擺臂式垃圾車(chē)車(chē)廂設(shè)計(jì)【含CAD高清圖紙和說(shuō)明書(shū)】
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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒 論1.1概述改革開(kāi)放以來(lái),隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,城市數(shù)量及人口顯著增加,城市規(guī)模和范圍不斷擴(kuò)大。隨著城市化進(jìn)程的加快,中國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)量不斷增長(zhǎng),年增長(zhǎng)速度在過(guò)去幾年曾達(dá)到5%8%。到2001年,中國(guó)的城市生活垃圾清運(yùn)量近1.4億噸。近幾年,中國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)開(kāi)始變緩,進(jìn)入了一個(gè)低增長(zhǎng)階段。但是,隨著城市垃圾的累積量越來(lái)越大,高效的城市垃圾處理已變的刻不容緩。為了避免垃圾在運(yùn)輸中造成二次污染,因此,保持垃圾在運(yùn)輸過(guò)程中的全程密閉,是現(xiàn)代垃圾車(chē)最基本的要求。據(jù)了解,目前國(guó)內(nèi)大量使用的密閉垃圾車(chē)主要有自卸式垃圾車(chē)、擺臂式垃圾車(chē)、車(chē)廂可卸式垃圾車(chē)以及壓縮式垃圾車(chē)。其中,自卸式垃圾車(chē)在市場(chǎng)價(jià)格上占有較大優(yōu)勢(shì),但其在使用上要配備垃圾的裝載車(chē)輛,增加了人力和物力的成本;車(chē)廂可卸式垃圾車(chē),同樣需要附加垃圾裝載車(chē)輛,增加了運(yùn)作費(fèi)用;壓縮式垃圾車(chē),相當(dāng)于一個(gè)流動(dòng)垃圾中轉(zhuǎn)站,能夠把垃圾擠入車(chē)廂壓實(shí),并具有垃圾自動(dòng)推卸等功能。壓縮式垃圾車(chē)收集垃圾方式簡(jiǎn)便、高效、壓縮比高、裝載量大,特別是其突出的密閉性好、更環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是垃圾車(chē)的主要發(fā)展趨勢(shì)。但是我國(guó)大多城市現(xiàn)有的垃圾收集是定點(diǎn)收集方式,要變固定方式為流動(dòng)方式,不僅要改變?nèi)藗兊牧?xí)慣,還要耗費(fèi)大量人力物力重建垃圾收集站。同時(shí),垃圾車(chē)的購(gòu)買(mǎi)大部分依靠財(cái)政撥款,資金成為又一不利因素。因此,壓縮式垃圾車(chē)在很多城市無(wú)法迅速推廣,只在上海、武漢、廣州等大城市有較大比例的使用。而擺臂式垃圾車(chē),能夠在一定程度上集括了上述幾種垃圾車(chē)的長(zhǎng)處。該車(chē)的特點(diǎn)是貨斗與車(chē)體分開(kāi),能夠?qū)崿F(xiàn)一臺(tái)車(chē)與多個(gè)貨斗聯(lián)合作業(yè),循環(huán)運(yùn)輸,充分提高了車(chē)輛的運(yùn)輸能力,特別適用于短途運(yùn)輸,在價(jià)格上也同樣占有較大優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)針對(duì)中型汽車(chē)底盤(pán),在其性能允許范圍內(nèi),進(jìn)行擺臂式垃圾車(chē)的車(chē)廂、擺臂、垃圾廂斗、車(chē)尾支腿及液壓系統(tǒng)的加置設(shè)計(jì),使其能夠輕易完成垃圾清置部門(mén)的各項(xiàng)使用要求。同時(shí),增大垃圾廂斗的盛載容積,增加一次運(yùn)輸垃圾貨物的數(shù)量,加強(qiáng)實(shí)用性。1.2擺臂式垃圾車(chē)定義及組成功用擺臂式垃圾車(chē)是一種既能自動(dòng)裝運(yùn)、傾卸散裝貨物,又能自裝自卸集裝箱、預(yù)制構(gòu)件、機(jī)械設(shè)備等大件物體的專用車(chē)輛。主要由二類貨車(chē)底盤(pán)、擺臂機(jī)構(gòu)、車(chē)廂及廂斗、液壓操作系統(tǒng)及其他輔助機(jī)構(gòu)組成。具體各設(shè)計(jì)組成機(jī)構(gòu)與功能如下(如圖1.1): (1)操縱裝置:上面的按鈕與操縱桿用來(lái)控制自裝卸過(guò)程中的各個(gè)動(dòng)作;(2)地坑式廂斗:用于盛載各種垃圾貨物;(3)舉升液壓缸:通過(guò)控制桿的向前(向后)推動(dòng),使主液壓缸伸縮,驅(qū)使主臂向前(向后)擺動(dòng),達(dá)到提升(放下)箱體的目的??障鋾r(shí)可以使用快速調(diào)節(jié)功能,可讓主臂快速向后擺動(dòng),放下箱體。此時(shí),向后推動(dòng)控制桿的同時(shí),按下控制桿上的按鈕;(4)擺臂:通過(guò)擺臂液壓缸的伸縮與拉伸動(dòng)作帶動(dòng)擺臂擺動(dòng),同時(shí)與擺臂通過(guò)鏈條相連的廂斗被帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),完成廂斗的裝與卸;1.操縱裝置 2.箱體3.伸縮液壓缸 4.擺臂 5.U形鋼板 6.支腿 7.車(chē)廂體 8.主車(chē)架 9.副車(chē)架 10.松木條11. 液壓系統(tǒng)車(chē)外操縱箱 12. 液壓泵圖1.1 擺臂式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)組成示意圖(5)車(chē)廂U形鋼板部分:起到固定擺臂繞點(diǎn)的作用,同時(shí)在平行的中空鋼板里安置了支腿液壓缸與支腿; (6)支腿及支腿液壓缸:在擺臂旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)廂斗的裝卸及垃圾貨物的傾卸時(shí),支腿打開(kāi),支撐到地面上,穩(wěn)定車(chē)身;(7)車(chē)廂:用于放置廂斗或整體貨物;(8)汽車(chē)底盤(pán)主車(chē)架:主要起到支撐固定擺臂垃圾車(chē)各種零部件,承載汽車(chē)?yán)浳镙d荷的作用;(9)副車(chē)架:起到增加主車(chē)架強(qiáng)度、剛度,增加主車(chē)架抵抗彎曲變形的能力,同時(shí)輔助主車(chē)架支撐與承載;(10)松木條:主要起到隔振吸振的作用;(11)液壓系統(tǒng)車(chē)外操縱箱:控制液壓系統(tǒng)完成垃圾貨物的裝載或傾斜工作;(12)液壓泵:從液壓油箱中泵取液壓油,輸出高壓力液壓油液,并使高壓力液壓油液在液壓系統(tǒng)管路中運(yùn)行,通過(guò)各種液壓閥及液壓部件完成各種需要的動(dòng)作。此種車(chē)廣泛用于施工單位,廠礦企業(yè),城市環(huán)衛(wèi)部門(mén)以及港口碼頭、車(chē)站,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸、裝卸的機(jī)械化。它的特點(diǎn)是貨斗與車(chē)體分開(kāi),能實(shí)現(xiàn)一臺(tái)車(chē)與多個(gè)貨斗聯(lián)合作業(yè),循環(huán)運(yùn)輸,充分提高了車(chē)輛的運(yùn)輸能力,特別適用于短途運(yùn)輸。當(dāng)作為垃圾車(chē)時(shí),可廣泛適用與城市街道學(xué)校垃圾處理,適用全國(guó)通用垃圾斗,可一車(chē)配多個(gè)垃圾斗,各個(gè)垃圾點(diǎn)放置多個(gè)垃圾斗,帶自卸功能,液壓操作,傾倒方便。貨物料的傾卸過(guò)程須由外部操作,操縱桿需向上推動(dòng)1。1.3國(guó)內(nèi)外擺臂式垃圾車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r20世紀(jì)80年代末以來(lái),我國(guó)垃圾車(chē)的研發(fā)機(jī)構(gòu)、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù),加快了國(guó)產(chǎn)垃圾車(chē)新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn),使國(guó)產(chǎn)垃圾車(chē)的技術(shù)裝備水平得到較快發(fā)展和很大提高,改變了傳統(tǒng)的垃圾裝運(yùn)的作業(yè)方式,由人工作業(yè)向機(jī)械化、半機(jī)械化方向發(fā)展,垃圾車(chē)的裝備技術(shù)由簡(jiǎn)易型向技術(shù)密集型方向發(fā)展。目前,我國(guó)擺臂垃圾車(chē)同國(guó)外同類垃圾車(chē)相比,在功能上已接近國(guó)外同類產(chǎn)品水平,但在性能上還存在著較大差距。生產(chǎn)企業(yè)的加工裝備簡(jiǎn)陋、工裝模具不全、工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)規(guī)模小,低端產(chǎn)品特征明顯,整車(chē)性能較差,并且在技術(shù)上缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和概念創(chuàng)新。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)工業(yè)起步較早,技術(shù)較為成熟。在垃圾車(chē)處理方面,他們也已經(jīng)形成規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化,各種垃圾車(chē)的研究生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)。針對(duì)垃圾處理的流程模式,在不同的處理階段,選擇應(yīng)用不同的車(chē)型:在垃圾的收集過(guò)程中,采用壓縮式垃圾車(chē),進(jìn)行流動(dòng)式收集,再分類整理后應(yīng)用大型全封閉式自卸車(chē)運(yùn)到再處理點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步處理。由于垃圾的最初存放處理階段較為有條理,城市環(huán)境美化要求和意識(shí)較高,擺臂式垃圾車(chē)較為少用,已有淡出趨勢(shì)。1.4擺臂式垃圾車(chē)的發(fā)展方向和前景現(xiàn)代環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng),對(duì)垃圾處理車(chē)的要求也越來(lái)越高?,F(xiàn)代垃圾車(chē)輛的裝備技術(shù)必需與生態(tài)型、現(xiàn)代化國(guó)際大都市發(fā)展相適應(yīng),具有國(guó)際先進(jìn)、技術(shù)創(chuàng)新的裝備特征,必需從滿足單一的普通作業(yè)需求,向滿足文明作業(yè)、環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量監(jiān)管、城市容貌等作業(yè)和管理需求方向發(fā)展。這些特征如下: (1)集成化 即從一般的機(jī)械化向裝備技術(shù)集成方向發(fā)展,這是集成化的技術(shù)基礎(chǔ);從單一功能的設(shè)備向裝備系統(tǒng)集成方向發(fā)展,這是集成化的形態(tài)體現(xiàn)。 (2)環(huán)保化現(xiàn)代化城市的環(huán)衛(wèi)作業(yè)車(chē)輛,將從只滿足基本作業(yè)功能需求向滿足環(huán)保作業(yè)功能需求的方向發(fā)展。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品改進(jìn)、功能完善,提高產(chǎn)品在控制污水、揚(yáng)塵、噪聲、廢氣等污染方面的性能。(3)人性化環(huán)衛(wèi)車(chē)輛的人性化是體現(xiàn)現(xiàn)代文明社會(huì)以人為本的理念,分別反映在操作人員工作環(huán)境和作業(yè)過(guò)程中對(duì)周?chē)h(huán)境和人們的影響二個(gè)方面。在操作人員工作環(huán)境方面,將以提高駕駛操作的舒適性,減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度為發(fā)展目標(biāo),使駕駛、作業(yè)人員的工作環(huán)境得到改善和提高。在作業(yè)中對(duì)周?chē)h(huán)境和人們的影響方面,將以改變長(zhǎng)期以來(lái)環(huán)衛(wèi)車(chē)輛外形和作業(yè)的粗放形象為目標(biāo),通過(guò)對(duì)車(chē)輛外形和性能的改進(jìn),消除或減輕視覺(jué)污染,避免或減少作業(yè)時(shí)對(duì)周?chē)h(huán)境和人員的影響,使環(huán)衛(wèi)車(chē)輛與作業(yè)環(huán)境相協(xié)調(diào)。(4)數(shù)字化以數(shù)字化裝備理念對(duì)傳統(tǒng)環(huán)衛(wèi)車(chē)輛進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新,是垃圾車(chē)裝備現(xiàn)代化發(fā)展的一種創(chuàng)新理念。以上特征要求也正是擺臂式垃圾車(chē)的發(fā)展和努力優(yōu)化的方向。但是由于擺臂垃圾車(chē)車(chē)廂的容積較大,需要占用較大地方,同時(shí)不利于城市的美觀要求,擺臂式垃圾車(chē)已不是垃圾車(chē)發(fā)展的主流方向,但是在近期內(nèi)也不會(huì)被淘汰。1.5本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容,是根據(jù)垃圾貨物清置部門(mén)的使用要求,進(jìn)行目標(biāo)底盤(pán)的選取,并進(jìn)行對(duì)能實(shí)現(xiàn)特殊功能裝置的加置設(shè)計(jì),包括車(chē)廂體的設(shè)計(jì)、擺臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、廂斗設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的選型計(jì)算以及相關(guān)設(shè)計(jì)零部件的必要?jiǎng)偠?、?qiáng)度校核等。第2章 擺臂式垃圾車(chē)底盤(pán)的選取從目前垃圾車(chē)生產(chǎn)廠家的廣告及市場(chǎng)上銷(xiāo)售的擺臂垃圾車(chē)噸位來(lái)看,以中型底盤(pán)車(chē)改裝的,裝載質(zhì)量在4噸左右的車(chē)型為多。本設(shè)計(jì)的擺臂垃圾車(chē)的設(shè)計(jì)目標(biāo)噸位選為4.5噸,擬選取的底盤(pán)為中型車(chē)底盤(pán)。2.1底盤(pán)的選取2.1.1汽車(chē)底盤(pán)選型要求汽車(chē)底盤(pán)一般應(yīng)滿足一下要求:(1)適用性專用汽車(chē)底盤(pán)應(yīng)適用于專用汽車(chē)的特殊使用功能要求,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝造型設(shè)計(jì);(2)可靠性汽車(chē)底盤(pán)工作可靠,出現(xiàn)故障的幾率要小,零部件要有足夠的強(qiáng)度剛度和使用壽命,并且各總成零部件的使用壽命趨于一致;(3)先進(jìn)性所選汽車(chē)底盤(pán),在動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性,操作穩(wěn)定性,行駛穩(wěn)定性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車(chē)型的先進(jìn)水平,并且滿足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);(4)方便性所選底盤(pán)要便于改裝,檢查保養(yǎng)及維修,結(jié)構(gòu)緊湊與調(diào)試裝配空間合理匹配。2.1.2底盤(pán)選型我國(guó)目前生產(chǎn)的各類型專用車(chē)輛的基本模式,大多是為了滿足在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的某一服務(wù)區(qū)域的特定使用要求,主要在已經(jīng)定型的已有車(chē)型底盤(pán)基礎(chǔ)之上,再進(jìn)行車(chē)身及有特殊工作要求的裝置的再設(shè)計(jì),同時(shí)對(duì)已有的汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行必要的更改,以達(dá)到滿足工作需求的要求,具有合理的匹配,良好的性能。專用車(chē)輛采用的底盤(pán)主要分為二類,三類和四類。二類底盤(pán),是在整車(chē)的基礎(chǔ)之上去掉廂體;三類底盤(pán),是從整車(chē)上去掉貨箱和駕駛室;四類底盤(pán),是在三類底盤(pán)上再去掉車(chē)架總成后剩余的散件。選取的底盤(pán)的好壞,直接影響到專用車(chē)的性能。在選取汽車(chē)底盤(pán)時(shí),主要是根據(jù)專用車(chē)的用途,裝載質(zhì)量,使用條件,性能指標(biāo),專用裝置或設(shè)備的外形尺寸及動(dòng)力匹配等進(jìn)行。目前,進(jìn)80%的專用車(chē)輛采用二類底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。選取二類汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)時(shí),重點(diǎn)工作是整車(chē)總體布置和有特殊工作需求的裝置的設(shè)計(jì),對(duì)底盤(pán)僅做輔助的性能分析和必要的強(qiáng)度校核,確保改裝后的整車(chē)性能在基本上與底盤(pán)接近,達(dá)到合理的匹配。2.1.3底盤(pán)的選取根據(jù)以上,本設(shè)計(jì)所用底盤(pán)主要從東風(fēng)汽油與柴油擺臂垃圾車(chē)底盤(pán)中選用。以下表2.1將兩種底盤(pán)參數(shù)列出,進(jìn)行比較:表2.1 東風(fēng)EQ1092FJ和EQ1092F19DJ底盤(pán)參數(shù)比較底盤(pán)型號(hào)EQ1092FJEQ1092F19DJ額定載質(zhì)量(kg)40004500整備質(zhì)量(kg)35503550外形尺寸(mm)6605*2364*23706605*2364*2370發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)EQ6100-1YC4E140-20排量/功率(ml/kw)5420/994257/105鋼板彈片數(shù)(前/后)8/11+89/11+8軸距(mm)39503950前輪距/后輪距(mm)1810/18001810/1800接近角/離去角(度)34/1934/19前懸/后懸(mm)1065/15901065/1590燃油類型汽油柴油軸數(shù)/輪胎數(shù)2/62/6 輪胎規(guī)格9.00-209.00-20駕駛室準(zhǔn)乘人數(shù)33最高車(chē)速(km/h)9085由比較可以看到,EQ1092FJ和EQ1092F19DJ兩種型號(hào)底盤(pán)在整體性能上相差無(wú)幾,不同之處在于兩種底盤(pán)汽車(chē)燃用的燃料。燃用汽油的汽車(chē)底盤(pán)在價(jià)格上略占有優(yōu)勢(shì),但在燃料價(jià)格上,然用柴油的底盤(pán)具有長(zhǎng)效優(yōu)勢(shì)。同時(shí),然用柴油的底盤(pán)載重較大,功率稍大。因此選用EQ1092F19DJ作為本次設(shè)計(jì)的底盤(pán)。2.2選用的底盤(pán)主車(chē)架的主要尺寸由上選用的底盤(pán)EQ1092F19DJ底盤(pán),其主車(chē)架尺寸如下:主車(chē)架的長(zhǎng)度: 6605mm主車(chē)架的寬度: 860mm主車(chē)架上面尺寸到地面高度: 932mm主車(chē)架的厚度: 60mm2.3垃圾車(chē)質(zhì)量參數(shù)的估算 額定載重質(zhì)量是擺臂垃圾車(chē)基本使用性能的參數(shù)。由上面的敘述知道,本設(shè)計(jì)的垃圾車(chē)輛額定載質(zhì)量定位4500 kg。整車(chē)整備質(zhì)量也是擺臂垃圾車(chē)的重要性能參數(shù)。在擺臂垃圾車(chē)車(chē)廂的設(shè)計(jì)過(guò)程中,主要采用同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算整車(chē)整備質(zhì)量。整車(chē)整備質(zhì)量包括底盤(pán)質(zhì)量、底盤(pán)以外外加的副車(chē)架、車(chē)廂、擺臂、廂斗以及液壓系統(tǒng)等裝置的質(zhì)量,是加夠各種油液料后的空車(chē)質(zhì)量。本設(shè)計(jì)的垃圾車(chē)整車(chē)整備質(zhì)量估算為3700 kg。裝載質(zhì)量 選取為4500kg整車(chē)整備質(zhì)量 估算為3700kg駕駛員質(zhì)量 65kg/人,額定載員3人,汽車(chē)總質(zhì)量是指裝備齊全,裝滿額定貨物后的汽車(chē)質(zhì)量,包括駕駛員在內(nèi)的額定載員質(zhì)量。即: 2.4本章小結(jié)本章按確定的設(shè)計(jì)目標(biāo),主要對(duì)東風(fēng)汽車(chē)汽油EQ1092FJ底盤(pán)和柴油EQ1092F19DJ底盤(pán)進(jìn)行了對(duì)比,選擇了這次設(shè)計(jì)的底盤(pán),給出了選用底盤(pán)的主要參數(shù),并對(duì)所設(shè)計(jì)的擺臂垃圾車(chē)進(jìn)行了主要參數(shù)計(jì)算。第3章 擺臂式垃圾車(chē)車(chē)廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1副車(chē)架的設(shè)計(jì)3.1.1副車(chē)架外形設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)擺臂式垃圾車(chē)時(shí),所選取的二類底盤(pán)只有主車(chē)架,為了增加車(chē)架的強(qiáng)度剛度,延長(zhǎng)車(chē)架的使用壽命,在原有主車(chē)架的基礎(chǔ)上增加了副車(chē)架。其形狀同主車(chē)架,在主副車(chē)架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。其長(zhǎng)度同副車(chē)架的長(zhǎng)度,寬度同副車(chē)架的厚度。主副車(chē)架用u型螺栓進(jìn)行加固連接。副車(chē)架示意簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3.1。圖3.1 副車(chē)架示意簡(jiǎn)圖3.1.2副車(chē)架選材在汽車(chē)制造工藝中,鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置。沖壓成形的零件具有互換性好、能保證裝配的穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。載重汽車(chē)用中板數(shù)量較多,受力的車(chē)架縱梁和橫梁、車(chē)廂的縱梁和橫梁均采用中板沖制且多以低合金高強(qiáng)度鋼板沖壓生產(chǎn),也是適應(yīng)提高汽車(chē)承載能力、延長(zhǎng)使用壽命、降低汽車(chē)自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢(shì)。目前,我國(guó)載重汽車(chē)車(chē)架的縱梁和橫梁已經(jīng)全部采用低合金高強(qiáng)度鋼鋼板制造??v梁可以用抗拉強(qiáng)度為510MPa的16MnL和09SiVL(必須是用往復(fù)式扎機(jī)生產(chǎn)的)、10TiL和B510L鋼板生產(chǎn),橫梁可以用抗拉強(qiáng)度為390MPa的08TiL和B420L鋼板來(lái)生產(chǎn)。由以上,副車(chē)架材料選用載重汽車(chē)橫縱梁的一般選用材料,縱梁采用16MnL,橫梁采用08TiL生產(chǎn)。3.2車(chē)廂設(shè)計(jì)1、車(chē)廂外形設(shè)計(jì) 車(chē)廂在運(yùn)輸中起到承載的作用,其由兩部分組成。一部分用于盛放垃圾廂斗,將其設(shè)計(jì)成平面,底部與車(chē)廂大梁焊接;另一部分用于約束和放置擺臂液壓缸、支撐約束擺臂,放置支腿和支腿液壓缸,將其設(shè)計(jì)成兩片平行鋼板通過(guò)點(diǎn)焊聯(lián)結(jié)后再分別與車(chē)廂大梁和車(chē)廂側(cè)壁焊接,實(shí)現(xiàn)兩部分的一體(在本設(shè)計(jì)中稱為U型鋼板)。同時(shí),車(chē)廂與駕駛室之間設(shè)計(jì)隔離廂板,與駕駛室空留一段距離,起到安全和便于維修檢查的作用。車(chē)廂示意圖見(jiàn)圖3.2。1.安全擋板 2.車(chē)廂底部大梁 3.U型鋼板 4.車(chē)廂體平面薄鋼板圖3.2 車(chē)廂示意圖2、車(chē)廂選材在全面分析車(chē)廂的工作條件、受力狀態(tài)、工作環(huán)境和零件失效等各種因素的前提下,選用Q235工程用鋼材。3.3擺臂式垃圾車(chē)車(chē)箱斗外形設(shè)計(jì)3.3.1廂斗形狀的確定擺臂式垃圾車(chē)的廂斗一般分為方形和船形兩種形式。方形用于地坑式放置,船形置于地面,以便適用于公共場(chǎng)所、街道、生活區(qū)的垃圾收集。為了增加垃圾的運(yùn)送量和汽車(chē)的運(yùn)輸效率,加強(qiáng)實(shí)用性,本設(shè)計(jì)采用方形廂斗,廂斗呈密閉式。3.3.2廂斗的密封及開(kāi)合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)廂斗上部采用側(cè)向柔性滑蓋,實(shí)現(xiàn)運(yùn)送中的密閉。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)示意圖3.3。圖3.3 廂斗密封示意圖當(dāng)將廂斗卸置到垃圾收集點(diǎn),運(yùn)送人員可以通過(guò)人力把廂斗蓋打開(kāi)至適當(dāng)?shù)奈恢?,以供社區(qū)人進(jìn)行垃圾的投放。后廂板采用絞接實(shí)現(xiàn)垃圾的方便傾卸。結(jié)構(gòu)見(jiàn)示意圖3.4。圖3.4 后廂板示意圖當(dāng)垃圾車(chē)進(jìn)行垃圾的卸置時(shí),打開(kāi)后廂板兩側(cè)的連接削,舉升機(jī)構(gòu)升至一定高度后,后廂板在重力的作用下自行打開(kāi),垃圾開(kāi)始傾卸。倒卸完畢后,廂斗復(fù)位。再將后廂板兩側(cè)連接削復(fù)位,防止車(chē)輛運(yùn)行中由于慣性,后廂板自行撞擊。3.3.3廂斗的保護(hù)設(shè)計(jì)在廂斗底部焊接合適厚度肋條以實(shí)現(xiàn)箱底與地面保留空隙,同時(shí),除了廂斗上面的滑蓋,除了后廂板內(nèi)側(cè)加置與其他四面分離的工程硬塑以外,在廂斗的其他四面加置同廂斗形狀一致的工程硬塑,以保護(hù)廂斗防止廂斗的過(guò)早浸蝕,延長(zhǎng)廂斗的使用壽命。內(nèi)外廂斗用鉚釘連接。加置硬塑后的廂斗剖面圖見(jiàn)示意圖3.5。圖3.5 廂斗剖面圖3.3.4廂斗選材1、廂斗鋼板選材 在遵循滿足使用性能要求,較好工藝性和較好經(jīng)濟(jì)性的前提下,廂斗選用選用Q235工程用鋼材。2、廂斗工程硬塑選材工程塑料的一般選用原則:具有良好的使用性能,優(yōu)良的工藝性及合理的經(jīng)濟(jì)性。(1)使用性能 使用性能是選材考慮的主要問(wèn)題。(2)工藝性能 材料加工的工藝流程要適合批量生產(chǎn)。(3)經(jīng)濟(jì)性能 選擇材料的經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前注意的問(wèn)題??紤]到廂斗的使用條件和使用環(huán)境,工程塑料的選擇要滿足耐腐蝕性的要求,要有長(zhǎng)期受酸、堿及其他腐蝕性介質(zhì)侵蝕,抵抗各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑和有機(jī)溶劑等化學(xué)介質(zhì)腐蝕的能力,同時(shí)其熱脹系數(shù)要小,粘附性要好。滿足以上要求,可選用硬聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氯化聚醚等,為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性原則,選擇硬聚氯乙稀作為設(shè)計(jì)所用材料。3.4擺臂式垃圾車(chē)舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)擺臂式垃圾車(chē)的舉升機(jī)構(gòu)均采用車(chē)廂兩側(cè)雙杠舉升,采用液壓驅(qū)動(dòng)。舉升機(jī)構(gòu)主要由液壓缸體,擺臂和懸掛鏈條組成,主要完成裝載和傾卸放置。擺臂式垃圾車(chē)對(duì)傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下:(1)裝載機(jī)構(gòu)應(yīng)保證在設(shè)計(jì)的載荷下連續(xù)正常工作,工作循環(huán)不大于40s;(2)裝載機(jī)構(gòu)應(yīng)能在任何工作位置上停留。在滿載提升過(guò)程的中間位置上停留5min,其提升液壓油缸的活塞桿的沉降量不大于10mm;(3)傾卸料的卸料角(包括后翻和側(cè)翻)不應(yīng)小于45度;(4)卸料機(jī)構(gòu)每個(gè)工作循環(huán)(從卸料動(dòng)作開(kāi)始至復(fù)位)時(shí)間不應(yīng)大于60s;(5)傾卸機(jī)構(gòu)在滿載的情況下,在傾卸角為2025度位置上停留5min,其舉升液壓缸的活塞桿沉降量不應(yīng)大于10mm。當(dāng)進(jìn)行廂斗的裝載時(shí),液壓缸外伸的活塞桿拉動(dòng)擺臂,帶動(dòng)與擺臂相連的鏈條,將廂斗安穩(wěn)舉升到車(chē)廂上;進(jìn)行廂斗的卸載時(shí),液壓缸的活塞桿推動(dòng)擺臂做類似的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)廂斗的卸載;進(jìn)行垃圾的傾倒時(shí),將吊置在擺臂上傾倒用的鐵鏈掛到廂斗的勾環(huán)上,打開(kāi)后箱體的鎖削,當(dāng)液壓缸推置廂斗到一定高度時(shí),箱體后部被鏈條勾住抑制了后箱體的運(yùn)動(dòng),此時(shí)隨著液壓缸的繼續(xù)舉升,箱體前半部分隨之抬高,后廂蓋在自重和垃圾貨物的壓力下,自動(dòng)打開(kāi),完成了垃圾的傾卸。3.4.1擺臂液壓缸的選用由于液壓缸要完成擺臂的升降,所以液壓缸選擇單桿雙作用液壓缸,在兩側(cè)各放置一個(gè),液壓缸后座絞接固定在車(chē)廂上,活塞桿的一端和擺臂的一處合適位置絞接。其安裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)示意圖3.6。3.4.2擺臂的設(shè)計(jì)1、擺臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擺臂呈工字型,擺臂的兩側(cè)下端與U型鋼板絞接,上部用拉桿將兩側(cè)擺臂連接,在略低與拉桿處的擺臂上安置能夠隨著廂斗的翻轉(zhuǎn)而跟隨著連接在其上的鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)的滑動(dòng)軸,在擺臂的中部安置用于卸料并帶有鏈條的掛環(huán)。見(jiàn)示意圖3.7。圖3.6 液壓缸示意圖圖3.7 擺臂示意圖2、擺臂選材 在進(jìn)行擺臂的剛度、強(qiáng)度及彎曲變形校核的前提下,考慮到較好的工藝性及合理性的經(jīng)濟(jì)性,擺臂選用Q235工程用鋼材。3、擺臂鏈接鏈條長(zhǎng)度應(yīng)用說(shuō)明擺臂鏈接的鐵鏈長(zhǎng)度盡量實(shí)現(xiàn)能夠剛好滿足廂斗與擺臂滑動(dòng)軸之間的距離,防止廂斗在起吊的時(shí)候廂斗底部與車(chē)廂造成過(guò)大的摩擦。3.5支腿的設(shè)計(jì)1、支腿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支腿在料斗卸料,在廂斗的提升過(guò)程中或者需要時(shí)可以獨(dú)立打開(kāi),其結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)成三角形狀,采用液壓缸實(shí)現(xiàn)支腿的打開(kāi)與伸縮收回。見(jiàn)識(shí)意圖3.8。圖3.8 支腿示意圖2、支腿的液壓缸的選用由于支腿液壓缸在工作的過(guò)程中,起到打開(kāi)與收縮支腿的作用,選用雙作用單桿液壓缸,其結(jié)構(gòu)形狀同擺臂液壓缸。3、支腿選材在參考同類車(chē)型支腿材料選用的基礎(chǔ)上,考慮到支腿的受力,選用Q235作為支腿材料。3.6總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由以上對(duì)擺臂式垃圾車(chē)車(chē)廂各結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)說(shuō)明,進(jìn)行優(yōu)化組合后,可得整車(chē)形狀結(jié)構(gòu),如下示意圖3.9。3.7本章小結(jié)本章主要對(duì)擺臂式垃圾車(chē)的車(chē)廂、廂斗、擺臂及支腿的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明,確定了本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣,為下一章的設(shè)計(jì)計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。圖3.9 整體結(jié)構(gòu)示意圖第4章 擺臂式垃圾車(chē)車(chē)廂設(shè)計(jì)計(jì)算4.1垃圾車(chē)副車(chē)架主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1副車(chē)架主要尺寸設(shè)計(jì)副車(chē)架對(duì)主車(chē)架起到加固作用,其寬度和選用的底盤(pán)的寬度相同,高度也相同,長(zhǎng)度在底盤(pán)主車(chē)架長(zhǎng)度基礎(chǔ)上去掉主車(chē)架與車(chē)廂之間的距離長(zhǎng)度。其尺寸設(shè)計(jì)如下:副車(chē)架長(zhǎng)度: 3600mm(從車(chē)廂到駕駛室方向400mm)副車(chē)架寬度: 860mm副車(chē)架高度: 120mm副車(chē)架厚度: 60mm 4.1.2副車(chē)架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核1、額定裝載時(shí)整車(chē)重心作用點(diǎn)的求解在擺臂垃圾車(chē)按額定裝載質(zhì)量進(jìn)行運(yùn)輸時(shí),對(duì)主車(chē)架來(lái)說(shuō),其整車(chē)重心后移。其受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4.1。圖4.1 主車(chē)架額定裝載運(yùn)輸重心作用簡(jiǎn)圖設(shè)定擺臂垃圾車(chē)在額定裝載質(zhì)量下,其前后軸承受的載荷相同,即有:由圖,可以列出:求得 2、副車(chē)架剪力及彎矩的求解副車(chē)架和主車(chē)架通過(guò)U型螺栓相聯(lián),在擺臂垃圾車(chē)額定裝載時(shí),由主車(chē)架重心作用簡(jiǎn)圖及求得的整車(chē)重心作用點(diǎn),可以畫(huà)出額定裝載質(zhì)量時(shí)擺臂垃圾車(chē)副車(chē)架受力簡(jiǎn)化圖4.2。圖4.2 副車(chē)架額定裝載受力簡(jiǎn)圖將此時(shí)受力的副車(chē)架看為簡(jiǎn)支梁(見(jiàn)下圖4.3),以便進(jìn)行強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核。由圖4.4,可以列方程組:圖4.3 副車(chē)架等效簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)圖 可求得: = = 即大小為59920.71N,方向與設(shè)定的方向相同??汕蟮茫?= = 即大小為18773.79N,方向與設(shè)定的方向相反。由以上,可畫(huà)出實(shí)際的副車(chē)架等效梁示意圖4.4。圖4.4 副車(chē)架實(shí)際等效梁簡(jiǎn)圖列出彎曲剪力及彎矩方程:OA段 = = 59920.71 N (0X331)= = 59920.71X (0X331)AB段= = 59920.7182271 =22350.29 (331X2306) = (331X2306)BC段 = = (2306X3600)= 18785.21X67626762 (2306X3600)根據(jù)以上剪力和彎矩的求解,可以畫(huà)出剪力及彎矩圖4.5。圖4.5 副車(chē)架額定載荷時(shí)剪力及彎矩圖3、副車(chē)架強(qiáng)度剛度校核對(duì)于塑性材料,其彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件為:由即有 (4.1)式中, 梁內(nèi)最大彎矩截面彎矩值; 抗彎截面模量; 梁截面對(duì)中性軸的慣性矩; 最大彎矩截面距中性軸最遠(yuǎn)處。對(duì)與矩形副車(chē)架截面,截面慣性矩 (4.2)即有: 由于副車(chē)架設(shè)計(jì)成對(duì)稱的矩形,其截面上下邊緣最大抗拉應(yīng)力與最大抗壓應(yīng)力相等,即有:在所選材料的許用應(yīng)力范圍內(nèi)。4、副車(chē)架彎曲變形校核由以上知道副車(chē)架的等效簡(jiǎn)支梁形式,利用疊加法可求得梁的最大撓度和最大轉(zhuǎn)角,然后進(jìn)行副車(chē)架彎曲變形的校核。當(dāng)梁的形式為圖4.6所示形式時(shí),梁的撓曲線方程為:圖4.6 副車(chē)架等效簡(jiǎn)支梁 (0xa) (4.3) (axl) (4.4)梁的轉(zhuǎn)角方程為: (4.5) (4.6)式中,為作用在梁上的力,規(guī)定其向下為正,向上為負(fù); E為梁構(gòu)成材料的彈性模量,; I為梁的慣性矩。 進(jìn)行疊加后求得,在擺臂垃圾車(chē)額定裝載時(shí),其撓度為: (0xa) (axl)即有最大撓度: 求得A、B兩處轉(zhuǎn)角為: 即梁的最大轉(zhuǎn)角:0.956860522度由計(jì)算的撓度和轉(zhuǎn)角,參照選材的許用撓度和許用最大轉(zhuǎn)角,均在許用數(shù)值之內(nèi)。4.2垃圾車(chē)車(chē)廂主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)在車(chē)廂的設(shè)計(jì)說(shuō)明部分已經(jīng)知道,車(chē)廂的尺寸由兩步分組成,一部分尺寸用于盛放垃圾廂斗,另一部分是U型鋼板的尺寸。取車(chē)廂的整體尺寸為:車(chē)廂長(zhǎng)度: 3756mm(不包括U型鋼板尾部多出副車(chē)架的部分。)車(chē)廂寬度: 2350mm車(chē)廂厚度: 5mm(用于盛放廂斗的車(chē)廂部分)擋板肋高度: 1033mm(下端部分分別與車(chē)廂大梁、車(chē)廂板和U型鋼板焊接)擋板鋼板厚度 5mm擋板寬度 2350mm擋板肋寬度: 30mm擋板肋厚度: 30mm車(chē)廂板大梁中間平行高度: 158mm車(chē)廂板大梁邊緣高度: 80mm在廂斗橫向尺寸上預(yù)留30mm作為用于盛放廂斗的車(chē)廂部分的邊緣,即廂斗和U型鋼板內(nèi)壁之間的安全距離留為30mm。U型鋼板的厚度選用5mm,車(chē)廂橫向上的剩余尺寸作為液壓缸的留有放置位置尺寸。4.3垃圾車(chē)廂斗主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)1、廂斗外鋼板尺寸確定與同類產(chǎn)品進(jìn)行比較,EQ1092F19DJ底盤(pán)垃圾車(chē)廂斗載重容積約在610立方米以間,擬設(shè)定長(zhǎng)*寬*高為3050*1940*1305,即其廂斗容積:在常用容積之內(nèi),即車(chē)箱斗的長(zhǎng),寬,高選為:廂斗長(zhǎng)度 : 3050mm廂斗寬度: 1940mm廂斗高度: 1325mm廂斗鋼板厚度: 5mm廂斗加強(qiáng)肋厚度: 20mm廂斗加強(qiáng)肋寬度: 30mm2、廂斗內(nèi)層尺寸確定與廂斗鋼板鉚固在一起的工程硬塑的厚度選為4mm,其長(zhǎng)寬各為廂斗的長(zhǎng)寬相應(yīng)減掉廂板鋼板和廂斗加強(qiáng)肋的厚度,高度減去鋼板厚度,即有廂斗內(nèi)層硬塑的長(zhǎng),寬,高為:內(nèi)層硬塑長(zhǎng)度: 3000mm內(nèi)層硬塑寬度: 1886mm內(nèi)層硬塑高度: 1295mm即有,廂斗的有效體積為:3、廂斗上擺臂鏈結(jié)點(diǎn)尺寸確定廂斗鏈結(jié)點(diǎn)定在廂斗前后尺寸長(zhǎng)度的四分之一處,高度定在廂斗高度的三分之二處,即有鏈接點(diǎn)尺寸: 鏈接點(diǎn)距前后廂斗尺寸: 762mm 鏈接點(diǎn)高度: 890mm(距離廂板高度)4.4擺臂設(shè)計(jì)計(jì)算1、擺臂傾斜角度選用擺臂傾斜角,是擺臂在未工作的情況下,擺臂和車(chē)廂水平面之間的角度。由同類產(chǎn)品類比,選取擺臂的傾斜角度參數(shù)為46度。2、擺臂長(zhǎng)度計(jì)算由示意圖4.7,可以計(jì)算出擺臂絞接繞點(diǎn)到擺臂頂端的長(zhǎng)度:圖4.7擺臂計(jì)算示意圖2843.12mm選A長(zhǎng)度為2843mm。式中:是擺臂繞點(diǎn)到鐵鏈軸承相對(duì)應(yīng)的擺臂距離;是鐵鏈繞點(diǎn)到擺臂頂端點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的擺臂距離。即有擺臂總長(zhǎng)度:(mm)3、擺臂寬度及厚度等尺寸設(shè)計(jì)選用結(jié)合現(xiàn)代同類產(chǎn)品,擺臂的寬度和厚度等尺寸設(shè)計(jì)如下:擺臂寬度選用 100mm擺臂厚度(擺臂小端) 180mm 擺臂厚度(擺臂支點(diǎn)臂對(duì)應(yīng)擺臂厚度) 250mm 擺臂交接固定端 200mm 擺臂長(zhǎng)度方向上擺臂下邊緣角度尺寸 50度 擺臂絞接固定端絞接孔直徑尺寸 60mm 擺臂頂端長(zhǎng)度 320mm 擺臂頂端滾動(dòng)軸承外端蓋直徑 100mm4、擺臂旋轉(zhuǎn)絞接點(diǎn)距地面高度選用參照現(xiàn)在生產(chǎn)的同類產(chǎn)品,擺臂旋轉(zhuǎn)絞接點(diǎn)的高度設(shè)定為1050mm。5、擺臂支點(diǎn)臂長(zhǎng)度的計(jì)算擺臂支點(diǎn)在擺臂上的垂直相交點(diǎn),選擇在離擺臂繞點(diǎn)800mm處,可計(jì)算出擺臂液壓缸的支點(diǎn)到擺臂液壓缸支點(diǎn)臂在擺臂上的垂直相交點(diǎn)之間的距離。其計(jì)算坐標(biāo)簡(jiǎn)圖如4.8。圖4.8 擺臂支點(diǎn)臂長(zhǎng)度的確定計(jì)算簡(jiǎn)圖在坐標(biāo)圖中,O點(diǎn)為擺臂繞點(diǎn),作為坐標(biāo)原點(diǎn); A為支點(diǎn)臂在擺臂上的投影點(diǎn); B為支點(diǎn)臂與車(chē)廂鋼板的接觸點(diǎn)。直線OA的斜率K為:K =令A(yù)點(diǎn)的坐標(biāo)(X,Y),有:同時(shí)有:1.035聯(lián)立兩公式,求得A點(diǎn)坐標(biāo)為(555.873,575.329 )。直線AB和OA垂直相交,即有AB的斜率K為:K =且AB過(guò)A點(diǎn)(555.873,575.329 ),有直線AB為:直線BC為車(chē)廂鋼板表面所在的直線,由前面的參數(shù)選擇,有BC所在的直線方程:聯(lián)立直線AB,求B點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y)為:在直角坐標(biāo)中,求得支點(diǎn)臂長(zhǎng)度AB為:mm取507mm。6、擺臂鏈條長(zhǎng)度計(jì)算擺臂鏈條長(zhǎng)度的計(jì)算可以參照示意簡(jiǎn)圖4.9。圖4.9 擺臂連接鏈條長(zhǎng)度計(jì)算示意簡(jiǎn)圖由圖,結(jié)合前面的擺臂長(zhǎng)度計(jì)算,可以出擺臂的豎直高度h: mm即有擺臂軸承中心A到擺臂絞接繞點(diǎn)所在水平面的豎直距離為: mmAC段對(duì)應(yīng)的豎直高度: mm則擺臂鏈條AC長(zhǎng)度為:mm取AC長(zhǎng)度1757mm。7、擺臂最大旋轉(zhuǎn)角的確定計(jì)算 將擺臂靜止擺角和最大擺角處的工作狀態(tài)簡(jiǎn)化為圖4.10。圖4.10 擺臂靜止與最大擺角狀態(tài)簡(jiǎn)圖圖中,OA為擺臂絞接繞點(diǎn)到擺臂上滾軸中心點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的擺臂長(zhǎng)度; BC為車(chē)廂所在的水平面; OD為擺臂繞點(diǎn)所在的水平面。由簡(jiǎn)圖,在最大擺角處,擺臂滾軸中心到地面的距離,即為擺臂滾軸中心到車(chē)廂水平面的距離AC: 在最大擺角處AD長(zhǎng)度為: 在三角形中,由 計(jì)算a角為: 即有最大轉(zhuǎn)角A為: 在許用值內(nèi)。4.5擺臂強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核4.5.1擺臂液壓缸最大推力的計(jì)算 液壓缸最大推力由 (4.7)式中,G是總質(zhì)量, ;為機(jī)械效率,取。即有: 4.5.2擺臂強(qiáng)度剛度校核將擺臂工作過(guò)程受力示意圖簡(jiǎn)化為圖4.11。圖4.11 擺臂受力簡(jiǎn)圖將廂斗及垃圾貨物的重力G分解為與擺臂平行的和與擺臂相垂直的,即有:將液壓油缸的推力F分解為與擺臂平行的和與擺臂相垂直的,有:由上面分析,可將擺臂受力等效為直桿壓縮(簡(jiǎn)圖4.12)圖4.12 擺臂受力等效的直桿壓縮部分和懸臂梁的彎曲變形(簡(jiǎn)圖4.13)的組合。然后分別進(jìn)行最大軸力下桿件壓縮的強(qiáng)度、剛度校核和最大剪力、彎矩下的彎曲強(qiáng)度、剛度及彎曲變形校核。圖4.13 擺臂受力等效的懸臂梁彎曲部分以圖4.11為原形建立直角坐標(biāo)系,見(jiàn)圖4.14。圖4.14 擺臂直角坐標(biāo)在坐標(biāo)圖中,將液壓缸近似看為水平安裝,D點(diǎn)為液壓缸的底座端坐標(biāo),從液壓缸底座端到擺臂絞接繞點(diǎn)預(yù)留2300mm,結(jié)合前面的計(jì)算,有以下各點(diǎn)坐標(biāo):D(2300,225) A(,)角a和角b在擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中其數(shù)值大小相等,即ab,角c隨著擺臂轉(zhuǎn)角的變化,也變化,需要確定角a和角c之間的關(guān)系。對(duì)直線OA,其斜率且直線OA過(guò)A點(diǎn),則直線OA的方程為:由直線BD與直線OA相互垂直,即有直線BD的斜率:同時(shí)直線BD過(guò)D點(diǎn),有直線BD的方程為:聯(lián)立以上兩方程整理有:即有即有B點(diǎn)坐標(biāo)(,)。在OXY坐標(biāo)中有:化簡(jiǎn)后得到:同樣,有:化簡(jiǎn)后得到:即有 式中,a的轉(zhuǎn)角范圍為。1、擺臂等效桿件軸力圖及最大桿件壓縮軸力計(jì)算在和方向相同時(shí)桿件的軸力比二者方向相反時(shí)大,所以桿件求解最大軸力在二者方向相反時(shí)進(jìn)行。由圖4.12,可畫(huà)出桿件軸力圖4.15:圖4.15 壓縮桿件軸力圖即最大軸力式中,是垃圾貨物和廂斗的重力; F是液壓缸的推力,由于液壓缸的推力由負(fù)荷決定,即有: 所以有 在內(nèi),將角a用帶入法,得出最大桿件軸力的變化規(guī)律,求得當(dāng)a角為46度時(shí)桿件軸力的最大值的近似值115999.89N2、擺臂等效桿件壓縮時(shí)桿件強(qiáng)度及剛度校核對(duì)壓縮壓桿的強(qiáng)度條件: (4.8)式中,是擺臂最大等效軸應(yīng)力值,由上知115999.89N;A是擺臂等效軸的橫截面面積,帶入擺臂軸的最小截面面 。即有:對(duì)壓縮桿件的剛度條件: (4.9)即有: 3、擺臂等效懸臂梁的最大彎矩的計(jì)算由上面的計(jì)算過(guò)程知,當(dāng)擺臂轉(zhuǎn)角為46度時(shí)有最大的軸力,同時(shí)有最大的剪力。對(duì)于擺臂等效簡(jiǎn)支梁,先求出擺臂轉(zhuǎn)角為46度時(shí)其最大彎矩然后進(jìn)行彎曲強(qiáng)度及變形校核。針對(duì)4.14,在擺臂穩(wěn)定情況下,由受力平衡求得列剪力彎矩方程:和段 和段 根據(jù)以上剪力和彎矩的求解,可以畫(huà)出剪力及彎矩圖4.16。4、擺臂等效簡(jiǎn)支梁強(qiáng)度剛度校核對(duì)于塑性材料,其彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件為: 由即有: (4.10)式中, 梁內(nèi)最大彎矩截面彎矩值; 抗彎截面模量; 梁截面對(duì)中性軸的慣性矩;最大彎矩截面距中性軸最遠(yuǎn)處。圖4.16 擺臂等效懸臂梁剪力及彎矩圖對(duì)于矩形擺臂截面,截面慣性矩 (4.11)帶入擺臂最小截面,即有: 擺臂截面為對(duì)稱矩形,其截面的上下邊緣最大抗拉應(yīng)力與最大抗壓應(yīng)力相等,即有:500MPa在所選材料的許用應(yīng)力范圍內(nèi)。4.6支腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)擺臂支腿由擺臂支腿的上半部分和擺臂支撐腳構(gòu)成,其設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算數(shù)據(jù)如下:1、支腿高度參數(shù)尺寸的設(shè)計(jì) 參考同類擺臂垃圾車(chē)產(chǎn)品,設(shè)計(jì)選用擺臂垃圾車(chē)U型鋼板最低點(diǎn)到地面的高度距離為490mm,即有支腿的高度h為:支腿寬度數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)為95mm,支腿鋼板厚度選為5mm.2、支腿支撐腳部分尺寸設(shè)計(jì)支腿支撐腳尺寸設(shè)計(jì)為: 長(zhǎng): 100mm 寬: 135mm 高: 129mm與支腿鉸接孔直徑: 67mm 鋼板厚度: 5mm3、支腿上半部分尺寸設(shè)計(jì)由上,擺臂支腿上半部分的高度:支腿上半部分鉸接固定端削孔直徑尺寸: 100mm支腿上半部分鉸接固定邊角度尺寸: 85度支腿上半部分鉸接固定端邊緣長(zhǎng)度尺寸:支腿上半部分液壓缸鉸接端削孔直徑尺寸: 100mm支腿上半部分液壓缸鉸接邊角度尺寸: 80度支腿上半部分液壓缸鉸接端邊緣長(zhǎng)度尺寸:支腿上半部分下端半圓弧直徑: 127mm支腿上半部分下端鉸接孔直徑: 40mm支腿上半部分上端長(zhǎng)度尺寸:4.7本章小結(jié)本章針對(duì)上一章設(shè)計(jì)的擺臂式垃圾車(chē)車(chē)廂副車(chē)架、車(chē)廂、擺臂、廂斗及液壓缸支腿的形式,進(jìn)行了相關(guān)尺寸的選用設(shè)計(jì)、確定計(jì)算及一部分部件的強(qiáng)度校核、剛度校核、彎曲的應(yīng)力及變形的校核,得到了相關(guān)設(shè)計(jì)零部件的最終尺寸。第5章 擺臂式垃圾車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)擺臂車(chē)采用的液壓泵、液壓缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化且由專業(yè)化液壓元件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)。因此在擺臂車(chē)改裝設(shè)計(jì)中只需要進(jìn)行液壓元件選型計(jì)算。其主要內(nèi)容包括液壓缸直徑與行程、液壓泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與內(nèi)徑等。5.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算5.1.1擺臂舉升液壓缸選型與設(shè)計(jì)液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件,以直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)擺動(dòng)的形式,將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出。液壓缸種類繁多。按供油方式可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只往缸的一側(cè)輸入壓力油,活塞僅作單向出力運(yùn)動(dòng),靠外力使活塞桿返回。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油,活塞的正反向運(yùn)動(dòng)均靠液壓力來(lái)完成。按結(jié)構(gòu)形式可以分為活塞缸柱塞缸和伸縮缸。按活塞桿形式可以分為單活塞缸和雙活塞缸。按液壓缸的特殊用途分為串聯(lián)缸增壓缸增速缸多位缸步進(jìn)缸等此類液壓缸不是一個(gè)單純的缸筒,而是和其他的缸筒或構(gòu)件組合而成,又稱組合缸2。從經(jīng)濟(jì)性出發(fā),在滿足使用要求的情況下,選用雙作用單活塞桿液壓缸。1、液壓缸內(nèi)徑d的計(jì)算由,有 (5.1)式中,是在舉升廂斗過(guò)程中由外荷決定的液壓缸最大推力,由前面的計(jì)算,帶入F120000N;是液壓缸中液壓油工作壓力,參照同類產(chǎn)品,選用14。即有:參照液壓缸的設(shè)計(jì),選。2、液壓缸最大工作行程在擺臂最大轉(zhuǎn)角的計(jì)算中計(jì)算出擺臂轉(zhuǎn)過(guò)的角度,由擺臂支點(diǎn)與擺臂鉸接繞點(diǎn)距離為800mm,可近似計(jì)算出擺臂在旋轉(zhuǎn)中擺臂伸出量為:參照液壓缸設(shè)計(jì),選。由以上,擺臂液壓缸選用型車(chē)輛用單活塞桿雙作用、耳環(huán)安裝式結(jié)構(gòu)。型號(hào)為。5.1.2擺臂舉升油泵的選型計(jì)算一般常用的液壓泵分為齒輪泵、柱塞泵、葉片泵、螺桿泵。按泵的流量特性,可分為定量泵和變量泵兩種。前者在泵轉(zhuǎn)速不變時(shí),不能調(diào)節(jié)流量,后者當(dāng)泵轉(zhuǎn)速不變時(shí),通過(guò)變量機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié),可使具有不同的流量。齒輪泵一般為定流量式,葉片泵和柱塞泵有定量式及變量式兩種。對(duì)變量泵,按輸由方式,又可分為單向變向泵和雙向變量泵。前者工作時(shí),輸由方向不可變,后者工作時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié),可以改變輸出油流的方向。齒輪泵分為外嚙合及內(nèi)嚙合中兩種。前者構(gòu)造簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,工作可靠,維護(hù)方便,對(duì)沖擊負(fù)荷適應(yīng)性好,旋轉(zhuǎn)部分慣性小,多用于速度中等,作用力不大的簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng)中,應(yīng)用廣泛。后者制造復(fù)雜,應(yīng)用于飛機(jī)等重量要求很輕的機(jī)器上。由以上,選用單級(jí)齒輪泵。1、液壓泵額定流量 (5.2)式中,V是液壓工作容積,;是舉升時(shí)間,?。皇且簤合到y(tǒng)效率,取。即有:2、液壓泵排量 (5.3)式中,為油泵額定轉(zhuǎn)速,取即有:3、液壓泵工作壓力 (5.4)式中,為擺臂在舉升過(guò)程中的最大推力,帶入; 為液壓缸的工作截面面積,。即有:由以上,液壓泵選擇單級(jí)齒輪泵,型號(hào)為.由于支腿工作需要的液壓力較小,其泵體工作壓力也較擺臂泵體需要的工作液壓力小,也將擺臂泵體的型號(hào)作為液壓系統(tǒng)的所用泵體,即液壓系統(tǒng)的液壓泵型號(hào)為。5.1.3支腿油缸選型計(jì)算由支腿的設(shè)計(jì)計(jì)算中知道支腿的轉(zhuǎn)角,可近似計(jì)算出支腿在旋轉(zhuǎn)中的伸出量為:考慮到支腿液壓缸只起到支出和回收支腿的作用,需要的力也較小,參照支腿的伸出行程量,選用型車(chē)輛用單活塞桿雙作用、耳環(huán)安裝式結(jié)構(gòu),型號(hào)為。5.1.4油箱容積與油管內(nèi)徑計(jì)算1、液壓系統(tǒng)油箱容積計(jì)算液壓系統(tǒng)的用途主要是儲(chǔ)油和散熱。如果容量過(guò)大,占地增加,增加了設(shè)備重量,而且操作不變;過(guò)小,則油溫升高會(huì)超過(guò)許用值,誘掖將會(huì)溢出油箱。液壓系統(tǒng)的油箱容積應(yīng)滿足一下要求:(1)設(shè)備停止運(yùn)行時(shí),液壓油液能夠靠重力作用返回油箱;(2)操作時(shí),油面保持適當(dāng)高度位置;(3)能散發(fā)操作時(shí)產(chǎn)生的熱量;(4)能夠分離出油中的空氣和雜物等。油箱容積一般不小于全部工作液壓缸容積的三倍,即 (5.5)擬設(shè)定液壓系統(tǒng)油箱尺寸為。即油箱選擇系列中63公稱容量。2、液壓管路內(nèi)徑的計(jì)算由計(jì)算公式 (5.6)可以計(jì)算出高壓管路內(nèi)徑 (5.7)式中,是油泵的理論流量,取; 高壓管中油液的流速,取。即有取用。低壓管路內(nèi)徑式中,是低壓管路系統(tǒng)中液壓油的流速,取。即有取用。5.1.5方向控制閥的選型方向控制閥是用來(lái)使液壓系統(tǒng)中的油路通斷或改變油液的流動(dòng)方向,從而控制液壓執(zhí)行元件的起動(dòng)或停止,改變其運(yùn)動(dòng)方向的閥類。包括單向閥、換向閥、壓力表開(kāi)關(guān)等。單向閥又稱止回閥,只允許液流沿著一個(gè)方向通過(guò),而反向液流被截止的方向閥,又包括普通單向閥和液控單向閥兩類。換向閥是利用閥心和閥體相對(duì)位置的不同,來(lái)變換閥體上各主油口的通斷關(guān)系,實(shí)現(xiàn)各油路連通切斷或改變液流方向的閥類。換向閥在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最多,按結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分為滑閥型、錐閥型和轉(zhuǎn)閥型;按換向閥的工作位置和控制的通道數(shù),可分為二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等;按換向閥的操縱方式,可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁、液動(dòng)、電動(dòng)和氣動(dòng)。根據(jù)擺臂垃圾車(chē)使用與要求,選用通用性強(qiáng)可靠性好,維修方便的三位四通手動(dòng)換向閥。5.2操縱方式的選型液壓系統(tǒng)的操縱方式分為以下幾種:(1)機(jī)械操縱式機(jī)械機(jī)械操縱式可靠性好、通用性強(qiáng)、維修方便,但是它的桿件較多,同時(shí)布置復(fù)雜;(2)液壓操縱式液壓式操縱方式借助于手動(dòng)閥控制油壓,以實(shí)現(xiàn)關(guān)閉或打開(kāi)舉升方向控制,實(shí)現(xiàn)擺臂的舉升與下落。它是通過(guò)切斷動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)程的停止,便于遠(yuǎn)距離控制,操縱可靠,缺點(diǎn)是反應(yīng)較慢;(3)氣動(dòng)操作式依靠汽車(chē)貯氣筒壓縮空氣,通過(guò)控制操縱氣控液壓換向閥,控制油路方向?qū)崿F(xiàn)擺臂的舉升下降。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、功能齊全、結(jié)構(gòu)較為先進(jìn),適用于中重型車(chē)。缺點(diǎn)是氣動(dòng)轉(zhuǎn)化成液動(dòng)需要兩套管路。由于機(jī)械操縱式的可靠性好、通用性強(qiáng)、維修方便等優(yōu)點(diǎn),本設(shè)計(jì)中的液壓操作系統(tǒng)均采用機(jī)械操作式。5.3液壓系統(tǒng)原理在擺臂垃圾車(chē)的設(shè)計(jì)中,擺臂兩側(cè)的兩個(gè)液壓缸和起到支撐作用的兩個(gè)支腿液壓缸用到了液壓,屬于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范疇。具體設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖5.1液壓系統(tǒng)中用到了單級(jí)齒輪泵,型和型液壓缸,型二級(jí)同心先導(dǎo)溢流閥,三位四通手動(dòng)換向閥,溢流節(jié)流閥,及濾油器、油箱、高低壓油管等液壓元器件,由它們共同構(gòu)成了液壓系統(tǒng),完成指定的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)擺臂垃圾車(chē)的功能要求。要進(jìn)行提升裝載著垃圾貨物廂斗的工作過(guò)程時(shí),先將控制支腿液壓缸的三位四通手動(dòng)換向閥向上推起,液壓油液由液壓管路進(jìn)入垃圾車(chē)尾部?jī)蓚?cè)支腿液壓缸,推動(dòng)支腿
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