翻转式生活垃圾装载机构尺度综合研究

目前城市生活垃圾压缩车在各大中城市得到了广泛应用，大多数压缩车的垃圾装载都依靠人工完成，装载速度慢，环境污染严重。目前针对生活垃圾压缩车使用的垃圾装载设备国内外研究不多，仅有的几种装载设备存在着造价高、垃圾缠绕、使用维修不方便等缺点，因此未能大面积推广使用。设计一种成本低廉、使用安全方便、装载效率高的新型装载设备是一个亟待解决的课题。本文在对翻转式生活垃圾中转设备进行创新设计的基础上，对实现给定轨迹的装载机构进行了分析与综合，并优化了整体结构。 
1翻转式生活垃圾装载机构的工作原理 
翻转式生活垃圾装载机构主要由翻斗导引液压缸1、垃圾翻斗2、地下垃圾坑3、液压式垃圾推板4、铰接式转斗液压缸5组成。其工作原理是：翻转式生活垃圾装载设备不工作时，垃圾翻斗2紧贴地下垃圾坑3底部，需要装运垃圾时，液压式垃圾推板4开始动作，将生活垃圾推入垃圾翻斗2，推板4退回；翻斗导引液压缸1开始动作，盛满垃圾的翻斗2按预定的轨迹前推一段距离后，装卸翻斗底部铰接的液压缸5开始动作，垃圾翻斗2翻转至适当的角度，垃圾卸入压缩车。翻斗导引液压缸1回位后转斗液压缸5回位，垃圾翻斗2回到初始位置，完成一个循环，如图1所示。 

 
图1翻转式生活垃圾装载机构结构示意图 
2装载机构运行轨迹分析与综合 
在设计翻转式生活垃圾装载机构时，要防止垃圾翻斗下积压残余垃圾。为了避免这种情况的出现，需要确定转斗油缸和翻斗导引油缸合适的尺寸参数和安装位置，从而得到合理的运动轨迹。 
在本课题中需要垃圾翻斗实现P1至P5段的运行轨迹，如图2所示，相关位置的坐标分别为： 
P1（0，0.1），P2（0.1，0.03），P3（0.2，0） 

 
图2翻转机构运动示示意图 
2.1翻斗导引液压缸的综合 
1）导引液压缸铰链点B1的轨迹圆确定 
导引液压缸铰链点B1的确定与垃圾翻斗的位移密切相关，作平面运动的刚体从位置1运动至位置j时的位移矩阵为[Dij]， 
 
其中θij为垃圾翻斗从位置i运行至位置j时所转过的角度，θ12≈100°，θ13≈150°。 
利用式（1）可求得垃圾翻斗在运行轨迹尸P1P3过程中各段的位移矩阵 

 
其中dikj为位移矩阵[Dlj」中第i行k列的元素。 
翻斗导引液压缸与垃圾翻斗和机架分别组成转动副和移动副，给定垃圾翻斗的若干个位置∑1，∑2，…，∑j，液压缸与垃圾翻斗的铰接点B的相应位置为B1，B2，…，Bj，这一系列点必在同一直线上，该直线代表翻斗导引液压缸与机架构成移动副的方位线，从而B，B2，…，Bj中每两点的连线的斜率相等，翻斗导引液压缸的位移约束方程为 


3）求翻斗导引液压缸的倾角（与X轴正向夹角）α及导引液压缸铰链点的第二、三位置B2，B3的坐标。 2.2转斗液压缸的综合 
求转斗液压缸动铰链点A，的位置坐标a1x，a1y。 
转斗液压缸与垃圾翻斗和机架组成两个转动副，转斗液压缸相当于R-R导引杆，给定垃圾翻斗的若干个位置∑1，∑2，…，∑j，转斗液压缸动铰接点A的相应位置为A1，A2，…，Aj，这一系列点必在以A0为圆心的圆上，如图2所示，由此可得转斗液压缸的位移约束方程为 
 
A0为固定铰链点，A1，A2，A3分别是动铰链点的3个位置，第二、第三位置与第一位置有关系式 

 

 
3结束语 
翻转式生活垃圾装载机构是在满足生活垃圾压缩车使用条件基础上所做的创新设计产品，它具有成本低、效率高、结构简单、倾倒垃圾方便、无污染的优点。利用机构综合的方法进行了装载机构的设计，与图解法相比结果更精确，所设计机构可使垃圾翻斗的铲点按照预定运行轨迹将垃圾铲起并装入垃圾压缩车，避免了残余垃圾积压在翻斗底部的情况。特殊的结构避免了某些装载设备中垃圾缠绕和堵塞的问题，有效提高了垃圾的装载效率。 
参考文献：略