CN106829280B - 一种后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统，包括液压油箱、液压泵、溢流阀、多路阀组、滑板油缸、推板多级油缸、单向阀，所述的液压油箱通过液压泵连接多路阀组，多路阀组分别连接滑板油缸、推板多级油缸，系统还包括背压阀、控制器、第一压力传感器、第二压力传感器、位移传感器和接近开关，背压阀连在推板多级油缸最后一级大腔和油箱之间，推板多级油缸上设有位移传感器，且位移传感器和其滑动部分分别安装在推板多级油缸的最后一级缸筒和第一级活塞杆上，第一压力传感器设置在滑板油缸的加载腔，第二压力传感器设置在推板多级油缸的最后一级大腔，接近开关的感应头设置在滑板油缸行程最短时活塞杆头部位置，位移传感器、两只压力传感器和接近开关的信号输出端分别接入控制器的信号采集端，控制器的信号输出端连接背压阀的控制端口。

Description

一种后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统及控制方法

技术领域

本发明属于液压系统技术领域，具体涉及一种后装压缩式垃圾车的恒压缩力调节系统。

背景技术

后装压缩式垃圾车是一种垃圾收集与转运的环卫专用车辆，具有垃圾运量大、且可避免沿途撒漏而造成二次污染的优点。其结构主要包括：二类汽车底盘、密封垃圾箱、推板机构、填料器、刮板滑板机构、倾倒装置以及相关的液压和电气系统。具体工作流程为：倾倒装置将垃圾桶翻起，垃圾入斗；刮板上翻；滑板带着刮板下降到位；刮板反转将垃圾挖起；滑板带着刮板上升，将垃圾压入箱内。循环作业直至垃圾箱装满，垃圾运送至卸料场，填料器整体在举升油缸的作用下向上翻转，推板油缸伸出推动推板向后移动，将整箱垃圾推出车外而卸料。

压缩式垃圾车的压缩比是其重要的性能指标，主要取决于压缩机构的压缩能力，目前压缩机构都是采用双向压缩的方式。装载垃圾前，推板油缸完全伸出，将推板移至厢体最后部，在推板油缸出口设置一只背压阀，在滑板上升垃圾压缩过程中，背压阀溢流，因此垃圾受到双向压缩的作用而变得密实，同时，由于滑板提供的压缩力大于推板油缸的背压压缩力，因此垃圾被双向压缩的同时向车厢前部移动，边压缩边装载，这样垃圾就可以层层压实，而避免“前松后紧”的现象。但这种结构主要存在以下几方面的问题：

(1)压缩比不够高；由于滑板油缸一般45度斜置，所以滑板油缸的输出力只有其水平分力用于垃圾压缩，而且随着厢内垃圾量的增多，垃圾与厢体的摩擦力变大，容易造成垃圾快装满时，滑板推不动垃圾而不能完成装载任务，因此背压阀压力不能设置太高。

(2)垃圾卸载困难；由于背压阀压力设置不能太高，因此在推板伸出垃圾卸料时，背压阀溢流而使推板不能完成伸出动作。针对问题(2)，专利CN201746005U提出了一种正背压独立调节液压回路，但是问题(1)仍然存在。

针对问题(1)压缩比较小的缺点，一种如图1所示的背压阀结构被提出，并在市场上经常使用。背压阀由逻辑阀A1、换向阀A2和溢流阀A3构成，滑板油缸加载腔压力用于控制换向阀A2换向。工作时，一开始，逻辑阀A1和换向阀A2关闭，随着滑板提升，垃圾被压缩，当滑板压力达到换向阀A2的压力Ps时该阀开启，同时逻辑阀A1也打开，在滑板继续上升的过程中，设定压力较小的溢流阀A3被打开，这样可以保证阀打开前，垃圾被充分压缩，阀打开后完成边压缩边装载的过程。但该方案存在以下问题：

(1)当垃圾量较少，并且装载的垃圾压缩性较小时，容易出现阀A1、A2频繁开关而影响滑板上升的现象。主要原因是换向阀A2和逻辑阀A1打开后，溢流阀A3也溢流，但由于其设定压力较小，从而使得滑板缸加载腔的压力又小于Ps，导致换向阀A2和逻辑阀A1关闭，那么滑板腔压力又上升而大于Ps，使得阀A1、A2重新打开，这样反反复复的开关，影响装载动作的完成，也会损坏密封件。

(2)车厢内垃圾量较多时，每一次滑板上升压缩新装载垃圾的过程中，车厢内垃圾受压缩力不均匀，而导致前松后紧的现象，因为车厢中的垃圾与厢体内壁的摩擦力抵消了滑板油缸施加的压缩力，越是车厢前部的垃圾受压缩力越小。

(3)溢流阀A3打开而垃圾向车厢前部移动的过程中，前部垃圾受的压缩力为溢流压力与多级缸当前缩回段的大腔面积之积，而多级缸缩回段的面积是逐渐增大，因此前部垃圾受的压缩力是逐渐增大，这也会导致前松后紧的现象。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种恒压缩力调节系统，既可避免上述文献中出现的滑板上升抖动的问题，又能提高垃圾压缩比以及压缩的均一性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统，包括液压油箱、液压泵、溢流阀、多路阀组、滑板油缸、推板多级油缸、单向阀，所述的液压油箱通过液压泵连接多路阀组，多路阀组分别连接滑板油缸、推板多级油缸，系统还包括背压阀、控制器、第一压力传感器、第二压力传感器、位移传感器和接近开关，背压阀连在推板多级油缸最后一级大腔和油箱之间，推板多级油缸上设有位移传感器，且位移传感器和其滑动部分分别安装在推板多级油缸的最后一级缸筒和第一级活塞杆上，第一压力传感器设置在滑板油缸的加载腔，第二压力传感器设置在推板多级油缸的最后一级大腔，接近开关的感应头设置在滑板油缸行程最短时活塞杆头部位置，位移传感器、两只压力传感器和接近开关的信号输出端分别接入控制器的信号采集端，控制器的信号输出端连接背压阀的控制端口。

后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统中所采用的背压阀为电液比例溢流阀。

后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统中控制器设有控制程序，根据位移传感器和压力传感器的信号值来控制背压阀从而设定压力，

上述后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤S100，设定背压阀压力为最大值，对应电信号为20mA，并执行步骤S101；

步骤S101，测试第一压力传感器压力值P₂，并执行步骤S102；

步骤S102，判断所测试的压力值P₂是否大于P_max，如果大于P_max，则执行步骤103，否则返回到步骤S101；

步骤S103，触发计时器开始计时，并执行步骤S104；

步骤S104，判断延时时间是否到达t0，t0设为3秒，如果延时时间到，则执行步骤S105，否则返回步骤 S104，继续判断；

步骤S105，检测位移传感器信号x，并根据x的范围来执行后续的步骤；

步骤S106，x满足0<x<x1，x1为多级缸第一级行程，则执行步骤S110；

步骤S107，x满足x1<x<x2，x2为多级缸前二级行程，则执行步骤S111；

步骤S108，x满足x2<x<x3，x3为多级缸前三级行程，则执行步骤S112；

步骤S109，x满足x3<x<x4，x4为多级缸前四级行程，则执行步骤S113；

步骤S110，计算背压阀设定压力P_s1＝F/A₁，F为设定压缩力，A₁为第一级无杆腔面积，并执行步骤S114；

步骤S111，计算背压阀设定压力P_s2＝F/A₂，F为设定压缩力，A₂为第二级无杆腔面积，并执行步骤 S114；

步骤S112，计算背压阀设定压力P_s3＝F/A₃，F为设定压缩力，A₃为第三级无杆腔面积，并执行步骤S114；

步骤S113，计算背压阀设定压力P_s4＝F/A₄，F为设定压缩力，A₄为第四级无杆腔面积，并执行步骤 S114；

步骤S114，输出背压阀控制信号；

步骤S115，判断滑板油缸行程接近开关信号是否为1，如果为1，则返回步骤S100，重新设定背压阀信号 20mA；否则，一直执行步骤S115。

本发明的有益效果：可以避免上述文献中出现的垃圾压缩装载过程中滑板油缸抖动的问题，采用比例溢流阀作为背压阀，根据工况来自由调节背压阀压力，既能保证装载作业的顺利完成，又能提高垃圾的压缩比和均一性。

附图说明

图1为传统后装压缩式垃圾车上装设备液压系统原理图；

图2为本发明实施例系统原理图；

图3为电液比例溢流阀控制信号和设定压力的关系图；

图4为位移传感器的位移和输出电信号的关系图；

图5为本发明实施例控制方法流程图。

图2中：1-油箱、2-液压泵、3-比例溢流阀、4-溢流阀、5-多路阀组、6-滑板油缸、7-单向阀、8-第一压力传感器、9-第二压力传感器、10-推板多级油缸、11-位移传感器、12-位移传感器滑动部分、13-控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图2所示，本实施例描述的一种后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统，包括液压油箱1、液压泵2、溢流阀4、多路阀组5、滑板油缸6、推板多级油缸10、单向阀7，所述的液压油箱1通过液压泵2连接多路阀组5，多路阀组5分别连接滑板油缸6、推板多级油缸10，系统还包括背压阀3、控制器13、第一压力传感器8、第二压力传感器9、位移传感器11和接近开关14，背压阀3连在推板多级油缸10最后一级大腔和油箱之间，推板多级油缸10上设有位移传感器11，且位移传感器11和其滑动部分12分别安装在推板多级油缸的最后一级缸筒和第一级活塞杆上，第一压力传感器8设置滑板油缸6的加载腔、第二压力传感器9的安装在推板多级油缸10的最后一级大腔，接近开关14的感应头设置在滑板油缸6行程最短时活塞杆头部位置，位移传感器11、两只压力传感器和接近开关14的信号输出端分别接入控制器13的信号采集端，控制器13的信号输出端连接背压阀3的控制端口。

本发明中所述的背压阀3采用电液比例溢流阀。比例溢流阀是通过电信号来设定溢流压力的一种比例阀，并且溢流压力和电信号之间成近似线性比例关系，如图3所示。

本发明中所述的控制器13中设有控制程序，根据位移传感器11和压力传感器8的信号值来控制背压阀3设定压力。位移传感器用来测试推板多级油缸的伸出位移，其测试的位移与输出的电信号之间是线性关系，如图4所示。

控制程序主要是根据车辆的运行状态来设定比例溢流阀的溢流压力。

其控制过程如下：

步骤S100，设定背压阀3压力为最大值，对应电信号为20mA，并执行步骤S101；

步骤S101，测试第一压力传感器8压力值P₂，并执行步骤S102；

步骤S102，判断所测试的压力值P₂是否大于P_max，如果大于P_max，则执行步骤103，否则返回到步骤S101；

步骤S103，触发计时器开始计时，并执行步骤S104；

步骤S104，判断延时时间是否到达t0，t0设为3秒，如果延时时间到，则执行步骤S105，否则返回步骤 S104，继续判断；

步骤S105，检测位移传感器11信号x，并根据x的范围来执行后续的步骤；

步骤S106，x满足0<x<x1，x1为多级缸第一级行程，则执行步骤S110；

步骤S107，x满足x1<x<x2，x2为多级缸前二级行程，则执行步骤S111；

步骤S108，x满足x2<x<x3，x3为多级缸前三级行程，则执行步骤S112；

步骤S109，x满足x3<x<x4，x4为多级缸前四级行程，则执行步骤S113；

步骤S110，计算背压阀3设定压力P_s1＝F/A₁，F为设定压缩力，A₁为第一级无杆腔面积，并执行步骤 S114；

步骤S111，计算背压阀3设定压力P_s2＝F/A₂，F为设定压缩力，A₂为第二级无杆腔面积，并执行步骤 S114；

步骤S112，计算背压阀3设定压力P_s3＝F/A₃，F为设定压缩力，A₃为第三级无杆腔面积，并执行步骤 S114；

步骤S113，计算背压阀3设定压力P_s4＝F/A₄，F为设定压缩力，A₄为第四级无杆腔面积，并执行步骤 S114；

步骤S114，输出背压阀3控制信号；

步骤S115，判断滑板油缸6行程接近开关14信号是否为1，如果为1，则返回步骤S100，重新设定背压阀信号20mA；否则，一直执行步骤S115。

其工作状态如下：

底盘在行驶状态下，为防止推板在车辆减速时向前滑动，将背压阀3压力设定为最大值，比如设定其电信号为20mA；

在滑板上升，垃圾挤压工况下，系统具有如下控制功能，当滑板加载腔压力P₂未到达设定值 P_max＝16Mpa时，比如，P₂＜16Mpa，则背压阀3设定压力仍然设定为最大值，其电信号为20mA，若P ＞16Mpa则计时开始，延时3秒，此时间段推板不动，滑板油缸6加载腔溢流阀4溢流，以保证最大的加载力压缩垃圾，并且由于整个车厢内垃圾在滑板挤压力作用下产生变形，因此往车厢前部蠕动。垃圾的这一蠕动过程需要一定的时间，并且受到车厢内壁的摩擦力而抵消部分滑板的挤压力，从而导致越是前部的垃圾受到的挤压力越小，因此挤压保持一段时间直到车厢内垃圾到达一种压缩平衡状态，这样可以保证垃圾受的压缩力恒定、均匀。延时结束后，背压阀设定压力减小，从而使得整厢垃圾往车厢前部移动而完成装载过程，在这一过程中，由于受压缩力减小，因此，受挤压的垃圾会产生反弹，为约束其反弹量，须保证压缩力一致，但是由于推板多级缸的大腔面积受行程影响，因此，背压阀的设定压力为

其中： P_si为多级缸在每一级下背压阀设定压力，F为设定的压缩力，A_i为多级缸每一级的大腔面积；滑板油缸6 到位，接近开关输出信号为1时，溢流阀4设定压力为最大，其电信号为20mA；

在垃圾卸料场，推板多级油缸10伸出卸料时，由于垃圾受到车厢内壁摩擦力较大，为保证推力的正常输出，将背压阀压力设定到最大值，其电信号为20mA。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统，包括液压油箱（1）、液压泵（2）、溢流阀（4）、多路阀组（5）、滑板油缸（6）、推板多级油缸（10）、单向阀（7），所述的液压油箱（1）通过液压泵（2）连接多路阀组（5），多路阀组（5）分别连接滑板油缸（6）、推板多级油缸（10）其特征在于，系统还包括背压阀（3）、控制器（13）、第一压力传感器（8）、第二压力传感器（9）、位移传感器（11）和接近开关（14），背压阀（3）连在推板多级油缸（10）最后一级大腔和油箱之间，推板多级油缸（10）上设有位移传感器（11），且位移传感器（11）和其滑动部分（12）分别安装在推板多级油缸的最后一级缸筒和第一级活塞杆上，第一压力传感器（8）设置滑板油缸（6）的加载腔、第二压力传感器（9）的安装在推板多级油缸（10）的最后一级大腔，接近开关（14）的感应头设置在滑板油缸（6）行程最短时活塞杆头部位置，位移传感器（11）、两只压力传感器和接近开关（14）的信号输出端分别接入控制器（13）的信号采集端，控制器（13）的信号输出端连接背压阀（3）的控制端口；

所述的调节系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S100，设定背压阀（3）压力为最大值，对应电信号为20mA，并执行步骤S101；

步骤S101，测试第一压力传感器（8）压力值P₂，并执行步骤S102；

步骤S102，判断所测试的压力值P₂是否大于P_max，如果大于P_max，则执行步骤103，否则返回到步骤S101；

步骤S103，触发计时器开始计时，并执行步骤S104；

步骤S104，判断延时时间是否到达t0，t0设为3秒，如果延时时间到，则执行步骤S105，否则返回步骤S104，继续判断；

步骤S105，检测位移传感器（11）信号x，并根据x的范围来执行后续的步骤；

步骤S106，x满足0<x<x1，x1为多级缸第一级行程，则执行步骤S110；

步骤S107，x满足x1<x<x2，x2为多级缸前二级行程，则执行步骤S111；

步骤S108，x满足x2<x<x3，x3为多级缸前三级行程，则执行步骤S112；

步骤S109，x满足x3<x<x4，x4为多级缸前四级行程，则执行步骤S113；

步骤S110，计算背压阀（3）设定压力

，F为设定压缩力，A₁为第一级无杆腔面积，并执行步骤S114；

步骤S111，计算背压阀（3）设定压力

，F为设定压缩力，A₂为第二级无杆腔面积，并执行步骤S114；

步骤S112，计算背压阀（3）设定压力

，F为设定压缩力，A₃为第三级无杆腔面积，并执行步骤S114；

步骤S113，计算背压阀（3）设定压力

，F为设定压缩力，A₄为第四级无杆腔面积，并执行步骤S114；

步骤S114，输出背压阀（3）控制信号；

步骤S115，判断滑板油缸（6）行程接近开关信号是否为1，如果为1，则返回步骤S100，重新设定背压阀信号20mA；否则，一直执行步骤S115。

2.根据权利要求1所述的一种后装压缩式垃圾车恒压缩力调节系统，其特征在于，背压阀（3）为电液比例溢流阀。

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