车载自动垃圾收集机构设计方案

一．现状

随着社会的进步，人民生活水平的提高，城市生活垃圾的数量剧增，城市垃圾的收运问题愈发显得突出。垃圾车作为一种与垃圾压缩中转站配套使用的环卫专用车辆，主要用于环卫部门对城市桶装生活垃圾进行收集，具有装卸垃圾自动化、运输垃圾密封化等特点。相信随着城市化进程的加快， 式垃圾车将会得到更为广泛的应用。作为垃圾车的一个关键装置，车载自动垃圾收集机构直接关系到整车的使用性能及装载效率，因此其设计的合理性至关重要。

目前已有的车载垃圾收集装置大致可以分为两类，第一种是能实现对大型铁制垃圾箱勾取的拉臂式垃圾箱回收车载装置。第二种是可以实现对标准垃圾桶的勾取并提升垃圾桶，完成垃圾倾倒工作后放下垃圾桶的挂桶式垃圾回收装置。两种装置如下图所示：

这两种方案任然存在一些不足之处，第一种只能实现对大型垃圾箱的转运，并不能倾倒里面的垃圾；生活中更多的是路边的标准垃圾桶，所以这种车载垃圾回收装置受用面有限。第二种车载垃圾回收装置可以完成对标准垃圾的勾取，实现对垃圾的倾倒，但是勾取过程需要人工参与，没有实现自动化，并且在当垃圾桶里面垃圾重量过大时，会因为塑料垃圾桶强度不够造成垃圾桶损坏等后果，另外勾取方式固定不到位，在倾倒垃圾时容易发生垃圾桶掉落情形。因此，在本设计中有如下设想：

二．设计构想

在挂桶式垃圾车的基础上进行改进，解决当垃圾桶里面垃圾重量过大时，会因为塑料垃圾桶强度不够造成垃圾桶损坏、勾取垃圾桶时需要人工参与、在倾倒垃圾时容易发生垃圾桶掉落等问题。

改进方案：

车载自动垃圾收集机构主要由以下几部分构成：提升和翻倒部分、垃圾桶自动抓取部分、控制部分。

1.提升和翻倒部分设计

拉杆式提升机构的结构如图所示。提升机构主要由液压油缸、提升臂、拉杆、提升架、翻转架、摇杆、滚轮及主导轨等部件组成。

提升臂分别与箱体、液压油缸（活塞杆端）、拉杆通过铰链点连接；液压油缸另一端铰接在箱体上；拉杆另一端与提升架铰接；提升架通过两侧4个滚轮沿翻转架副导轨运动；翻转架与摇杆通过铰接组合成联动副，再由翻转架与摇杆两侧各两个滚轮沿焊于箱体上的主导轨运动。

提升机构的工作原理如下：液压系统通过液压泵提供动力推动双作用液压油缸的活塞杆伸出，提升臂在活塞杆的推力作用下绕其与箱体的铰链点摆动，提升臂带动拉杆向上运动，进而带动挂有垃圾桶的提升架沿翻转架副导轨向上移动，直到垃圾桶抵住翻转架上的压板后，带动翻转架沿主导轨一起向上移动。当翻转架上端滚轮移动到主导轨顶端曲线轨道末端时，上端滚轮被挡住停止，同时拉杆继续将提升架拉起，使翻转架以上端滚轮轴心线为翻转轴翻转垃圾桶，直到完成桶内垃圾自动倾卸。清空垃圾后，通过双作用液压油缸反向进油，活塞杆开始回缩，提升臂反方向摆动，使垃圾桶退回到初始位置，完成一次自动填装垃圾的工作过程。

2.垃圾桶自动抓取部分设计

抓取机构和机器人气动爪原理相同，本设计中选用平行夹爪气动爪，简图如下所示：

工作时，当垃圾车行驶到垃圾桶旁边时，工作人员操纵控制部分，提升翻倒机构运行到合适地点，气动爪工作，实现对垃圾桶的抓取，完成垃圾倾倒工作后，提升倾倒装置复位，气动爪松开，垃圾桶回到原位。

气动抓取有如下优点:

1.快速性。气动手爪以压缩空气驱动,具有气压传动的优点,运动速度快,手爪的开闭时间短,工作频率可达100～180次每分钟

2.体积小,重量轻。由于采用铝合金等轻金属,并实现紧凑的设计。

3.采用特殊密封结构,不必润滑。

4.开闭动作均可用压缩空气驱动,工作压力可调,把持力稳定可靠。

5.具有内部磁性发讯装置,手爪的开闭动作可以得到确认,提高工作可靠性。

6.一般气动手爪机构都考虑在各个方向上可以安装,方便用户,并备有各种形状的手指,适应不同工件。

3.控制系统的设计

   此控制系统为手动控制，不涉及自动传感器等装置，采用电控液压阀等装置实现。