后装压缩式垃圾车压缩机构差动方案油路设计

李春杰 王玉林 王炳超 郝希阳

摘 要：介绍后装压缩式垃圾车的刮板和滑板在填装垃圾时的顺序动作，采用差动方案，通过对液压阀中顺序阀的合理设计，保证了刮板和滑板在恰当的时刻有条不紊地完成各自执行的动作。

关键词：后装压缩式垃圾车；差动方案；顺序阀；设计

目前城市中较为普遍的一种垃圾车就是后装压缩式垃圾车。它是一种具有密闭车厢，集收集、运输、自卸为一体的，很大程度上减少垃圾运输过程中二次污染问题的垃圾处理车辆。国内现有的后装压缩式垃圾车的操控大多是人工操作，劳动强度相对较大，工作效率相对较低，需要的工作人员较多，人工成本较高。本文介绍后装压缩式垃圾车刮板滑板的工作原理，主要研究设计液压阀和电控液压阀（差动方案）的油路方案，通过控制系统控制刮板、滑板、排出板的动作实现垃圾的装载和卸载。滑板下行这个空行程过程中，无需加大发动机的转速来加快滑板的下行，实现智能化一键操控的目的。

1 后装压缩式垃圾车自动填装系统的工作原理

后装压缩式垃圾车压缩机构由两个刮板油缸、两个滑板油缸、一个刮板和一个滑板组成。其工作步骤按时间先后分为刮板上翻、滑板下降、刮板下挖、滑板上升四个阶段[ 1-2 ]。如图1所示。

初始状态下，垃圾车可能处于停车或者运输等非工作状态，此时刮板油缸为伸长状态，滑板油缸为收缩状态[ 3 ]。

当垃圾车装载垃圾时，启动控制开关，三位六通阀接通左位，刮板油缸的有杆腔进油，刮板上翻；当刮板上翻到顶后，进油路压力升高，滑板无杆腔进油，滑板下滑；滑板到达底部后，触碰行程开关，三位六通阀换向，右位接通，刮板无杆腔进油，刮板下挖将垃圾挖起；刮板下挖到底后，液压油进入滑板有杆腔，滑板上升。当滑板上升到顶触碰行程开关，三位六通阀换向回到中位，装填压缩垃圾结束[ 4 ]。

2 传统手动行程阀方案

手动行程阀方案是相对简单的一种方案，如图2所示，通过环卫工人的手动控制以及行程阀开关的控制来实现刮板和滑板的顺序动作，但是它的弊端比较多，比如换向时需要人工操作，比较繁琐，且大大降低了工作效率，还存在冲击，也可能因为环卫工人的工作失误影响垃圾车的工作；行程阀安装在垃圾车装填斗的内部，位置不容易布置，而且行程开关坏掉的几率过大导致增加其维修成本等[ 5-6 ]。目前国内很多地区主流压缩式垃圾车油路用此方案。

3 差动方案

后装压缩式垃圾车填装系统的差动方案是一种比较敏捷高效的方案，油路中用到了五个溢流阀，两个为安全阀，三个为背压阀。下面针对这种方案作介绍。

如图所示，当起动开关被工作人员按下后，三位六通换向阀的左位接通，液压油经过滤器被油泵泵进油路，液压油的流动过程为：油箱10→过滤器11→油泵7→换向阀6→单向阀1→刮板油缸无杆腔→刮板油缸有杆腔→换向阀6→油箱10。由于刮板上升是一个空行程，所需要的力只需要克服刮板自身的重力即可，所以不需要很大的压强（设定压强为2MP），完成这个动作的时间也比较短。

当刮板的活塞杆到头之后，进油路内压力升高，达到3MP后，顺序阀被开启，此时液压油的流动过程为：油箱10→过滤器11→油泵7→换向阀6→顺序阀2→滑板油缸无杆腔→滑板油缸有杆腔→溢流阀4→滑板油缸无杆腔。

提高垃圾车的工作效率，需要提高发动机的转速来带动泵增加对滑板无杆腔的进油速度。但是在液压系统中，一般采用的是定量泵，其泵油量是有一定限制的，况且增加发动机转速会加大垃圾车的燃油量，既不经济也不环保，所以在这个地方采用油路的差动连接方案。其过程为进油路中的液压油进入滑板油缸无杆腔，推动活塞前进，然后液压油从滑板油缸的有杆腔出来，经过一个溢流阀（串联在回油路中作背压阀）后再次进入进油路中，以此来加大进油路的进油量，从而加速滑板的下滑，提高执行效率。

值得注意的是，在滑板下行的过程中，必须要在回油路上串连一个背压阀，防止滑板自身的重力过大使滑板向下运行的速度过快而导致油路被抽真空，形成气泡，影响工作效率。当滑板下行到底部时，触碰到了设定好的行程开关，通过电路控制使得三位流通换向阀换向，接通右位，此时液压油的流动过程为：油箱10→过滤器11→油泵7→换向阀6→刮板油缸有杆腔→刮板油缸无杆腔→背压阀10→换向阀6→油箱10。

这一个行程是刮板下挖的过程，因为其要对装载斗中的大量垃圾进行挖掘，是一个做功比较大的行程，故在设计时将液压油打入油缸的无杆腔，就是在相同的压力下增大刮板的下挖力（设定压强为15MP）。但是考虑到它也是一个下降的过程，防止在下挖垃圾时由于被挖的垃圾较少或者刮板上有重物等特殊情况而导致轻微的被抽真空，也最好加装一个通径较小的背压阀，以防万一。

需要考虑的是，在液压油进入刮板油缸腔之前还有两个油路分枝，分别为经过单向阀流向滑板油缸和经过单向阀流向溢流阀4，但这两路油路最后都需要从内外控溢流阀3处回油。

为了保证液压油不会从内外控溢流阀3处流走，需要对其设置一个大于刮板下挖力的压力，设定为16MP，当刮板下挖到底时，进油路压力升高，液压油经过单向阀流向滑板油缸，此时液压油的流动过程为：油箱10→过滤器11→油泵7→换向阀6→单向阀8→滑板油缸有杆腔→滑板油缸无杆腔→内外控溢流阀3→换向阀6→油箱10。

4 结论

本文主要讲述了后装压缩式垃圾车压缩机构液压系统差动方案的油路设计，用顺序阀控制完成刮板和滑板的顺序动作。在全人工操作式垃圾车机械运动部分保留的情况下，通过更换微机控制油路通断的液压阀块，取代原来全部通过人工控制油路的液压阀块，实现后装压缩式垃圾车的垃圾压缩动作的自动完成，最终可以节省大量人力物力财力，实现环保的目的。

参考文献：

[1] 皮晓明，何真伟.后装式压缩垃圾车的液压系统及PLC控制系统设计[J].机械设计与制造，2006，（8）：123-124.

[2] 丁继武.基于AMESim垃圾车刮板操纵系统仿真研究[J].专用汽车，2009，（11）：53-55.

[3] 丁继武.基于AMESim的XZ5110型后装压缩式垃圾车装填机构滑板反馈控制仿真研究[J].机床与液压，2010，38（1）：113-115.

[4] 王伟新.后装压缩式垃圾车设计时应注意的几个问题[J].专用汽车，2004，（3）：37-40.

[5] 丁继武.后装压缩式垃圾车绿色设计[J].机械研究与应用， 2004，17（1）：61-62.

[6] 丁继武.后装压缩式垃圾车实验研究[J].机械工程师， 2005，（10）：65-67.

作者简介：李春杰（1990-），男，山东烟台人，硕士研究生，研究方向：液压电控。