后裝壓縮式垃圾車因其壓縮容量大、密封性好、裝料方便、自動化程度高等優(yōu)點而日益成為環(huán)衛(wèi)垃圾收集運輸?shù)闹饕嚪N。通過多年研究并結(jié)合后裝壓縮式垃圾車設(shè)計發(fā)現(xiàn):如在結(jié)構(gòu)減重、載荷分布、卸料機構(gòu)、壓縮機構(gòu)、液壓控制方式及密封等方面設(shè)計不當(dāng)將直接影響車輛的裝載量、密封性、穩(wěn)定性、作業(yè)可靠性及行駛安全性。
   
    1.提高載質(zhì)量利用系數(shù)
    載質(zhì)量利用系數(shù)的提高將有助于降低車輛的運行成本。后裝壓縮式垃圾車的載質(zhì)量利用系數(shù)主要由二個方面組成:
    1.1 底盤的載質(zhì)量利用系數(shù)
    在底盤選型時,選擇技術(shù)含量高、動力性好、自重相對較輕的底盤。
    1.2 專用裝置的自重
    后裝壓縮式垃圾車由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自重較大,在設(shè)計時應(yīng)盡量采用新材料、新技術(shù)、新工藝。主要零部件采用高強度鋼板 ,輔助件(如擋泥板、裝飾件、蓋板等)采用比重較輕的注塑件。主要構(gòu)件采用特殊加工工藝方法 ,如:車廂側(cè)板及頂板采用數(shù)控折彎成弧形結(jié)構(gòu)。受力構(gòu)件采用局部加強法等 ,從而降低專用裝置的重量。
   
    2.細化軸荷分布計算
    常規(guī)垃圾車設(shè)計中,計算與測量整車軸荷分布一般只計算車輛在空載和滿載狀態(tài)下的軸荷分布 ,以判斷汽車軸荷分布是否滿足法規(guī)要求。但由于后裝壓縮式垃圾車的裝載方式及作業(yè)特點比較特殊 ,有時一個垃圾收集點的垃圾不能填滿整個車廂 ,車輛必須行駛至下一個垃圾收集點或去垃圾處置場卸料 ,此時裝載的垃圾多置于車廂尾部(雙向壓縮式尤其突出),從而降低轉(zhuǎn)向軸的載質(zhì)量 ,影響車輛軸荷分布。因此,在計算與測量后裝壓縮式垃圾車軸荷分布時應(yīng)將其分割成多個裝載段 ,使每個工況都能滿足法規(guī)要求 ,保證車輛行駛安全 ,同時可作為專用裝置定位及底盤選取的依據(jù)。
   
    3.合理選擇卸料方式
    3.1 車廂后傾式卸料方式
    其原理是:在傾卸油缸的作用下,車廂、壓縮機構(gòu)及車廂內(nèi)的垃圾繞車架尾部的回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)至一定角度后車廂內(nèi)的垃圾靠自重下落實現(xiàn)卸料作業(yè)。這種卸料方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,但在實際使用時存在許多弊端 ,如:
    a、由于垃圾在車廂內(nèi)被壓實 ,垃圾與車廂四周存在著較大的膨脹力與磨檫力,垃圾不易倒出,嚴(yán)重時垃圾的自重不足以克服摩擦力,產(chǎn)生垃圾脹死現(xiàn)象。
    b、在傾翻作業(yè)時,車廂、壓縮機構(gòu)及垃圾的重心將后移、上升,車輛前橋負荷降低,影響整車縱向穩(wěn)定性,嚴(yán)重時,前橋離地,整車傾翻(特別在路基較為松散的填埋場)。
    c、 傾翻時,所有重量將集中至車廂回轉(zhuǎn)中心及汽車大梁尾部,將對汽車大梁及后橋產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。
    3.2 推板卸料方式
    其原理是:在車廂內(nèi)設(shè)置一塊面板呈鏟形并能沿預(yù)定軌道滑行的推板,推板在油缸的推動下,向車廂尾部作水平推擠運動,將垃圾推出車廂,實現(xiàn)卸料作業(yè)。這種卸料方式雖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,但卸料不受垃圾壓縮比的限制,卸料干凈,對車架的載荷分布較為均勻,卸料過程平穩(wěn)、安全。同時,可利用推板的阻力實現(xiàn)壓縮車雙向壓縮。因此,推板卸料是后裝壓縮式垃圾車較為理想的卸料方式。
   
    4.提高垃圾壓縮比
    壓縮機構(gòu)中刮板對垃圾的壓強將直接影響垃圾的壓縮比。當(dāng)壓強增大時,垃圾的壓縮比將增大;反之則減小。因而在設(shè)計壓縮機構(gòu)時,應(yīng)努力提高刮板的壓強。根據(jù)壓縮機構(gòu)受力示意圖(圖1)可知，
    影響刮板壓強的因素主要有四個方面:
    a. 刮板的壓縮面積根據(jù)使用場合、投料方式、垃圾投入量來確定,如能滿足使用要求,刮板的面積應(yīng)盡量小。
    b. 壓縮油缸的安裝形式應(yīng)能充分利用油缸的最大能力 ,即在壓縮垃圾過程中應(yīng)使油缸無桿腔作用。
    c. 滑板與導(dǎo)軌的摩擦力將有助于提高垃圾壓縮力。因而 ,在選取滑板滑塊與導(dǎo)軌材料時應(yīng)配對選取相對摩擦系數(shù)較小的材料;減小壓縮油缸軸線與滑板導(dǎo)軌的夾角 ,以避免由于壓縮油缸安裝不當(dāng)產(chǎn)生的扭力使N1、N2增大;減小壓縮油缸軸線與滑塊中心線的平行偏移量,假如油缸軸線上偏于滑塊中心線,將增大N1、N2的值,如軸線下偏于滑塊中心線,將減小N1、N2的值,但結(jié)構(gòu)上很難布置,故通常將壓縮油缸置于滑塊中心線上。
    d. 壓縮油缸與地面的水平夾角θ1越小,則壓縮油缸的推力沿車廂長度方向的分力將越大,有利于垃圾填滿整個車廂,提高垃圾壓縮比。

圖 1 　 壓縮機構(gòu)受力示意圖

    
    5.合理選擇壓縮機構(gòu)液壓控制方式
    壓縮機構(gòu)的控制系統(tǒng)會直接影響液壓系統(tǒng)的可靠性,因而合理選擇壓縮機構(gòu)液壓控制方式將對后裝壓縮式垃圾車的性能起到至關(guān)重要的作用。
    5.1 滑動刮板式壓縮機構(gòu)工作步驟
    壓縮機構(gòu)每一工作循環(huán)有以下四個步驟:
    a. 刮板開－當(dāng)垃圾倒入填塞器裝料斗后,操作刮板油缸控制閥 ,使刮板油缸活塞桿回縮,刮板向外翻轉(zhuǎn)。
    b. 滑板下－當(dāng)刮板油缸活塞桿回縮到位后,操作滑板油缸控制閥使滑板油缸活塞桿回縮,滑板帶動刮板沿軌道向下運動 ,刮板壓向裝料斗內(nèi)的垃圾。
    c. 刮板進－當(dāng)滑板油缸活塞桿回縮到位后,反向操作刮板油缸控制閥使刮板油缸活塞桿外伸,刮板向內(nèi)翻轉(zhuǎn),將裝料斗內(nèi)的垃圾刮起,盛于刮板上。
    d. 滑板上－ 當(dāng)刮板油缸活塞桿外伸到位后,反向操作滑板油缸控制閥使滑板油缸活塞桿外伸,滑板帶動刮板沿軌道向上運動,將垃圾推入壓實到車廂內(nèi)。
    5.2 壓縮機構(gòu)液壓控制方式
    壓縮機構(gòu)的液壓系統(tǒng)控制方式主要有電控式、手控式、氣控式(氣控式最終的實現(xiàn)形式可歸入電控或手控) 。
    電控式系統(tǒng)對壓縮機構(gòu)的控制需通過發(fā)送器遞信號,發(fā)送器一般采用電器開關(guān)或采用PC延程序。這種控制方式操作方便、自動化程度高。在實際應(yīng)用時,由于垃圾車受垃圾污染嚴(yán)重,須經(jīng)清洗,同時結(jié)構(gòu)磨損,車輛震動,開關(guān)容易失效,系可靠性差.如采用PC延時程序則要求液壓油泵油量穩(wěn)定,但由于發(fā)動機特性原因,在空載與重載發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化較大,同時由于油泵效率及管道力等差異,難以滿足供油量要求,其結(jié)果表現(xiàn)為執(zhí)機構(gòu)要么不到位,要么提前到位,液壓系統(tǒng)長期工后發(fā)熱嚴(yán)重,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。手控式系統(tǒng)工作可靠,但要實現(xiàn)壓縮機構(gòu)自化一般通過液壓順序閥來實現(xiàn),這種形式的液壓路由于液壓順序閥進油口與順序口壓差大,尤其載時壓差更大。同時由于控制人員操作時的滯后為,引起液壓系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重,系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

圖 2 　 壓縮機構(gòu)液壓原理圖

    我們在設(shè)計時采用較為先進的自動跳位手動換向閥系統(tǒng),其原理見圖2。工作過程是:同時操作兩聯(lián)換向閥,將閥芯推至A位,閥芯定位器將閥芯定位,此時刮板油缸液壓回路通,油缸有桿腔進油,活塞桿回縮,實現(xiàn)刮板開啟。當(dāng)刮板油缸活塞桿回縮到位后,有桿腔壓力升高,定位器控制壓力將定位器頂開,換向閥閥芯在彈簧的作用下自動彈至中位,刮板油缸回路斷開。高壓油 P2通向滑板油缸液壓回路,油缸有桿腔進油,活塞桿回縮,實現(xiàn)滑板下降。當(dāng)滑板油缸活塞桿回縮到位后,有桿腔壓力升高,定位器控制壓力將定位器頂開,換向閥閥芯在彈簧的作用下自動彈至中位,滑板油缸回路斷開。反向同時操作兩聯(lián)換向閥,將閥芯拉至B位,則可自動順序完成刮板刮進及滑板上升。這種控制方式不但可以避免人為因素和環(huán)境因素的影響,同時可以有效地降低液壓系統(tǒng)油液溫度,提高液壓系統(tǒng)可靠性。如配以機械遠程控制 ,操作更為方便。
   
    6.完善車輛密封
    后裝壓縮式垃圾車由于壓縮力大,經(jīng)壓縮后的垃圾產(chǎn)生大量的污水,如不加以控制,將嚴(yán)重影響環(huán)境,因而在設(shè)計時應(yīng)從以下三個方面完善車輛密封即:在車廂與填塞器之間安裝耐用型密封條,并加以壓縮、鎖緊;車廂底板做成前低后高,將污水控制在車廂內(nèi);在填塞器下部安裝便于清洗的積污水槽,用于車廂與填塞器之間滴漏的污水的臨時儲存。