新穎獨(dú)特的旋壓式垃圾車(chē)

燕志軍 張爽 范師鋒 寧東興

中通新能源汽車(chē)有限公司 山東聊城 252000

1 前言

目前國(guó)內(nèi)外的垃圾車(chē)輛制造商，如美國(guó)SCRANTON制造公司、HEIL公司、McNeilus公司，德國(guó)的HALLER公司、BROCK公司（現(xiàn)已被北汽福田收購(gòu)），瑞士的Bucher公司，日本的新明和工業(yè)株式會(huì)社、富士重工（日本基本上是后裝式垃圾車(chē)）等，其生產(chǎn)的壓縮垃圾車(chē)基本上都按集料方式分為后裝式垃圾車(chē)、側(cè)裝式垃圾車(chē)和前裝式垃圾車(chē)這三大類(lèi)（廣義來(lái)看其他分類(lèi)垃圾車(chē)，如拉臂式、擺臂式等，因本身不具備收集、壓縮垃圾功能，只是轉(zhuǎn)運(yùn)垃圾設(shè)備，因此不在本文討論之內(nèi)）。

作為世界最早的垃圾車(chē)制造商之一的德國(guó)FAUN公司，除了上述三大類(lèi)壓縮垃圾車(chē)外，還有一類(lèi)“奇葩”的垃圾車(chē)。該垃圾車(chē)盡管從集料方式看屬于后裝式，且該公司自己也是如此分類(lèi)的，但實(shí)際上壓縮原理、箱體結(jié)構(gòu)等方面與后裝式垃圾車(chē)已大不同。因其原理、箱體、壓縮卸料均很獨(dú)特，本文特此介紹這種垃圾車(chē)，希望能給環(huán)衛(wèi)事業(yè)參與者帶來(lái)新奇體驗(yàn)（根據(jù)文獻(xiàn)[1]，《2012德國(guó)慕尼黑國(guó)際環(huán)博會(huì)觀感》一文對(duì)該類(lèi)垃圾車(chē)稍有涉及，受題材所限，介紹內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)短）。

2 國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)壓縮垃圾車(chē)

我國(guó)較常見(jiàn)的是后裝式壓縮垃圾車(chē)和側(cè)裝式壓縮垃圾車(chē)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料查閱，世界范圍內(nèi)后裝式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)原理大同小異，基本上采用機(jī)電液一體化技術(shù)，采用機(jī)、電、液聯(lián)合自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)車(chē)箱、填裝器、推鏟等專(zhuān)用裝置，實(shí)現(xiàn)垃圾裝入、壓碎或壓扁、強(qiáng)力裝填，把垃圾擠入車(chē)廂并壓實(shí)和推卸。所以它是實(shí)現(xiàn)垃圾收集、壓實(shí)、轉(zhuǎn)運(yùn)、卸料等功能的專(zhuān)用車(chē)輛。如圖1所示，后裝垃圾車(chē)最重要的壓縮功能——填裝器與推鏟對(duì)垃圾的壓縮過(guò)程，而前裝和側(cè)裝垃圾車(chē)是通過(guò)推鏟從車(chē)輛前部向后壓縮垃圾。

圖1 后裝式垃圾壓縮結(jié)構(gòu)及原理示意圖

下面讓我們領(lǐng)略一下國(guó)內(nèi)外絢麗多彩、爭(zhēng)奇斗艷的各種垃圾車(chē)（見(jiàn)圖2）。

圖2 國(guó)內(nèi)外多姿多彩的垃圾車(chē)

國(guó)內(nèi)外前、側(cè)、后裝垃圾車(chē)多少都有一些具體差別，但是其垃圾壓縮都如圖1所示，都是用專(zhuān)用壓縮設(shè)備對(duì)垃圾進(jìn)行壓縮。

3 獨(dú)樹(shù)一幟的旋轉(zhuǎn)壓縮系統(tǒng)

1927年，F(xiàn)AUN公司研發(fā)出第一臺(tái)旋壓式垃圾車(chē)。旋壓式垃圾車(chē)（見(jiàn)圖3），盡管從上料方式上看屬于后裝式，但從結(jié)構(gòu)原理上來(lái)講又與眾不同：其垃圾壓縮方式，箱體動(dòng)靜狀態(tài)、箱體連接支撐方式、箱體幾何形狀、卸料方式等，都與后、前、側(cè)裝式完全不同，是獨(dú)一無(wú)二的存在。因此這種垃圾車(chē)就是一個(gè)全新的“物種”，完全可以單獨(dú)定義為一個(gè)嶄新類(lèi)型——旋壓式垃圾車(chē)，與前、側(cè)、后裝式垃圾車(chē)并行而列。

圖3 無(wú)外飾罩和有外飾罩的旋壓垃圾車(chē)

3.1 獨(dú)特的垃圾箱體

旋壓式垃圾車(chē)可以單獨(dú)列為一個(gè)種類(lèi)，重要的原因就是其有別具一格的箱體（準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是罐體）。其獨(dú)特之處在于：a.垃圾箱是懸浮安裝在車(chē)架（主副車(chē)架）之上的，這與其它品類(lèi)垃圾車(chē)箱體固定在車(chē)架上是不一樣的；b. 箱體形狀是圓柱形的，與其它垃圾車(chē)箱體形狀完全不一樣；c.建立在a和b基礎(chǔ)上，垃圾箱體是動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)的，與其它垃圾車(chē)箱體靜附在車(chē)輛之上絕對(duì)不一樣；d.沒(méi)有專(zhuān)用的壓縮和卸料設(shè)備，其箱體本身就具備此功能，這是本質(zhì)上的差別。有了這四個(gè)不一樣，就不能簡(jiǎn)單地將其劃分為后裝式垃圾車(chē)，說(shuō)是“新物種”，絲毫不為過(guò)。

旋壓垃圾箱外形及結(jié)構(gòu)如圖4所示，其內(nèi)部有兩組連續(xù)螺旋推送葉片，內(nèi)部后端焊有破碎葉片，外部后端安裝有齒圈和滾道，箱體前端口有封頭及轉(zhuǎn)動(dòng)軸。

圖 4 旋壓箱體構(gòu)造

箱體外部有液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小齒輪，小齒輪再驅(qū)動(dòng)箱體大齒圈進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)箱體旋轉(zhuǎn)，并且通過(guò)液壓換向功能，可實(shí)現(xiàn)箱體正反旋轉(zhuǎn)。垃圾壓縮時(shí)是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（從箱體后端看），卸料時(shí)是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

3.2 旋壓工作原理

前裝、側(cè)裝和后裝垃圾車(chē)的壓縮原理基本上都是通過(guò)垃圾箱體內(nèi)或外的專(zhuān)用壓縮設(shè)備對(duì)垃圾進(jìn)行推送壓縮，基本上都是垃圾箱+壓縮設(shè)備的工作方式，如圖5所示。而專(zhuān)用壓縮設(shè)備絕大部分是推鏟+填裝器設(shè)備移動(dòng)壓縮，也有少部分用螺旋鉆、槳式葉片擠送壓縮，但螺旋鉆、槳式葉片不具備卸料功能，因此車(chē)輛必須有舉升功能。

圖 5 垃圾箱專(zhuān)用壓縮設(shè)備

旋壓垃圾車(chē)的壓縮卸料實(shí)際上與攪拌運(yùn)輸車(chē)的攪拌罐工作方式基本一致，攪拌車(chē)攪拌筒的主要功能原理是儲(chǔ)存轉(zhuǎn)運(yùn)混凝土，并通過(guò)攪拌筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連續(xù)的螺旋葉片產(chǎn)生螺旋運(yùn)動(dòng)，使混凝土獲得既有切向又有軸向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，從而使其具有攪拌和卸料的功能。

旋壓垃圾車(chē)壓縮卸料原理是利用箱體螺旋葉片螺旋運(yùn)動(dòng)，主要獲得垃圾復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軸向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾進(jìn)行推壓（向前有封頭阻擋形成壓縮）或推卸（向后罐體敞口形成卸料）。

從此原理中也可看出，旋壓垃圾車(chē)的垃圾箱體本身就是壓縮設(shè)備，省去了專(zhuān)用壓縮設(shè)備，這是其有別于其它垃圾車(chē)的本質(zhì)特征。其中，垃圾箱體包括后門(mén)安裝的外置螺旋葉片，其本身是靜態(tài)的，利用與垃圾箱體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成軸向運(yùn)動(dòng)壓縮，同時(shí)還具有破碎擠壓功能，而且此葉片還是最主要的壓縮葉片，但沒(méi)有卸料功能，如圖6所示。

圖6 主壓縮耐磨葉片

3.3 旋壓式壓縮的特性和優(yōu)勢(shì)

旋壓式垃圾車(chē)最大特性是最經(jīng)濟(jì)的垃圾收集運(yùn)輸車(chē)輛，運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性非常好，用的時(shí)間越長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)得越淋漓盡致。其經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

a.維護(hù)保養(yǎng)成本低。箱體是動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)動(dòng)，其他零部件是不動(dòng)的，況且也沒(méi)有做各種動(dòng)作的專(zhuān)用設(shè)備，只有摩擦損失的葉片，且耐磨葉片是裝配式的，磨損后方便更換，如圖6所示。因此大部分零部件基本不用維護(hù)修理，這是任何其它類(lèi)型垃圾車(chē)所無(wú)法比擬的。

圖 7 罐體外覆保溫棉布

b.燃油經(jīng)濟(jì)性好。與同樣容積的后裝垃圾車(chē)比，旋壓式垃圾車(chē)要輕800 kg，因此運(yùn)輸同等重量的垃圾要節(jié)約不少的燃油。

c.使用壽命長(zhǎng)，車(chē)輛保值率高。因?yàn)榈赼項(xiàng)中的因素，除了裝配式耐磨葉片的更換，基本上沒(méi)有正常使用損壞零部件，所以該車(chē)使用壽命非常長(zhǎng)，無(wú)形中增加客戶(hù)的運(yùn)營(yíng)效益。據(jù)FAUN公司介紹，經(jīng)過(guò)多年服務(wù)運(yùn)營(yíng)的旋壓式垃圾車(chē)，無(wú)論外觀和使用技術(shù)條件依然處于頂級(jí)水準(zhǔn)，因此其他所有類(lèi)型垃圾車(chē)二手車(chē)保值率遠(yuǎn)不如它。

除此之外，旋壓垃圾車(chē)其他的特性?xún)?yōu)勢(shì)還有：

a.旋壓式垃圾車(chē)是可以在零攝氏度以下運(yùn)營(yíng)的運(yùn)輸車(chē)輛。因?yàn)閳A柱罐體可以加裝保溫棉布進(jìn)行保溫，再加上時(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)形成內(nèi)部摩擦生熱，除非溫度很低，否則垃圾不會(huì)凝固凍結(jié)。這個(gè)與攪拌車(chē)在冬季加裝保溫棉布繼續(xù)運(yùn)輸混凝土道理是一樣的，其他類(lèi)型垃圾車(chē)要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能則十分困難。

b.旋壓式垃圾車(chē)是廚余垃圾等有機(jī)物垃圾的最佳運(yùn)輸伙伴。由于垃圾箱不停旋轉(zhuǎn)攪拌，不但使有機(jī)物垃圾實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化，而且沒(méi)有垃圾貯存死角，垃圾還能與空氣不斷接觸，不會(huì)發(fā)生厭氧發(fā)酵現(xiàn)象，因此不會(huì)產(chǎn)生異味，是既衛(wèi)生又環(huán)保的最好垃圾運(yùn)輸車(chē)輛，沒(méi)有之一。

c.旋壓式垃圾車(chē)是車(chē)輛機(jī)動(dòng)性與軸荷分配的最佳選擇。因?yàn)橄潴w結(jié)構(gòu)特色優(yōu)勢(shì)，該類(lèi)車(chē)輛后懸極短，而且垃圾箱幾乎沒(méi)有無(wú)效空間，再加之垃圾箱與駕駛室之間無(wú)效距離非常短，所以在同樣有效容積情況下，旋壓式垃圾車(chē)很容易獲得最佳軸荷分配，同時(shí)整車(chē)更緊湊，機(jī)動(dòng)性更好。

d.旋壓式垃圾車(chē)?yán)鴫嚎s和卸料極其簡(jiǎn)潔方便（如圖8所示）。不同于其他垃圾車(chē)的專(zhuān)用設(shè)備壓縮和卸料，不僅增加很多專(zhuān)用設(shè)備，而且運(yùn)動(dòng)部件容易損壞，密封部位多，垃圾死角多，時(shí)間長(zhǎng)了必須打開(kāi)清潔口，對(duì)箱體內(nèi)進(jìn)行保潔。而旋壓式垃圾車(chē)不僅沒(méi)有清潔口密封，而且還能根據(jù)不同垃圾設(shè)定的壓縮壓力，只需調(diào)整罐體轉(zhuǎn)速就可實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，卸料過(guò)程中兩組螺旋葉片進(jìn)行軸向推送，既卸得干凈，沒(méi)有異味，又省去了清理殘余垃圾的無(wú)效工作，提高了工作效率，降低了運(yùn)營(yíng)成本。

圖8 垃圾卸料場(chǎng)景

4 結(jié)語(yǔ)

盡管旋壓垃圾車(chē)如此出類(lèi)拔萃，全球竟然只有FAUN公司一家生產(chǎn)制造。據(jù)了解國(guó)內(nèi)江蘇悅達(dá)專(zhuān)用車(chē)有限公司和江蘇科技大學(xué)曾申報(bào)專(zhuān)利《一種旋壓式垃圾車(chē)》，但是一直沒(méi)有正式推出該車(chē)型。旋壓垃圾車(chē)特色突出，運(yùn)營(yíng)成本低，維保成本低，橫向?qū)Ρ葋?lái)看同樣運(yùn)輸容積下重量最輕，同樣容積下整車(chē)機(jī)動(dòng)性更好，軸荷分配更合理，運(yùn)輸有機(jī)物垃圾也不用除臭劑。在如此多優(yōu)勢(shì)的加持下，竟然沒(méi)有在世界范圍內(nèi)普及。

我們?cè)倏纯幢睒O星固廢網(wǎng)介紹垃圾車(chē)簡(jiǎn)史中的一段?！暗胶髞?lái)，德國(guó)人發(fā)明了一種全新概念的垃圾車(chē)，叫旋轉(zhuǎn)式垃圾車(chē)。這種垃圾車(chē)有一臺(tái)螺旋裝置，類(lèi)似于水泥攪拌機(jī)。有了這種裝置之后，體積較大的垃圾，如電視機(jī)或家具，也能被粉碎，并且可以把垃圾集中到箱體的前部。可惜這種垃圾車(chē)在美國(guó)并沒(méi)有獲得成功。隨之到來(lái)的后壓縮式垃圾車(chē)，這種垃圾車(chē)是1938年由伍德發(fā)明的。后壓縮式垃圾車(chē)結(jié)合了外部漏斗式垃圾車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，采用液壓缸帶動(dòng)垃圾盤(pán)，使壓縮垃圾的能力更強(qiáng)，垃圾車(chē)的承載量更大。在美國(guó)，底特律可能是第一個(gè)使用它的城市。20世紀(jì)50年代后期和60年代以前，這類(lèi)垃圾車(chē)在收集商業(yè)和工業(yè)廢物方面起到了重要的作用?！盵2]

到底是由于技術(shù)專(zhuān)利的原因，還是制造工藝難度的原因，或是固廢運(yùn)營(yíng)商實(shí)用性等原因，為何旋壓式垃圾車(chē)沒(méi)有成為其它制造商的設(shè)計(jì)主流，為何沒(méi)有成為垃圾運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)潮流，為何只有FAUN公司獨(dú)家制造（FAUN公司的這款產(chǎn)品在歐洲銷(xiāo)量也不差，有專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)和總裝線(xiàn)，如圖9所示），真是一個(gè)未解之謎。

圖 9 旋壓垃圾車(chē)組裝線(xiàn)