CN107054954B - 一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，包括液压油箱、两位三通换向阀、液压泵、发动机、多路阀组、单向阀、背压阀、推板多级油缸、滑板油缸，其中所述的液压油箱通过液压泵连接多路阀组，多路阀组分别连接推板多级油缸、滑板油缸，且液压油箱是通过两位三通换向阀与液压泵连接的，高压蓄能器、低压蓄能器、第一两位两通换向阀、第二两位两通换向阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、控制器和接近开关，滑板油缸加载腔通过第一两位两通换向阀连接相互并联的高压蓄能器和低压蓄能器，高压蓄能器和低压蓄能器之间用第二两位两通换向阀隔开，两位三通换向阀的两个输入口分别连接液压油箱和低压蓄能器。

Description

一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统及控制 方法

技术领域

本发明属于液压系统技术领域，具体涉及一种压缩式垃圾车上装设备的节能型恒推力压缩系统及控制方法。

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。传统垃圾压缩机构的原理如图1所示，其中：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，但是该方法存在以下几方面的问题：

（1）当车厢垃圾量较少，并且装载的垃圾压缩性较小时，容易出现阀A2、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A2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小于Ps，导致换向阀A2和逻辑阀A2关闭，那么滑板腔压力又上升而大于Ps，使得阀A2、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）随着车厢内垃圾的增多，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。

解决上述问题（2）常用的方法是在滑板油缸加载腔设置一个溢流阀，垃圾压缩过程中使溢流阀打开并保压延时几秒钟，可以使得垃圾受的压缩力均匀而避免前松后紧的问题，但是这种方案容易造成两方面的问题：

（1）滑板油缸加载腔溢流阀打开，使得液压泵做功全部转化成热量而消耗，系统效率变低；

（2）延时几秒钟时间，相对于现有方案容易降低系统的装载作业效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，既可避免上述文献中出现的滑板上升抖动的问题，又能减小系统能耗，同时可以弥补延时造成作业效率降低的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：

压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，包括液压油箱、两位三通换向阀、液压泵、发动机、多路阀组、单向阀、背压阀、推板多级油缸、滑板油缸，其中所述的液压油箱通过液压泵连接多路阀组，多路阀组分别连接推板多级油缸、滑板油缸，且液压油箱是通过两位三通换向阀与液压泵连接的，其特征在于，所述的系统还包括：高压蓄能器、低压蓄能器、第一两位两通换向阀、第二两位两通换向阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、控制器和接近开关，滑板油缸加载腔通过第一两位两通换向阀连接相互并联的高压蓄能器和低压蓄能器，高压蓄能器和低压蓄能器之间用第二两位两通换向阀隔开，两位三通换向阀的两个输入口分别连接液压油箱和低压蓄能器，两位三通换向阀的出口连接液压泵的吸液口，第一压力传感器设置在高压蓄能器的出口、第二压力传感器设置在低压蓄能器的出口、第三压力传感器设置在滑板油缸的加载腔，在滑板油缸活塞杆缩回到最短的位置设有接近开关，三个压力传感器和接近开关的信号输出口连接控制器的信号输入端，控制器的信号输出端连接三个换向阀的电磁铁。

进一步的方案是，所述三个换向阀采用二通插装阀作为主阀，两位三通电磁球阀作为先导阀的结构形式。

进一步的方案是，所述的背压阀由逻辑阀、电磁换向阀和溢流阀构成，且电磁换向阀与控制器信号连接。

进一步的方案是，所述的液压泵采用定量泵/马达元件。

更进一步的方案是，所述的两只蓄能器采用皮囊式蓄能器，且高压蓄能器的充气压力大于低压蓄能器的充气压力。

上述压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S100，控制第一两位两通换向阀、第二两位两通换向阀失电即关闭，并执行步骤S101；

步骤S101，测试第三压力传感器压力值P，并执行步骤S102；

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

步骤S103，开始计时，并控制第一两位两通换向阀得电即导通，并执行步骤S104；

步骤S104，判断延时时间是否到达t0，t0为3秒，如果到达，则执行步骤S105，否则一直执行步骤S104；

步骤S105，控制背压阀中电磁换向阀得电即导通，并执行步骤S106；

步骤S106，判断滑板油缸接近开关信号是否为1，如果为1，则执行步骤S107，否则一直执行步骤S106；

步骤S107，控制第一两位两通换向阀失电即关闭、第二两位两通换向阀得电即导通，并执行步骤S108；

步骤S108，测试第一压力传感器的压力值P1，并执行步骤S109；

步骤S109，判断压力值是否小于P0，如果是，则执行步骤S110，否则一直执行步骤S109；

步骤S110，控制第二两位两通换向阀失电即关闭。

更进一步的控制方法是，还包含以下步骤：

步骤S200，判断执行机构是否动作，如果动作，则执行步骤S201，否则步骤S205；

步骤S201，测试低压蓄能器的出口压力P2，即第二压力传感器的压力值；

步骤S202，判断P2是否大于设定压力上限Pup，如果大于，则执行步骤S203，否则执行步骤S205；

步骤S203，控制两位三通换向阀2失电即将低压蓄能器与液压泵导通，并执行步骤S204；

步骤S204，判断上述进行动作的执行机构是否到位，如果到位，则执行步骤S205，否则继续执行步骤S204，进行判断；

步骤S205，控制两位三通换向阀得电即将液压油箱与液压泵导通。

其中执行机构的动作包括：翻桶上升、刮板刮合、滑板上升、填装器上升或推板伸出的一项或多项。

本发明的有益效果：可以避免上述文献中出现的垃圾装载时滑板抖动的问题，又可以回收滑板油缸加载腔溢流阀损耗的能量，并用于后续执行机构动作时辅助发动机驱动，从而减小系统能耗。此外，该压缩机构的恒推力控制，可以既保证垃圾压缩时的充分性和均匀性，还可以提高作业效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为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为本发明实施例控制方法流程图1；

图4为本发明实施例控制方法流程图2；

图2中1-油箱、2-两位三通换向阀、3-液压泵、4-发动机、5-多路阀组、6-单向阀、7-背压阀、8-高压蓄能器、9、11-两位两通换向阀、10、13、15-压力传感器、12-低压蓄能器、14-控制器、16-接近开关、17-推板多级油缸、18-滑板油缸。

具体实施方式

如图2-4所示，本实施例描述的一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，包括液压油箱1、两位三通换向阀2、液压泵3、发动机4、多路阀组5、单向阀6、背压阀7、推板多级油缸17、滑板油缸18，其中所述的液压油箱1通过液压泵3连接多路阀组5，多路阀组5分别连接推板多级油缸17、滑板油缸18，且液压油箱1是通过两位三通换向阀2与液压泵3连接的，其特征在于，系统还包括：高压蓄能器8、低压蓄能器12、第一两位两通换向阀9、第二两位两通换向阀11、第一压力传感器10、第二压力传感器13、第三压力传感器15、控制器14和接近开关16，滑板油缸18加载腔通过第一两位两通换向阀9连接相互并联的高压蓄能器8和低压蓄能器12，高压蓄能器8和低压蓄能器12之间用第二两位两通换向阀11隔开，两位三通换向阀2的两个输入口分别连接液压油箱1和低压蓄能器12，两位三通换向阀2的出口连接液压泵3的吸液口，第一压力传感器10设置在高压蓄能器8的出口、第二压力传感器13设置在低压蓄能器12的出口、第三压力传感器15设置在滑板油缸18的加载腔，在滑板油缸活塞杆缩回到最短的位置设有接近开关16，三个压力传感器和接近开关16的信号输出口连接控制器14的信号输入端，控制器14的信号输出端连接三个换向阀的电磁铁。

其中所述的三个换向阀均采用二通插装阀作为主阀，电磁球阀作为先导阀的结构形式。所述的背压阀7由逻辑阀71、电磁换向阀72和溢流阀73构成，且电磁换向阀与控制器14信号连接。所述的液压泵2采用定量泵/马达元件。所述的高压蓄能器8和低压蓄能器12均采用皮囊式蓄能器，且高压蓄能器8的充气压力大于低压蓄能器12的充气压力。

上述压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S100，控制第一两位两通换向阀9、第二两位两通换向阀11失电即关闭，并执行步骤S101；

步骤S101，测试第三压力传感器15压力值P，并执行步骤S102；

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

步骤S103，开始计时，并控制第一两位两通换向阀9得电即导通，并执行步骤S104；

步骤S104，判断延时时间是否到达t0，t0为3秒，如果到达，则执行步骤S105，否则一直执行步骤S104；

步骤S105，控制背压阀7中电磁换向阀72得电即导通，并执行步骤S106；

步骤S106，判断滑板油缸接近开关信号是否为1，如果为1，则执行步骤S107，否则一直执行步骤S106；

步骤S107，控制第一两位两通换向阀9失电即关闭、第二两位两通换向阀11得电即导通，并执行步骤S108；

步骤S108，测试第一压力传感器10的压力值P1，并执行步骤S109；

步骤S109，判断压力值是否小于P0，如果是，则执行步骤S110，否则一直执行步骤S109；

步骤S110，控制第二两位两通换向阀11失电即关闭。

上述S100-S110步骤主要用于控制压缩垃圾时的动作控制，在该控制阶段，在发动机4的带动下，液压泵3作为主要的动力来源，带动压缩机构两个主要执行机构滑板油缸18和推板多级油缸17工作，对垃圾进行压缩。其工作时，在S100-S102阶段两个两位两通换向阀均关闭，压力输出到垃圾压缩机构。进入到S103-S106后，当第三压力传感器测试的压力值P大于设定的Pmax后，说明垃圾压缩达到极限，打开第一两位两通换向阀9，通过高压蓄能器8进行一部分的压力回收，而保持设定的3秒钟t0时间是为了控制压缩垃圾的回弹，然后打开电磁换向阀72进行溢流。进入到S107-S110阶段是通过打开第二两位两通换向阀11，使得回收的压力从高压蓄能器8传输到低压蓄能器12，并通过第一压力传感器10检测高压蓄能器8和低压蓄能器12之间的压力关系，控制第二两位两通换向阀11的开闭，最终完成低压蓄能器12的压力蓄能。进而执行以下的步骤：

步骤S200，判断执行机构是否动作，如果动作，则执行步骤S201，否则步骤S205；

步骤S201，测试低压蓄能器12的出口压力P2，即第二压力传感器13的压力值；

步骤S202，判断P2是否大于设定压力上限Pup，如果大于，则执行步骤S203，否则执行步骤S205；

步骤S203，控制两位三通换向阀2失电即将低压蓄能器12与液压泵3导通，并执行步骤S204；

步骤S204，判断上述进行动作的执行机构是否到位，如果到位，则执行步骤S205，否则继续执行步骤S204，进行判断；

步骤S205，控制两位三通换向阀2得电即将液压油箱1与液压泵3导通。

其中所述的执行机构的动作包括：翻桶上升、刮板刮合、滑板上升、填装器上升或推板伸出的一项或多项。

上述S200-S205的步骤是用于控制回收压力的再输出，通过S200-S202检测执行机构是否动作，且低压蓄能器12是否具有压力来判断是否控制低压蓄能器12的压力输出，当得出结果为“是”时，则控制两位三通换向阀失电将低压蓄能器12余液压泵3导通，释放低压蓄能器12的回收压力，辅助液压泵3的动力输出，否则则保持液压油箱1余液压泵3的导通。

本发明所得到的压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，通过设置两个蓄能器，辅助回收压力，既能在垃圾车主要执行机构动作时平缓压力的输出，使得压缩垃圾的动作更加平稳顺畅，又能将回收得到的压力进一步的投入到其他动作中。不但解决了现有垃圾车执行机构运动不畅，压缩率不高，还存在溢流损失的问题，还解决了垃圾车的能耗问题，具有较高的创造性，非常适合推广应用。

Claims (7)

1.一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，包括液压油箱（1）、两位三通换向阀（2）、液压泵（3）、发动机（4）、多路阀组（5）、单向阀（6）、背压阀（7）、推板多级油缸（17）、滑板油缸（18），其中所述的液压油箱（1）通过液压泵（3）连接多路阀组（5），多路阀组（5）分别连接推板多级油缸（17）、滑板油缸（18），且液压油箱（1）是通过两位三通换向阀（2）与液压泵（3）连接的，其特征在于，所述系统还包括：高压蓄能器（8）、低压蓄能器（12）、第一两位两通换向阀（9）、第二两位两通换向阀（11）、第一压力传感器（10）、第二压力传感器（13）、第三压力传感器（15）、控制器（14）和接近开关（16），滑板油缸（18）加载腔通过第一两位两通换向阀（9）连接相互并联的高压蓄能器（8）和低压蓄能器（12），高压蓄能器（8）和低压蓄能器（12）之间用第二两位两通换向阀（11）隔开，两位三通换向阀（2）的两个输入口分别连接液压油箱（1）和低压蓄能器（12），两位三通换向阀（2）的出口连接液压泵（3）的吸液口，第一压力传感器（10）设置在高压蓄能器（8）的出口、第二压力传感器（13）设置在低压蓄能器（12）的出口、第三压力传感器（15）设置在滑板油缸（18）的加载腔，在滑板油缸活塞杆缩回到最短的位置设有接近开关（16），三个压力传感器和接近开关（16）的信号输出口连接控制器（14）的信号输入端，控制器（14）的信号输出端连接三个换向阀的电磁铁。

2.根据权利要求1所述的一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，其特征在于，所述的三个换向阀均采用二通插装阀作为主阀，电磁球阀作为先导阀的结构形式。

3.根据权利要求1所述的一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，其特征在于，背压阀（7）由逻辑阀（71）、电磁换向阀（72）和溢流阀（73）构成，且电磁换向阀与控制器（14）信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，其特征在于，液压泵（3）采用定量泵/马达元件。

5.根据权利要求1所述的一种压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统，其特征在于，高压蓄能器（8）和低压蓄能器（12）均采用皮囊式蓄能器，且高压蓄能器（8）的充气压力大于低压蓄能器（12）的充气压力。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的压缩式垃圾车上装设备节能型恒推力压缩系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，控制第一两位两通换向阀（9）、第二两位两通换向阀（11）失电即关闭，并执行步骤S101；

步骤S101，测试第三压力传感器（15）压力值P，并执行步骤S102；

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

步骤S103，开始计时，并控制第一两位两通换向阀（9）得电即导通，并执行步骤S104；

步骤S104，判断延时时间是否到达t0，t0为3秒，如果到达，则执行步骤S105，否则一直执行步骤S104；

步骤S105，控制背压阀（7）中电磁换向阀（72）得电即导通，并执行步骤S106；

步骤S106，判断滑板油缸接近开关信号是否为1，如果为1，则执行步骤S107，否则一直执行步骤S106；

步骤S107，控制第一两位两通换向阀（9）失电即关闭、第二两位两通换向阀（11）得电即导通，并执行步骤S108；

步骤S108，测试第一压力传感器（10）的压力值P1，并执行步骤S109；

步骤S109，判断压力值是否小于P0，如果是，则执行步骤S110，否则一直执行步骤S109；

步骤S110，控制第二两位两通换向阀（11）失电即关闭；

步骤S200，判断执行机构是否动作，如果动作，则执行步骤S201，否则步骤S205；

步骤S201，测试低压蓄能器（12）的出口压力P2，即第二压力传感器（13）的压力值；

步骤S202，判断P2是否大于设定压力上限Pup，如果大于，则执行步骤S203，否则执行步骤S205；

步骤S203，控制两位三通换向阀（2）失电即将低压蓄能器（12）与液压泵（3）导通，并执行步骤S204；

步骤S204，判断上述进行动作的执行机构是否到位，如果到位，则执行步骤S205，否则继续执行步骤S204，进行判断；

步骤S205，控制两位三通换向阀（2）得电即将液压油箱（1）与液压泵（3）导通。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的执行机构的动作包括：翻桶上升、刮板刮合、滑板上升、填装器上升或推板伸出的一项或多项。

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