CN103129884A - 一种基于新型装载机构的环卫运输车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于新型装载机构的环卫运输车，包括车头、车架、垃圾车厢和装载机构；装载机构包括转块及垃圾桶、拉杆、举升臂、基座、动臂油缸、举升油缸和摇臂；第一动臂、举升油缸、第二动臂和动臂油缸分别通过第一铰链、第二铰链、第三铰链和第四铰链铰接在基座上；动臂油缸还与第二动臂铰接，铰接点设置在第二动臂的上端；摇臂一端与第二动臂铰接，铰接点位于第二动臂的顶端，摇臂另一端与拉杆铰接，铰接点位于拉杆的顶端；举升臂一端与举升油缸铰接，铰接点位于举升油缸的顶端，举升臂另一端与转块及垃圾桶铰接；拉杆另一端与转块及垃圾桶铰接；本发明使得垃圾清运更经济省力、更环保快捷，应用范围更广，提高了装运容积和效率。

Description

一种基于新型装载机构的环卫运输车

技术领域

本发明涉及环卫运输车，特别是涉及一种基于新型装载机构的环卫运输车，用于垃圾清运。

背景技术

据2000年统计，全国城市年清运生活垃圾约2.5亿吨，并以每年8％～10％的增长率逐年增加，这已成为当前我国面临的四大环境污染之一。国内目前使用的环卫运输车主要有自卸式、集装箱式、摆臂式、挂桶式、后装压缩式和车厢可卸式等。而我国各城市现使用的环卫运输车，有的不带装载机构，必须依靠人力或者其它装载机械的协助才能完成垃圾的收集工作。有的虽然带有装载机构，但装载效率不高，噪声大，装载过程极易造成撒落、飞扬等二次污染。国外环卫设备结构复杂，造价高，市场上急需容量大、二次污染小，垃圾提升便利、稳定的环卫运输车。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种垃圾提升便利、稳定，噪音低，二次污染小，垃圾装载量大且经济实用的环卫运输车。

本发明针对目前垃圾清运效率不高、容量不大、应用不广，以及造成二次污染的问题，将运输车、装载机构和垃圾桶相结合，提供一种高效、低污染和低噪声的基于新型装载机构的环卫运输车，提高垃圾清运设备应用的经济性和普及性，满足各类城市和多种环境下的垃圾清运及设备普及性和环保需求。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种基于新型装载机构的环卫运输车，包括车头、车架、垃圾车厢和装载机构；车头包括发动机、电控系统以及动力传动机构；车架包括底盘和轮胎；车架上设有垃圾车厢；装载机构固定在底盘上，位于底盘边侧的前部；

所述装载机构包括转块及垃圾桶、拉杆、举升臂、第一动臂、第二动臂、液压泵、基座、动臂油缸、举升油缸和摇臂；第一动臂、举升油缸、第二动臂和动臂油缸分别通过第一铰链、第二铰链、第三铰链和第四铰链铰接在基座上；动臂油缸还与第二动臂铰接，铰接点设置在第二动臂的上端；摇臂一端与第二动臂铰接，铰接点位于第二动臂的顶端，摇臂另一端与拉杆铰接，铰接点位于拉杆的顶端；举升臂一端与举升油缸铰接，铰接点位于举升油缸的顶端，举升臂另一端与转块及垃圾桶铰接，铰接点位于转块及垃圾桶上；拉杆另一端与转块及垃圾桶铰接，铰接点位于转块及垃圾桶上；举升臂、摇臂与第一动臂共同在铰接点铰接，铰接点位于第一动臂的顶点，在举升臂的上端和摇臂的中部；液压泵通过换向阀分别与动臂油缸和举升油缸连接；第四铰链位于第一铰链、第二铰链连线的中垂线上，第三铰链、第二铰链连线与第一铰链、第二铰链连线垂直。

为进一步实现本发明目的，所述基座与底盘固定为一体，位于驾驶室与垃圾车厢之间。所述垃圾车厢设有后盖。所述垃圾车厢为可压缩封闭式垃圾车箱。所述装载机构的安装空间宽度为500mm，安装在距地面900mm的底盘边侧的前部横梁上。

本发明实采用并有机结合了机、液、电、控制技术、计算机运动仿真技术，相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、采用压缩式的封闭垃圾车箱，车箱装载量大，容积效率高，解决了垃圾暴露、灰尘大，以及易造成撒落、飞扬等出现的二次污染的问题，提高了运输效率。

2、采用液压技术。使清运车具有可靠性好，自动化程度高，易于维护、使用周期长，经济性好的优点。

3、采用了机构设计方法和动态仿真技术。设计的这种新型的挂桶压缩式垃圾车，使结构尺寸和外形很好结合，机构运动协调合理、配合有序。节省了人力，提高了装载机构效率，对垃圾的收集也方便快捷，大大增加了应用的普遍性。

4、综合的一体化技术。采用了机构设计、液压、自动化等综合技术，使得环卫运输车的自动化、效率和实用性等均得到提高，解决了以往在居民居住点较分散的区域使用不便的难题，完全可以取代现有的环卫运输车，实现高效、经济和环保的需要

附图说明

图1为本发明环卫运输车的组成结构示意图；

图2装载机构的结构示意图；

图3为举升臂和摇臂的结构示意图及在A点处的连接关系；

图4为本发明装载机构的受力情况图。

图中示出：转块及垃圾桶1、拉杆2、举升臂3、第一动臂4、第二动臂8、液压泵5、基座6、动臂油缸7、举升油缸9、摇臂10、驾驶室11、垃圾车厢12、垃圾车厢后盖13和底盘14。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图及实施方式对本发明作进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施方式表述的范围。

如图1所示，一种基于新型装载机构的环卫运输车，包括车头11、车架、垃圾车厢12和装载机构；车头11和车架都为通用垃圾车的车头和车架；车头包括发动机，电控系统以及动力传动机构，提供动力，操作；车架包括底盘14和轮胎；车架上设有垃圾车厢12；垃圾车厢设有后盖13，开启用于卸载垃圾，关闭用于防止垃圾漏出；装载机构固定在底盘14上，位于底盘14边侧的前部。

如图2所示，装载机构包括转块及垃圾桶1、拉杆2、举升臂3、第一动臂4、第二动臂8、液压泵5、基座6、动臂油缸7、举升油缸9和摇臂10；第一动臂4、举升油缸9、第二动臂8和动臂油缸7分别通过第一铰链O₁、第二铰链O₂、第三铰链O₃和第四铰链O₄铰接在基座6上；动臂油缸7还与第二动臂8铰接，铰接点D设置在第二动臂8的上端；摇臂10一端与第二动臂8铰接，铰接点B位于第二动臂8的顶端，摇臂10另一端与拉杆2铰接，铰接点E位于拉杆2的顶端；举升臂3一端与举升油缸9铰接，铰接点C位于举升油缸9的顶端，举升臂3另一端与转块及垃圾桶1铰接，铰接点F位于转块及垃圾桶1上；拉杆2另一端与转块及垃圾桶1铰接，铰接点G位于转块及垃圾桶1上；

如图3所示，举升臂3、摇臂10与第一动臂4共同在铰接点A铰接，铰接点A位于第一动臂4的顶点，在举升臂3的上端和摇臂10的中部；第一动臂4起到支撑及旋转的作用，当举升油缸9动作，带动举升臂3、摇臂10绕铰接点A旋转，使得垃圾桶产生上下或者旋转的动作。同时在力的作用下，使得第一动臂4绕第一铰链O₁旋转，实现举升臂3、摇臂10左右旋转，使得垃圾桶产生左右方向的动作。铰接点A点为整个装载机构的重心。

液压泵5通过换向阀分别与动臂油缸7和举升油缸9连接；第二铰链O₂、第三铰链O₃、第四铰链O₄位于同一直线上，第一铰链O₁与第二铰链O₂连线的中点与第四铰链O₄相距430mm。

转块及垃圾桶1提升过程中，举升油缸9收缩，使得举升臂3绕铰接点A旋转，垃圾桶举升到垃圾车厢垃圾口的位置，此时液压控制动臂油缸7收缩，使第二动臂8旋转，带动摇臂10绕铰接点A旋转，使得拉杆2拉动垃圾桶倾斜，把垃圾倒入垃圾车厢。

转块及垃圾桶1下降过程中，液压控制动臂油缸7伸长，使第二动臂8旋转，带动摇臂10绕铰接点A旋转，使得拉杆2拉动垃圾桶回正，举升油缸9伸长，使得举升臂3绕铰接点A旋转，垃圾桶下降到原来的位置。

一般地，可设O₁，O₂，O₃，O₄分别为第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链的中心位置，O点是O₁O₂的中点，A为举升臂、摇臂与第一动臂共同的铰接点。如图4所示，装载机构处于载荷最大工况时，以A为支点，满足力矩平衡关系：F_t1L₂＝G₁L₁；以O为支点，满足力矩平衡关系：F_t2L₄＝G₁(L₁+L₃)+G₂L₃；其中G₁为垃圾桶满载时的重力，G₂为整个装载机构的重力，F_t1、F_t2分别为动臂油缸和举升油缸的工作载荷(作用方向为沿着活塞运动方向)，L₁为A点到转块及垃圾桶的重心所在竖直线的距离；L₂为O₂到O₁A的垂线距离；L₃为O点到A点垂线的距离；L₄为O点到动臂油缸所在直线的距离，根据上述两个关系式可以确定第一铰链O₁、第二铰链O₂和第四铰链O₄的位置。根据关系式L₅＝3R可以确定第三铰链O₃的位置，L₅为第二铰链O₂与第三铰链O₃之间的距离，R为铰链的半径。

实施例

一种基于新型装载机构的环卫运输车，包括车头11、车架、垃圾车厢12和装载机构；车头11和车架都为通用垃圾车的车头和车架；车头包括发动机，电控系统以及动力传动机构，提供动力，操作；车架包括底盘14和轮胎；车架上设有垃圾车厢12；垃圾车厢设有后盖13；装载机构固定在底盘14上，位于底盘14边侧的前部。基座6与底盘14固定为一体，位于驾驶室10与垃圾车厢11之间处；底盘选择东风多利卡汽车底盘(底盘型号：EQ3081TJA)所提供的参数，装载机构的安装空间宽度为500mm，安装于距离地面900mm的横梁上，需要升举的高度为2700mm，车箱顶部的垃圾投入口与装载机构中轴线偏离值为650mm。装载机构中，第四铰链O₄位于第一铰链O₁和第二铰链O₂连线的中垂线上，第三铰链O₃和第二铰链O₂连线与第一铰链O1和第二铰链O₂连线垂直。第一铰链O₁、第二铰链O₂、第三铰链O₃和第四铰链O₄的位置点分别定义为O₁、O₂、O₃和O₄；相应地，点A、B、C、D、E、F、G分别为图1中铰接点；其中O₁O₂长248mm，O₂O₃长76.2mm，O₃O₄长300mm，O₁A长120mm，O₄D长600-1000mm，BA长297mm，CA长270mm，AE长180mm，O₂C长700-1200mm，O₃D长820mm，O₃B长1200mm，AF长1200mm，EG长1100mm，FG长155mm。动臂油缸7的伸缩范围为0～250mm，移动速度为v1＝62.5mm/s；举升油缸9的伸缩范围为0～480mm，移动速度为v2＝120mm/s。各构件的尺寸设计如表1所示。

表1各构件的尺寸长度(mm)

构件

尺寸

构件

尺寸

构件

尺寸

构件

尺寸

O1O2

248

O4D

600～1000

O2C

700～1200

AF

1200

O2O3

76.2

BA

297

O3D

820

EG

1100

O3O4

300

CA

270

O3B

1200

FG

155

O1A

1200

AE

180

本实施例要保证机构具有确定的运动，则机构的原动件数目应该等于机构的自由度的数目。如果机构的原动件数小于机构的自由度，机构的运动将不确定；如是原动件数大于机构的自由度，则将导致机构无法运动，进而导致机构中最薄弱的环节损坏。本装载机构属于平面机构，每个自由构件具有3个自由度。而每个平面低副(转动副和移动副)各提供2个约束，每个平面高副只提供1个约束。

根据机构的自由度计算公式：F＝3n-(2p_l+p_h)，其中：n为活动构件数(机架不属于活动构件)，p_l为低副个数，p_h为高副个数。

本实施例装载机构中，一共有10个活动构件，即n＝10，转动副12个，移动副2个，即平面低副p₁＝14个，无高副，即p_h＝0。利用机构自由度的计算公式，可得出该装载机构的自由度是：

F＝3n-(2p₁+p_h)＝3·10-(2·14+0)＝2

由于该装载机构由两个液压油缸驱动，即原动件是2个，因此，满足机构具有确定运动的条件。

该设计装载机构的优点在于：在满足力学要求的情况下，结构简单，各个部件的运动关系简单，机构的装载效率达到最优水平，对垃圾的收集方便快捷，噪声低，有效的减少劳动量、降低劳动强度，借助机、电、液联合自动控制系统、电脑控制系统及手动操作系统，实现垃圾装载工作过程的自动化，提高该机构的机械自动化程度。

运动仿真结果显示，该发明装载机构一次装载的时间为8s；动臂油缸的伸缩范围是0～250mm，移动速度是v1＝62.5mm/s，升臂油缸的伸缩范围是0～480mm，移动速度是v2＝120mm/s。此时的油缸压力曲线较为平缓，满足力学要求，同时使得装载效率达到最佳水平。该发明能够解决垃圾清运效率不高、应用不广，噪音大，以及造成二次污染等问题，提升环卫设备使用的可靠性，经济性和便捷性，还可以有效减少二次污染。该发明能够解决无装载机构存在的费力和浪费人工问题，该装载机构能够完全代替人工将垃圾装至车厢。

以上对发明所提供的基于新型装载机构的环卫运输车进行了详细介绍，本文应用了具体个例对本发明的结构、原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于新型装载机构的环卫运输车，包括车头、车架、垃圾车厢和装载机构；车头包括发动机、电控系统以及动力传动机构；车架包括底盘和轮胎；车架上设有垃圾车厢；装载机构固定在底盘上，位于底盘边侧的前部；

其特征在于：所述装载机构包括转块及垃圾桶、拉杆、举升臂、第一动臂、第二动臂、液压泵、基座、动臂油缸、举升油缸和摇臂；第一动臂、举升油缸、第二动臂和动臂油缸分别通过第一铰链、第二铰链、第三铰链和第四铰链铰接在基座上；动臂油缸还与第二动臂铰接，铰接点设置在第二动臂的上端；摇臂一端与第二动臂铰接，铰接点位于第二动臂的顶端，摇臂另一端与拉杆铰接，铰接点位于拉杆的顶端；举升臂一端与举升油缸铰接，铰接点位于举升油缸的顶端，举升臂另一端与转块及垃圾桶铰接，铰接点位于转块及垃圾桶上；拉杆另一端与转块及垃圾桶铰接，铰接点位于转块及垃圾桶上；举升臂、摇臂与第一动臂共同在铰接点铰接，铰接点位于第一动臂的顶点，在举升臂的上端和摇臂的中部；液压泵通过换向阀分别与动臂油缸和举升油缸连接；第四铰链位于第一铰链、第二铰链连线的中垂线上，第三铰链、第二铰链连线与第一铰链、第二铰链连线垂直。

2.根据权利要求1所述的基于新型装载机构的环卫运输车，其特征在于：所述基座与底盘固定为一体，位于驾驶室与垃圾车厢之间。

3.根据权利要求1所述的基于新型装载机构的环卫运输车，其特征在于：所述垃圾车厢设有后盖。

4.根据权利要求3所述的基于新型装载机构的环卫运输车，其特征在于：所述垃圾车厢为可压缩封闭式垃圾车箱。

5.根据权利要求1所述的基于新型装载机构的环卫运输车，其特征在于：所述装载机构的安装空间宽度为500mm，安装在距地面900mm的底盘边侧的前部横梁上。

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