-4m3/s。
2）滑板油缸
滑板油缸缸筒內(nèi)徑D=100mm ，活塞桿直徑d=25mm，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=60mm/s。根據(jù)公式（2-3）和（2-4）得q1=4.7110-4m3/s、q2=4.4210-4m3/s。
3）刮板油缸
刮板油缸缸筒內(nèi)徑D=160mm ，活塞桿直徑d=40mm，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=60mm/s。根據(jù)公式（2-3）和（2-4）得q1=1.20610-3m3/s、q2=1.13010-3m3/s。
4）舉升油缸
舉升油缸缸筒內(nèi)徑D=160mm ，活塞桿直徑d=40mm，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=50mm/s。根據(jù)公式（2-3）和（2-4）得q1=1.00410-4m3/s、q2=0.94210-4m3/s。
5）推板油缸
滑板油缸缸筒內(nèi)徑D=160mm ，液壓缸最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax=60mm/s。根據(jù)公式（2-3）得q1=1.72810-3m3/s。
4．繪制液壓系統(tǒng)工況圖
工況圖包括壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖。它們是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、選擇液壓泵、閥等元件的依據(jù)。
1） 壓力循環(huán)圖—（p-t）圖 通過最后確定的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，在根據(jù)實(shí)際載荷的大小，倒求出液壓執(zhí)行元件在其動(dòng)作循環(huán)各階段的工作壓力，然后把它們繪制成（p-t）圖。
2） 流量循環(huán)圖—（qv-t）圖 根據(jù)已確定的液壓缸有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量，結(jié)合其運(yùn)動(dòng)速度算出它在工作循環(huán)中每一階段的實(shí)際流量，把它繪制成qv-t）圖。若系統(tǒng)有多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)工作，要把各自的流量圖疊加起來繪制出總的流量循環(huán)圖。
3） 功率循環(huán)圖—（P-t）圖 繪制壓力循環(huán)圖和總流量循環(huán)圖后，根據(jù)P=pqv，即可繪出系統(tǒng)的功率循環(huán)圖。
4.1壓力循環(huán)圖
1）翻斗油缸
圖2-16翻斗油缸壓力循環(huán)圖
2）滑板油缸
圖2-17滑板油缸壓力循環(huán)圖
3）刮板油缸
圖2-18刮板油缸壓力循環(huán)圖
4）舉升油缸
圖2-19舉升油缸壓力循環(huán)圖
5）推板油缸
圖2-20推板油缸壓力循環(huán)圖
4.2流量循環(huán)圖
1）翻斗油缸
圖2-21翻斗油缸流量循環(huán)圖
2）滑板油缸
圖2-22滑板油缸流量循環(huán)圖
3）刮板油缸
圖2-23刮板油缸流量循環(huán)圖
4）舉升油缸
圖2-24舉升油缸流量循環(huán)圖
5）推板油缸
圖2-25推板油缸流量循環(huán)圖
4.3功率循環(huán)圖
1）翻斗油缸
圖2-26翻斗油缸功率循環(huán)圖
2）滑板油缸
圖2-27滑板油缸功率循環(huán)圖
3）刮板油缸
圖2-28刮板油缸功率循環(huán)圖
4）舉升油缸
圖2-29舉升油缸功率循環(huán)圖
5）推板油缸
圖2-30推板油缸功率循環(huán)圖
第3章制定液壓系統(tǒng)圖
3.1油路液壓方案圖
1）翻斗油路
圖3-1翻斗油路液壓方案圖
2）滑板和刮板油路
從前面的機(jī)構(gòu)動(dòng)作流程可得出，滑板和刮板之間要實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。
圖3-2滑板和刮板油路液壓方案圖
3）舉升油路
圖3-3舉升油路液壓方案圖
4）推板油路
圖3-4推板油路液壓方案圖
3.2制定總液壓系統(tǒng)圖
根據(jù)以上方案圖，制定出液壓系統(tǒng)圖
圖3-5液壓系統(tǒng)圖
第4章 液壓元件的選擇與專用件的設(shè)計(jì)
4.1液壓泵的選擇
1.確定液壓泵的最大工作壓力pp
（4-1）
式中：p1—液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力；
—從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間的總的管路損失。
的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)
驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單、流速不大的，取=（0.2~0.5）MPa；
管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥的，取=（0.5~1.5）MPa。取
=1.0MPa，p1=13MPa；則MPa。
2.確定液壓泵的流量qvp
多液壓缸或液壓馬達(dá)同時(shí)工作時(shí)，液壓泵的輸出流量為：
（4-2）
式中：K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.1~1.3；
—同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量，可從（qV-t）圖上查得。對(duì)于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取0.510-4m3/s。
取K=1.2，m3/s。則 m3/s。
3.選擇液壓泵的規(guī)格
根據(jù)以上求得的pP和qVP值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產(chǎn)品樣本或本手冊(cè)中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25% ~60%。p=13（1+25%）~13（1+60%）=16.25 ~20.8MPa，選用外嚙合單級(jí)齒輪泵CBF-F32。
4.2液壓閥的選擇
根據(jù)以上計(jì)算從參考文獻(xiàn)[3]、[4]、[5]中選取合適的液壓的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。其選出的規(guī)格列在表4-1
表4-1
序號(hào)
名稱
選用規(guī)格
1
三位四通電磁換向閥
34DF30-E10B
2
三位四通電磁換向閥
34DF30-E16B
3
三位四通電磁換向閥
34DF30-E16B
4
三位四通電磁換向閥
S-DSG-03-3C2-D24-50
5
減壓閥
JF-L32H
6
減壓閥
JF-L32H
7
減壓閥
JF-L32H
8
減壓閥
JF-L32H
9
減壓閥
JF-L32H
10
溢流閥
YF-B20H
11
溢流閥
YF-B20B
12
節(jié)流閥
LF-B20C
13
節(jié)流閥
LF-B20C
14
節(jié)流閥
LF-B32C
15
單向節(jié)流閥
LDF-B20C
16
單向節(jié)流閥
LDF-B20C
17
順序閥
XD2F-L20H
18
順序閥
XD2F-L20H
19
液控單向閥
DFY-B20H1
20
液控單向閥
DFY-B20H1
21
單向調(diào)速閥
QA-H20
22
單向閥
DF-B20K1
4.3管道尺寸的確定
1．管道內(nèi)徑計(jì)算
（4-3）
式中：—通過管道內(nèi)的流量（m3/s）；
—管內(nèi)允許流速（m/s），見表4-2。
表4-2
管道
推薦流速/(m/s)
液壓泵吸油管道
0.5 ~1.5，一般常取1以下
液壓系統(tǒng)壓油管道
3 ~6，壓力高，管道短，粘度小取大值
液壓系統(tǒng)回油管道
1.5 ~2.6
計(jì)算出內(nèi)徑d后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。
1）翻斗油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d1為16.43mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A192S-23；d2為15.91mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A166S-27。
2） 刮板油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d1為19.60mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A226S-24；d2為18.97mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A196S-23。
3）滑板油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d1為12.25mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A136S-30；d2為11.86mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A136S-30。
4）舉升油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d1為17.88mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A192S-23；d2為17.32mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A192S-23。
5）推板油路
根據(jù)公式（4-3）計(jì)算得d為23.46mm，選取管道標(biāo)號(hào)為A256S-22。
4.4油箱容量的確定
初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)公式（4-4）確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，在按散熱的要求進(jìn)行校核。油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為：
（4-4）
式中：—液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）；
—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見表4-3。
表4-3經(jīng)驗(yàn)系數(shù)
系統(tǒng)類型
行走機(jī)械
低壓系統(tǒng)
中壓系統(tǒng)
鍛壓系統(tǒng)
冶金機(jī)械
1~2
2~4
5~7
6~12
10
根據(jù)公式（4-4）得，m3。
第5章液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
5.1液壓系統(tǒng)壓力損失
壓力損失包括管路的沿程損失，管路的局部壓力損失和閥類元件的局部損失，總的壓力損失為
（5-1）
（5-2）
（5-3）
（5-4）
式中：—管道長(zhǎng)度（m）；
—管道內(nèi)徑（m）；
—液流平均速度（m/s）；
—液壓油密度（kg/m3）
—沿程阻力系數(shù)；
—局部阻力系數(shù)；
qV—閥的額定流量（m3/s）；
qV——通過閥的實(shí)際流量（m3/s）；
—閥的額定壓力損失（Pa）。
系統(tǒng)的調(diào)整壓力
（5-5）
式中：—液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力。
根據(jù)公式（5-2）、（5-3）、（5-4）計(jì)算得出，
1．管路的沿程損失
翻斗油路Pa、Pa；刮板油路Pa、Pa；滑板油路Pa、Pa；舉升油路Pa、Pa；推板油路Pa、Pa。
則總的管路的沿程損失Pa。
2．管路的局部壓力損失
翻斗油路Pa；刮板油路Pa；滑板油路Pa；舉升油路Pa；推板油路Pa。
則管路的局部壓力損失Pa。
3．閥類元件的局部損失
三位四通電磁換向閥
1號(hào)34DF30-E10B MPa；2號(hào)34DF30-E16B MPa；3號(hào)34DF30-E16B MPa；4號(hào)S-DSG-03-3C2-D24-50 MPa。
減壓閥
5號(hào)JF-L32H MPa；6號(hào)JF-L32H MPa；7號(hào)JF-L32H MPa；8號(hào)JF-L32H MPa；9號(hào)JF-L32H MPa。
溢流閥
10號(hào)YF-B20H MPa；11號(hào)YF-B20B MPa。
節(jié)流閥
12號(hào)LF-B20C MPa；13號(hào)LF-B20C ；14號(hào)LF-B20C MPa。
單向節(jié)流閥
15號(hào)LDF-B20C MPa；16號(hào)LDF-B20C MPa。
順序閥
17號(hào)XD2F-L20H MPa；18號(hào)XD2F-L20H MPa。
液控單向閥
19號(hào)DFY-B20H1 MPa；20號(hào)DFY-B20H1 MPa。
單向調(diào)速閥
21號(hào)QA-H20 MPa。
單向閥
22號(hào)DF-B20K1 MPa。
以上的相加得出MPa。
3．總的壓力損失為
根據(jù)以上數(shù)據(jù)的結(jié)果用公式（5-1）得出MPa；根據(jù)公式（5-5）計(jì)算的MPa，在前面的液壓泵初選時(shí)其確定的CBF-F32的額定壓力為20MPa大于15.6MPa，則液壓泵的額定壓力符合要求。
5.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算
1．計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率
液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。使用下式計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率
（5-6）
（5-7）
（5-8）
式中：Pr—液壓系統(tǒng)的總輸入功率；
Pc—輸出的有效功率；
Tt—工作周期（s）；
z、n、m—分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量；
pi、qVi、—第i臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率；
ti—第i臺(tái)泵工作時(shí)間（s）；
TWj、、tj—液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時(shí)間（NM、rad/s、s）；
FWj、si—液壓缸外載荷及驅(qū)動(dòng)此載荷的行程（NM）。
根據(jù)公式（5-7）KW；
根據(jù)公式（5-8）根據(jù)公式（5-6）
KW
2．計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率
液壓系統(tǒng)主要通過油箱表面來散熱，其計(jì)算發(fā)熱功率公式如下
（ 5-9）
（5-10）
（5-11）
式中：K1—油箱散熱系數(shù)（W/（m2℃）），見表5-1
K2—管路散熱系數(shù)（W/（m2 ℃）），見表5-2
A1、A2—分別為油箱、管道的散熱面積（m3）；
—油箱與環(huán)境溫度之差（℃）。
表5-1油箱散熱系數(shù)（W/（m2℃））
冷卻條件
K1
通風(fēng)條件很差
8~9
通風(fēng)條件良好
15~17
用風(fēng)扇冷卻
23
循環(huán)水強(qiáng)制冷卻
110~170
前面初步求得油箱的有效容積為0.32m3，根據(jù)公式（5-10）得m3；取、、，計(jì)算公式（5-11）得m3；此處不計(jì)算管道散熱功率，根據(jù)公式（5-9）得KW；由此可見，油箱的散熱滿足不了要求，有因?yàn)楣艿郎針O小，需另設(shè)冷卻器。
3．冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算
冷卻面積為：
（5-12）
式中：—傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時(shí)，?。╓/（m2 ℃））；
—平均溫升，。
取油進(jìn)入冷卻器的溫度℃，油流出冷卻器的溫度℃，冷卻水入口溫度℃，冷卻水出口溫度℃。則：℃
根據(jù)公式（5-12）得所需冷卻器的散熱面積m3；考慮到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕和油垢，水垢對(duì)傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大30%，實(shí)際選用冷卻器面積為m3。
第6章后裝壓縮式垃圾車虛擬樣機(jī)建模的ADAMS仿真分析
6.1基于UG的后裝壓縮式垃圾車三維建模與裝配
利用UG6.0對(duì)后裝壓縮式垃圾車主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行建模，建模完成后進(jìn)行總裝配。其主要機(jī)構(gòu)模型圖如圖6-1所示。
車廂 刮板
滑板 推板
裝填廂 油缸
圖6-1后裝壓縮式垃圾車主要結(jié)構(gòu)部件三維模型圖
將各零部件組裝，其最終裝配圖如圖6-2所示
圖6-2后裝壓縮式垃圾車主要結(jié)構(gòu)部件總裝配圖
6.2在ADAMS中導(dǎo)入幾何模型進(jìn)行仿真
將后裝壓縮式垃圾車主要結(jié)構(gòu)部件總裝配文件導(dǎo)出為x_t文件。其操作過程如圖6-3所示，選中部件導(dǎo)出。
圖6-3將三維模型文件文件導(dǎo)出為x_t文件
在ADAMS中導(dǎo)入上面的x_t文件，點(diǎn)擊File中的import導(dǎo)入x_t文件。導(dǎo)入結(jié)果如圖6-4所示
圖6-4導(dǎo)入結(jié)果圖
對(duì)其設(shè)置材料屬性、添加約束和驅(qū)動(dòng)，為模擬液壓缸的運(yùn)動(dòng)，這里使用step函數(shù)。在ADAMS中，step函數(shù)的句法如下：
step（x,x0,h0,x1,h1）
其中：x—獨(dú)立變量
x0—變量的初始值
h0—函數(shù)的初始值
x1—變量的終止值
h1—函數(shù)的終止值
翻斗油缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,0,0,4,-320)+step(time,4,0,8,320)；
刮板油缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)step (time,8,0,13,210)+step(time,23,0,28,-210)；
滑板油缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,13,0,23,470) +step(time,28,0,38,-470)；
舉升油缸的驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,38,0,51,390)+step(time,86,0,99,-390)；
推板油缸中的二級(jí)油缸驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,51,0,68,-900)+step(time,99,0,116,900)，
活塞桿驅(qū)動(dòng)函數(shù)為step(time,68,0,85,-800)+step(time,116,0,134,800)。
進(jìn)行求解運(yùn)算，觀察模型動(dòng)畫，各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序和方式和物理樣機(jī)一致。
6.3運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真結(jié)果
利用ADAMS的postprocessor，進(jìn)行結(jié)果后處理，得出相應(yīng)的曲線。得出的曲線圖如圖6-5所示。
刮板質(zhì)心速度曲線
刮板質(zhì)心加速度曲線
滑板質(zhì)心速度曲線
推板質(zhì)心速度曲線
圖6-5曲線圖
結(jié)論與展望
通過本課題的研究設(shè)計(jì)，詳細(xì)的了解了后裝壓縮式垃圾車的的設(shè)計(jì)過程和基本的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)牽涉到多方面的問題，如液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式同樣需要考慮。在設(shè)計(jì)后裝壓縮式垃圾車的過程中考慮到各液壓負(fù)載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，如翻斗支架、刮板、滑板、推板等。在此課題中使用三維軟件UG進(jìn)行虛擬樣機(jī)的建模，這樣可以很好的觀察出液壓裝置在整機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式是否合適和完善。三維模型設(shè)計(jì)的使用可以很好的方便裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，容易修改，能夠很好的節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間和成本。隨著技術(shù)的發(fā)展，虛擬樣機(jī)技術(shù)將得到普遍的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中我們不光要考慮其結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)也要考慮其靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等各方面上的性能。在這些方面，使用ADAMS軟件進(jìn)行仿真，得出分析結(jié)果，在本課題中對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。此類技術(shù)使用能夠更好地設(shè)計(jì)和完善產(chǎn)品。
我國(guó)目前的后裝壓縮式垃圾車基本上參照國(guó)外成熟的技術(shù)，缺乏自己的核心技術(shù)和創(chuàng)新能力。垃圾車工作環(huán)境較惡劣、載荷情況多變。垃圾車物理樣機(jī)試驗(yàn)則需要模擬不同工況，耗時(shí)耗力。加大研發(fā)周期和成本。而利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法（如三維建模，虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)）可以很好的解決這方面的問題。本課題在設(shè)計(jì)過程中，采用了三維建模和虛擬樣機(jī)技術(shù)，很方便的解決了其結(jié)構(gòu)問題和在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的分析。
由于作者的學(xué)術(shù)水平和自身能力有限，在使用ADAMS中，對(duì)后裝壓縮式垃圾車的液壓系統(tǒng)的分析仍存在一些不完善的地方；本課題只進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，像推板、刮板受力較大的部件應(yīng)該進(jìn)行靜力學(xué)分析，來改善這些部件的結(jié)構(gòu)形式；也可以對(duì)液壓缸進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析；仿真用的三維模型較為簡(jiǎn)陋有待完善。
隨著我國(guó)的城鎮(zhèn)化的發(fā)展，我們必然面臨著城市垃圾的回收問題，而普通垃圾收集方式耗時(shí)耗力，效率不高，垃圾車必然得到大規(guī)模應(yīng)用。則需要我們對(duì)垃圾車進(jìn)行深入的研究。
致謝
首先衷心感謝我的指導(dǎo)老師徐振法老師，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，自始至終都得到了徐老師
在畢業(yè)論文完成之時(shí)，我謹(jǐn)向所有關(guān)心、指導(dǎo)和幫助。徐老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，敏銳的科研眼光，深深的影響了我。
感謝各位老師對(duì)我的論文進(jìn)行評(píng)審，向所有關(guān)心、指導(dǎo)和幫助過我的老師和同學(xué)們致以最誠(chéng)摯的感謝！
參考文獻(xiàn)
[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓傳動(dòng)與控制[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，
2007．
[2]冀宏．液壓氣壓傳動(dòng)與控制[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009．
[3]黎啟柏．液壓元件手冊(cè)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社 機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[4]張利平．液壓閥原理、使用與維護(hù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．
[5]杜國(guó)森．液壓元件產(chǎn)品樣本[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[6]左朝永．后裝壓縮式垃圾車壓縮裝置設(shè)計(jì)研究與仿真分析[D]．廣西：廣西大學(xué)，2008．
[7]徐達(dá)，蔣崇賢．專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，1998．
[8]王國(guó)強(qiáng)，張進(jìn)平，馬若?。摂M樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS上的實(shí)踐[M]．西安：西北
工業(yè)大學(xué)出版社，2002．
[9]鄭間榮．ADAMS—虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001．
[10]黃有林，李自光，蘇文明.后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，
2011，（04）：60-63
[11]郝東岳，王新艷，候濤. 后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，2010,（06）：
48-51
[12]黃金屏. 《壓縮式垃圾車》 CJ/T127-2000[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2001，（02）：100
[13]胡寧，范俊清.壓縮式垃圾車卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].專用汽車，1996，（04）：29-32
[14]李光達(dá).后裝壓縮垃圾車翻料機(jī)構(gòu)液壓原理分析[J].專用汽車，2003，（02）：33-34
[15]丁繼斌. 后裝壓縮式垃圾車專用裝置液壓系統(tǒng)反饋控制仿真研究[J]. 機(jī)床與液壓，
2011，（14）：72-75
[16]浦明輝，左朝永，徐錫晨.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的垃圾壓縮機(jī)構(gòu)的建模與仿真[J].機(jī)械
設(shè)計(jì)與研究，2007，（05）：93-95
[17]浦明輝，李凱，歐洪彪，蘇飛.基于ADAMS與ANSYS的后裝垃圾車壓縮刮板的
研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，（02）：101-103
[18]林建冬，原思聰，王發(fā)展.虛擬樣機(jī)在ADMAS中的實(shí)踐[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2006，
（06）：:66-68
[19]韓寶菊，俞榮標(biāo)，虛擬樣機(jī)技術(shù)及其動(dòng)力學(xué)分析[J].機(jī)械工程師，2008，（03）：137-138
[20] Zone-Ching Lin and Chi-Chih Shen. An investigation of an expert system for hydraulic
circuit design with learning[J]. Artificial Intelligence in Engineering 1995,(9): 153-165.
[21] R. Fotouhi , H. Salmasi, S. Dezfulian and R. Burton. Design and Control of a Hydraulic
Simulator for a Flexible-Joint Robot[J]. Advanced Robotics 2009,(23): 655–679.
附錄A一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文
附錄B 列入的主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要或參考文獻(xiàn)原文
[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓傳動(dòng)與控制[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，
2007．
本書主要內(nèi)容包括：常用液壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓基本回路、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓泵、液壓執(zhí)行元件、液壓控制閥、液壓輔件、液壓泵站油箱管路及管件、液壓介質(zhì)、液壓伺服控制、電液比例控制、液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試與故障處理。
[3]黎啟柏．液壓元件手冊(cè)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社 機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
本手冊(cè)主要內(nèi)容包括：液壓泵與液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓閥、伺服控制元件、電液比例元件與數(shù)字元件、液壓輔件、液壓油及其污染控制、液壓元件測(cè)試技術(shù)、液壓設(shè)備故障處理、常用液壓標(biāo)準(zhǔn)。
[4]張利平．液壓閥原理、使用與維護(hù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．
本書主要內(nèi)容包括：液壓控制閥概論、方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥、疊加閥、插裝閥、電液伺服控制閥、電液比例控制閥、電液數(shù)字控制閥、液壓控制裝置的集成化、液壓閥常用標(biāo)準(zhǔn)資料。
[5]杜國(guó)森．液壓元件產(chǎn)品樣本[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
本樣本主要匯編了國(guó)內(nèi)主要液壓件廠家的產(chǎn)品，包括：各種液壓泵和液壓馬達(dá)、液壓缸、中高壓液壓閥、液壓裝置、液壓機(jī)具、液壓附件等。本樣本中的液壓閥部分按產(chǎn)品系列列出。
[6]左朝永．后裝壓縮式垃圾車壓縮裝置設(shè)計(jì)研究與仿真分析[D]．廣西：廣西大學(xué)，2008．
本文是圍繞廣西自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“城市生活垃圾壓縮特性研究及垃圾壓縮機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)”展開的。壓縮裝置是后裝壓縮式垃圾車的核心、關(guān)鍵部件之一，其性能直接關(guān)系到垃圾車的裝填容積和整車質(zhì)量等，課題研究目的是揭示壓縮裝置的特性及其相關(guān)參數(shù)對(duì)裝置性能的影響，設(shè)計(jì)出適合我國(guó)國(guó)情的高壓縮比、可靠性好且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的壓縮裝置。論文的主要工作如下:
1、通過壓縮裝置型式的綜合分析和方案的優(yōu)選，確定了壓縮機(jī)構(gòu)的最終方案，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)與計(jì)算;針對(duì)裝填角的大小對(duì)垃圾的壓縮程度和垃圾車的裝載量有著至關(guān)重要的影響等，使用ADAMS宏命令等，創(chuàng)建ADAMS下的n個(gè)參數(shù)化虛擬樣機(jī)仿真模型，通過計(jì)算、仿真和綜合評(píng)價(jià)確定了壓縮裝置的裝填角為480。
2、根據(jù)運(yùn)動(dòng)功能要求，對(duì)刮板機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定了相關(guān)參數(shù)的具體值;對(duì)裝填角為48。的參數(shù)化模型進(jìn)行設(shè)計(jì)研究與參數(shù)優(yōu)化，最終確立了各個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)點(diǎn)的參數(shù)值。
3、借助Pro/E和AutoCAD工具，設(shè)計(jì)了該裝置的全套圖紙和完整的虛擬樣機(jī)模型，并將虛擬樣機(jī)模型導(dǎo)入到ADAMS中進(jìn)行了仿真分析，獲得了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果;同時(shí)為壓縮裝置關(guān)鍵部件的有限元分析提供了載荷數(shù)據(jù)。
4、在ANSYS軟件中建立刮板的有限元分析模型，獲得刮板在4種工況下的變形與應(yīng)力結(jié)果，結(jié)合分析結(jié)果對(duì)刮板進(jìn)行了局部調(diào)整和改進(jìn);最后利用ANSYS分析了各工作液壓缸選型的正確性。上述分析的相關(guān)方法和結(jié)論，有助于后裝壓縮式垃圾車的工程設(shè)計(jì)
與改進(jìn)，對(duì)產(chǎn)品的研發(fā)和提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重要指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:壓縮式垃圾車壓縮裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)虛擬樣機(jī)仿真
[8]王國(guó)強(qiáng)，張進(jìn)平，馬若丁．虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS上的實(shí)踐[M]．西安：西北
工業(yè)大學(xué)出版社，2002．
本書介紹了多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論及ADAMS軟件在工程的應(yīng)用。其主要內(nèi)容包括：多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論、ADAMS軟件概述、ADAMS/View基本使用方法、ADAMS/PostProcessor基本使用方法、ADAMS/Hydraulics基本使用方法、ADAMS在汽車工業(yè)中的應(yīng)用、ADAMS在鐵道工業(yè)中的應(yīng)用、ADAMS在航天航空工業(yè)中的應(yīng)用、ADAMS在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用。
[11]郝東岳，王新艷，候濤. 后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，2010,（06）：
48-51
摘要：綜述了后裝壓縮式垃圾車的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，分析其專用裝置的工作特點(diǎn)，提出液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行液壓元件的選擇，并擬定出控制回路的不同方案。通過分析比較選擇運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、安全性更好地方案，組成綜合性能優(yōu)異的整車回路，以求液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更合理、更經(jīng)濟(jì)。
[10]黃有林，李自光，蘇文明.后裝壓縮式垃圾車液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，
2011，（04）：60-63
摘要：壓縮式垃圾車近年來發(fā)展迅速，但制造水平參差不齊，通過對(duì)某后裝式垃圾車液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析，介紹了一種高效率、高可靠性、高智能化的大型壓縮式垃圾車，為壓縮式垃圾車的發(fā)展提供了一種有效的途徑。
41
展開閱讀全文