基于FluidSIM的垃圾壓縮站液壓系統(tǒng)設計與仿真

趙玉 李德山

（1.河北工業(yè)職業(yè)技術學院 河北省石家莊市 050091 2.河北汀蘭環(huán)?？萍加邢薰?河北省石家莊市 050000）

隨著我國城市化進程的加速和人民生活水平的提高，城市垃圾數(shù)量急劇增長，為城市環(huán)境維護帶來了很大壓力，如何有效收集、運輸、處理垃圾越來越受到人們的關注。垃圾壓縮站是一種垃圾收集、壓縮設備，可有效減小垃圾體積，提高后續(xù)垃圾運輸?shù)男省Ｒ簤合到y(tǒng)是垃圾壓縮站的重要組成部分，對垃圾壓縮站整體性能有很大影響。本研究針對某垂直式垃圾壓縮站液壓系統(tǒng)進行了設計，并用FluidSIM軟件對其進行仿真，為產(chǎn)品的研制和改進提供了依據(jù)。

1 垃圾壓縮站工作原理

該垃圾壓縮站的主要組成部分有：壓縮頭、壓縮倉、動力單元、儲存?zhèn)}、推頭、立柱、箱體、前門、中門、掛箱裝置、導向裝置、安全裝置，如圖1所示。

其中，壓縮頭是主要工作裝置，它由油缸驅(qū)動，進行垃圾壓縮；動力單元主要包括了電機、液壓泵、控制閥、油箱等，為油缸運動提供動力；推頭可以在箱體內(nèi)移動，用于將壓縮成型的垃圾推至儲存?zhèn)}或是垃圾轉(zhuǎn)運車；前門位于箱體最前端，平時處于關閉狀態(tài)，當兩塊垃圾全部壓縮成型需要推至垃圾轉(zhuǎn)運車時，才在油缸驅(qū)動下打開；中門位于儲存?zhèn)}和壓縮倉之間，由油缸驅(qū)動實現(xiàn)其升降。

垃圾倒入后，壓頭下降進行垃圾壓縮，待第一塊垃圾成型，中門上升，第一塊垃圾被推頭推至儲存?zhèn)}，推頭復位，中門下降；接著進行第二塊垃圾的壓縮，壓縮完成后壓頭掛上箱體進行整體提升，升到合適高度后，前門和中門打開，在推頭推動下，兩塊垃圾被推入垃圾轉(zhuǎn)運車；最后，推頭復位，前門和中門下降，壓頭下降把箱體放入地坑，準備下次循環(huán)。整個工作流程如圖2所示。

2 垃圾壓縮站液壓系統(tǒng)設計

液壓系統(tǒng)設計是反推設計，首先要對垃圾壓縮站液壓系統(tǒng)功能及主要技術參數(shù)進行分析，在此基礎上進行液壓元件選取和系統(tǒng)原理圖繪制。

2.1 液壓系統(tǒng)功能及參數(shù)分析

液壓系統(tǒng)需要完成的動作有壓頭升降及停留、中門升降、推頭伸縮、前門升降、掛箱裝置伸縮、保險裝置伸縮。垃圾壓縮站對液壓系統(tǒng)主要技術參數(shù)要求如表1所示。

2.2 液壓系統(tǒng)原理圖繪制

根據(jù)液壓系統(tǒng)各執(zhí)行元件所需完成的動作循環(huán)及技術參數(shù)要求選擇合適的液壓元件并繪制其原理圖如圖3所示。

系統(tǒng)采用了雙泵供油，以適應不同動作時油液流量需求，既可提高工作效率又可降低功率損耗；在各支路中均采用了三位四通換向閥控制油液流動方向；在壓縮油缸支路中設置了平衡閥防止其由于自重加速下滑，采用了液控單向閥進行保壓；在中門油缸、前門油缸、掛箱油缸及保險油缸支路中采用了鎖緊回路以確保安全；在掛箱油缸支路和保險油缸支路中采用了雙向節(jié)流調(diào)速回路，以調(diào)節(jié)油缸運行速度。

表1：垃圾壓縮站主要技術參數(shù)要求

圖1：垃圾壓縮站結(jié)構(gòu)圖

3 仿真實驗與現(xiàn)場測試

3.1 仿真實驗

打開FluidSIM 軟件，在元件庫中找到所需液壓元件，并將其拖動至繪圖區(qū)，連接各液壓元件油口，仿真模型建立完成，如圖4所示。接著，雙擊各液壓元件，對其參數(shù)進行設置。最后，點擊運行按鈕進行仿真，觀測各油缸壓力及速度變化情況，仿真結(jié)果表明液壓系統(tǒng)設計合理可行。

圖2：垃圾壓縮站工作流程圖

圖3：液壓系統(tǒng)原理圖

圖4：液壓系統(tǒng)仿真模型

圖5：現(xiàn)場測試

3.2 現(xiàn)場測試

垃圾壓縮站研制完成并投入使用如圖5所示，經(jīng)現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)主要參數(shù)變化與仿真結(jié)果接近，進一步驗證了液壓系統(tǒng)設計的合理性和可行性。

4 結(jié)束語

分析了垃圾壓縮站工作原理，并以此為基礎設計了其液壓系統(tǒng)。利用FluidSIM 軟件建立了垃圾壓縮站液壓系統(tǒng)仿真模型，通過運行模型觀測液壓系統(tǒng)壓力、速度等主要參數(shù)的變化。仿真結(jié)果表明液壓系統(tǒng)設計合理可行，可滿足垃圾壓縮站需求。經(jīng)現(xiàn)場測試表明液壓系統(tǒng)仿真可為產(chǎn)品研制與改進提供依據(jù)。