生活垃圾中转站水平压缩机液压驱动系统设计与仿真

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随着我国国民经济持续快速增长和城市化的加速发展与城市人口的大量增加，我国城市垃圾年产量已达 1亿吨以上，而且每年以6%左右的速度增长。为了在城市经济水平提升的同时维护城市环境质量，很多大城市已经建立了较为完整的中转系统。目前，由于垃圾中转站的处理水平普遍不高，且站内工作环境恶劣，加之不断增长的垃圾处理量，因此，垃圾处理的高效性、集成性和伺服性显得尤为重要。本文设计了- 种生活垃圾中转站水平压缩机的液压驱动系统，该系统可以高效地进行垃圾处理，在垃圾处理高峰期，可实行完全的自动化运行。该系统通过 PLC控制液压元器件，利用液压油缸提供垃圾压缩力，确保了系统的稳定性、可靠性，有很长的使用寿命，适合很多压缩式垃圾中转站的推广使用。

1 垃圾中转站液压系统功能需求垃圾压缩是垃圾中转站工艺的核心部分，压缩设备的推板由液压缸驱动，将垃圾向预压腔前部推进并压缩，直至达到设定压力，保压-段时间后自动退回，这样反复多次推压，直到腔内垃圾块达到指定容积，将垃圾推出，进入下-个工作循环。因此，液压系统应满足如下功能。

(i)刮料功能 垃圾由垃圾转运车倾倒人垃圾卸料槽中，为了节约能耗、提高效率，避免推板空压，在卸料槽处应设置由液压驱动的刮料装置，以保证压缩机的推板每次压缩足够的垃圾量；(2)压缩功能 为了提高效率、节约能耗，采取分段压缩垃圾的工艺。在垃圾到达压缩腔前，推板应以较快的速度工进；当垃圾进入压缩腔后，推板应改变为较慢的速度工进，当垃圾达到预设的压力值时，压缩腔应保压-段时间，确保垃圾压缩成型；保压时间结束后，为了节省推板退回的时间，提高效率，压缩油缸应以较快的速度快速退回，进入下-个压缩循环。

(3)推出功能 为了避免压缩机的空压，压缩机的推板应设置-个专门的辅助油缸。当垃圾压缩成块达到预定容积时，推板处的辅助油缸直接将成块垃圾推入转运车的集装箱内，实现压缩装备的高效性。

(4)开门功能 垃圾压缩成块后，需将压缩箱体的门打开，以完成推料动作；待推料结束，压缩箱体的门应自动关闭，压缩进入下-个循环。

(5)锁钩功能 垃圾压缩成块后，压缩机的推板收稿日期：2012-09-26基金项目：武汉市重大科技成果转化专项(201131414527)作者简介：李刚炎(1962-)，男，湖北武汉人，教授，博士，主要从事汽车电子、车载 网络、产品数字化设计及液压技术方面的科研和教学工作。

2013年第3期 液压与气动 21将块状垃圾推入垃圾转运车的车厢内，为了实现压缩箱体和转运车厢安全对接并完成推料，对接锁钩出应具有锁紧功能。

(6)油温冷却控制功能 为保证了压缩机在高负荷工作时系统的整体稳定性 ，降低了液压系统的故障率，在液压系统 中应配置了高效的液压油风冷散热装置 。

2 生活垃圾中转站水平压缩机液压驱动系统的设计生活垃圾中转站水平压缩机液压驱动系统的主要功能是在垃圾填人、压缩、卸料等工作过程 中，通过PLC控制液压元器件，利用液压油缸提供垃圾压缩力，对垃圾进行集中压缩成块处理，其主要由液压油箱、齿轮本泵、电动机、控制阀组、液压管路、油缸等组成。

液压站在工作时，齿轮泵将电动机产生的机械能转换为液压能用来推动液压缸将垃圾刮料、压实与推出，并控制垃圾箱体门的开关和锁紧。整个液压系统在工作过程中利用单向节流阀能够起到节流调速，从而控制液压缸的运动速度，同时 PLC系统控制电磁换向阀的通电、断电状态，从而改变液压缸的进、回油路，使得整个液压系统往复运动，推板的基本动作如图 1所示 。

芒里图 1 垃圾中转站推板主要动作循环图液压站能够满足垃圾中转站工作要求，基本做到垃圾刮料、压实、推出要求，也能够控制垃圾箱体门的开关与锁紧。垃圾中转站液压驱动系统原理图如图2所示 ：3 生活垃圾中转站水平压缩机液压驱动系统仿真3.1 生活垃圾中转站水平压缩机液压驱动系统建模生活垃圾中转站是将垃圾进行压缩处理最后成块，用主压缩油缸将垃圾推到垃圾运输车的集机械、液压、电气三部分于-体的装置。在整个液压驱动系统运行过程中，有推板的挤压、回缩，刮板的前进、后退、垃圾箱体门的开闭与箱体门的解锁锁紧四个液压驱动系统回路，首先对整个液压驱动系统建模，模拟仿真各个油缸的压力曲线，再在 AMESim中的液压元件设计库对压缩主油缸的活塞杆进行建模分析。

在建立液压系统模型的基础上，对压缩主油缸回路建立 AMESim仿真模型，压缩主油缸回路仿真模型如图3所示。

图2 垃圾中转站液压驱动系统原理图22 液压与气动 2013年第3期图 3 压缩主 油缸 AMESim 模型3.2 垃圾 中转站液压 系统仿真分析对建立的压缩主油缸 AMESim模型进行仿真，首先得到压缩主油缸的压力图、流量图和活塞的位移曲线。由图4可知：压缩主油缸工作时，首先快进时，高压小流量泵和低压大流量泵同时工作，压力快速上升；待推板接触到垃圾时，低压大流量泵停止工作，高压小流量泵稳速运转，推板缓慢前进直至-定位置并保压10 S，之后油缸复位推板快速缩回。由图5可知：在第- 段快进跟第二段工进时的流量都是相对稳定的，在第三阶段保压时，则流量为 0，随后在回缩过程中，-开始由于油液直接回到油箱，流量会迅速增大，随后由于溢流阀会开启，因此会有-个流量的跳跃。

图600400200 三0，200耀-400- 6004 主压缩油缸压力曲线图 5 主压缩油缸流量 曲线由图6可知：压缩主油缸活塞初始位移为零，快进时压力上升，活塞快速前进，工进时，活塞杆稳速前进，保压期间，由于垃圾压缩到达终点，会稳定不动，推板缩回时，无杆腔压力会快速下降，活塞加速回缩。

对建立的压缩主油缸 AMESim模型进行仿真，还可以得到液压泵的压力变化图和主压缩回路的电磁阀开关图。由图7可知：压缩主油缸工作时，首先快进需图 6 主压缩油缸活塞位移 曲线时，高压小流量泵和低压大流量泵同时工作，双泵压力同时上升；待推板接触到垃圾时，低压大流量泵停止工作，压力继续上升，直到溢流阀开启后稳定压力；高压小流量泵稳速运转，推板缓慢前进直至-定位置并保压 10 S，保压时泵的压力上升至溢流阀开启，之后保压；当油缸保压时间完成缩回时液压泵继续保持提供压力。

图 7 液压泵压力变化 曲线由图8可知：-开始是双泵同时工作，电磁阀同时开启；在工进时，大流量泵停止工作，电磁阀回原位(图中实线)，小流量泵继续工作 ；在保压时双泵都停止工作，电磁阀都回原位；在快退时，双泵同时工作保证快退能快速完成。

-20.40图 8 电磁 阀开关变化 曲线4 结论本文设计的垃圾中转站液压系统，具有较强的准确性、稳定性和可靠性，不仅操作方便，且控制灵敏。

由PLC系统通过控制电磁换向阀的通电、断电状态，从而改变液压缸的进、回油路，整个液压系统往复运动；液压回路中采用溢流阀和单向顺序阀确保了系统的平稳性、可靠性和安全性；该系统还设置了手动控制刮料、压缩的功能，更加方便了工作人员的操作和管2013年第3期 液压与气动 23液压缸复合缓冲结构及缓冲过程的分析武晓凤 ，赵秋霞 ，姚平喜The Analysis of Composite Buffer Structure of the HydraulicCylinder and Buffering ProcessWU Xiao-feng ，ZHAO Qiu-xi ，YAO Ping-xi(1.太原理工大学 机械工程学院，山西 太原 030024；2.太原理工大学 力学学院，山西 太原 030024)摘 要：针对液压缸运行至端部产生冲击的问题，设计了-种复合型液压缸缓冲结构，并对其缓冲机理进行 了分析，建立了相应的数学模型，利用 Matlab软件对缓冲过程进行 了仿真研究，对结构参数进行 了优化♂果表明，该缓冲结构缓冲过程平稳、冲击校关键词：复合缓冲结构；仿真分析；缓冲；液压缸中图分类号：TH137.5 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)03-0023-04引言液压传动是非常重要的传动方式，在工程机械、冶金机械、塑料机械、汽车等行业都得到广泛地应用与发展nj。现有液压传动反应迅速、动作准确，可以达到较高速度，但当液压缸运行至活塞终端时，由于惯性力和液压力的作用，不仅容易损坏端盖，而