专用汽车结构与设计课件第四章 专用自卸汽车的结构与设计.ppt

专用汽车结构与设计,第四章 专用自卸汽车的结构与设计,第一节 概述,装有液压举升机构，能将车箱（罐体）卸下或使车箱（罐体）倾斜一定角度，货物依靠自重能自行卸下或者水平推挤卸料的专用汽车 。,分类：,垃圾装运：自卸式垃圾车，压缩式垃圾车，摆臂式垃圾车和自装卸式垃圾车。,其他用途：污泥自卸车、厢式自卸车、粉粒物料自卸车、运棉车、摆臂式自装卸车、车厢可卸式汽车、背罐车等。,压缩式垃圾车,自装卸式垃圾车,自卸式垃圾车,定义：,第一节 概述,摆臂式垃圾车,泥污自卸车,车厢可卸式垃圾车,粉粒物料自卸车,厢式自卸车,摆臂式自卸车,第一节 概述,背罐车,车厢可卸式汽车,运棉车,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,（一）自卸汽车的结构型式,1. 车厢的结构型式,车厢用于装载和倾卸货物。它一般是由前栏板、左右侧栏板、后栏板和底板等组成。,为避免装载时物料下落碰坏驾驶室顶盖，通常车厢前栏板加做向上前方延伸的防护挡板。,车厢底板固定在车厢底架之上。车厢的侧栏板、前后栏板外侧面通常布置有加强筋。,后倾式车厢广泛用于轻、中和重型自卸汽车。它的左右侧栏板固定，后栏板左右两端上部与侧栏板铰接，后栏板借此即可开启或关闭。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,工作过程：卸载货物时，通过液压倾卸操作装置1从取力器11取出动力，驱动油泵9工作，使自卸车的举升机构2将车厢5抬起，从而实现自卸功能。,2. 举升机构的结构型式,分为直推式和连杆组合式两大类，均采用液体压力作为举升动力。,直推式举升机构利用液压油缸直接举升车厢倾卸。该机构布置简单、结构,紧凑、举升效率高。但由于液压油缸工作行程长，故一般要求采用单作用的2级或3级伸缩式套筒油缸。,按油缸布置位置不同，直推式分为前置和后置（也称中置）两种。,前置式一般采用单缸，后置式既可采用单缸，也可采用并列双缸。在相同举升载荷条件下，前置式需要的举升力较小，举升时车厢横向刚度大，但油缸活塞的工作行程长。,后置式的情况则与前置式的相反。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,连杆组合式举升机构具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短，举升机构布置灵活等优点。,常用的连杆组合式举升机构布置有,两种：油缸前推式（又称T式）和油缸后推式（又称D式）。,后置式的情况则与前置式的相反。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,连杆组合式举升机构具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短，举升机构布置灵活等优点。,常用的连杆组合式举升机构布置有,两种：油缸前推式（又称T式）和油缸后推式（又称D式）。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,（二）自卸汽车主要尺寸和质量参数的确定,1. 主要尺寸参数的确定,包括：轴距、轮距、外廓尺寸（车辆长、宽、高）等。,由于自卸汽车多在二类货车底盘上改装而成，因此其轴距L、轮距B、前悬LF、接近角γ等参数，改装前后均保持不变。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,车厢与驾驶室的间距c＝100～250mm。车厢长度LH应根据额定装载质量和主要运输的货物密度，并参照同类车型车厢尺寸确定。,2. 质量参数的确定,额定装载质量是自卸车的基本使用性能参数之一。,中、长距离公路运输趋向使用重型自卸汽车，以,便提高运输效率、降低运输成本，额定装载质量一般为9～19t。,承担市区或市郊短途运输的自卸汽车额定装载质量为4.5～9t。,应考虑到厂家的额定装载质量的合理分级，以利于产品系列化、部件通用化和零件标准化。,额定装载质量还必须与选用的二类货车底盘允许的最大总质量相适应。,改装部分质量主要包括：车厢质量、副车架质量、液压系统质量、举升机构质量以及其他改装部件的质量。,改装部分质量既可通过计算、称重求得，也可以根据同类产品提供的数据进行估算。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,自卸汽车整车整备质量是指装备齐全、加满燃料、液压油和冷却液的空车质量。一般是二类底盘整备质量与改装部分质量的总和，是自卸汽车总体设计的重要设计参数之一。,自卸汽车总质量：装备齐全，包括驾驶员，并按规定装满货物的质量。,ma=m0+me+mr,ma—自卸汽车总质量（kg）；,m0—自卸汽车整车整备质量（kg）；,me—装载质量（kg）；,mr—驾驶员质量（kg），按65kg/人计算。,自卸汽车质量利用系数ηGO是指装载质量me 与整车整备质量m0之比。,ηGO = me / m0,该系数是一项评价汽车设计、制造水平的综合性指标。因此，新车型设计时，就应力求采用新工艺、新材料、新技术，不断减轻汽车自重，提高汽车性能。,① 国产自卸汽车ηGO ＝1.0～1.5；,② 国外自卸汽车ηGO ＝1.3～2.0；,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,自卸汽车的质心位置是指满载或空载时整车质量中心位置。,自卸汽车的质心位置对使用性能（例如汽车的制动性、操纵稳定性等）影响很大。因此，自卸汽车总体设计时应尽量使质心位置接近原货车的质心位置。,3. 最大举升角的确定,确定车厢最大举升角的依据是倾卸货物的安息角。,常见货物的安息角：,① 粗砂：50° ④ 铜矿：35°~45° ⑦ 石灰石：40°~45°,② 焦炭：50° ⑤ 细砂：30°~35° ⑧ 铁矿石：40°~45°,③ 粘土：50° ⑥ 煤：27°~45° ⑨ 水泥：40°~50°,设计的车厢最大举升角θmax必须大于货物安息角，以保证把车厢内的货物卸净。,在最大举升角θmax时，车厢后栏板与地面须保持一定的间距H。,为了避免车厢倾卸时与底盘纵梁后端发生运动干涉，△L必须大于零。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,设计时，自卸汽车车厢最大举升角可在50°~60°之间选取。,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,（一）直推式举升机构设计,随车厢举升角θ不断增大举升质量质心位置C到后支承铰接点O的水平距离xc不断减小，举升阻力矩MF也随之减小。故通常以每节伸缩油缸将要伸出时的工况进行受力分析，将其计算结果作为设计依据。,力矩比η：当任意一节伸缩油缸套筒将要伸出时，举升机构提供的举升力矩与阻力矩之比。,η i和ηn分别为第i节和最后一节伸缩油缸套筒将要伸出时的力矩比。,考虑到举升初始阶段各铰支点静摩擦力矩较大（阻力矩较大），为使液压系统工作平稳，避免发生过大冲击，通常取η1＝3～4。,通常取ηn=1～2，油缸节数较多时ηn可取较小值，η i可按等比级数在η1和ηn之间取值。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,1. 伸缩油缸总节数n的确定,首先选定伸缩油缸的单节伸缩工作行程l，通常各单节伸缩工作行程相等。l可参照同类油缸的单节伸缩工作行程大小；同时考虑伸缩油缸产品的系列化、标准化以及总布置所允许油缸占用的空间等因素来选定。,然后确定伸缩油缸的总行程L，根据余弦定理可知。,油缸总行程：,伸缩油缸总节数,2. 举升机构油缸直径的确定,第一节油缸直径确定：当第一节油缸套筒将要伸出时，举升力矩Mz1,F1—第1节油缸的推力（N）；,MZ1—举升力矩（N·m）；,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,阻力矩 MF1：,W—举升质量（kg）；,xC1—第1节油缸套筒将要伸出时，W作用点的x坐标值（mm）。,由力矩比 η=MZ1/MF1得,OA—油缸铰支点A至车厢后铰支点O的距离（m）。,p—液压系统工作压力（MPa）,d1—第一节伸缩油缸有效工作直径（m）,第i节油缸直径确定：第i节油缸套筒将要伸出，B点移动到B 点。B 为第i节油缸套筒将要伸出时的油缸上铰支点。则,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,在ΔOAB 中，根据余弦定理有：,根据正弦定理可得：,因此,举升质心C 点的x坐标xci为：,车厢后铰支点O至AB 的距离bi为：,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,,各铰支点O、A、B点的位置应参照同类车型并结合总体设汁所允许的空间确定。,设计中通常选用较成熟的标准液压伸缩油缸。由选用的元件来验算ηi，使得ηi满足设计要求。,单缸前置直推式举升机构与单缸后置直推式举升机构的计算方法相同。对于双缸后置直推式举升机构设计计算时，只需令：,Wj—计算的单缸举升质量（kg）；,W—实际的举升质量（kg）；,K—修正系数，K=0.55~0.65。,以Wj为单油缸的计算载荷，然后再按单油缸举升机构计算方法进行设计计算。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,（二）连杆组合式举升机构设计,分类：后推连杆组合式和前推连杆组合式。,后推连杆组合式举升机构又称D式（或称加伍德式）举升机构，特点为：后铰支轴反力较小、举升力系数大、活塞行程短、举升臂放大系数大。,前推连杆组合式举升机构又称T式（或称马勒里式）举升机构，特点为：省力、液压缸最大推力Fmax较小、油压特性好、液压系统压力p随举升角θ变化平缓；但也有液压缸摆角大、液压缸行程大等缺点。,应用：① 后推连杆组合式 = 装载质量4～8t的自卸式垃圾车。,② 前推连杆组合式 = 装载质量10～20t的自卸式垃圾车。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,前推连杆组合式举升机构及工作原理：,组成：液压缸EB、拉杆AD和三角臂ABC，点O是车厢与副梁的铰接点。,工作原理：工作时液压缸充油，使液压缸EB伸长，三角臂ABC和拉杆AD随着转动并升高,，举升车厢，使其绕点O倾翻。货物卸完后，车厢靠自重复位。举升机构在初始位置所占据的空间愈小愈好，以保证机构紧凑，各构件不发生运动干涉，可协调运转。,前推连杆组合式举升机构的设计（两步）,第一步：用作图法初选各铰支点的坐标以及各构件的几何尺寸。,① 车厢与副车架铰支点O的确定,车厢后铰支点O应尽量靠近车架大梁的尾端。已知车厢副梁高205mm，,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,长4505mm，兼顾结构安排空间，取水平方向离车厢副梁尾端146mm、垂直方向离副梁下沿118mm处作为车厢后铰支点，并以车厢后铰支点作为连杆运动的坐标原点（0,0）。x轴平行于副梁的上平面，指向汽车前方。,② 车厢放平时举升机构与车厢前铰支 点C0的确定,车厢前铰支点C0的坐标（xC0，yC0）可按经验公式计算：,L—液压缸最大工作行程，参考同类车型液压缸型号，初选液压缸自由长度L0=1165mm，最大有效工作行程L=780mm。,θmax─车厢最大举升角，根据车厢倾卸动作要求和所运物料的安息角选取；,R─经验系数，根据L尺寸，选取R=175。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,C0点的垂直方向应尽量靠近车厢底面，充分利用车厢底部空间，减少液压缸下支点沉入副梁中的深度。确定C0距车厢底板的距离为83mm，已知底板纵梁高180mm，因此C0点坐标为（2725，184）。,③ 液压缸与副梁铰支点E的确定,由于液压缸具有相当大的尺寸，以及开始举升时，为减少液压缸的工作压力，液压缸必须具有一定数值的倾斜角。因此，E点相对O点的垂直距离yE由结构允许的最小值确定，取yE=-14mm，E点x轴坐标由经验公式求得。,根据结构安排，令xE为2378，则E点坐标为（2378，-14）。,④ 车厢放平时三角臂中支点B0坐标和C0B0长度的确定,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,B0点即液压缸上支点。车厢放平时，B0点应尽量靠近车厢底面，要充分利用上部空间，以减少液压缸下支点E沉入副梁中的深度。过C0点作线C0B0 ，使该线与x轴夹角α=（9yD/yC0）。yD为结构允许的拉杆与副车架铰支点D的最高位置，yD＞0，取yD=175mm，再以E,为圆心，L0为半径画弧交线于B0点。连EB0， EB0即为液压缸中心线在举升角θ=0°时的位置。B0点坐标为（3530，94），CB=C0B0=810mm。,⑤ 车厢放平时拉杆与三角臂铰接点A0的确定,连接OC0，并绕O点向上转50°到C点。以C为圆心，B0C0为半径画弧，再以E为圆心，以液压缸自由长度与最大有效工作行程之和为半径画弧，交于B，连接EB和BC，作∠EBA=6°（一般6°~8°），又以B0为顶点，B0A0为边，作∠C0B0A0=∠CBA，根据结构允许尺寸，取AB=A0B0=250mm，连接A0C0，AC，由此确定A0为（3615，-152），即△A0B0C0和△ABC分别为θ=0°和θ=50°时三角架所处的位置。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,⑥ 拉杆与副梁铰接点D及拉杆长度的确定,作A0A的垂直平分线交y=yD （前已叙及yD=175mm）线于D点，调整D点位置使DA0为整数，最后确定D坐标为（2170，175），拉杆长DA0=1480mm。,用作图法初选出各铰支点位置后，需要对不同举升角θ作运动轨迹校核。,如果出现点B0至车厢底板距离小于点C0至车厢底板距离的情况，则应加大B0C0线与x轴平行线夹角α的数值，重新计算各铰支点参数值。,第二步：令自变量θ在0～θmax之间变化，将作图法的结果代入并用解析法解出一系列液压缸推力和拉杆的拉力，然后进行比较，选取最大液压缸推力和拉杆的拉力作为设计液压系统压力和拉杆强度计算的依据。,坐标原点O点为车厢后铰支点。点A0、B0 、C0 、E为举升角θ为零度时三角臂三顶点及液压缸下铰支点的位置，它们的坐标值已由第一步得出，点A、B、C为举升角为任意角θ时的三角臂三顶点。D是拉杆,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,的后铰支点，其坐标值也由第一步得出。G0为θ为零度车厢满载时质心，根据自卸车结构参数，可得G0坐标（1664，879）。,当举升角为θ时，C点（三角臂与车厢底部铰支点）坐标xC和yC：,当举升角为θ时，A点坐标值xA和yA：,当举升角为θ时，B点坐标值xB和yB：,当举升角为任意θ时，举升质量质心G点坐标值xG和yG：,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,考虑到机构在初始位置时车厢内货物最多，阻力矩也最大，车厢启动时又有惯性阻力作用，此时液压缸推力较大。因此，下面以初始位置为例对液压缸推力和拉杆拉力的计算过程进行分析。,在举升角直θ=0°时，直线A0D和直线B0E的方程分别为：,直线A0D和B0E交点F0的坐标（xF0，yF0）可以通过联立求解，即得：,在举升角直θ=0°时，点O至直线F0C0的距离：,,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,取车厢作为分离体，根据力矩平衡ΣMO=0可求得三角臂作用在C0点的力：,在举升角直θ=0°时，点A0至直线EB0的距离：,在举升角直θ=0°时，点A0至直线EB0的距离：,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,取三角臂A0B0C0为分离体，根据力矩平衡ΣM A0=0，可求得液压缸推力：,在举升角直θ=0°时，点C0至直线EB0的距离：,在举升角直θ=0°时，点C0至直线A0D的距离：,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,取三角臂A0B0C0为分离体，根据力矩平衡ΣMC0=0，得对应任意举升角θ=0°时的拉杆最大拉力：,对于不同的θ值，重复上述运算步骤，,即可求出相应的FBE和FAD之值，最后取最大者作为设计的计算载荷。,（三）其他连杆组合式举升机构,F式举升机构的结构较紧凑、横向刚度好、机构效率高、举升时转动圆滑、杆系受力合理。此外，起升初始时刻油压不高、液压缸的活塞行程较短、能充分利用驾驶室至后桥之间的纵向空间，因此，有利于自卸式垃圾车的总布置，特别适合于双后桥大吨位重型自卸式垃圾车采用。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,Z式举升机构又称浮动液压缸复合连杆式举升机构，运用两个举升臂联动，进一步放大了液压缸的行程。综合了T式和F式行程小和举升力系数小的优点，适合更大吨位的自卸车使用，也适合轴距较长的自卸式车使用，具有横向刚度好、杆系受力合理、单节液压缸制造工艺简单等优点。但结构较复杂，而且液压缸浮动给液压管路设计、布置等带来了一定的困难。,三、自卸式垃圾车液压系统的设计,（一）液压系统工作组成及原理,组成：动力部分、操纵部分和执行部分（举升液压缸）。,动力部分主要有：取力器、油泵以及连接两者的传动机构。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,操纵部分用来控制举升液压缸实现车厢倾翻，具有举升、保持和下降三个动作，工作原理如下：,（1）举升,举升缸呈收缩状态，,手动阀1的手柄在旋出位置，换向阀2在常开状态，限位阀4在常闭状态，这时泵输出的压力油经单向阀9、四通6、换向阀2、三通阀3，流回油箱8，车厢不动，为液压泵空转启动。,当自卸式垃圾车倾斜货物时，先驱动液压泵7，再将手动阀手柄向里旋进，则排出压力油去推动换向阀2的阀芯，将进出油口隔断，使其由常开状态变为常闭状态，这时泵输出的压力油经单向阀9、四通6进入液压缸5，将车箱顶起，倾卸货物。,（2）下降,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,当货物卸完，车箱需下降时，先关闭泵7，再将手动阀1的手柄向外旋出，换向阀的控制油泄回手动阀，举升缸在车箱重力作用下将油液压出，打开换,向阀，使其由常闭变为常开状态，举升缸内的油液经四通 6、换向阀2、三通阀3，流回油箱8，车箱回位。,（3）保持,若需将车箱举升至某一位置，只要使手动阀1的手柄仍在旋进位置，停止泵工作，车箱即可保持在任一位置。,（二）液压系统主要元件的性能参数计算与选型,1. 举升液压缸的性能参数计算,选型依据：最大举升力Fmax和液压系统预先给出的最高工作压力p。可供选取的压力有：20.6MPa、15.7MPa、13.6MPa和10MPa。,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,最大举升力：,η—液压系统的效率，通常取η=0.8；,d—举升液压缸活塞直径（m），,液压缸最大工作行程：,Smax—举升角θ=θmax时，液压缸上两铰支点的距离（m）；,S0—举升角θ=0时，液压缸两铰支点的距离（m）。,举升液压缸可根据确定的d、L及最高工作压力p进行选取。,2. 液压油泵的选型,液压缸工作容积△V为：,液压油泵额定流量为：,t—举升工作时间（s）；,ηv—液压系统容积效率，ηv=0.80~0.85。,举升机构一般应在15s的时间内，将车厢倾斜到θmax的位置，故液压油泵排量q由下式确定。,nBe—液压泵的额定转速（r/min）,第二节 普通自卸汽车的结构与设计,当液压油泵的排量q、额定转速和液压系统最高工作压力p确定后，即可进行油泵的选型工作。自卸式垃圾车多采用齿轮泵，常用型式有CB、CG、CN等系列齿轮泵。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,一、结构组成与总体布置,定义：装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾卸的专用自卸汽车。,用途：收集、转运袋装生活垃圾。,特点：能压缩、破碎垃圾，增大装载质量。例如：可将密度为200～400kg/m3的生活垃圾压缩到密度为400～600kg/m3。,工作装置组成：主要由车厢和装载厢两部分组成。,车厢固联于底盘车架上。装载厢位于车厢后端，其上角与车厢铰接，并可由举升油缸驱动其绕铰接轴转动。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,一、结构组成与总体布置,定义：装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾卸的专用自卸汽车。,用途：收集、转运袋装生活垃圾。,特点：能压缩、破碎垃圾，增大装载质量。例如：可将密度为200～400kg/m3的生活垃圾压缩到密度为400～600kg/m3。,工作装置组成：主要由车厢和装载厢两部分组成。,垃圾从装载厢后部入口处装入，再经装载厢内的压缩机构进行压缩处理，最后将垃圾向前挤压入车厢内压实。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,一、结构组成与总体布置,定义：装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾卸的专用自卸汽车。,用途：收集、转运袋装生活垃圾。,特点：能压缩、破碎垃圾，增大装载质量。例如：可将密度为200～400kg/m3的生活垃圾压缩到密度为400～600kg/m3。,工作装置组成：主要由车厢和装载厢两部分组成。,车厢设有油缸驱动的推扳。卸出垃圾时，首先装载厢被举升油缸向后掀起，车厢后端呈敞开状，然后推板将垃圾向后推出车厢。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,一、结构组成与总体布置,定义：装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾卸的专用自卸汽车。,用途：收集、转运袋装生活垃圾。,特点：能压缩、破碎垃圾，增大装载质量。例如：可将密度为200～400kg/m3的生活垃圾压缩到密度为400～600kg/m3。,工作装置组成：主要由车厢和装载厢两部分组成。,该车既可采用手工方式收集垃圾，也可采用吊升机构将桶装垃圾倾倒入装载厢内。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,二、主要工作部件结构与设计,用途：后装压缩式垃圾汽车的车厢采用骨架式结构。车厢的纵截面一般为直角梯形。,1. 车厢,车厢后端的斜角α取值约80°，这有利于装载厢以一定角度把垃圾压入车厢内。,车厢安装在车架上时，应与水平面保持1°左右的后倾角β，以便厢内污水能自动从后端排出。,汽车总体布置时，装载厢的垃圾入口下缘离地间隙应小于900 mm，后悬不应超过轴距的55％，以免离去角过小。车厢前端应与驾驶室后围扳保持适当距离；安装时，应在车厢与纵梁之间垫入硬橡胶垫。,总体布置和其他设计与自装卸垃圾汽车的相同。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,车厢横截面：矩形和鼓形。,鼓形截面,① 能承受较大的垃圾横向膨胀力；,② 由于形成了顶面和左右两侧面3个纵 向柱面，使车厢的纵向刚度和扭转 刚度明显加强。,③ 除车厢前后两端外，车厢中部不需布置加强筋；,④ 缺点：鼓形横截面的厢壁成形工艺性差；故仍有后装压缩式垃圾汽 车采用矩形横截面型式。,矩形截面,特点： 工艺简单，对小批量生产有利；,考虑到系列化设计，应在同一规格的车厢横截面上，给出几种不同的容积变化范围，这样就可以大大减少推铲和装载厢的规格和数量；,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,车厢容积V的确定,根据改装汽车使用性能参数应与原车保持一致的原则，当选定二类汽车底盘后，可确定改装汽车的额定总质量ma，参考国内外同类车型即可确定额定装载质量me。,设压缩后的垃圾密度为ρ，则车厢容积为：,车厢容积也可按下式确定：,式中： L1—厢内顶纵向长度（m） L2—厢内底纵向长度（m） H—厢内高度（m） W—厢内宽度，一般取W=2.25~2.30（m）,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,2. 推铲,作用：由于厢内垃圾受到强力挤压，因而垃圾膨胀力作用于厢壁而形成了阻碍厢内垃圾移动的摩擦力，因此垃圾不可能以车厢倾卸方式倒出，必须要用专门设计的推铲将垃圾推出厢外。,结构型式：① 折面型,折面型：工艺性好。,在推出垃圾的过程中，对垃圾有一个向上的分力，这样可减少厢底面与垃圾之间的摩擦力，从而可以采用较小的推铲推力。,② 曲面型,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,导轨：推铲下端应装滑块，滑块与厢内专门设置的导轨配合，并可在其上滑动。,布置方式：① 中置式；② 边置式。,中置式要求导轨与滑块配合精度较高，否则推铲的横向稳定性难以保证，影响使用。,边置式横向稳定性较好，但布置在厢内两侧要参与承受车厢的弯曲载荷。当设置在车厢两侧底部时，导轨内及其附近的垃圾不易清除，而且导轨和滑块可能长时间浸泡于污水之中 = 将导轨适当提高一些，一般导轨下平面距离车厢地板100～250mm为宜。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,推铲的驱动方式：,① 多级油缸直接驱动,② 连杆放大机构驱动,特点：驱动效率高，结构简单。,推铲液压缸：单作用液压缸,3. 装载厢与压缩填装机构,组成：① 装载厢体；② 压缩填装机构。,作用：将垃圾填装在装载厢内进行压碎压实处理，并将垃圾向车厢内挤压。,压缩填装机构（简称压缩机构）的型式：,① 复合连杆式； ③ 滑板式；,② 带弧形板复合连杆式； ④ 摆动式。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,复合连杆式压缩机构（每个油缸动作两次）,特点：D只能沿圆弧轨道运动，A、E、C为固定铰接点；B、D、F为活动铰接。,倒入垃圾：上一次铲斗工作循环结束，新一轮循环开始，倒入垃圾。,铲斗准备垃圾压缩：液压缸1未工作，液压缸5向上伸出，驱动铰D沿导轨6向上作回弧运动，通过连杆4带动铲斗3围绕铰接B逆时针旋转90°。,铲斗压缩垃圾：液压缸1迅速伸出，液压缸5向下收回，铲斗迅速下移。,铲斗复位：液压缸5停止运动，铰接D位于下止点不动，液压缸1向上收回，铲斗复位，并且运送垃圾。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,带弧形板复合连杆式压缩机构（每个油缸动作两次）,（a）倒入垃圾,（b）铲斗上收,（c）铲斗、弧形板向下压缩垃圾,（d）铲斗、弧形板变向压送垃圾,（e）铲斗、弧形板复位,工作过程,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,滑板式压缩机构（每个油缸动作两次）,工作原理：滑板由滑板油缸驱动，并沿装载厢侧壁导轨作斜向直线往复运动。刮板既可随滑板一起作往复移动，又可绕固定在滑板上的铰接中心转动。,（a）刮板液压缸在完成一个整周期后收缩，刮板逆时针转动,（b）滑板液压缸伸长,（c）刮板液压缸伸长使装载厢中垃圾随刮板运动,（d）滑板液压缸收缩，实现压缩填装,（e）填装完毕完成一个工作周期,工作过程,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,垃圾填装角α,式中： α1—车厢后端面的安装斜角 α2—滑板导轨线与装配结合面的夹角,填装角α通常取45°左右。,填装斗容积大小的确定应考虑的因素：,① 主要用来收集分散垃圾或袋装垃圾，则填装斗可以小些；,② 主要用来收集桶装垃圾、斗装垃圾或手推车装垃圾时容积应大一些；,③ 填装斗容积还应与车厢容积相适应；大厢小斗，小厢大斗？,④ 填装斗容积还应能满足整车总布置和道路条件等要求。,装载垃圾时，垃圾对装载厢的反作用力使装载厢向后顶起与车厢分离，导致填装作业不能正常进行。所以当垃圾卸毕，装载厢落坐后必须将其下部锁紧在车厢上。,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,锁紧方法：,螺栓锁紧：在车厢后端面的下部安装一个活节螺栓螺母机构。,原理：装载厢落坐后，把活节螺栓插入装载厢的相应的槽口内，拧紧螺母即可锁紧装载厢。在需要举升装载厢时，先松开螺母，把活节螺栓抽出槽口即可。,特点：该机构虽然简单，但操作不便；并且与整个专用装置的自动化操作不相协调，同时也容易产生误操作。,采用销、楔或钩子等进行锁紧：,说明：活动锁紧件的动作可由单独油缸或气缸驱动。但必须与举升油缸联锁，即开锁→举升，以及落下→锁紧，避免出现误操作。如果利用举升油缸的超前行程来驱动锁紧机构开锁也可以获得同样的效果。,装载厢和车厢上端处的铰接设计成销子和长槽的配合,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,压缩机构受力分析：,在滑板挤压力FL作用下，受压垃圾向左方移动。与此同时，厢壁作用在垃圾上的摩擦力Ff1的方向与垃圾移动方向相反。,厢壁作用在垃圾上的摩擦力Ff1,式中： S1—车厢横截面内壁周长（m） f — 垃圾与壁面综合摩擦系数 x — 推进长度（m） p—垃圾单位膨胀力（N/m2）,由垃圾重力引起的阻力Ff2,式中： S1—近似取车厢宽度（m） ρ1 — 垃圾计算密度 h — 车厢高度（m）,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,若要向前推进垃圾，必须满足以下条件,假设,（L为推铲行程（m）），则,式中：α1为填装力与水平方向的夹角。,推荐按下式计算最大压缩填装力FLmax,,推荐,,对折面形推铲在推卸过程中的最大推力Femax,FLmax和Femax可作为液压系统设计时的计算载荷,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,三、液压系统的设计,后装压缩式垃圾汽车各主要机构的运动均为液压驱动，各油缸运动应按顺序动作，不得出现干涉。,液压系统中，采用了双联高压齿轮泵。其中，泵1向压缩填装机构提供动力；泵2向推铲、举升装载厢机构提供动力。通常泵1排量大于泵2排量，这样设计能加快填装速度、满足各部分的工况要求。,当常开式电磁阀13不通电时，泵1处于卸载状态。压力油经过常开式电磁溢流阀13，过A点回流到油箱；,第三节 压缩式垃圾车的结构与设计,泵2输出的压力油经过单向阀3由多路阀9控制，分别供推铲油缸10和装载厢举升油缸12应用。推铲油缸10进油口装有液控单向阀11，以保证推铲油缸只能在当装载厢被举升到最大转角后才能开始工作。,当常开式电磁溢流阀13通电时，压缩油缸工作回路处于工作状态。压力油由泵1经单向阀，通过双联电磁先导阀14驱动压缩油缸15和16工作。电磁先导阀14受电控系统控制。换向阀6在多路阀9处于中位时，操纵举升油缸12工作。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,定义：装备有可回转的起重摆臂，车斗或集装垃圾悬吊在起重摆臂上，随起重摆臂回转、起落，实现垃圾自装自卸的专用自卸汽车。,特点：摆臂可悬吊货斗或集装箱之类载货容器，并随之回转作平移起落，实现载货容器与汽车的结合(装)与分离(卸)。此外，它还可以对车厢散装货物实现自卸作业。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,一、摆臂式垃圾车的总体结构与设计,组成：二类汽车底盘、副车架、摆臂、液压系统和车厢等。,功能：车斗的吊装、吊卸和倾卸。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,1. 车斗的吊装与吊卸,车斗吊装过程,吊装前：先放下支腿，与底面支牢，然后摆臂液压缸向右伸出，使摆臂顺时针放下旋转到吊装前的位置，再将摆臂上的吊链挂在车斗吊耳上。,吊装时：摆臂液压缸收缩，驱使摆臂逆时针旋转，于是车斗在摆臂的作用下，平移提升、落座在副车架上。倾卸钩按逆时针方向回转，扣在车斗倾卸轴上起固定作用。吊装完毕后收起支腿。,吊卸与吊装过程相反。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,2. 车斗的倾卸,首先：放下支腿液压缸的支腿，且与底面支牢。此时副车架上的倾卸钩应钩在车斗的倾卸轴上。,然后：摆臂液压缸活塞杆向右伸出，驱动摆臂顺时针方向转动，由于车斗的运动受到倾卸钩的约束，使得车斗在摆臂的作用下（通过吊链3），只能绕车斗倾卸轴和倾卸钩所形成的铰支点旋转而向后倾卸。,完毕后：摆臂液压缸反向缩回，车斗复位。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,倾卸钩的结构与工作过程,倾卸钩的锁住过程：液压缸活塞向左收缩，上端弹簧的拉力增大，作用在倾卸钩上的转矩随之增加，当大于下端弹簧作用在倾卸钩上的转矩时，倾卸钩开始逆时针方向转动，直到倾卸钩锁住车斗上的倾卸轴为止。,如果进行吊装或吊卸车斗作业，则必须首先解除倾卸钩对车斗的锁止作用。此时液压缸的活塞杆向右伸出，上端弹簧对倾卸钩的转矩减小。,调整螺杆的作用：调整弹簧的拉力大小，以便使倾卸钩具有足够的锁止作用；在拉紧液压缸活塞杆伸出到位时，应使倾卸钩彻底解除锁止。,倾卸作业时：因车斗倾卸轴被倾卸钩钩住，因此车斗只能在倾卸钩的约束下向后运动。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,二、摆臂式垃圾车的总体设计,1. 总体设计的特点,设计摆臂式自装卸汽车时，首先要选择合适的汽车底盘。,选择底盘的主要依据是：装载质量、道路条件、运输货物的特性(例如密度、安息角等)、运距等。,在无专用汽车底盘的情况下，通常选用短后悬的普通自卸汽车底盘，这有利于摆臂布置、结构紧凑。,汽车底盘选定后，摆臂式自装卸汽车的主要尺寸参数如轴距、轮距等也就随之确定。车辆的外廓尺寸（长、宽、高）原则上不应超过选用汽车的外廓尺寸，若因布置困难略有突破，但也要控制在法规允许的尺寸界限以内。,摆臂式自装卸汽车的装载质量me随车辆用途而异。用于一般运输的多采用中、轻型货车底盘改装而成；而工地、矿山专用的则采用重型货车底盘改装而成。目前，国产型me有2t、4.5t、8t和12t几种。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,摆臂式自装卸汽车的质量利用系数ηm比所选原货车的ηm低（0.9）。,摆臂式自装卸汽车的轴载质量及其分配，原则上应与所选原货车相接。总布置设计时应将车厢适当前移，以满足轴载质量及其分配比例符合原车要求。,摆臂式自装卸汽车的主要性能参数，如动力性、燃油经济性、制动性、平顺性及行驶稳定性等应与所选原货车的相接近。但离去角δ2因设置油缸支腿有所减小，但最小离去角不得小于17°。,摆臂的最大摆角φmax是指摆臂从初始位置绕摆臂轴旋转到极限位置时摆臂所转过的角度。 φmax值决定了车厢倾卸角β的大小，同时也决定了车厢起吊的深度hd，φmax是摆臂式自装卸汽车设计中的一个重要参数。,设计时应根据车辆用途，并参考同类型汽车。设计时，车厢满载吊装时间不应超过60s，而满载吊卸时间可缩短为50 s左右。,吊装、吊卸时间相对整个运输过程来说是相当短的，故对运输生产率影响不大，没有必要追求过快的吊装、吊卸速度。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,2. 摆臂式垃圾车总布置图设计,总布置草图绘制过程,① 绘制选定的汽车底盘总布置图,② 绘出副车架的有关尺寸,如：副车架上平面高度、纵梁截面尺寸等。,③ 确定车厢的长度和高度尺寸,按选定的货车装载质量的(0.85～0.90)初步确定摆臂式自装卸汽车的装载质量，再按常载货物的密度估算车厢容积，然后根据车厢容积确定车厢的长、宽、高尺寸。但车厢的宽度，应在估计摆臂油缸的外径尺寸后确定。,④ 确定摆臂回转轴线位置和摆臂回转半径r,摆臂回转轴线到吊链轴线之间的距离即摆臂回转半径r。,在满足使用要求的前提下，摆臂回转半径r越小越好。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,④ 确定摆臂回转轴线位置和摆臂回转半径r,总布置时，一般先在副车架上选择一点作为摆臂回转中心（轴线），摆臂上端的吊链轴线位置应使车厢放在副车架上时其投影正好通过车厢的质心。,在作车厢吊卸运动轨迹图时，应保证车厢在整个运动过程中与副车架的间距不小于100 mm。,摆臂外形尺寸、摆臂与油缸铰支点的位置等可采用作图法初步确定。,设计原则是：车厢吊装和吊卸过程中的油缸工作压力变化应平稳，其最大值应小于系统的额定压力。否则，应适当改变摆臂轴线、摆臂油缸铰支点和吊链轴线位置。当通过作图法或解析计算法确定以上各点位置后，摆臂油缸行程也就确定下来。,⑤ 布置支腿,支腿一般布置在靠近摆臂轴线处，垂直于地面的方向；支腿上端与摆臂位于极限后倾角的最小距离不小于20mm；收拢后离去角大于17°。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,⑥ 布置后倾卸运动图,倾卸钩轴和摆臂轴同轴。作车厢后倾卸运动图时，应检查车厢的最大倾卸角βmax。一般βmax ＞85 °，即E点必须在AC联线的下方。,3. 摆臂的结构设计与计算,当吊装货厢时，取摆臂为分离体，由ΣMp=0得,,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,由于倾卸工况所需油缸的推力和拉力远小于吊装、吊卸工况所需的油缸作用力，故对油缸作用力和摆臂受力不予讨论。通过分析计算，求出吊链所受到的最大拉力，以便对吊链进行强度校核。,倾卸工况,倾卸工况吊链受力分析,倾翻初始，左吊链受力FDz为：,倾卸到最大倾翻角时，右吊链受力FDy为：,通常左、右吊钩尺寸、规格相同，故设计时只取FDz和FDy中的较大值作为选取吊钩的依据。,事实上，当货厢倾卸到最大倾翻角时，厢内货物已所剩不多，故在一般情况，FDzFDy。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,三、摆臂式垃圾车液压系统设计,摆臂式垃圾车一般以高压齿轮泵作为液压动力源。,支腿应配备双向液压锁，摆臂液压缸回路中必须布置平衡阀以保证工作平稳、安全。,摆臂液压缸和支腿液压缸均为双作用液压缸。,1. 确定系统布置方案,发动机动力经变速器取力器驱动油泵工作，油泵将油箱的油液通过粗滤油器吸入油泵加压输送到多路换向阀。,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,多路换向阀由3个三位六通手动换向阀、1个单向阀和1个溢流阀组成。3个手动换向阀分别控制摆臂油缸(共2个)和左右支腿油缸。,在手动换向阀和摆臂油缸之间的油路上串联了单向平稳阀，用以防止摆臂工作时因货厢自重加速下落造成的冲击，以保证工作平稳、安全。,在手动换向阀和支腿油缸之间的油路上串联了双向液压锁，防止因换向阀磨损等原因造成泄漏及因支腿油缸活塞杆自行下滑造成的事故或在支腿油缸支撑时因活塞杆自行回缩而发生的“软腿”事故。,1. 确定系统布置方案,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,2. 液压缸的选用,根据初定的系统额定工作压力pe，再参考油缸标准系列选择合适的油缸。油缸活塞直径D必须满足吊装工况要求，即：,或,式中：,—活塞杆直径（m）；,（C=20/32，22/40，25/50，32/60，40/80等）。,油缸直径D还应满足吊卸工况要求，即：,3. 液压泵的选用,第四节 摆臂式垃圾车的结构与设计,选用前应计算系统的最大流量，一般按吊卸时间小于50s计算；摆臂油缸最大行程为