一种车厢可卸式垃圾车的设计【含CAD图纸、说明书】
本科毕业论文(设计)一种车厢可卸式垃圾车的设计 学 院 小三号黑体居中(下同)专 业学 号学生姓名指导教师提交日期 年 月 日2015-JXLW商 丘 工学院 专业代码-编号诚 信 承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范, 此毕业论文( 设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成, 没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果, 没有篡改研究数据, 凡涉及其他作者的观点和材料 ,均作了注释,如有违规行为发生, 我愿承担一切责任, 接受学校的处理 ,并承担相应的法律责任。毕业论文(设计)作者签名: 年 月 日I摘要随着市场经济的发展,对专用汽车的需求日益增加,专用汽车的市场日渐扩大。由于专用汽车的专用功能对各行业的发展有着明显的促进作用,其附加价值又相对较高,这就促使更多的其他行业加入到专用汽车行业中来。2005 年,我国专用汽车当年的保有量达 275 万辆,当年的需求量为 34 万辆;2010 年,我国专用汽车当年的保有量达到 425 万辆,当年的需求量为 52 万辆。一种车厢可卸式设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计,这首先就需要了解国内外汽车产品,特别是货车产品的生产情况、底盘规格、供货渠道、销售价格及相关资料等。然后根据所设计的专用垃圾车的功能和性能指标要求,在功率匹配、动力输出、传动方式、外形尺寸、轴载质量、购置成本等方面进行分析比较,优选出一种基本型汽车底盘作为专用垃圾车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘,是能否设计出一种好的专用垃圾车的前提。在车厢内设置一块面板呈铲形并能沿预定轨道滑行的推板,推板在油缸的推动下,向车厢尾部作水平推挤运动,将垃圾推出车厢,实现卸料作业。这种卸料方式虽结构较为复杂,但卸料不受垃圾压缩比的限制,卸料干净,对车架的载荷分布较为均匀,卸料过程平稳、安全。同时,可利用推板的阻力实现压缩车双向压缩。因此,推板卸料是后装压缩式垃圾车较为理想的卸料方式。 关键词:车厢可卸式垃圾车,可卸式,垃圾车 IIABSTRACTWith the development of market economy, the demand for private cars is increasing, private car market continues to expand. Since the special function of the special vehicles for development of the industry has a significant role in promoting their added value is relatively high, which prompted many more to join other industries dedicated to the automotive industry. In 2005, Chinas private car ownership in the year amounted to 2.75 million, the demand for the year 340 000; 2010, Chinas private car ownership in the year reached 4.25 million, the demand for the year was 52 million.A compartment on removable multi-use design stereotypes basic car chassis modifications designed, first and foremost you need to understand the domestic and foreign automotive products, in particular production, chassis specifications, sourcing, selling price and related information products, such as trucks . Then according to the function and performance requirements for the design of special garbage trucks, and analyzed at the power matching, power output, transmission mode, dimensions, axle load quality, cost of ownership and other aspects of comparison, it is preferable that a basic model as a dedicated car chassis garbage truck chassis design modifications. Ability to choose a good car chassis, is the ability to design a good special garbage truck premise.Set up a panel in the compartment was a spade and can slide along the orbit of the push plate, the push plate in the cylinder, driven to the rear compartment horizontally pushing movement, will refuse to launch the car to achieve unloading operations. This way, although the discharge structure is more complex, but not discharge garbage compression ratio limit, discharge clean, more uniform load distribution on the frame, smooth unloading process safety. At the same time, it can be used to achieve compression resistance of the push plate car bidirectional compression. Thus, the push plate installed after the discharge is compressed garbage truck unloading ideal way.Keywords: detachable compartment garbage truck, removable, garbage truckIII目 录前言 .1第 1 章 绪 论 .21.1 专用垃圾车的发展21.2 专用垃圾车的概念和分类.31.3 专用垃圾车设计要求.41.4 垃圾汽车的设计内容.5第 2 章 总体方案论证 .62.1 本课题基本前提条件和技术要求 .62.1.1 基本前提条件62.1.2 技术要求62.2 结构方案确定 .62.2.1 传统自卸式垃圾车的结构分析62.2.2 本垃圾车的结构特点6第 3 章 垃圾车厢体设计 .93.1 合理选择卸料方式 .93.2 确定厢体设计方案 .93.3 垃圾车厢体成形工艺 .113.3.1 概述113.3.2 影响成形工艺选择的因素113.3.3 成形工艺的选择113.3.4 拼焊工艺123.3.5 结果分析.13第 4 章 压缩式垃圾车排出油缸安装角及排出板斜度取值 .144.1 排出板的结构及工作情况 .144.2 排出机构的受力分析 .144.3 取值范围的探讨 .15第 5 章 液压系统设计 .175.1 确定液压系统方案 .175.1.1 垃圾收集时压缩原理175.1.2 排出板油缸推力185.1.3 背压力18IV5.1.4 两种方式的比较195.1.5 液压系统工况分析195.2 液压缸的设计计算 .205.2.1 计算工作循环中的最大载荷.205.2.2 确定液压缸参数235.2.3 确定管道直径265.2.4 液压油的选择275.2.5 液压缸壁厚、外径及工作行程的计算275.2.6 液压缸缸底和缸盖的计算275.2.7 液压缸进出油口尺寸的确定275.2.8 液压缸结构设计285.2.9 液压缸主要零件的材料和技术要求305.2.10 选择各类控制阀315.3 油箱设计 .315.4 液压泵装置 .325.4.1 液压泵的安装方式325.4.2 液压泵与电机的连接325.5 辅助元件的选用 .335.5.1 滤油器335.5.2 油位指示器、温度计的选用33第 6 章 东风车厢可卸式垃圾汽车主要性能计算 .346.1 动力性计算346.1.1 发动机外特性.346.1.2 汽车的行驶方程式.356.1.3 动力性评价指标的计算.376.1.4 车厢可卸式垃圾汽车整车动力性计算.396.2 燃油经济性计算 .416.3 车厢可卸式垃圾汽车稳定性计算 .426.4 本章小结44结论 .45致 谢 .46参考文献 .47前言1前言目前我国城市生活垃圾(MSW) 年总产生量已达1. 8 亿吨,而且仍在不断增长,年增长率为8 %10 %。随着城市建设规模的不断扩大和人们生活水平的不断提高,一方面,城市生活垃圾的成份发生了很大变化,其变化的主要特点是:垃圾密度不断降低,可压缩性增加。如果继续采用常规的垃圾运输方式,容易造成垃圾清运中的亏载,使垃圾转运效率降低;另一方面,近郊可利用来填埋垃圾的洼地越来越少,人们不得不考虑在远离市区的郊区建立垃圾处理处置场所。 据统计国内几个大城市的垃圾处理厂距离市区均在50km 以上,运输费用占垃圾处理费用的比例较高。 在一些发达国家运输费用已占垃圾处理费用的80 %以上。 所以,降低垃圾清运费用是降低整个城市垃圾处理处置费用的关键。 垃圾压缩可以解决垃圾运输中的亏载问题,降低垃圾的运输费用,是城市生活垃圾集运的发展方向。 因此压缩式垃圾车的优势日渐明显,高效的垃圾压缩运输方式有了长足的发展。后压缩式垃圾车便是其中的一种常见结构形式,它由汽车底盘、填料器、上装厢体和排出板机构等组成。其发展方向是:提高垃圾的装载量;改善车辆的密封性;垃圾的分类处理。垃圾的分类越细对于环境的保护效果就越好,目前城市垃圾主要可以分为4类: a.湿垃圾:主要指厨房产生的厨余、果皮等含水率较高的食物性垃圾。b.干垃圾(可回收利用垃圾):主要指废纸张、废塑料、废金属、废玻璃等可用于直接回收利用或再生后循环使用的含水率较低的垃圾。a. 有害垃圾:指对人体健康或者环境造成现实危害或者潜在危害的废弃物,同时也包括对人体健康有害的重金属或有毒物质废弃物。b. 大件垃圾:指重量超过5千克或体积超过0.2立方米以及长度超过1米的废旧家具、办公用具、废旧电器,以及包装箱、箩筐等大型的、耐久性的固体废弃物,是因体积较大等因素混入城市一般生活垃圾一起清运有困难的特殊的生活垃圾。垃圾如何进行分类处理是目前垃圾运输中急待解决的难题,这对于环境的保护意义重大。本次设计的课题为上装厢体设计,来源于湖北程力汽车有限公司。本次设计主要是针对垃圾车车厢设计和排出机构液压设计。车厢是垃圾车的重要部件之一,主要起装载、运输垃圾之用。在运输过程中,不得产生飘、洒、漏等现象,避免造成二次污染。根据设计要求,确定了厢体形状和主要尺寸参数,重点考虑它的密封性。排出机构主要是用来排卸垃圾以及在垃圾装载时提供一定的背压力,使压缩后的垃圾密度均匀。它采用液压为动力装置,实现作业自动化,大大降低劳动强度,提高工作效率。第 1 章 绪论2第 1 章 绪 论1.1 专用垃圾车的发展目前我国的专用垃圾车产业迅速发展。近 10 年来,专用垃圾车行业伴随我国汽车工业得到了飞速的发展,成为我国汽车工业的一个重要组成部分。六七十年代期间,我国的专用垃圾车企业大多规模小,工艺设备差,人员技术素质低,产生方式落后,缺乏开发设计的能力,一般是根据下达任务的上级部门提供的原苏联的样车进行仿制。那时供改装车选用的底盘非常少,由于多数企业采用作坊式生产,工艺落后,专用垃圾车的产品技术水平比较低。到 80 年代末,全国专用垃圾车生产业仅 200 余家,年生产能力约 2.5 万辆,各类专用垃圾车产品只有 100 种左右,远远满足不了国民经济建设和社会发展需要。随着市场经济的发展,对专用垃圾车的需求日益增加,专用垃圾车的市场日渐扩大。由于专用垃圾车的专用功能对各行业的发展有着明显的促进作用,其附加价值又相对较高,这就促使更多的其他行业加入到专用垃圾车行业中来。2005 年,我国专用垃圾车当年的保有量达 275 万辆,当年的需求量为 34 万辆;2010 年,我国专用垃圾车当年的保有量达到 425 万辆,当年的需求量为 52 万辆。据有关部门的资料,我国专用垃圾车保有量得饱和值约为 2000 万辆,需求量的饱和值约为200 万辆5。由于我国专用垃圾车起步晚、管理不力、生产规模小、技术力量弱,尤其高新技术的应用上还不普及,与国外先进水平相比,仍有较大差距。就总体而言,我国专用垃圾车仍处于中低档水平。要推动我国专用垃圾车进一步发展,高新技术化是必由之路。但是我国的专用垃圾车高新技术化也存在着许多诸多的问题:1.专用垃圾车底盘的专用化程度不高目前我国专用垃圾车,除了自卸车、半挂牵引车、混凝土搅拌运输车等专用底盘有所供应外,多数专用垃圾车企业只能选用普通载货汽车的二类底盘进行改装。二类载货汽车底盘不仅配置低档,可靠性、安全性、耐久性和舒适性都达不到要求,而且专用化程度不高,极大地影响了专用垃圾车技术水平的提高。2.专用装置的技术含量偏低专用垃圾车的专用装置具有多样性、复杂性和专用性的特点,因此随着高新技术的发展和企业对新产品开发力度的加强,对专用装置技术含量提出了越来越高的要求。3.运输用专用垃圾车的技术水平停滞不前运输用专用垃圾车是目前我国多数专用垃圾车厂家的主导产品,鉴于需求量大、技术要求低、容易生产,多数企业安于现状,产品几十年不变,技术水平处于停滞不前的状态,更谈不上高新技术的运用。4.专用垃圾车高新技术化步伐不快第 1 章 绪论3作业用专用垃圾车为满足特殊作业的要求,一般具有较高的技术含量。但是,与国外先进水平相比在功能的可靠性、安全性、多样性以及操作的简便性等方面均存在着较大的差距,这其中的主用因素在于高新技术的运用还很不普遍。国产作业用专用垃圾车功能单一,使用效率很低时普遍存在的问题。作业用专用垃圾车为满足特殊作业的要求,一般具有较高的技术含量。但是,与国外先进水平相比在功能上可靠性、安全性、多样性以及操作的简便性等方面均存在着较大的差距,这其中的主要因素在于高新技术的运用还很不普遍。中国的专用车市场处于性能提升阶段,产品以中端市场需求为主,随着城市经济的高速发展,高性能、高品质的高端产品市场规模将进一步扩大,而随着中国新农村的城镇化建设,满足基本功能、价格相对便宜的低端产品需求也将进一步扩大。国产作业用专用垃圾车的功能单一,使用效率很低是普遍存在的问题。在这一问题上,我国的专用车生产企业要予以重视。我国的专用垃圾车领域要想得到飞速的发展,就需要正视我们存在的问题并且要不断的借鉴国外的技术,发展具有我们自己特点的专用垃圾车。摆臂自卸式汽车是工程机械中的一种车型,在我国的专用垃圾车领域里占有相当大的比例,也是专用运输车辆中一个多品种车型。车厢可卸式垃圾车的载重范围很大。随着国际经济的发展,自卸车主要以后倾式自卸车,发展到两侧倾斜式和三面倾斜式等多品种系列化。目前国外使用较多的是车厢可卸式自卸车,由于该形式自卸车得车厢与底盘是分开的,可卸下车厢装货和卸货,而汽车底盘再换装其它车厢继续运输,因此缩短了汽车装卸的停歇时间,提高了运输效率。车厢可卸式垃圾汽车是自卸汽车中的一种,以其显著的特点得到了广泛的应用。车厢可卸式垃圾汽车摆臂可以平移起落车斗,它同时具有车斗和垃圾自动装卸的功能,而且两种功能由同一个车载工作装置完成。由于它具备自动装卸车斗的功能,装垃圾时一般均将车斗卸下降低装垃圾的高度,装满垃圾后,则将车斗自动装车并运输。该车使用方便,运输效率高,车厢可卸式垃圾车又依其特有的机动灵活的特点被广泛应用于小吨位垃圾的运输。现如今经济飞速发展,城市规模不断扩大,城市人口快速增长,导致了城市垃圾量也跟着急剧上升,随之而来的是固体生活垃圾的处理越来越受到人们的重视。城市固体生活垃圾的处理大体有 3 种形式:分类回收、焚烧和填埋。而不论采用哪种处理方式,其最终的处理场所均需远离城市居民区。而垃圾城市到处理场所的运输就需要快捷、方便的交通运输工具,垃圾车就担当了每天上千吨(中等城市)的固体生活垃圾的运输的重任。车厢可卸式垃圾汽车以其显著的特点被广泛的应用于城市垃圾的运输,并且方便。所以为了更好的满足城市固体垃圾运输的需求,车厢可卸式垃圾汽车的改装技术需要快速的发展,这就需要我们一代代汽车人的不断努力来实现21。1.2 专用垃圾车的概念和分类专用车辆是为了实现各类专项作业的车辆。商丘工学院本科毕业设计(论文)4我国对“专用垃圾车”定义为:装置有专用设备,具有专用功能,用于承担专门运输任务或专项作业的汽车和汽车列车。我国的专用垃圾车分划为:厢式汽车、罐式汽车、专用自卸汽车、起重举升汽车、仓栅汽车和特种结构汽车等六大类。其中专用自卸汽车的定义为:装有由本身发动机驱动的液压举升机构,能将车厢卸下或使车厢倾斜一定角度,垃圾依靠自重能自行卸下的专用垃圾车3。1.3 专用垃圾车设计要求专用垃圾车与普通汽车的区别主要是改装了具有专用功能的上装部分,能完成某些特殊的运输和作业功能。因此在设计上,除了要满足基本型汽车的性能要求外,还要满足专用功能的要求,这就形成了其自身特点,概括如下:专用垃圾车设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计,这首先就需要了解国内外汽车产品,特别是货车产品的生产情况、底盘规格、供货渠道、销售价格及相关资料等。然后根据所设计的专用垃圾车的功能和性能指标要求,在功率匹配、动力输出、传动方式、外形尺寸、轴载质量、购置成本等方面进行分析比较,优选出一种基本型汽车底盘作为专用垃圾车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘,是能否设计出一种好的专用垃圾车的前提。对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的专用垃圾车,也应尽量选用定型的汽车总成和部件进行设计,以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。专用垃圾车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置匹配,设计时既要保证专用功能满足其性能要求,也要考虑汽车底盘的基本性能不受到影响。在必要时,可适当降低汽车底盘的某些性能指标,以满足实现某些专用工作装置性能的要求。专用垃圾车的生产特点是品种多、批量少,设计时应考虑产品的系列化,以便根据不同用户的需要而能很快的进行产品变型。对专用垃圾车零部件的设计,应按“三化”的要求进行,最大限度地选用标难件,或选用已经定型产品的零部件,尽量减少自制件。对专用垃圾车自制件的设计,应遵循单件或小批量的生产特点。对专用垃圾车工作装置中的某些核心部件和总成如各种水泵、油泵、气泵、空压机及各种阀等,要从专业生产厂家中优选 因专用垃圾车专项作业性能的好坏,主要决定干这些部件的性能和可靠性。在普通汽车底盘上改装的专用垃圾车,底盘受载情况可能与原设计不同,因此要对一些重要的总成结构件进行强度校核。专用垃圾车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求对于某些特殊车辆,如重型半挂车、油田修井车、机场宽体客车等,应作为特定作业环境的特种车辆来处理。某些专用垃圾车可能会在很恶劣的环境下工作,其使用条件复杂,要了解和掌握国家及行业相应的规范和标准,使专用垃圾车有良好的适应性,工作可靠,是要第 1 章 绪论5设安全性装置20。然而,车厢可卸式垃圾车除了具有以上的特点外,还有自己独特的要求,就车厢可卸式垃圾车而言,它的显著特点就是对摆臂的要求高,不仅要加工工艺简单而且要符合强度的要求。本设计中的车厢可卸式垃圾车是采用了双车厢可卸式,而且车斗可更换。 1.4 垃圾汽车的设计内容车厢可卸式垃圾车的整车设计,副车架的选取,举升机构力学分析,举升装置尺寸确定,车厢设计,液压系统主要性能参数计算和车厢时间的校核,整车性能分析,利用 CAD 软件建立自卸车举升机构的装配图以及零部件图。第 2 章 总体方案论证6第 2 章 总体方案论证2.1 本课题基本前提条件和技术要求2.1.1 基本前提条件设计装运空间为 12m3,设计要求必须符合 QC/T2911-1993垃圾车技术条件要求。2.1.2 技术要求a. 满足装运空间为 12m3车。b. 结构设计应合理,填料器与箱体应可能连接满足强度要求,自动锁、安全棒等可靠。c. 排出机构等运动件工作安全、可靠,且便于维修、调整。d. 尽量使用通用件,以便降低制造成本。2.2 结构方案确定2.2.1 传统自卸式垃圾车的结构分析主要采用侧翼开启、顶盖前后梭动等几种方式,这种车的主要特点是直接收集、转运、不压缩,适用于特定人工方式,操作简单,成本低。缺点是:装载量小、自动化程度低、转运效率低,无法解决转运中流污水的二次污染问题。2.2.2 本垃圾车的结构特点a.填料器的摆放布置后装压缩式垃圾车工作时,填料器有下放和上扬两种布置形式。下放布置如图 2-1 所示,填料器与厢体相吻合,底部机构联接,以保证密封性能。这样的布置充分考虑了行驶的平稳性和驾驶性能。第 1 章 绪论7图 2-1 垃圾车填料器下放布置 填料器上扬布置,整个填料器可以绕轴旋转上扬 95 ,如图 2-2 所示,这样可以保证厢体内的垃圾彻底排出。这种布置在填料器上扬时,整车的重心后移,汽车的行驶性能和爬坡能力降低,在不影响装载量的情况下,回转支承应尽量向前布置,使重心前移。这种布置和传统的卸料方式相比,虽然结构较复杂,但是垃圾的排出比较彻底,同时避免了整车的重心过分后移,而造成翻车事故。图 2-2 垃圾车填料器上扬布置b. 垃圾排卸方式采用推板推出的方式,和传统车厢上举,靠重力卸料的方式相比,可以避免由于过分压缩的垃圾膨胀堵塞在车厢内,同时还可以防止卸料时重心过于后移而翻车。商丘工学院本科毕业设计(论文)82.2.3 垃圾车载质量利用系数的提高载质量利用系数的提高将有助于降低车辆的运行成本。后装压缩式垃圾车的载质量利用系数主要由二个方面组成:a. 底盘的载质量利用系数在底盘选型时,选择技术含量高、动力性好、自重相对较轻的底盘。b. 专用装置的自重后装压缩式垃圾车由于结构复杂,自重较大,在设计时应尽量采用新材料、新技术、新工艺。主要零部件采用高强度钢板,辅助件(如挡泥板、装饰件、盖板等) 采用比重较轻的注塑件。主要构件采用特殊加工工艺方法,如:车厢侧板及顶板采用数控折弯成弧形结构。受力构件采用局部加强法等,从而降低专用装置的重量。2.2.4 垃圾压缩比的提高压缩机构中刮板对垃圾的压强将直接影响垃圾的压缩比。当压强增大时,垃圾的压缩比将增大;反之则减小。因而在设计压缩机构时,应努力提高刮板的压强。影响刮板压强的因素主要有四个方面:a.刮板的压缩面积根据使用场合、投料方式、垃圾投入量来确定,如能满足使用要求,刮板的面积应尽量小。b.压缩油缸的安装形式应能充分利用油缸的最大能力,即在压缩垃圾过程中应使油缸无杆腔作用。c.滑板与导轨的摩擦力将有助于提高垃圾压缩力。因而,在选取滑板滑块与导轨材料时应配对选取相对摩擦系数较小的材料;减小压缩油缸轴线与滑板导轨的夹角,以避免由于压缩油缸安装不当产生的扭力使N1 、N2增大;减小压缩油缸轴线与滑块中心线的平行偏移量,假如油缸轴线上偏于滑块中心线,将增大N1 、N2的值,如轴线下偏于滑块中心线,将减小N1 、N2的值,但结构上很难布置,故通常将压缩油缸置于滑块中心线上。d.压缩油缸与地面的水平夹角1越小,则压缩油缸的推力沿车厢长度方向的分力将越大,有利于垃圾填满整个车厢,提高垃圾压缩比。2.2.5 车辆密封后装压缩式垃圾车由于压缩力大,经压缩后的垃圾产生大量的污水,如不加以控制,将严重影响环境,因而在设计时应从以下三个方面完善车辆密封,即:在车厢与填塞器之间安装耐用型密封条,并加以压缩、锁紧;车厢底板做成前低后高,将污水控制在车厢内;在填塞器下部安装便于清洗的积污水槽,用于车厢与填塞器之间滴漏的污水的临时储存。第 3 章 垃圾车厢体设计9第 3 章 垃圾车厢体设计3.1 合理选择卸料方式本设计中选车厢后倾式卸料方式。其原理是:在倾卸油缸的作用下,车厢、压缩机构及车厢内的垃圾绕车架尾部的回转中心旋转,旋转至一定角度后车厢内的垃圾靠自重下落实现卸料作业。这种卸料方式的优点是结构简单,但在实际使用时存在许多弊端,如:a. 由于垃圾在车厢内被压实,垃圾与车厢四周存在着较大的膨胀力与磨檫力,垃圾不易倒出,严重时垃圾的自重不足以克服摩擦力,产生垃圾胀死现象。b. 在倾翻作业时,车厢、压缩机构及垃圾的重心将后移、上升,车辆前桥负荷降低,影响整车纵向稳定性。严重时,前桥离地,整车倾翻(特别在路基较为松散的填埋场)。c. 倾翻时,所有重量将集中至车厢回转中心及汽车大梁尾部,将对汽车大梁及后桥产生严重的损坏。3.1.2 推板卸料方式其原理是:在车厢内设置一块面板呈铲形并能沿预定轨道滑行的推板,推板在油缸的推动下,向车厢尾部作水平推挤运动,将垃圾推出车厢,实现卸料作业。这种卸料方式虽结构较为复杂,但卸料不受垃圾压缩比的限制,卸料干净,对车架的载荷分布较为均匀,卸料过程平稳、安全。同时,可利用推板的阻力实现压缩车双向压缩。因此,推板卸料是后装压缩式垃圾车较为理想的卸料方式。3.2 确定厢体设计方案目前市面上最流行的垃圾车车厢是流线型(图3-1),样子比较美观,顶盖做成弧形结构,可以承受垃圾对它向上的膨胀力。当然也有方型的(图3-2),此种结构,造型比较笨重,质量比较大,无形中增加了汽车发动机的功率,造成浪费,已逐渐淘汰,在此不作说明。所以我选用图3-1这种厢体流线型设计方案。商丘工学院本科毕业设计(论文)10图 3-1 流线型厢体图 3-2 方形厢体根据在湖北程力汽车有限公司的实习和现场观察以及课题要求,所设计的垃圾车的车厢容积为12立方米,所以确定车厢形状和尺寸如图3-3。图 3-3 厢体尺寸图第 3 章 垃圾车厢体设计113.3 垃圾车厢体成形工艺3.3.1 概述垃圾车厢体是垃圾车的重要部件之一,主要起装载、运输垃圾之用,它由前板、左右侧板、顶板、底板等五项主要零件组成。这些零件由于所处位置不同,受力情况各异,因而结构也不相同,选用的材质虽一致(Q235) ,但料厚有差异。对这几项零件的工艺成形方法的选择也完全不一样。在此对厢体零件成形的工艺选择作一分析。3.3.2 影响成形工艺选择的因素下面分析垃圾车车厢成形工艺选择的主要因素:a. 产品结构产品结构是决定成形工艺的主要因素。任何一种成形工艺都以满足设计要求为前提,由于该几项零件结构不同,因此它们的成形方法也不一样,如前板为拉伸成形,侧板和顶板为弯曲成形等。b. 产量和成本产量和成本是互相联系的,降低成本是工艺工作的核心。当一个新产品投入生产前,应根据该产品的试制总方案设定的批量或年产量,决定该零件的成形方法,工艺装备的选择不宜成本过高,否则将加重产品的附加成本,不利市场的销售。 东风多利卡后压缩式垃圾车属中批量生产。c. 研制周期研制周期也是决定零件成形工艺的主要因素,为适应市场经济,一般要求研制周期越短越好。这就给选择成形工艺带来诸如模具制造、展开件试制等困难。东风多利卡后压缩式垃圾车从方案论证到样车鉴定,研制周期较短。选择工艺成形方法时,就不能选用制造周期长的模具,而选择那种既能保证零件成形质量,制造周期又短的模具。d. 设备工厂现有的工艺设备和工艺水平也是选择成形工艺必须考虑的因素。e. 人员技术水平操作者的技术水平也是影响成形的因素之一,在考虑工艺方案时需结合本厂操作人员的技术水平。f. 拼料状态由于东风多利卡后压缩式垃圾车车厢尺寸为 4360、2015、1645mm(长、宽、高) ,超过一般板料幅面,而大幅面板料的订货又因用量有限受到制约,因而需进行拼焊,拼焊中因设备原因不能都采用对接钨极自动氩弧焊。有的采用垫板接触焊,由于各板焊接方法不同,因此在选择零件成形工艺时还需考虑拼料状态。3.3.3 成形工艺的选择几种工艺的比较及选择:a. 采用带压边装置的拉伸模拉伸成形,生产的零件尺寸准确,表面质量好,商丘工学院本科毕业设计(论文)12但模具制造成本高,模具毛坯需外协加工,制造周期长,模具结构较复杂,维修困难。该工艺方法实用于大批量生产。b. 采用铅锌合金模落压成形,模具制造方便,费用较低,制造周期也短。缺点是模具寿命短,零件外观质量较差,人工修整工作量大,工作环境太差。该方法适宜试制或小批量生产。c. 采用钢下模、铅上模结构的冲压模,模具制造时按钢模浇铸,模具吻合较好,零件的质量得到保证,制造成本相对较低。缺点是因无压边装置,零件成形过程中有起皱现象,需在转角处增开缺口,成形后采用人工补焊。该方法适于中批量生产。根据以上几种工艺方法的比较,结合东风多利卡后压缩式垃圾车的中批量生产模式,决定选用最后一种方法作为前板零件的成形工艺方法,做出合格的开口展开件。这样既有利于零件的成形,又避免成形后过多的人工打磨。左右侧板也采用相同的成形工艺方法,顶板采用压制槽形件,然后在平板上进行焊接的方法成形。3.3.4 拼焊工艺东风多利卡后压缩式垃圾车车厢尺寸为 4360、2015、1645mm,超过一般板料的幅面尺寸,大幅面板料的订货因受用量限制而制约,因此寻求一种适于不同加工成形的焊接方法是拼焊的关键。由于受成形方法和料厚的影响,拼焊工艺各异,具体方法简述如下:a. 前板的拼焊前板零件的成形是拉伸成形,因此焊接渗透性要求较高,又考虑到在拉伸过程中焊缝对模具的影响,要求焊缝光顺平滑无明显的凸起,因此只能选择成本相对高的钨极自动氩弧焊,从而满足了该零件的拼焊需要。采用该工艺拼焊的板料,满足了零件成形的需要。b. 侧板、顶板、底板的拼焊 侧板、顶板、底板的拼焊选用加垫块的点焊、滚焊工艺。由于这几块板在零件的成形中仅有弯曲成形(侧板)或不需成形(底板) ,材料的受力状态较前板好,加之该几项零件都超过了钨极自动氩弧焊的轨道,采用 CO2 焊因热影响区较大,零件的变形也大,需大量手工较形,且不能满足设计要求,因此选用影响区小的点焊、滚焊工艺是较合适的,它既克服了大量的人工劳动,又能满足设计要求。具体拼接如图 3-4,选用同牌号同料厚并与焊缝等长的垫板,采用先点焊后滚焊接融焊工艺。后装压缩式垃圾车由于压缩力大,经压缩后的垃圾产生大量的污水,如不加以控制,将严重影响环境,所以为了满足设计要求,不产生飘、洒、漏等问题,焊前涂点焊密封胶剂,以提高其密封性。 第 3 章 垃圾车厢体设计13图 3-4 拼焊图3.3.5 结果分析经过以上的成形工艺选择和拼焊工艺选择,满足了设计要求,大大缩短了新产品开发研制周期。由于选用的工艺装备合适,不仅满足了工厂的生产需要,而且降低了研制费用。在拼焊中,由于合理选择拼焊工艺,减少了大量人工较形,不仅保证了产品的质量,而且降低了成本,节约了资金。总之在垃圾车车厢的成形方法选择中,由于本着从实际出发,结合现状进行了认真选择,因此所选工艺方法是成熟的,可行的,真正做到了投资少,见效快。 第 4 章 压缩式垃圾车排出油缸安装角及排出板斜度取值14第 4 章 压缩式垃圾车排出油缸安装角及排出板斜度取值4.1 排出板的结构及工作情况目前,国内生产的垃圾车主要是后压缩式,垃圾装满后,填料器举升,排出机构将垃圾推出车厢。后压缩式垃圾车的排出机构均采用直面折弯形状结构,便于垃圾推卸干净。排出机构与排出油缸一端固定,排出机构两端各装两个滑块。推卸垃圾时,油缸推动排出机构前移,排出机构滑块沿导轨滑动。排出油缸的安装角度和排出机构折弯斜度各厂取值不同,教科书中也未给出取值范围, 取值大小有何利弊? 现对排出机构进行受力分析,确定其取值。4.2 排出机构的受力分析图 4-1 受力分析示意图排出机构在推卸垃圾过程中, 受到排出油缸的推力 、压缩的垃圾在车厢四tF壁产生的摩擦阻力 、排出板上方垃圾对排出板的作用力 、排出机构的重力 、T TW垃圾重量和排出机构重量在底板上产生的摩擦力 以及导轨对排出板机构的法向f作用力 , 的作用。排出油缸的布置和排出板折弯斜度的不同,排出机构的受1N2力状况也不同。刚开始移动前的平衡方程为:第 4 章 压缩式垃圾车排出油缸安装角及排出板斜度取值15(4-0coscos0 ft TFX1)(4-0)(sini021 NWYt2)式中: 推卸油缸的安装角度,为 的倾斜角度 T从图中看, 、 均有水平分力 、 和向下的垂直分力 、tF costFsTsintF,水平分力推卸垃圾,向下的垂直分力以及排出机构的重力W , 三个力使排sinT出机构滑块紧压在导轨上, 产生阻止排出机构前进的摩擦阻力 。fT由(4-2) 式可得: sini21TFWNt即 =fT)(21= (4-)siit3)式中: 滑动摩擦系数。f排出油缸所需的最小推力,由4-1式得:(4-cos ft TF4)4.3 取值范围的探讨由(4-3) (4-4)式知, 排出油缸的推力主要用于克服推卸垃圾的摩擦阻力, 而摩擦阻力基本是水平力。排出油缸的安装角 越大, 推力的水平分力越小, 垂直分力越大,即摩擦阻力越大, 滑块的磨损越快, 排出机构移动所需的最小推力也越大, 油缸缸径越大。排出板折弯斜度越大,垃圾对排出板的垂直分力越小,而排出板对垃圾反作用力的垂直分力(向上) 小, 顶盖的受力情况改善;但垃圾对排出板的水平分力增加。此外,开始装垃圾时,当滑板上移,刮板反转,滑板下移,垃圾掉下来的多。但排出板折弯斜度也不要小于38,否则垃圾卸不干净。为了整车垃圾压缩后密度均匀,延长油钢的使用寿命,根据5.1节的分析,排商丘工学院本科毕业设计(论文)16出油缸的安装角度应近可能大一点。无论怎样,排出油缸的安装角 和排出板折弯斜度只要合理取值,垃圾均能全部卸干净,不会增加成本和重量,还可延长滑块的使用寿命。因此, 根据实习时的现场观察和结构设计,排出油缸的安装角度取62。排出板折弯斜度不要太大,否则开始填装垃圾时, 垃圾掉下的多, 填装效率不高, 过小时垃圾卸不干净, 一般应在3845之间,因此决定取45。此外,为使顶盖能承受垃圾对它向上的膨胀力,顶盖应做成弧形结构。第 5 章 液压系统设计17第 5 章 液压系统设计5.1 确定液压系统方案众所周知,后装压缩式垃圾车主箱中的推板(排出板)油缸有两个作用:垃圾压缩过程中提供背压力,而卸载垃圾时提供推力。目前市场上的产品,油缸的摆放有两种方式:平置(图5-1) 和斜置(图5-2) 。表面上看这两种方式在功能上没有什么区别,但认真分析,却存在很大的差异。图 5-1 推板油缸平置示意图图 5-2 推板油缸斜置示意图5.1.1 垃圾收集时压缩原理如图5-3 ,推板推置主箱末端。通过填塞箱后压缩机构的提升,垃圾不断地被压送到主箱中。在提升垃圾的过程中,刮板提升压力作为背压回路远端控制信号通过油口Pil 将先导阀B 打开,使得推板油缸无杆腔回油路与背压阀A 相通,当且仅当垃圾挤压力超过推板油缸的背压阀A 调定的预压力(图中为2 MPa) 时,推板油缸无杆腔内的液压油通过背压阀A 一部分回油箱。一部分通过单向阀补入有杆腔,从而垃圾和推板向主箱前端移动,直到推板油缸完全收回,垃圾充满整个主箱。商丘工学院本科毕业设计(论文)185.1.2 排出板油缸推力排出板油缸是多级油缸,在收缩过程中,推力会因为活塞截面积的不同发生阶段性的变化。而且在实际工作中,在垃圾挤压的情况下,油缸活塞杆由小到大顺序收回,所以推力 变化的趋势是由小到大。以三级油缸为例 , 推力变化趋势与推板后退行油 缸F程L 的关系见图5-4 。= PSi (5-油 缸F1)式中: 排出板油缸推力油 缸FP 背压值Si 活塞的作用面积图 5-3 背压油路原理图 图 5-4 F 油箱与推板 L 的关系5.1.3 背压力a. 平置油缸当油缸平置时(图5-5) , = ,推力 变化的趋势是由小到大,从而背 压F油 缸 油 缸F导致背压力的变化,这与用户追求的整车垃圾压缩后密度均匀的效果是向背的,意味着被压缩的垃圾是前松后紧,而且满载时也会造成整车后桥过重。b. 斜置油缸在推板油缸斜置的情况下,随着推板向主箱前端移动,的增大, 背压力( ) 背 压F逐渐减小(图5-6) , = 。但同时,因为活塞截面积阶段性的增大,又背 压F油 缸 cos第 5 章 液压系统设计19会在一定程度上弥补因角度变化引起的背压力损失。图5-5 平置油缸背压力 图5-6 斜置油缸背压力5.1.4 两种方式的比较通过对比,我们可以发现排出板油缸斜置方式比较平置方式有以下优点:a. 节省安装空间,提高主箱容积利用率。b. 有利于垃圾在压缩过程中密度均匀。c. 利于油缸的保护,避免主箱内污水损害油缸体,保证使用寿命。d. 有利于排出机构平稳移动(防偏转) 。所以,决定选用油缸斜置式放置。5.1.5 液压系统工况分析亘据设计要求,在排卸垃圾时,液压系统能发出足够的力使垃圾排出;在装载垃圾时,为了使压缩后的垃圾密度均匀,提高其装载量,液压系统要提供一定的背压力,使其满足设计要求。所以,液压原理图如图5-7商丘工学院本科毕业设计(论文)20图 5-7 液压原理图5.2 液压缸的设计计算5.2.1 计算工作循环中的最大载荷A. 对排出机构进行受力分析,见图 4-1可得如下方程:(5-0coscos0 ft TFX2)(5-0)(sini021 NWYt3)式中: 推卸油缸的推力 ,也就是液压缸的最大载荷tF推卸油缸的安装角度 62压缩的垃圾在车厢四壁产生的摩擦阻力T排出板上方垃圾对排出板的作用力 第 5 章 液压系统设计21为 的倾斜角度 T4排出板机构的重力W垃圾重量和排出板机构重量在底板上产生的摩擦力f, 为导轨对排出板机构的法向作用力1N2由 5-2 式得,(5-cos ft TF4)B. 排出机构的重量计算底部钢管: LsAsWLm)854.2(0157.1 824.1)3.7.39.2kg式中: 方管边长 ( )Am方管壁厚 ( )s每米钢管重量 ( )Wkg方管长 ( )L顶部钢管: 68.1)23854.7(2.30157.2 m9kg侧部钢管: 871.0)23854.7(2.30157.3 6kg侧部钢管1: 365.0)2854.7(2.3057.4 m6kg侧部钢管2:商丘工学院本科毕业设计(论文)22320.1)854.27(2.30157.5 m9kg侧部钢管3: 725.0)3854.27(2.30157.6 kg此钢板的理论重量为 1,所以,此钢板重量为:0.2mkg)0768(824.105.7 mkg排出板前板: 98.124.05.186kg所以,排出机构重量 7654321 )(mmM8.201.39.29658kg因为,一些小零件采取估算的方式以及计算误差所以,最后取 20MkgC. 压缩的垃圾在车厢四壁产生的摩擦阻力 的计算TpfabcT)2( 1.07482)015.46.35.146.379N式中: 厢体的有效长度 a)(m厢体的有效宽度 b厢体的有效高度 c)(垃圾压缩后对厢体的压力 ,垃圾的单位膨胀力为 6235 ,那p)(Pa3mPa第 5 章 液压系统设计23其对厢体的压力 748201623pPa垃圾与车厢壁之间的动摩擦系数,查表取f 1.0fD. 排出板上方垃圾对排出板的作用力 的计算T20rbcLgT24508.96.45.1. 768N式中: 排出板机构底部长度 L)(m重力加速度 g8.9(2取s垃圾压缩后的密度 0r 3450kgE. 垃圾重量和排出板机构重量在底板上产生的摩擦力 的计算fTgfVrMfTf 01.0894512.89254N式中: 厢体的容积 V312mV排出板机构与导轨之间的动摩擦系数,查表取 f 1.0fF. 将上述数据代入式(5-4)中则, 62cos5487.5481.379tF0.N5.2.2 确定液压缸参数a. 此液压缸为三级液压缸,各级压力和速度可按活塞式液压缸有关公式来计算。211211 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