自裝卸式垃圾車的設(shè)計(jì)

金昌林

寧夏合力萬(wàn)興汽車制造有限公司 寧夏吳忠 751100

1 前言

自裝卸式垃圾車俗稱掛桶垃圾車，是一種收集桶裝垃圾，再將其送往垃圾處理站的垃圾收集、轉(zhuǎn)運(yùn)專用車輛。這類車輛均布置了掛桶提升機(jī)構(gòu)，通過(guò)提升機(jī)構(gòu)完成垃圾桶的定位、夾緊、提升、翻轉(zhuǎn)、降落和松開等收集桶裝垃圾的步驟。

掛桶垃圾車按其運(yùn)輸介質(zhì)和使用場(chǎng)所的不同可分為普通掛桶垃圾車（生活垃圾）、餐廚垃圾車（泔水）、側(cè)裝壓縮式垃圾車（用推板壓縮生活垃圾）、壓縮式對(duì)接垃圾車（與垃圾站對(duì)接、運(yùn)輸壓縮垃圾塊）；按箱體結(jié)構(gòu)不同，可分為前端向內(nèi)凹進(jìn)式箱體、側(cè)面平齊式箱體、圓形罐體、垃圾站對(duì)接式箱體；按后門的開啟和鎖緊方式不同，可分為快速夾鉗鎖緊、自動(dòng)鎖緊（舉升時(shí)自動(dòng)松開，降落時(shí)自動(dòng)鎖緊）、通過(guò)油缸推動(dòng)后門翻轉(zhuǎn)支座的平移實(shí)現(xiàn)后門的松開開啟和關(guān)閉鎖緊、通過(guò)油缸推動(dòng)滑塊實(shí)現(xiàn)后門的松開開啟和關(guān)閉鎖緊；按卸料方式不同，可分為中置油缸箱體舉升卸料、半推板式加中置油缸舉升卸料、全推板式卸料；按提升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不同，可分為鏈條式提升機(jī)構(gòu)、拉桿式提升機(jī)構(gòu)。下面針對(duì)車輛不同功能和結(jié)構(gòu)，分別介紹在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)注意的各不同結(jié)構(gòu)之間的搭配，以及特殊功能情況下的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

2 箱體前端向內(nèi)凹進(jìn)的自裝卸式垃圾車

這類箱體前端向內(nèi)凹進(jìn)的自裝卸式垃圾車截面多采用矩形或八角形結(jié)構(gòu)，在箱體凹進(jìn)部分布置掛桶提升機(jī)構(gòu)。通常采用鏈條式提升機(jī)構(gòu)，頂部投料口沒有蓋，如圖1所示，特殊情況下也可布置拉桿式提升機(jī)構(gòu)，如圖2所示。

圖1 箱體前端向內(nèi)凹進(jìn)的自裝卸式垃圾車

圖2 拉桿式提升機(jī)構(gòu)模型

這類垃圾車多用于生活垃圾的收集、轉(zhuǎn)運(yùn)，不適于運(yùn)輸泔水，其后門下半部分用普通密封條密封，投料口處不布置密封條。這種箱體不能安裝全推推板，也建議不選裝半推板式結(jié)構(gòu)，采用中置油缸舉升箱體卸料，箱體升降時(shí)后門靠自身重力開啟和關(guān)閉。后門鎖緊可以選裝快速夾鉗，如圖3所示，或選裝自動(dòng)鎖緊裝置，如圖4所示。

圖3 快速夾鉗

圖4 自動(dòng)鎖緊裝置

若采用快速夾鉗，每次卸料前都需人工開啟快速夾鉗，才能舉升箱體，傾倒垃圾，如果忘記打開快速夾鉗，不但無(wú)法卸下垃圾，反而會(huì)在箱體舉高后，增加車輛發(fā)生側(cè)翻或后翻事故的危險(xiǎn)。因此，采用這種鎖緊方式時(shí)，應(yīng)張貼操作安全警示牌。

目前，自動(dòng)鎖緊裝置已在筆者公司得到廣泛應(yīng)用，已申請(qǐng)兩個(gè)專利（實(shí)用新型專利：后門鎖止機(jī)構(gòu)ZL201720399771.1已獲得授權(quán)；發(fā)明專利：后門鎖止機(jī)構(gòu)ZL201710249232.4已受理，在等待審核中）。當(dāng)箱體舉升時(shí)，后門鎖鉤自動(dòng)松開如圖5所示，當(dāng)箱體降落時(shí)，后門鎖鉤自動(dòng)鎖緊如圖6所示。

圖5 箱體舉升時(shí)自動(dòng)鎖緊裝置示意圖

圖6 箱體降落時(shí)自動(dòng)鎖緊裝置示意圖

3 箱體側(cè)面平齊的自裝卸式垃圾車

箱體側(cè)面平齊的自裝卸式垃圾車如圖7、8所示。這類箱體為方形或八角形結(jié)構(gòu)的車輛多用于普通生活垃圾收集，圓形罐體式結(jié)構(gòu)的車輛多用于餐廚垃圾收集，這兩種結(jié)構(gòu)的車輛大都選用拉桿式提升機(jī)構(gòu)。拉桿式提升機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌有A、B、C三種結(jié)構(gòu)形式如圖9所示。

圖7 側(cè)面平齊式箱體模型

圖8 側(cè)面平齊式箱體樣車

圖9 拉桿式提升機(jī)構(gòu)的3種導(dǎo)軌

選用A、B型導(dǎo)軌的提升機(jī)構(gòu)，前后兩軸上的滾輪需進(jìn)入不同的軌道，使得提升機(jī)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)完成垃圾倒入車箱的動(dòng)作，如圖10所示。提升機(jī)構(gòu)前后軸的中心距、導(dǎo)軌的形狀、圓弧的半徑、油缸的行程、拉桿的長(zhǎng)度、翻轉(zhuǎn)角度等有復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，需采用3D實(shí)體設(shè)計(jì)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真檢查和修改各部分設(shè)計(jì)參數(shù)，保證提升機(jī)構(gòu)在無(wú)碰撞、無(wú)干涉的情況下，按預(yù)定的軌道運(yùn)行，最后保證翻轉(zhuǎn)角度不小于45°。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)較為復(fù)雜，筆者在提升機(jī)構(gòu)上將垃圾桶的定位和壓緊裝置做了一些改進(jìn)，通過(guò)裝拆、更換幾個(gè)小部件，就能立即實(shí)現(xiàn)圓形垃圾桶和方形垃圾桶的互換使用。方桶提升機(jī)構(gòu)與圓桶提升機(jī)構(gòu)對(duì)比模型如圖11所示。目前已申請(qǐng)兩個(gè)專利（實(shí)用新型專利：掛桶垃圾車提升機(jī)ZL201521051681.0已獲得授權(quán)，發(fā)明專利：掛桶垃圾車提升機(jī)ZL201510942854.6已受理，在等待審核中）。

圖10 A、B型導(dǎo)軌提升機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)模型

選用C型導(dǎo)軌的提升機(jī)構(gòu)，前后兩軸上的滾輪是等寬的，都在原軌道上運(yùn)動(dòng)，無(wú)需變軌，垃圾倒入車箱的動(dòng)作是通過(guò)提升機(jī)構(gòu)前軸翻轉(zhuǎn)、后軸與提升機(jī)構(gòu)整體發(fā)生一定角度折疊來(lái)完成的，如圖12所示。

圖12 C型導(dǎo)軌提升機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)模型

運(yùn)輸生活垃圾時(shí)，后門采用普通密封條，投料口不安裝密封條，后門鎖緊可以采用快速夾鉗、自動(dòng)鎖緊裝置或油缸進(jìn)行松開→開啟→關(guān)閉→鎖緊操作?？焖賷A鉗和自動(dòng)鎖緊裝置前面已有論述，現(xiàn)重點(diǎn)介紹采用油缸控制后門開關(guān)和鎖緊的3種設(shè)計(jì)。

a.后門翻轉(zhuǎn)支座平移裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖13所示。油缸頂出時(shí)，后門向左上方平移一段距離，后門上的鎖桿脫離鎖鉤，油缸繼續(xù)頂出，后門向上開啟；當(dāng)油缸縮回時(shí)，后門關(guān)閉，油缸繼續(xù)縮回，后門向右下方平移，鎖桿進(jìn)入鎖鉤。

b.后門內(nèi)置滑塊平移裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖14所示。油缸頂出時(shí)，鎖桿同滑塊一起向上平移，先脫離鎖鉤，后門再向上開啟；油缸縮回時(shí)，先將后門關(guān)閉，鎖桿隨后進(jìn)入鎖鉤。

c.鎖桿軸向滑動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖15所示。

圖13 后門支座平移結(jié)構(gòu)

圖14 滑塊平移結(jié)構(gòu)

圖15 鎖桿軸向移動(dòng)結(jié)構(gòu)

4 對(duì)接式自裝卸式垃圾車

這類垃圾車既能收集桶裝垃圾，將垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)至垃圾處理站，又能與壓縮垃圾站對(duì)接，從壓縮垃圾站將壓縮垃圾塊運(yùn)走。箱體、提升機(jī)、中置舉升油缸等結(jié)構(gòu)可以按第二大類自裝卸式垃圾車進(jìn)行配置和設(shè)計(jì)，只是將后門的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更改，利用四桿機(jī)構(gòu)的原理，將后蓋翻至箱體頂部，以便于垃圾車能與壓縮垃圾站進(jìn)行有效對(duì)接。對(duì)接式掛桶垃圾車如圖16所示。

圖16 對(duì)接式掛桶垃圾車

5 餐廚垃圾車

餐廚垃圾車一般采用側(cè)面平齊的方形箱體，如圖17所示；或采用圓形罐體結(jié)構(gòu)，如圖18所示。餐廚垃圾車采用拉桿式提升機(jī)構(gòu)，中置油缸舉升卸料，后門采用油缸開啟和鎖緊，后門和頂部投料口處整圈須安裝耐油橡膠式密封條。

圖17 方形箱體結(jié)構(gòu)餐廚垃圾車

圖18 圓形罐體結(jié)構(gòu)餐廚垃圾車

6 帶推板具有壓縮功能的自裝卸式垃圾車

自裝卸式垃圾車上的推板與壓縮垃圾車推板結(jié)構(gòu)和安裝方式相似，當(dāng)推板油缸達(dá)到最大頂出行程時(shí)，推板能剛好把所有垃圾推出車箱，這種結(jié)構(gòu)為全推結(jié)構(gòu)，如圖19所示。全推結(jié)構(gòu)不需安裝箱體舉升油缸。

如果推板缸達(dá)到最大行程時(shí)，推板到車箱后端還有很長(zhǎng)一段距離的結(jié)構(gòu)為半推式結(jié)構(gòu)，如圖20所示。隨著提升機(jī)構(gòu)不斷裝入垃圾，推板只是把前端的垃圾不停地向后方移動(dòng)，使垃圾能均勻充滿車箱。半推結(jié)構(gòu)不能用推板卸料，需安裝中置油缸舉升箱體卸料。

帶推板結(jié)構(gòu)（特別是全推結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a.推板那組油路須裝壓力調(diào)節(jié)閥，調(diào)試好推板缸的安全工作壓力，后門開啟后能將滿箱垃圾全部推出箱體外，在后門未開啟時(shí)，確保推板不會(huì)損壞后門。

b.后門結(jié)構(gòu)選用如圖13～15的結(jié)構(gòu)。

c.帶壓縮功能時(shí)，后門將有少許變形，箱體后端須設(shè)置接水槽和污水箱，全推結(jié)構(gòu)（箱體不舉升）的箱體前端也應(yīng)設(shè)污水箱。

圖19 全推式結(jié)構(gòu)

圖20 半推式結(jié)構(gòu)

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)自裝卸式垃圾車掛桶提升機(jī)、箱體和后門鎖緊機(jī)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)的介紹，對(duì)車輛不同卸料方式的論述，結(jié)合具體設(shè)計(jì)實(shí)例，系統(tǒng)地概述了自裝卸式垃圾車的設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)重點(diǎn)和注意事項(xiàng)，對(duì)各類不同車型、不同功能要求的自裝卸式垃圾車的設(shè)計(jì)起到了一定參考作用。