自装卸式环卫车拉杆式提桶机构的常见型式、设计要点及对比分析

王玉刚 丁明文 乔桂全 张岩

摘 要：目前，自装卸式垃圾车已成为城乡桶装垃圾收集运输的主要工具之一，而提桶机构作为自装卸环卫车工作最为频繁的专用机构，目前也出现了许多型式。文章介绍了几种常见的拉杆式提桶机构的设计型式、设计要点并对其做了对比分析。对提桶机构的设计、选型及优化改进有一定的参考意义。

关键词：自装卸式垃圾车;拉杆式提桶机构;设计要点;对比分析

中图分类号：U462.1  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）04-64-04

Common Types， Design Points and Comparative Analysis of the Self-loading andUnloading Sanitation Truck Lever-type Bucket lift

Wang Yugang， Ding Mingwen， Qiao Guiquan， Zhang Yan

（ Shandong Wuzheng Group Co.， Ltd.， Shandong Rizhao 262306 ）

Abstract：At present， self-loading garbage trucks have become one of the main tools for the collection and transportation of urban and rural barreled garbage. The bucket-removing mechanism is the most frequently used specialized mechanism for self-loading and unloading sanitation vehicles， and many types have appeared. This paper introduces the design styles and design points of several common tie rod type bucket mechanisms and compares them. It has certain reference significance for the design， selection and optimization of the bucket mechanism.

Keywords： Self-loading garbage truck; Drawbar type bucket mechanism; Design points; Comparative analysis

CLC NO.： U462.1  Document Code： B Article ID： 1671-7988（2020）04-64-04

1 常見拉杆式提桶机构的型式及设计要点

自装卸式垃圾车拉杆式提桶机构分滑块滑车拉杆式提桶机构、双导柱滑车拉杆式提桶机构、滑槽滑车拉杆式提桶机构、整体滑车拉杆式提桶机构四种型式，用于收集120L/240L塑料或铁质方形垃圾桶容纳的垃圾。

2 拉杆式提桶机构的结构组成及型式

拉杆式提桶机构主要由液压油缸、提升上盖、拉杆、提升滑车（包括提升架、翻转架及滚轮）及轨道等部件组成。

（1）滑块滑车拉杆式提桶机构，型式如下图所示：

（2）双导柱滑车拉杆式提桶机构，型式如下图所示：

（3）滑槽滑车拉杆式提桶机构，型式如下图所示：

（4）整体滑车拉杆式提桶机构，型式如下图所示：

3 拉杆式提桶机构工作简介

提桶机构的工作原理如下：液压系统通过液压泵提供动力推动双作用液压油缸的活塞杆伸出，提升臂在活塞杆的推力作用下绕其与箱体的铰链点摆动，提升臂带动拉杆向上运动，进而带动挂有垃圾桶的提升架沿翻转架副导轨向上移动，直到垃圾桶抵住翻转架上的压板后，带动翻转架沿主导轨一起向上移动。

当翻转架上端滚轮移动到主导轨顶端曲线轨道末端时，上端滚轮被挡住停止，同时拉杆继续将提升架拉起，使翻转架以上端滚轮轴心线为翻转轴翻转垃圾桶，直到完成桶内垃圾自动倾卸。

清空垃圾后，通过双作用液压油缸反向进油，活塞杆开始回缩，提升臂反方向摆动，使垃圾桶退回到初始位置，完成一次自动填装垃圾的工作过程^[1]。

4 拉杆式提桶机构设计要点

（1）提升滑车的设计要点

先确定滑车初始状态包括上支座离地高度A：A尺寸（即使在车辆满载后板簧压缩的状态下）要大于垃圾桶吊挂部位的上沿。垃圾桶挂爪离地高度B：B尺寸要低于垃圾桶吊挂部位的下沿。A和B尺寸是否合适决定垃圾桶能否顺利吊挂。支座离地高度C：C尺寸要高于底盘的最低离地间隙，C尺寸尽量设计的大些，为的是提高车辆的通过性，一般不建议小于300mm、滑车尽量靠近箱体以降低整车宽度提高整车通过性。滑车托桶长度尽量长，尤其对于防止120L/240L铁质垃圾桶的变形有重要意义。滑车滚轮与滚轮固定轴之间因为无法经常添加润滑油，故需要在其之间使用无给油润滑轴承套。

（2）提升机构上盖的设计要点

对于自装卸垃圾车，当采用拉杆式提升机构时，油缸支点位置的选取对提升机构运动的稳定性起着主导作用，油缸支点位置的设计成为拉杆式拉升机构上盖的设计要点^[2]。设计时应注意以下设计要点：

首先确定油缸固定端支点E 点的位置，应尽量使E 点位置靠近提升机构拉杆一侧，在不影响提升机构运动的情況下，E点位置离提升杆侧越近越有利。

根据机构设计要求，确定上盖的最大翻转角度a。为保证垃圾桶在箱顶倾倒垃圾时垃圾和污水不外漏，应使箱顶垃圾口尽量大，F点尽量远离E点。

根据上盖的翻转角度要求，初步设定油缸初始位置D点，确定油缸的最大行程尺寸，从而计算出油缸的有效行程。

校核油缸的最小闭合尺寸和油缸的有效行程，是否能够满足油缸结构尺寸要求，与配套制造厂家结合后，再作进一步的参数调整，使其满足油缸厂家的制造要求。

DF长度在满足空间布置及兼顾设计美观的前提下能大的话尽量大，一是能有效降低D处和F处的受力，二是对提升机构运动的平稳性起主导作用。D处和F处应给以适当加强，以免出现因强度不够导致断裂等失效现象。

F、G处因属于低速重载旋转部位，转轴和转套之间应设计有防磨套。

因垃圾静止角为48°^[3]，故垃圾桶倾倒角度β取值48°，倾倒角度太小，垃圾桶内的垃圾不容易倒出来，倾倒角度过大，垃圾桶容易过翻。

提升滑车翻转到最大倾卸角度后，其上滚轮中心到箱体中心的距离尺寸K应设计合理，K的合理取值可以保证垃圾倾倒后处于箱体横向中心的位置，特别是带推铲的自装卸车型 ，对于改善推铲的受力有较大影响。

（3）提升杆的设计要点

为消除制造误差以及调节提升滑车的倾倒角度，一般将提升杆设计为可调整长度的结构形式，如下图所示：

（4）提桶机构轨道的设计要点

拉杆式提桶机构轨道有如下三种型式，如下图所示：

Ⅰ型轨道适配的提升滑车前后两轴上的滚轮是等宽的，无需变轨，轨道相对设计简单。Ⅱ、Ⅲ型轨道适配的提升滑车前后两轴上的滚轮是不等宽的，前轴上的滚轮宽度较后轴上的滚轮宽度宽，需要变轨，分轨道与主轨道的侧面不在一个平面上，轨道设计相对复杂。

（5）挡桶机构的设计要点

挡桶机构有两方面的作用：一是防止垃圾桶过翻;二是垃圾桶翻转至最大角度后，挡桶杆对垃圾桶有轻微的碰撞，使箱底压实的垃圾能倾倒干净，提高了收集效率，设计时的注意要点是垃圾桶翻转到最大倾卸角度后，需要与挡桶杆保持一定的间隙L，L的范围一般取20～40mm。

（6）液压系统设计要点

液压系统的设计相对简单，只需驱动一组（两只）双作用油缸的伸缩即可。考虑到对于速度的控制，油路中应设置节流阀，采用单向节流阀即可，上升过程一般不用节流，下降过程需要节流，以达到控制提桶机构下降速度的需求，从液压方面进一步控制机构运动稳定性。油缸的两端需要采用关节轴承，轴承内应有复合导套。

（7）受力分析及强度校核

根据拉杆式提桶机构的工作过程，可以将提升机构分为三个临界运动状态。一是垃圾桶即将被提起的状态;二是垃圾桶被提到主导轨末端开始倾倒垃圾的瞬时状态;三是垃圾桶倾倒完垃圾后的状态。故对上述三个临界状态进行力的校核是必要的，一是确定结构件的强度是否足够，二是为确定车辆液压系统的压力提供依据。

5 各提桶机构优劣对比分析

本文对自装卸式垃圾车拉杆式提桶机构的提升滑车、提升上盖、提升杆、提桶轨道、挡桶机构及液压系统的设计要点和注意事项进行了论述，并分析了四种提桶机构的优势及劣势。为自装卸式垃圾车拉杆式提桶机构的选型应用及后续改进优化提供了借鉴。

参考文献

[1] 简溪金.自装卸式垃圾车拉杆式提升机构的理论分析[J].专用车，2017（08）：102-105+108.

[2] 王红军. 自装卸垃圾车拉杆式提升机构上盖的设计要点[A]. 河南省汽车工程学会.自主创新、学术交流——第十届河南省汽车工程科学技术研讨会论文集[C].河南省汽车工程学会：河南省汽车工程学会，2013：2.

[3] 周桦林.挤压式垃圾自装卸车的设计研讨[J].专用汽车，1987（03）： 15-16.