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摘要：针对压缩垃圾车的一些功能要求，设计了其液压系统，并根据垃圾车的工位状况，增加了控制系统，使各工位之间协调工作，降低了操作的复杂程度。然后基于AMESim建立了液压系统的仿真模型，对垃圾车液压系统各个工位的动作顺序进行了仿真分析。并对顺序阀对系统的影响进行了比较研究。
关键词：压缩式垃圾车；控制系统；仿真分析；AMESim
The Design and Analysis of Hydraulic System of Compression Refuse Collector
CHEN Long-jiao1 CAO Bin-bin2
（Taiyuan Heavy Machinery Gourp Yuci Hydraulic Industry Co.，Ltd Shanxi Jinzhong 030600）
ABSTRACT：Based on the request of compression refuse collector，its hydraulic system was designed. The control system was added according to its service condition，which makes the operation more convenient. The simulation model was built based on AMESim and the operation process was simulated. Finally，the influence of flow control valve on the system was analyzed through the simulation model.
Keywords：compression refuse collector；control system；simulation analysis；AMESim
引言
早在20 世纪80 年代中期，我国在引进国外技术基础上开发出后装压缩式垃圾车。由于这种垃圾车较其他运输车辆具有垃圾压缩比高、装载量大、密闭运输、消除了垃圾运输过程中的二次污染等优势，而得到快速发展，市场不断扩大，种类和型号逐渐丰富，成为现代城市垃圾收集、清运的重要的专业化运输与作业车辆[1-5]。
按照垃圾装载机构的设置部位，垃圾车可分为前装式、侧装式和后装式；按垃圾装载后的状态，垃圾车又可分为压缩式和非压缩式两种[5-6]。目前国内使用较多的是侧装非压缩式垃圾车，但是，随着垃圾中塑料、纸张等低比重物含量的增加，非压缩的装载方式已显得不经济，一些城市开始使用后装压缩式垃圾车，而且已呈不断上升趋势，有关主管部门也将后装压缩式垃圾车列为今后城市垃圾车发展的方向。压缩式垃圾车由密封式垃圾厢、液压系统和操作系统组成。整車为全密封型，自行压缩、自行倾倒、压缩过程中的污水全部进入污水厢，较为彻底的解决了垃圾运输过程中的二次污染问题，关键部位采用优质的部件，具有压力大、密封性好、操作方便、安全等优点。
后装压缩式垃圾车自动化程度高，提高了垃圾运载能力，降低了运输成本，是收集、运输城市生活垃圾的理想工具，是垃圾车的发展趋势。本研究对垃圾车液压系统进行了仿真分析，并对控制方式进行了改进。
1结构模型及工作原理
在液压系统的作用下，通过电磁换向阀的换向，实现料箱的升降和后门的启闭，控制料箱和后门的各种动作，将料箱的垃圾倒入车厢后，通过装填机构的扫刮，在车厢内将其压实；当压向垃圾的负荷达到预定压力时，中位O型机能的电磁换向阀自动切换到中位进行保压。同时污水反排开启，实现垃圾中污水的反排动作。各个工位无杆腔油路上均装有调速阀来进行流量的控制。后门启闭工位在有杆腔油路装有调速阀来提供背压，提高后门启闭的平稳性。
1.推板 2、厢体 3、料箱
2.仿真计算模型
采用AMESim建立垃圾车液压系统的模型，并对其工作过程进行仿真，模型如图2所示，仿真用到的主要参数如表1所示。压缩工位液压缸的行程为2000mm，仿真中设置的系统工作时长为90s。
电磁换向阀1在中位时，泵直接卸荷不进行工作，当换向阀切换至右位时，泵开始向系统提供压力。首先电磁换向阀5切换至右位，使得后门打开。同时通过转换信号使得电磁换向阀3切换至左位，压缩垃圾的液压缸卸荷。当后门完全打开后，操作电磁换向阀4切换至右位，料箱升起将垃圾倒入车厢。当料箱液压缸活塞杆的位置达到预设位置时，输出信号转变操作电磁换向阀3的控制信号，使得电磁换向阀3切换到右位对进入车厢的垃圾进行压缩。随着压缩程度的增加，施加在液压缸活塞杆上的压力逐渐增大。当压力增大到预设压力时，输出信号来改变电磁换向阀3的控制信号，使得电磁换向阀3换向到中位进行保压。输出的信号同时也会去操作电磁换向阀2，使得污水反排液压缸进行动作。
3.仿真结果分析
3.1各工位动作分析
根据上述条件仿真得到的结果如图3和4所示。当电磁换向阀1切换到工作位后，首先操作后门打开（图3中3～9s），后门打开后操作电磁换向阀3换到左位，压缩缸左端泄油。若为第一次操作，此时液压缸应在左端不动作。后门打开后使料箱升起将垃圾倒入车厢（图3中7～12s）。料箱升起后在最高位置维持21s，然后先降下（图3中33～39s），后门再关闭（图3中37～43s）。
在料箱从最高位置降落下来时（图3中33s），压缩液压缸开始动作（图4中37s）。当液压缸活塞杆上施加的力达到活塞最大推力（94KN）的大小（图4中72s），电磁换向阀切换回中位，使得液压缸活塞的位置一直维持在1.04m左右。然后污水反排缸开始动作（图4中72s）。
3.2调速阀影响分析
调速阀能维持稳定的流量，不随系统压力和温度而变化。用其控制液压回路中的流量，从而精确的控制执行元件的速度。带单向阀型可获与控流反向的自由液流。这里对操作后门启闭的液压缸进油口和回油口上的调速阀进行对比分析。从图5a中可知，在液压缸活塞行进的过程中，如果没有调速阀的影响，液压缸无杆腔的压力波动范围为4.3～10MPa。而在油路中添加了调速阀后，液压缸无杆腔的压力波动呈逐渐缩小的趋势最后达到设置的12MPa。而且通过合理的调解还可以减小调速阀对液压缸活塞速度的影响（图5b）。
4结论
本文对压缩式垃圾车的液压系统进行了设计改进，增加了信号传输系统，工位的一些动作可以自动的进行，使得垃圾车的操作更加的简单，提高工作效率。然后对液压系统进行了建模仿真，对各个工位的动作情况进行了验证。最后，对调速阀在油路中的作用进行了分析研究，发现可以明显的降低换向过程中压力波动的大小。
参考文献：
[1]李志明，王玉林，郝希阳，张健，耿超.后装式垃圾车压缩装置液压系统设计与仿真[J].机械制造，2017，55（12）：45-49.
[2]陈修宇.一种具有装填、压缩功能的垃圾车设计[J].内燃机与配件，2018（01）：23-24.
[3]周晖.压缩式垃圾车液压系统故障诊断方法探索[J].科教导刊（上旬刊），2016（07）：56-57.
[4]黄有林，李自光，苏文明.后装压缩式垃圾车液压系统及控制系统设计[J].专用汽车，2011（04）：60-61+63.
[5]殷俊.后装压缩式垃圾车液压系统及控制系统设计[J].企业技术开发，2015，34（15）：12+15.
[6]皮晓明，何真伟.后装式压缩垃圾车的液压系统及PLC控制系统设计[J].机械设计与制造，2006（08）：123-124.
关键词：压缩式垃圾车；控制系统；仿真分析；AMESim
The Design and Analysis of Hydraulic System of Compression Refuse Collector
CHEN Long-jiao1 CAO Bin-bin2
（Taiyuan Heavy Machinery Gourp Yuci Hydraulic Industry Co.，Ltd Shanxi Jinzhong 030600）
ABSTRACT：Based on the request of compression refuse collector，its hydraulic system was designed. The control system was added according to its service condition，which makes the operation more convenient. The simulation model was built based on AMESim and the operation process was simulated. Finally，the influence of flow control valve on the system was analyzed through the simulation model.
Keywords：compression refuse collector；control system；simulation analysis；AMESim
引言
早在20 世纪80 年代中期，我国在引进国外技术基础上开发出后装压缩式垃圾车。由于这种垃圾车较其他运输车辆具有垃圾压缩比高、装载量大、密闭运输、消除了垃圾运输过程中的二次污染等优势，而得到快速发展，市场不断扩大，种类和型号逐渐丰富，成为现代城市垃圾收集、清运的重要的专业化运输与作业车辆[1-5]。
按照垃圾装载机构的设置部位，垃圾车可分为前装式、侧装式和后装式；按垃圾装载后的状态，垃圾车又可分为压缩式和非压缩式两种[5-6]。目前国内使用较多的是侧装非压缩式垃圾车，但是，随着垃圾中塑料、纸张等低比重物含量的增加，非压缩的装载方式已显得不经济，一些城市开始使用后装压缩式垃圾车，而且已呈不断上升趋势，有关主管部门也将后装压缩式垃圾车列为今后城市垃圾车发展的方向。压缩式垃圾车由密封式垃圾厢、液压系统和操作系统组成。整車为全密封型，自行压缩、自行倾倒、压缩过程中的污水全部进入污水厢，较为彻底的解决了垃圾运输过程中的二次污染问题，关键部位采用优质的部件，具有压力大、密封性好、操作方便、安全等优点。
后装压缩式垃圾车自动化程度高，提高了垃圾运载能力，降低了运输成本，是收集、运输城市生活垃圾的理想工具，是垃圾车的发展趋势。本研究对垃圾车液压系统进行了仿真分析，并对控制方式进行了改进。
1结构模型及工作原理
在液压系统的作用下，通过电磁换向阀的换向，实现料箱的升降和后门的启闭，控制料箱和后门的各种动作，将料箱的垃圾倒入车厢后，通过装填机构的扫刮，在车厢内将其压实；当压向垃圾的负荷达到预定压力时，中位O型机能的电磁换向阀自动切换到中位进行保压。同时污水反排开启，实现垃圾中污水的反排动作。各个工位无杆腔油路上均装有调速阀来进行流量的控制。后门启闭工位在有杆腔油路装有调速阀来提供背压，提高后门启闭的平稳性。
1.推板 2、厢体 3、料箱
2.仿真计算模型
采用AMESim建立垃圾车液压系统的模型，并对其工作过程进行仿真，模型如图2所示，仿真用到的主要参数如表1所示。压缩工位液压缸的行程为2000mm，仿真中设置的系统工作时长为90s。
电磁换向阀1在中位时，泵直接卸荷不进行工作，当换向阀切换至右位时，泵开始向系统提供压力。首先电磁换向阀5切换至右位，使得后门打开。同时通过转换信号使得电磁换向阀3切换至左位，压缩垃圾的液压缸卸荷。当后门完全打开后，操作电磁换向阀4切换至右位，料箱升起将垃圾倒入车厢。当料箱液压缸活塞杆的位置达到预设位置时，输出信号转变操作电磁换向阀3的控制信号，使得电磁换向阀3切换到右位对进入车厢的垃圾进行压缩。随着压缩程度的增加，施加在液压缸活塞杆上的压力逐渐增大。当压力增大到预设压力时，输出信号来改变电磁换向阀3的控制信号，使得电磁换向阀3换向到中位进行保压。输出的信号同时也会去操作电磁换向阀2，使得污水反排液压缸进行动作。
3.仿真结果分析
3.1各工位动作分析
根据上述条件仿真得到的结果如图3和4所示。当电磁换向阀1切换到工作位后，首先操作后门打开（图3中3～9s），后门打开后操作电磁换向阀3换到左位，压缩缸左端泄油。若为第一次操作，此时液压缸应在左端不动作。后门打开后使料箱升起将垃圾倒入车厢（图3中7～12s）。料箱升起后在最高位置维持21s，然后先降下（图3中33～39s），后门再关闭（图3中37～43s）。
在料箱从最高位置降落下来时（图3中33s），压缩液压缸开始动作（图4中37s）。当液压缸活塞杆上施加的力达到活塞最大推力（94KN）的大小（图4中72s），电磁换向阀切换回中位，使得液压缸活塞的位置一直维持在1.04m左右。然后污水反排缸开始动作（图4中72s）。
3.2调速阀影响分析
调速阀能维持稳定的流量，不随系统压力和温度而变化。用其控制液压回路中的流量，从而精确的控制执行元件的速度。带单向阀型可获与控流反向的自由液流。这里对操作后门启闭的液压缸进油口和回油口上的调速阀进行对比分析。从图5a中可知，在液压缸活塞行进的过程中，如果没有调速阀的影响，液压缸无杆腔的压力波动范围为4.3～10MPa。而在油路中添加了调速阀后，液压缸无杆腔的压力波动呈逐渐缩小的趋势最后达到设置的12MPa。而且通过合理的调解还可以减小调速阀对液压缸活塞速度的影响（图5b）。
4结论
本文对压缩式垃圾车的液压系统进行了设计改进，增加了信号传输系统，工位的一些动作可以自动的进行，使得垃圾车的操作更加的简单，提高工作效率。然后对液压系统进行了建模仿真，对各个工位的动作情况进行了验证。最后，对调速阀在油路中的作用进行了分析研究，发现可以明显的降低换向过程中压力波动的大小。
参考文献：
[1]李志明，王玉林，郝希阳，张健，耿超.后装式垃圾车压缩装置液压系统设计与仿真[J].机械制造，2017，55（12）：45-49.
[2]陈修宇.一种具有装填、压缩功能的垃圾车设计[J].内燃机与配件，2018（01）：23-24.
[3]周晖.压缩式垃圾车液压系统故障诊断方法探索[J].科教导刊（上旬刊），2016（07）：56-57.
[4]黄有林，李自光，苏文明.后装压缩式垃圾车液压系统及控制系统设计[J].专用汽车，2011（04）：60-61+63.
[5]殷俊.后装压缩式垃圾车液压系统及控制系统设计[J].企业技术开发，2015，34（15）：12+15.
[6]皮晓明，何真伟.后装式压缩垃圾车的液压系统及PLC控制系统设计[J].机械设计与制造，2006（08）：123-124.