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电动推杆在环卫车后门锁紧装置上的应用

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点击次数:更新时间:2017-11-27 17:11:44

随着社会经济的飞速发展,人们对环境卫生的要求越来越高。小型侧装密闭式环卫车由于其机动灵活、操作简单、经济高效,可以方便地出入街道、小区、市场等人员密集场所进行垃圾收集,避免了垃圾露天堆放过程中的二次污染,得到了城市管理部门的大力推广。
如图1所示的一款新研制的侧装密闭式环卫车,垃圾桶可通过翻桶提升机构将桶装垃圾从前侧部倒入箱体,并通过对箱体的间断举升将入口处垃圾滑移到箱体尾部直至装满整个垃圾箱;在倾倒垃圾时通过油缸自卸举升机构实现自动倾倒。为了防止箱体在中间举升过程中出现污水滴漏,要求在这个过程中后门始终处于关紧状态。相较于市场上通常采用的自动液压油缸机构或手动快速夹的锁紧方式,本文介绍了一种电动推杆作为执行元件的后门锁紧装置(已获得实用新型专利),可以较为经济方便地实现箱体后门的自动锁紧。与自动液压油缸机构的油缸自动锁紧存在安装空间大、费用高、控制复杂等问题,以及手动快速夹锁紧存在着自动化低、操作环境差的弊端相比,电动推杆式锁紧装置具有明显优势,可极大提升环卫车的市场竞争力。
电动推杆在环卫车后门锁紧装置上的应用
2锁紧装置设计要求
这款小型侧装密闭式环卫车选用某品牌2吨级轻型货车底盘,整体功能由垃圾桶自动提升、翻转装料,垃圾箱举升自卸倒料,后门自动锁紧开启三个动作组成。由于该底盘变速器无取力器输出口,总体设计时装料及倒料动作由液压动力单元提供动力带动相应的油缸执行;为避免垃圾液滴漏造成的二次污染,车箱后门周圈需镶有弹性橡胶密封条。
受底盘安装空间及控制、成本等多方面限制,后门锁紧装置总体设计上不再采用传统的液压油缸方式;并且要求锁紧装置具有必须的锁紧力,能实现对密封条有一定的压缩量,不会造成污水滴漏;以保证在装载垃圾过程中,中间装载举升垃圾后移时后门不会自行开锁;整个装置要求尽量轻便,满足自动启闭要求。
3执行元件选择
设计初期方案打算利用自卸车常用的机械连杆式锁紧装置,实现锁钩在垃圾箱举升卸料及回落复位时的自动启闭,但由于满足不了该车要求在中间装料举升过程中后门的持续锁紧功能而无法实现。最后的设计方案是利用底盘电能,选择一种能方便控制的电动执行元件来带动锁钩实现锁紧功能。
通过查询相关资料,电动执行元件主要有旋转式和直线式两种机构类型,结合两种类型的特点及本车的使用工况,最后选择市场上技术成熟,规格系列多的电动推杆作为后门锁紧装置的执行元件。
电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置,其广泛适用于各种简单或复杂的工艺流程中作为执行机械使用,可以非常方便地实现远距离自动控制。一般最大推力可达6 kN,空载动作伸缩速度4~40 mm/s,常以24 V/12 V直流永磁电机作为动力源。本车底盘的供电电压为直流12 V,可以满足电动推杆的使用要求。
4锁紧装置结构设计及元件选型
电动推杆在环卫车后门锁紧装置上的应用
4.1伸缩杆结构设计
根据垃圾箱及后门的结构及尺寸,综合考虑车辆的安装空间,利用CAD绘图软件,制定出如图2、图3所示的后门锁紧方案。在保证后门与锁钩开启后不会出现干涉的情况下(b>20 mm),确定电动推杆的安装距K,行程L-K。此设计参照市场现有的电动推杆系列尺寸确定安装距K=155 mm、行程L-K=50 mm,各支座均设计得非常小巧,满足整车的安装空间要求。
 
为保证锁紧过程对后门有个逐渐切入压紧的力,锁紧装置前部设计为半圆弧形结构,以避免其转动过程与后门干涉,同时保持理论上锁钩与后门始终处于一个线接触状态,使得压紧过程更加可靠。
4.2受力计算
为保证后门密封不泄露,必须使密封条有一定的压缩量。根据公司以往的产品经验,密封条有1~2 mm的压缩量即可保证后门的可靠密封。分析该车辆的使用状况,当在装垃圾过程的中间举升状态时,后门所需锁紧力最大,如图4所示。分析此时后门的受力状态,受到锁钩锁紧力F、自身重力G、垃圾垂直压力M,密封条预压力Ⅳ的共同作用,根据后门的力矩平衡条件:F.C=G.A+M.B+N.D,即可求出所需锁紧力F。进一步根据此时锁钩的受力状态力矩平衡条件:F.H=P.I,可求出电动推杆的所需推力P。本车型最后计算出所需推力约为2 215 N。
4.3元件选型
根据上述计算结果,选择国产一款YNT-03型直流12 V电动推杆,其安装距为155 mm、行程50 mm、最大推力1 176 N、空载伸缩速度40 mm/s,具有推出、收回任意位置断电自锁功能,采用左右两套对称安装方式,可以满足设计技术要求。
4.4控制方式
通过连接底盘12V直流电源,在驾驶室内加装通用的三位旋钮开关,便可实现对电动推杆伸出、收回动作的控制,方便可靠。
5结语
针对公司新研制的一款小型侧装密闭式环卫车的自动后门锁紧要求,设计出一种比常规液压油缸执行机构安装空间更小、控制更方便、更经济的以电动推杆作为执行元件的锁紧装置,满足了车辆的总体要求,并经实际使用验证,可以高效可靠使用。该装置的成功使用对公司其他型号环卫车的后门锁紧需求提供了新的选择方案。
电动推杆在环卫车后门锁紧装置上的应用
 
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