胡志国

利辛县江淮扬天汽车有限公司 安徽亳州 236700

一款小型车厢可卸式垃圾车结构与设计

胡志国

利辛县江淮扬天汽车有限公司 安徽亳州 236700

介绍了一款小型车厢可卸式垃圾车的主要组成部件的结构、车辆的工作过程和原理，并对其液压系统工作压力进行了分析计算。

车厢可卸 垃圾车 结构设计

1 前言

随着经济的发展，人民生活水平的逐步提高，城乡垃圾污染已经受到了广泛的关注，对垃圾的收集、转运和处理也得到了高度重视。车厢可卸式垃圾车，以一辆车可配多只垃圾箱且运输效率高的强大优势，在众多垃圾车品种中脱颖而出，占据着较大的市场份额。本文针对转运3～8 m3垃圾箱的一款小型车厢可卸式垃圾车，介绍其组成部分、各部件的结构、车辆工作过程和原理，以及液压系统工作压力的分析计算方法。

2 结构组成

如图1所示，车厢可卸式垃圾车主要由二类底盘、副车架总成、连接架总成、钩臂总成、锁箱机构、支撑滚轮总成和液压系统等组成。

2.1 副车架总成

副车架总成由纵梁、油缸座横梁、尾转座横梁、连接架支撑梁、垃圾箱支座、支腿缸支座梁、支撑滚轮安装座等部件焊接而成，如图2所示。纵梁采用Q345低合金锰钢压制而成，其内侧设置有方形孔，通过锁箱机构可将连接架总成与副车架总成连成整体；油缸座横梁为矩形管结构，其上焊接有用于安装液压系统主臂油缸的油缸座板；尾转座横梁上焊接有转座板，通过销轴与连接架铰接；连接架支撑梁用于支撑连接架总成，以避免连接架总成前端落下；垃圾箱支座与垃圾箱导轨下平面接触，用于支撑垃圾箱；支腿缸支座梁用于安装驱动支撑滚轮总成的支腿油缸。左右各一件的支撑滚轮安装座位于尾转座横梁下面，通过销轴与支撑滚轮总成铰接。

2.2 连接架总成

连接架总成由纵梁、前轴套、锁箱滑轴、滚轮支撑轴、后轴套等部件焊接而成，如图3所示。纵梁采用矩形管制作；前轴套用于安装钩臂总成，通过销轴与钩臂总成铰接；锁箱滑轴用于安装锁箱机构中的锁箱滑套；滚轮支撑轴两端安装有滚轮，在吊装垃圾箱时，滚轮外圆表面与垃圾箱导轨下平面相接触，并带动滚轮转动；后轴套与副车架总成中尾转座横梁上的转座板通过销轴铰接，实现连接架总成与副车架总成之间的转动。

2.3 钩臂总成

钩臂总成由拉钩、竖臂、横臂、主臂缸轴套、翻转轴套等焊接而成，如图4所示。拉钩用于吊装垃圾箱；主臂缸轴套与液压系统中主臂油缸用销轴铰接；翻转轴套与连接架总成中的前轴套用销轴铰接，实现钩臂总成与连接架总成之间的转动。

2.4 锁箱机构

锁箱机构包括左右各一只锁箱滑套和锁箱油缸等。图5a所示，为车辆横向剖视图。锁箱滑套安装在连接架总成中的锁箱滑轴上，两者可以在小范围内相对滑动。锁箱油缸为双作用双输出活塞式油缸。锁箱滑套由上钩、下钩、锁箱缸安装座和滑套焊接而成，如图5b所示。锁箱缸安装座用于安装锁箱油缸。锁箱油缸放置在连接架总成中锁箱滑轴中间部位的限位块槽内。垃圾箱底部有两道导轨，为开口向外的槽钢制成。

图5(a)所示的锁箱滑套为收缩状态，下钩脱开副车架中的方形孔，上钩嵌入垃圾箱导轨槽内，连接架与垃圾箱形成整体，锁箱机构为锁定状态。图5(b)所示的锁箱滑套为伸出状态，下钩嵌入副车架中的方形孔，上钩脱开垃圾箱导轨，垃圾箱与连接架分离，连接架与副车架形成整体，锁箱机构为解锁状态。

2.5 支撑滚轮总成

支撑滚轮总成由支撑滚轮架、支腿缸轴、支撑滚轮轴、支撑滚轮等组成，如图6所示。支撑滚轮架上部有安装孔，与副车架总成中支撑滚轮安装座用销轴铰接。支腿缸轴与液压系统中的支腿油缸活塞杆头部的安装孔相配合。支撑滚轮通过支撑滚轮轴与支撑滚轮架铰接。

2.6 液压系统

液压系统包括液压油箱、吸油过滤器、齿轮泵、多路换向阀、平衡阀、主臂油缸、液压锁、锁箱油缸、支腿油缸等组成[1]，其职能符号如图7所示。吸油过滤器安装在液压油箱上，齿轮泵安装在底盘取力器上，主臂油缸为双作用活塞式结构；平衡阀与主臂油缸连接，用于防止吊装垃圾箱时因背压导致钩臂和垃圾箱快速跌落而造成结构件损坏；锁箱油缸为双作用双输出活塞杆式结构，液压锁与锁箱油缸连接；支腿油缸为双作用活塞式结构，为简化结构，减少油管数量，支腿油缸的头部集成有液压锁。

3 工作原理

车厢可卸式垃圾车的工作过程如图8所示。在初始状态时，钩臂总成落在副车架上，锁箱机构为锁定状态，支撑滚轮总成为收起状态。汽车启动，接合取力器，带动齿轮泵运转，齿轮泵泵出的液压油经过多路换向阀返回油箱，车辆处于待工作状态。

车厢可卸式垃圾车的整个工作过程如下：

a.放下支撑滚轮、锁箱机构解锁。扳动多路换向阀的手柄，齿轮泵泵出的高压油经过多路换向阀后分成两路，一路经过液压锁流入锁箱油缸的无杆腔，推动两端的活塞杆伸出，锁箱机构解锁，连接架总成与副车架总成形成整体，另一路流入带液压锁的支腿油缸的无杆腔，将支撑滚轮放下。

b.放下钩臂。扳动多路换向阀的另一手柄，高压油经过多路换向阀、双向平衡阀流入主臂油缸无杆腔，活塞杆伸出，钩臂总成向后翻转，钩臂被放下。

c.吊装垃圾箱。向后倒车，使钩臂总成中的拉钩位于垃圾箱吊钩的正下方，然后操作多路换向阀，主臂油缸活塞杆缩回，钩臂总成向前翻转，垃圾箱前端被吊起，垃圾箱的后端在地面上滚动，直到垃圾箱导轨下平面与连接架总成上安装的滚轮接触，垃圾箱后端离开地面。继续操作多路换向阀，垃圾箱即被吊装落在副车架总成中的垃圾箱支座上。

d.收起支撑滚轮、锁箱机构锁定。反方向扳动多路换向阀手柄，即可收起支撑滚轮、锁箱机构锁定。

e.举升卸料。由于锁箱机构为锁定状态，连接架总成与垃圾箱形成整体。操作多路阀，主臂油缸活塞杆伸出。此时钩臂总成、连接架总成、锁箱机构和垃圾箱同时绕副车架总成中尾转座横梁上的销轴中心线向后翻转，实现举升卸料。

f.垃圾箱回落。

g.放下支撑滚轮、锁箱机构解锁。

h.放下垃圾箱。

i.收起钩臂。

j.收起支撑滚轮、锁箱机构锁定。

4 液压系统工作压力计算

4.1 液压系统工作压力状态

在液压系统的主臂油缸、锁箱油缸和支腿油缸中，主臂油缸的受力最大，故液压系统工作压力计算时主要考虑主臂油缸的载荷。在钩臂动作全过程中，共有三处液压系统压力出现峰值：a.开始吊起满载的垃圾箱，垃圾箱前端离开地面时；b.吊装满载的垃圾箱过程中，垃圾箱后端也离开地面时；c.刚举升卸货时。经过计算对比，通常在a状态时，油缸的拉力最大，故选择此状态来计算液压系统的最大工作压力。图9所示为此时的工作状态。

4.2 液压系统工作压力计算

图10(a)为钩臂的受力分析图，F为垃圾箱对拉钩的拉力，N为主臂油缸的拉力，A为钩臂的翻转轴中心。图10(b)为垃圾箱的受力分析图，G为垃圾箱满载时重力，F′为拉钩对垃圾箱的起吊拉力（与F互为作用力与反作用力），B为后滚轮中心。

由ΣMA(F)=0得[2]：

由ΣMB(F)=0得[2]：

由于F=F′，故：

当主臂油缸为单只时，液压系统最大工作压力为：

式中，A为主臂油缸有杆腔的工作面积，D为主臂油缸内径，d为主臂油缸活塞杆直径。

考虑到压力损失和运动构件的摩擦阻力等，通常齿轮泵的额定压力应大于1.2p，多路换向阀中的溢流阀设定压力应在1.2p与齿轮泵额定压力之间。

5 结语

通过对该款车厢可卸式垃圾车投放市场的跟踪调查来看，该车结构合理、性能可靠。同时对液压系统压力进行测试，与计算值相符，表明上述液压系统工作压力计算方法是正确的。

[1] 马胜刚.液压气压传动[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2] 谢传峰,王琪.理论力学[M].北京:高等教育出版社,2009.

Structure and Design of A Small-scale Detachable Container Garbage Collector

HU Zhi-guo

A small-scale Detachable Container Garbage Collector was introduced, including its main components, the structure of the various parts, and the working process and the principle of the vehicle.Its Hydraulic System's work pressure was analyzed and calculated.

detachable container; garbage collector; structure design

U469.6+91.03

A

1004-0226(2016)06-0095-04

胡志国，男，1976年生，工程师，现从事专用汽车设计工作。

2016-01-31