后裝壓縮式垃圾車壓縮機構差動方案油路設計

李春杰 王玉林 王炳超 郝希陽

摘 要：介紹后裝壓縮式垃圾車的刮板和滑板在填裝垃圾時的順序動作，采用差動方案，通過對液壓閥中順序閥的合理設計，保證了刮板和滑板在恰當的時刻有條不紊地完成各自執行的動作。

關鍵詞：后裝壓縮式垃圾車；差動方案；順序閥；設計

目前城市中較為普遍的一種垃圾車就是后裝壓縮式垃圾車。它是一種具有密閉車廂，集收集、運輸、自卸為一體的，很大程度上減少垃圾運輸過程中二次污染問題的垃圾處理車輛。國內現有的后裝壓縮式垃圾車的操控大多是人工操作，勞動強度相對較大，工作效率相對較低，需要的工作人員較多，人工成本較高。本文介紹后裝壓縮式垃圾車刮板滑板的工作原理，主要研究設計液壓閥和電控液壓閥（差動方案）的油路方案，通過控制系統控制刮板、滑板、排出板的動作實現垃圾的裝載和卸載。滑板下行這個空行程過程中，無需加大發動機的轉速來加快滑板的下行，實現智能化一鍵操控的目的。

1 后裝壓縮式垃圾車自動填裝系統的工作原理

后裝壓縮式垃圾車壓縮機構由兩個刮板油缸、兩個滑板油缸、一個刮板和一個滑板組成。其工作步驟按時間先后分為刮板上翻、滑板下降、刮板下挖、滑板上升四個階段[ 1-2 ]。如圖1所示。

初始狀態下，垃圾車可能處于停車或者運輸等非工作狀態，此時刮板油缸為伸長狀態，滑板油缸為收縮狀態[ 3 ]。

當垃圾車裝載垃圾時，啟動控制開關，三位六通閥接通左位，刮板油缸的有桿腔進油，刮板上翻；當刮板上翻到頂后，進油路壓力升高，滑板無桿腔進油，滑板下滑；滑板到達底部后，觸碰行程開關，三位六通閥換向，右位接通，刮板無桿腔進油，刮板下挖將垃圾挖起；刮板下挖到底后，液壓油進入滑板有桿腔，滑板上升。當滑板上升到頂觸碰行程開關，三位六通閥換向回到中位，裝填壓縮垃圾結束[ 4 ]。

2 傳統手動行程閥方案

手動行程閥方案是相對簡單的一種方案，如圖2所示，通過環衛工人的手動控制以及行程閥開關的控制來實現刮板和滑板的順序動作，但是它的弊端比較多，比如換向時需要人工操作，比較繁瑣，且大大降低了工作效率，還存在沖擊，也可能因為環衛工人的工作失誤影響垃圾車的工作；行程閥安裝在垃圾車裝填斗的內部，位置不容易布置，而且行程開關壞掉的幾率過大導致增加其維修成本等[ 5-6 ]。目前國內很多地區主流壓縮式垃圾車油路用此方案。

3 差動方案

后裝壓縮式垃圾車填裝系統的差動方案是一種比較敏捷高效的方案，油路中用到了五個溢流閥，兩個為安全閥，三個為背壓閥。下面針對這種方案作介紹。

如圖所示，當起動開關被工作人員按下后，三位六通換向閥的左位接通，液壓油經過濾器被油泵泵進油路，液壓油的流動過程為：油箱10→過濾器11→油泵7→換向閥6→單向閥1→刮板油缸無桿腔→刮板油缸有桿腔→換向閥6→油箱10。由于刮板上升是一個空行程，所需要的力只需要克服刮板自身的重力即可，所以不需要很大的壓強（設定壓強為2MP），完成這個動作的時間也比較短。

當刮板的活塞桿到頭之后，進油路內壓力升高，達到3MP后，順序閥被開啟，此時液壓油的流動過程為：油箱10→過濾器11→油泵7→換向閥6→順序閥2→滑板油缸無桿腔→滑板油缸有桿腔→溢流閥4→滑板油缸無桿腔。

提高垃圾車的工作效率，需要提高發動機的轉速來帶動泵增加對滑板無桿腔的進油速度。但是在液壓系統中，一般采用的是定量泵，其泵油量是有一定限制的，況且增加發動機轉速會加大垃圾車的燃油量，既不經濟也不環保，所以在這個地方采用油路的差動連接方案。其過程為進油路中的液壓油進入滑板油缸無桿腔，推動活塞前進，然后液壓油從滑板油缸的有桿腔出來，經過一個溢流閥（串聯在回油路中作背壓閥）后再次進入進油路中，以此來加大進油路的進油量，從而加速滑板的下滑，提高執行效率。

值得注意的是，在滑板下行的過程中，必須要在回油路上串連一個背壓閥，防止滑板自身的重力過大使滑板向下運行的速度過快而導致油路被抽真空，形成氣泡，影響工作效率。當滑板下行到底部時，觸碰到了設定好的行程開關，通過電路控制使得三位流通換向閥換向，接通右位，此時液壓油的流動過程為：油箱10→過濾器11→油泵7→換向閥6→刮板油缸有桿腔→刮板油缸無桿腔→背壓閥10→換向閥6→油箱10。

這一個行程是刮板下挖的過程，因為其要對裝載斗中的大量垃圾進行挖掘，是一個做功比較大的行程，故在設計時將液壓油打入油缸的無桿腔，就是在相同的壓力下增大刮板的下挖力（設定壓強為15MP）。但是考慮到它也是一個下降的過程，防止在下挖垃圾時由于被挖的垃圾較少或者刮板上有重物等特殊情況而導致輕微的被抽真空，也最好加裝一個通徑較小的背壓閥，以防萬一。

需要考慮的是，在液壓油進入刮板油缸腔之前還有兩個油路分枝，分別為經過單向閥流向滑板油缸和經過單向閥流向溢流閥4，但這兩路油路最后都需要從內外控溢流閥3處回油。

為了保證液壓油不會從內外控溢流閥3處流走，需要對其設置一個大于刮板下挖力的壓力，設定為16MP，當刮板下挖到底時，進油路壓力升高，液壓油經過單向閥流向滑板油缸，此時液壓油的流動過程為：油箱10→過濾器11→油泵7→換向閥6→單向閥8→滑板油缸有桿腔→滑板油缸無桿腔→內外控溢流閥3→換向閥6→油箱10。

4 結論

本文主要講述了后裝壓縮式垃圾車壓縮機構液壓系統差動方案的油路設計，用順序閥控制完成刮板和滑板的順序動作。在全人工操作式垃圾車機械運動部分保留的情況下，通過更換微機控制油路通斷的液壓閥塊，取代原來全部通過人工控制油路的液壓閥塊，實現后裝壓縮式垃圾車的垃圾壓縮動作的自動完成，最終可以節省大量人力物力財力，實現環保的目的。

參考文獻：

[1] 皮曉明，何真偉.后裝式壓縮垃圾車的液壓系統及PLC控制系統設計[J].機械設計與制造，2006，（8）：123-124.

[2] 丁繼武.基于AMESim垃圾車刮板操縱系統仿真研究[J].專用汽車，2009，（11）：53-55.

[3] 丁繼武.基于AMESim的XZ5110型后裝壓縮式垃圾車裝填機構滑板反饋控制仿真研究[J].機床與液壓，2010，38（1）：113-115.

[4] 王偉新.后裝壓縮式垃圾車設計時應注意的幾個問題[J].專用汽車，2004，（3）：37-40.

[5] 丁繼武.后裝壓縮式垃圾車綠色設計[J].機械研究與應用， 2004，17（1）：61-62.

[6] 丁繼武.后裝壓縮式垃圾車實驗研究[J].機械工程師， 2005，（10）：65-67.

作者簡介：李春杰（1990-），男，山東煙臺人，碩士研究生，研究方向：液壓電控。