基于SolidWorks对垃圾压缩机举升油缸动力学仿真分析

0 引言

    随着我国城市化进程的加快和人们生活水平的提高，城市生活垃圾的处理已成为城市环卫部门正面临的严峻问题。在城市人口密集区合适的位置建设垃圾中转站，是一种有效的垃圾处理模式，而垃圾压缩机则是垃圾中转站中最为关键设备。本文主要对移动式垃圾压缩机的举升翻转机构进行了研究，利用对举升翻转机构的零部件三维建模，再对各零部件进行虚拟装配，结合运动仿真插件Motion，模拟垃圾压缩机举升翻转机构的实际工况，输出其整个工作周期内举升油缸受载荷的变化点域，根据点域利用Excel绘制举升油缸载荷变化曲线，以此为参考来指导后续的举升机构优化设计。

1 举升翻转机构的组成及其工作原理

    举升翻转机构为左右对称机构，取其结构的1/2进行研究，主要由上料斗总成、举升臂总成、拉杆总成以及举升油缸总成组成，举升底座焊接在压缩箱体上且铰接举升臂总成、举升液压缸。当上料斗总成盛满垃圾，举升油缸总成伸长驱动举升臂总成发生旋转，举升臂总成通过连杆总成带动上料斗总成，使上料斗总成绕与箱体总成的铰接点举升翻转，将上料斗总成内的垃圾倒入箱体总成内的压缩腔。当举升油缸总成伸长驱动的举升臂总成旋转至最大角度，上料斗也就到达最终位置；举升油缸总成收缩驱动举升臂总成，同时上料斗总成在自身重力作用下复位。在整个过程中，对举升油缸载荷变化的分析是本文分析的重点。举升翻转机构的结构如图1所示。

2 运动仿真模型的建立

2 . 1 受力分析

    举升油缸的受载荷分析是举升翻转机构的主要研究内容，由于举升油缸两端铰链处受到一对大小相等、方向相反的力，分别对铰链A和D取力矩平衡，求得油缸推力公式为

    式中:G为料斗及垃圾的总重量，kg;XG为料斗及垃圾的质心横坐标，l₁、l₂、l₃分别为铰链A到BC的距离、铰链A到EF的距离、铰链D到BC距离。举升翻转机构的运动简图如图2所示。

2 . 2 三维模型建立

    垃圾压缩机的举升翻转机构结构复杂，零部件较多，在满足正常工作的前提下，按照垃圾压缩机实际工作的基本原理与总体结构尺寸，简化模型外形，使用创建举升翻转机构的各个零部件三维模型，并分别设置质量特性;根据各零部件的工作运动关系，添加配合进行几何样机的装配，建立装配体模型。在此基础上，进行动力学仿真模型的建立。举升翻转机构的三维模型如图3所示。