压缩式垃圾车由密封式垃圾车厢、液压系统、操作系统组成。整车为全密封型,自行压缩、自行倾倒、压缩过程中的污水全部进入污水厢,较为彻底地解决了垃圾运输过程中的二次污染的问题,关键部件采用进口部件,具有压力大、密封性好、操作方便、安全等优点。压缩式垃圾车采用机、电、液压联动控制系统、电脑控制及手动操作系统,通过填装器和推铲等装置实现垃圾倒入,压碎或压扁并将垃圾挤入车厢并压实和推卸。可选配后挂桶翻转机构或垃圾斗翻转机构。
垃圾车是现代城市不可或缺的环卫车辆。
小行星3789真正使用垃圾车的时间不到30年,在二十世纪八九十年代。对于垃圾车的起源最早从上世纪二三十年代的
欧洲开始。
压缩式垃圾车根据
压缩机的工作过程,又分为前装压缩式、侧装压缩式和后装压缩式等。压缩式垃圾车主要通过
刮板、滑板和推铲等机构对垃圾进行压缩装填工作。其主要结构为:车厢、推挤卸料机构、填塞器、填入压缩机构、自动倾翻
装载机构。
简史
欧美的垃圾车发展史
最早的垃圾车出现在发明汽车之前,就是马车加一个收集箱体。在汽车出现之后,这种垃圾车逐渐被一种开放式垃圾车取代。开放式垃圾车容易发生溢出,对于不良气味和粉尘无法控制。取而代之的是出现在
欧洲的覆盖式垃圾车。这种垃圾车由一个不漏水的箱体和一个举重倾倒机构组成。不过装载垃圾需要人把
垃圾桶举到齐肩高的位置,需要耗费大量的人力劳动,在20世纪30年代,覆盖式垃圾车在美国通用,为了节省劳动力,乔治·罗比登普斯特在1935年成立了登普斯特回收站,工人只需要用电梯把垃圾装入垃圾车的覆盖部分的容器,垃圾箱通过电平下降,这大大消减了75%的劳动力。之后外部漏斗式垃圾车诞生,两个模型分别是黑尔-肯莱特和肯莱特-庞克。它们装载垃圾的漏斗设置在卡车的后部,装卸垃圾更加方便、快捷。肯莱特-庞克在箱底前部还有一个压实机构,后来被前式装卸垃圾车采用。 外部漏斗式垃圾车的不利因素也很突出,比如,垃圾车的垃圾到处乱飞,装卸垃圾时间过长,无法装载庞大的垃圾等等。后来,德国人发明了一种旋转式垃圾车。这种垃圾车有一台螺旋机制,类似于水泥搅拌机。有了这种装置之后,体积较大的垃圾,如电视机或家具,也能被粉碎。并且可以把垃圾集中到箱体的前部。不过这种垃圾车在美国并没有获得成功。随之到来的后压缩式垃圾车。这种垃圾车是1938年由伍德发明的。后压缩式垃圾车结合了外部漏斗式垃圾车的优点,采用
液压缸带动垃圾盘,使压缩垃圾的能力更强,垃圾车的承载量更大。在美国,
底特律可能是第一个使用它的城市。50年代后期和60年代以前,这类垃圾车在收集商业和工业废物方面起到了重要的作用。当时还有一种受欢迎的侧装卸垃式圾车。这种垃圾车是在1947 年早期由帕克摩尔制造的。它由一种耐用的圆柱形垃圾收集单元组成。垃圾被投掷到箱体一边的开口里。一个液压油缸或压盘将推挤垃圾往箱体的后方。一旦充实,液压油缸或压盘充当
喷射器,允许垃圾水平地抛出(这一产业中的另一个创新) 。这种垃圾车不能处理庞大的垃圾,但是却大大节省了人力劳动。在20世纪50年代中期登普斯特卡车公司发明的前式装卸垃圾车,是当时最先进的垃圾车。前式装卸垃圾车有一个机械臂可以将集装箱拿起或者放下,大大降低了人的劳动。这种垃圾车能够承载35-40立方米的容量,在应付商业垃圾上显得轻而易举。
中国的垃圾车发展史
中国第一辆真正意义上的垃圾车产生于二十世纪八九十年代,外形简陋,有点类似于
脚踏人力三轮车,
车前有一块
玻璃,稍微能起到挡风遮雨的作用。底盘采用的是上海581三轮底盘,载重量不到3吨,装卸垃圾全靠人力劳动。中国的第一代垃圾车是一种挂桶式的垃圾车。这种垃圾车装载垃圾需要依靠车梯升架系统,并且需要配套的
垃圾桶才能使用。这种垃圾车由于收集运送垃圾需要消耗的能源过多,容易造成二次污染,并且配套的垃圾桶容易被破坏,后来逐渐被弃用了。
随着垃圾车产品不断更新换代,中国垃圾车的种类越来越多,技术水平也越来越先进。并且出现了一些,像
中联重科、苏州悦达、北京华林、福建龙马、湖北神河等知名的生产垃圾车企业。中联的垃圾车产品主要是压缩车,采用双向压缩技术,液压和电气核心部件。作业的效率高,噪音低。外观简洁大切。北京华林生产的压缩式垃圾车处理大物件的能力强,获得了市场的青睐。福建龙马的垃圾车产品种类丰富,有压缩式垃圾车、餐厅垃圾车、桶装垃圾车、
钩臂垃圾车、垃圾压缩站成套设备等,将龙岩地区的“人无我有,人有我精”的精神真正落到了实处。
综观
中原地区的垃圾车发展历史,虽然在技术上有了很大的进步,但是在节约人力劳动上仍显得相当不足。国外的前卸式和侧装卸式垃圾车
机械化、自动化程度高,环卫工人只需要在驾驶室拨动操纵杆就能完成垃圾的装卸运输过程。而目前中国的垃圾车还无法实现这样的技术,大部分的垃圾车都需要人工完成装卸过程。 从国外的垃圾车发展史和中国目前的垃圾车发展现状来看,机械化、自动化是未来中国垃圾车的一个发展方向。
工作原理
将垃圾倒入填装器后,压缩式垃圾车通过
刮板、滑板和推铲等机构对垃圾进行压缩装填工作,具体压装过程如下:
a.刮板油缸收缩,刮板逆时针展开(见图1)。
b.滑板油缸收缩,滑板机构下滑(见图2)。
c.刮板油缸顺时针转动(见图3)。
d.滑板油缸伸出,刮板机构上滑,推铲油缸收缩(见图4)。
由于推铲油缸无杆腔设置有背压,因此在滑板上滑时,垃圾会被双向压缩,完成二次压缩。在滑板上滑的力传递推铲上后,推铲油缸产生背压,当背压到达一定值后,推铲油缸无杆腔油液回油箱,同时推铲油缸后退。
基本构造
车厢
整车的总体布置与所选择的底盘有关。除动力性能、可靠性和价格因素外,一个十分重要而实观的数据,就是底盘的轴距。深圳环卫处选用红岩 CQ19210/Z35(4X2)自卸底盘,载质量是 9 500kg,轴距为3500mm。上海五角场使用的由
福特汽车公司出的压缩车,其轴距为3 800mm。可以参考选择轴距为3800mm的
自卸车底盘来设计布置车厢。按JJ67-87《垃圾车》规定,8t 车车厢容积范围应在12~20m之内,一般按13m设计。因为中国垃圾密度较大厢体容积选择上限,容易引起超载,影响整车的寿命和可靠性。参考
日本8t车车,其有效容积约135m。如果 8t 车厢体采用这种结构型式,需有大面积
成形模具和设备,给工艺加工带来许多困难,国外采用的框架式承力方箱结构的型式是大吨位厢体的可取的形式。其优点是:强度和
刚度性能好,工艺简单,节约材料,而且设计和计算简单能缩短周期、
降低成本。
推挤卸料机构
国外大吨位压缩式垃圾车均采用推挤卸料结构。采用些种结构有许多优点:对整车
质心位置、稳定性、停
坡度等总体性能均有利,有效地避免了由倾翻卸料带来的质心后移的危险;能量损失较少,设计较合理;简化了车厢和
车架结合处的结构。
填塞器
填塞器外形的关键之一是垃圾投入口距地面的高度。
日本的 8t 压缩车的垃圾投入口高度在 850mm。如按中国ZBT 59003-88《自装卸垃圾汽车垃圾桶尺寸》标准的规定,要倾翻标准垃圾桶,填塞器的垃圾按入口高度最佳可取 750mm。这样,可以使
垃圾桶的倾翻机构简单、可行。填塞器属于汽车的后悬部份,其质量、
质心位置、外形尺寸直接影响到整车性能,如后悬尺寸(按GB7258 规定,后悬应55%轴距)、离去角、以至于影响到爬坡度等。据统计,
中原地区城市道路的
坡度在 10%以下,郊区公路也未超过 20%。所以,离去角最好大于 12°。QC/T52-93《垃圾车性能试验方法》规定,垃圾车在满载状态下,应能在坡度为12%的坚实纵坡道上进行装载和卸料作业。
填入压缩机构
填入压缩机构有几种形式,第一种是采用举升板和推板的形式。其缺点是结构较复杂;用
液压马达驱动大、小链轮,受到
力矩限制,每次举升的垃圾质量有限,而且垃圾的升高尺寸受到举升板尺寸的限制;零件多而复杂,需用大型设备孔来保证同心度;当完成一个举升压缩动作后,有一部份垃圾又堕入填塞器的料槽内,造成重复举升浪费能量。第二种填入压缩机构形式是
日本车上普遍采用的两组(四支)油缸支臂联接式作业形式。其缺点是:要设计加工细长油缸,用程序控制,相对成本较高,垃圾投入大适合中国国情。
自动倾翻装载机构
在侧装式垃圾车上,采用的是
液压马达、
传动链、垂直举升倾翻装载的形式。后装式垃圾车上自动倾翻
装载机构用的很少。其原因是:使离去角缩小,影响整车使用性能和适应性;其二是用油缸推举倾翻要损失一定能量。但8t 垃圾车 13m的垃圾不可能不采用这套机构。另外,按QC/T 29112-93《垃圾车技术条件》规定,为保证转运时垃圾不散落和污水不外流,在填塞器的下部增设一密封污水箱。
主要特点
优点
压缩式垃圾车是自动化作业;压缩式垃圾车的压缩比高、装载量大,最大破碎压力达12吨,装载量相当于同吨级非压缩垃圾车的2.5倍,垃圾收集方式简便,改变了城市满街摆放垃圾筒的脏、乱旧貌,杜绝二次污染。压缩式垃圾车采用电脑控制系统,作业自动化。全部填装排卸作业只需司机一人操作,不仅减轻环卫工人的劳动强度,而且大大改善了工作环境;压缩式垃圾车具有双保险系统,作业系统具有电脑控制和手动操纵双重功能,大大地保障和提高车辆的使用率;压缩式垃圾车的经济性好,专用设备工作时,电脑控制系统自动控制油门;压缩式垃圾车翻转机构:可选装配置带
垃圾桶(或斗)的翻转机构。
作业噪声大
中国压缩式垃圾车普遍存在作业噪声大及扰民等问题。在设计、制造垃圾车时,应慎重选择车辆底盘、
发动机和
取力器,采取措施增强系统运动的平稳性,减少噪声,采用能吸纳噪声的材料,结构设计应能降低振动:通过液压系统和装载机构的优化设计,提高加工精度和装配质量,以达到减小车辆作业噪声的目的。
密闭可靠性差
由于中国生活垃圾具有固液混合的特性,为了实现收、运过程中无垃圾渗滤液的滴漏,可通过以下方法解决:
1.在填塞器翻转填料斗和装填器间加装一个边缘挡板,防止垃圾外泄;2.车厢底板应具有一定
坡度,以防止垃圾渗滤液外泄;
3.在填塞器下部安装积污水槽,用于储存车厢与填塞器之间滴漏的污水;4.加强装填器与车厢连接处的密封,防止压缩过程中垃圾外泄和垃圾渗滤液的滴漏。
载质量利用率低
降低压缩式垃圾车自身质量,提高其载荷利用率,将降低车辆的运营成本。由于压缩式垃圾车上装结构复杂,自身质量较大,因此,设计时车辆底盘应优先选择技术含量高、动力性好、自身质量较轻、
性价比较高的国产底盘:采用高强度材料,以降低自身质量;挡泥板、装饰件、盖板等辅件可采用密度较小的注塑件,采用集成化程度较高的零部件,以减少空间占用和自身质量,同时有利于改善液压系统的工作性能。
操作舒适性
改善驾驶操作的舒适性,可减轻驾驶操作人员的劳动强度。为改善操纵性能,变机械操纵为
电子控制,并装备电子监视系统。
主要分类
压缩式垃圾车采用机电液一体化技术,借助“机一电一液”联合控制系统通过车厢填装器等专用装置实现垃圾倒入、压碎或压扁和强力装填,把垃圾挤入车厢并压实和推卸,污水进人污水箱,解决了垃圾运输过程中的二次污染问题。压缩式垃圾车具有压力大、密封性好、装载量大、操作方便、环保性好等优点。中国生产的压缩式垃圾车大多采用各种底盘加装专用上装结构改装而成。
前装压缩式垃圾车
前装式垃圾收集车是一种采用前装上料的方式对垃圾进行收集的压缩式垃圾车,提升机构为其核心构件。
侧装压缩式垃圾车
侧装压缩式垃圾车是侧装垃圾车与压缩垃圾车的结合体。侧装压缩式垃圾车是通过拉杆提升
垃圾桶自动倒入垃圾,并往车厢后方推动挤压垃圾,达到压缩垃圾的目的,压缩原理是采用机、电、液压联动控制系统、电脑控制及手动操作系统,通过填装器和推铲等装置实现垃圾倒入,压碎或压扁,并将垃圾挤入车厢并压实和推。侧装压缩垃圾车与后装压缩垃圾车的最大不同之处就是装载方式。前者是侧装,通过拉杆提升垃圾桶自动倒入垃圾,并往车厢后方推动挤压垃圾,达到压缩垃圾的目的;后者则是从后面通过直接挂桶或是人工投入的方式装入垃圾,并往车厢前面推送挤压垃圾,达到压缩的目的。
后装压缩式垃圾车
后装压缩式垃圾车的车厢为独立的封闭式结构,具有液压推板压缩和推卸机构及尾部填塞器等装置,是能将垃圾自行装入压缩、推卸(或倾卸)的自卸垃圾汽车。后装压缩式垃圾车的专用工作装置主要由车厢(垃圾厢)和填塞器两大部分组成。填塞器位于车厢的后端,其上角与车厢饺接并可由液压举升油缸驱动绕饺接轴转动,垃圾从填塞器后部入口处倒入其内,再由填塞器内的压缩机构对垃圾进行压缩处理,最后以强力将垃圾向前挤入车厢并压实。卸垃圾时首先填塞器被举升油缸举起,使车厢后部呈敞开状,然后使车厢内的垃圾卸出。该车既可采用手工收集散装或袋装垃圾,也可采用翻桶机构或其它翻转机构直接将
垃圾桶或垃圾斗、小车等容器内的垃圾倾卸倒人填塞器内。车厢主要有两种类型:一种是在车厢内设有液压推板,它可在装垃圾时对垃圾进一步压缩压实,卸垃圾时直接进行水平推卸另一种是在车厢底部设有倾翻机构,卸垃圾时倾翻机构工作,使车厢倾斜一角度倒出垃圾。
填塞器也主要有两种类型,一种是滑板式压缩机构;另一种是双
刮板机构。
发展趋势
造型美观化
压缩式垃圾车是有用于装填垃圾的,其造型好看与否不是很关注,只要能把垃圾收运完成就好了,给人一种粗放、丑陋的印象,这是在以前。 随着社会的发展和人民生活水平的提高,人的审美要求越来越高,各厂家引入了
工业设计的理念,从设计之初就进行整车造型设计,使得压缩式垃圾车的造型越来越美观。 从初期的方形车厢,到中期的圆形车厢,到现在主流的流线型设计,上装与底盘形成一个圆润丰满的流线型整体,使人看上去有一种愉悦的美观感。不同时期压缩式垃圾车的造型发展过程,造型美观化是以后环卫
产品设计的方向。
环保性能好
现代化城市的压缩式垃圾车,将从只满足基本作业功能需求迈向满足环保作业功能需求的方向发展。 通过技术创新、产品改进、功能完善等手段,提高压缩式垃圾车在作业时,控制污水外溢、臭气外飘、噪声扰民等性能,实现压缩式垃圾车作业的环保性能。
污水外溢
一方面填装器与车厢之间采用专用的马蹄形
密封胶条;另一方面增大污水槽和污水箱容积,以能把污水全部容纳; 另一方面,在各污水泄出点,运用导流和双层导入技术,把污水顺利引入污水槽及污水箱。
臭气外飘
一方面必须摒弃以前上装不密封的结构形式,采用车厢、填装器完全密封设计方式。当装载垃圾时,打开密封盖进行装填,垃圾装入后迅速关闭密封盖,而且必须是联动控制,保证臭气及时密封在车厢内部而不外飘;另一方面,必须在装填口处进行喷雾除臭作业,在垃圾装填入车厢时,同时进行喷雾除臭消毒作业,保证装载垃圾作业的瞬间,不会产生臭气外飘。
噪音控制
一方面是作业的
发动机噪音,通过液压系统与作业速度的优化匹配设计,使得以最低的发动机工作转速来实现快速作业,越低的发动机工作转速,噪音越低。有的厂家已经实现了发动机
怠速作业,这是技术的突破;另一方面是作业机构的工作噪音,通过提高制作精度、高速换向瞬间运用缓冲技术等实现柔性作业而非刚性作业,有利于降低作业噪音。
以上三个方面是压缩式垃圾车能实现环保作业的关键,也是各城市管理部门最为关注的重点。
高效节能
高效节能主要体现在两个方面,一方面是垃圾收集装填过程,一方面是垃圾转运过程:
垃圾收集过程
1、目前主流的压缩式垃圾车作业循环时间为20秒内,有些厂家已达到12秒左右,效率足足提高了40%。
2、通过液压系统优化匹配,提高有效功率,以较低
发动机工作转速实现高效的装载,通过测试,液压系统匹配优化前后,其装载油耗为1.5升/吨,降为1.15升/吨,节能23%,节能效果显著。
垃圾转运过程
垃圾转运过程的高效主要体现在单次垃圾转运量上,解决此问题的技术方案有多种:结构布置优化,使填装器装填机构的角度减少,压缩垃圾的水平分力增加,提高垃圾装填能力而增加垃圾装载量;液压系统优化,利用液压油缸上推压缩及提高压力,相应提高压缩力而增加装载的装填能力;电气控制策略优化,压缩循环控制次数增加从而增加垃圾的装载量;整车轻量化设计,包括应用高强度材料减轻自重,采用有限元分析法进行结构设计优化,在满足工况要求的情况下减少材料从而减轻自重,轻量化设计后自重减轻,相应提高装载量。
人性化
压缩式垃圾车的人性化是体现现代文明社会以人为本的理念,分别反映在作业工作环境和作业周围环境两个方面。 在作业工作环境方面,压缩式垃圾车提高自动化程度,减轻作业人员的作业强度并提高驾驶操作的舒适性,使环卫驾驶、作业人员的工作环境得到改善和提高。在作业周围环境方面,通过车辆造型及性能的改进,改变粗放、恶臭的作业形象,消除或减轻视觉污染,避免或减少作业时对周围环境和人员的影响,使压缩式垃圾车与作业环境相协调。
数字智能化
以数字化装备理念对压缩式垃圾车进行技术改造和创新,是压缩式垃圾车的发展趋势。 数字化装备的压缩式垃圾车具有运行状态跟踪、作业质量监控、运行工况分析、故障检测诊断、信息采集传送等功能,它为提高环卫作业运行效率和质量,加强科学决策和监管,提供先进、可靠的技术支撑。数字智能化是压缩式垃圾车技术发展的新趋势,在压缩式垃圾车上进行数字智能化管理是时代科技发展的必然结果。
新能源化
随着国家对环境污染的治理不断深入,对车辆的排放要求也越来越高,现阶段已全面实现国5排要求,将很快进行国6排放阶段;
同时,国家对新能源(
清洁能源)的政策扶持力度不断加大,各发达城市已开始出台政策限制燃油车辆的采购和上牌,如
深圳市已全面停止采购燃油环卫车辆,并以2019年全面更新完毕,以后新采购车辆全部要求为纯电动环卫车辆。压缩式垃圾车也将全面采用新能源作为动力来源,传统的燃油压缩式垃圾车,动力取自底盘的
变速器,技术成熟稳定。如采用纯电动底盘进行压缩式垃圾车的改装,沿用传统的变速箱取力、采用电机直接驱动
液压泵、又或是采用其它方式,实现上装与底盘的最优化组合,以达到高效节能的效果,是各厂家设计人员的课题。各个专用汽车厂家也在加紧研发相关的天然气缩式垃圾车、纯电动型压缩式垃圾车,压缩式垃圾车在新能源技术上也将迎来长足的发展。
标准规范
行业标准(标准号:CJ/T 127-2016)《压缩式垃圾车》于2016年8月8日发布,主管部门为住房和城乡建设部,标准实施日期:2017-02-01。标准规定了压缩式垃圾车的术语和定义、产品型号、一般要求、要求、试验方法、检验规则、标志、运输和贮存。 本标准适用于在已定型的二类汽车底盘上改装的后装压缩式垃圾车。前装压缩式垃圾车、侧装压缩式垃圾车可参照本标准执行。
行业标准(标准号:QC/T 1107-2019)《压缩式垃圾车》于2019年11月11日发布,由全国汽车标准化技术委员会归口上报,主管部门为工业和信息化部,标准实施日期:2020年4月1日。标准规定了压缩式垃圾车的术语和定义、要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明书、随车文件、运输和贮存。本标准适用于用定型二类汽车底盘改装的后装压缩式垃圾车。