垃圾中转站设计说明书.doc

摘 要本说明书是针对城市的大型垃圾处理站的立式固态垃圾压实机的结构进行设计，计算以及校核。主要内容是关于垃圾处理方面的概述，其中包括我国城市倒垃圾处理现状分析，垃圾特性，垃圾的处理方式等；立式固态垃圾压缩机的总体设计，详细的对液压系统进行了设计、计算及校核，液压系统的安装调试及集成阀块的设计制作。关键词: 压实机 液压系统 液压泵站 AbstractThis manual is a sign type the solid garbage that stands to the large garbage processing of the city to press solid the structure of the machine to carry on the design, calculation and school pit.The main contents handles the aspect to say all concerning the garbage, among them including the our country city to dump garbage to handle the present condition analysis, the garbage characteristic, the processing method of the garbage etc.;The total design of the sign type solid garbage compressor, detailed pressed the system to carry on the design, calculation and schools to the liquids pit, the liquid presses the gearing of the system to adjust to try and gather the design creation of the valve piece.Keyword: press solid the machine liquid to press the system liquid to press the pump station gather whole piece第一章 绪论1.1垃圾特性城市垃圾的构成特性与地理条件、经济发展水平、居民消费水平、消费结构以及城市居民燃气化率等因素有关。我国城市的垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾的构成及特性也发生了很大的变化。城市生活垃圾中有机成分占总量的60，无机物约占40，其中废纸、塑料。玻璃、金属、织物等可回收物约占总量的20。如图3所示。垃圾中的可燃物增多，可利用价值增大，因此随着今后我国大城市，尤其是北方城市随着城市燃气化率的不断普及，城市生活垃圾中的有机物含量及垃圾的热值将进一步增加。居民生活水平和消费结构的改变不仅影响城市垃圾的产量，也影响着城市垃圾的成分。尤其是近十年来，随着改革开放的进一步深化，居民收人不断增加，人民的生活水平不断提高，包装产品的消费，以及废纸、塑料、玻璃、金属、织物等可回收物的消费不断增加。包装废物的快速增长，是城市生活垃圾增长的重要原因之一。实际上垃圾中的废纸、金属、玻璃、塑料等绝大部分是使用后废弃的包装物。随着包装业的快速发展，商品包装形式越来越繁多，包装物的种类和数量增加很快，过分包装和豪华包装的产品比比皆是，这在大城市尤为突出。一次性的商品被广泛用于宾馆和餐饮业。一次性的商品完成消费后就作为废弃物，成为垃圾，大大增加了垃圾的产量。目前我国包装品废弃物约占城市家庭生活垃圾的10以上，而其体积要构成家庭垃圾的30以上。1.2 垃圾的处理方式1.2.1分类收集与回收利用 分类收集的目的在于提高废品回收率和便于分类处理。总体而言，我国城市生活垃圾的分类工作才刚开始，分类收集的效果还不是很大，还无法有效的将占垃圾50以上的厨除物分开。 目前大城市普遍推行垃圾的分类收集，在主要的街道，居民小区都设立了分类收集的垃圾筒，但到目前为止，垃圾的混合收集仍是大城市普遍采用的垃圾收运方式。1.2.2堆肥处理以前，我国城市生活垃圾中主要为煤灰和厨徐类有机物，而包装物如塑料、废纸等含量较低，适宜于堆肥处理。1987年颁布的城镇垃圾农用控制标准 （GB81721987）和粪便无害化卫生标准（GB79591987）是指导城市生活垃圾堆肥处理的技术标准，也是我国最先制订的有关城市垃圾处理的技术标准。到目前为止，堆肥处理主要采用低成本堆肥系统，大部分垃圾堆肥处理场采用敞开式静态堆肥。我国开展了机械化程度较高的动态高温堆肥研究和开发，并取得了积极成果。但限于现实的经济和社会条件，机械化高温堆肥由于处理成本较高而难以推广应用。目前应用较多的是一些机械化程度低、主要采用静态通风好氧发酵技术。1.2.3填埋处理垃圾填埋处理是我国城市垃圾处理的一种主要方式，并且在今后相当长时间内将占垃圾处理的主导地位。近几年来许多大城市都在建设或已建成大型甚至超大型的垃圾卫生填埋场，这些填埋场在技术水平上总体而言采用了和发达国家接轨的技术要求，例如场地防渗采用了水平铺设HDPE膜和粘土矿物相结合的复合系统进行防渗，填埋场的运营也具有相当高的水平，如北京的阿苏卫填埋场等。1.3我国城市垃圾处理现状分析在城市化进程中，垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今，垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”。这既是对垃圾认识的深入和深化，也是城市发展的必然要求。18世纪末的产业革命以来、人类对自然资源的开发和利用在规模上和强度上不断扩大，消耗资源的速度，即物品的生产、消费的速度也在大大加快，这一方面给社会带来了文明，提高了人们生活质量，另一方面也意味着加速了垃圾的增长。而垃圾是环境污染的重要原因之一。面对垃圾泛滥成灾的状况，世界各国的专家们已不仅限于控制和销毁垃圾这种被动“防守”，而是积极采取有力措施，进行科学合理地综合处理利用垃圾。我国生活垃圾处理起步于20世纪80年代，在1990年以前，全国城市生活垃圾处理率不足2%。进入上世纪90年代以后，垃圾处理取得了较快的发展，国家出台了一系列生活垃圾处理法规、标准和政策，使行业管理和设施建设有了依据，垃圾收费制度从无到有，并在部分城市实施，环卫体制改革不断推进，截止到2005年底，全国661座城市生活垃圾清运量1.56亿吨，建有垃圾处理厂471座，日无害化处理能力达到256312吨，环卫机械总数64205台，城市生活垃圾无害化处理率由1990年的2.97%上升到51.69%。因此，垃圾已成为目前我国城市环境卫生所面临的最紧迫问题之一。垃圾焚烧处理从无到有，不断发展。深圳市于1985年从日本三菱重工业公司成套引进两台日处理能力为150吨l日的垃圾焚烧炉，成为我国第一座现代化垃圾焚烧厂。此外，还有一些城市如上海、广州、北京等目前已建和在建的焚烧发电厂在未来几年将投入运行，这些焚烧厂多为通过利用国外资金、引进关键技术或设备、按照较高污染控制标准来建设的现代化大型垃圾焚烧厂。当然，我们也清醒地认识到，垃圾处理的投入与垃圾处理的需求相比明显不足，垃圾处理的水平还很低，从总体上讲，城市生活垃圾处理还处于由堆放到处理的发展阶段。主要表现为垃圾堆放现象普遍存在，垃圾处理场的二次污染相当普遍。 第二章 总体设计2.1液压式固态垃圾压实机的概述液压式固态垃圾压实机主要是固定安置在城镇垃圾转运站的大型垃圾的处理设备，一般大体上可分为立式和卧式两种压实机。 2.1.1立式压实机的特点立式的垃圾压实机工作压力大，压实充分，压实仓安装在地下，便于排水。但是立体空间比较大，一般现有的垃圾中转站不便与改造。压头和推头一个在高处，一个在地下，不好检测和维修。2.1.2卧式压实机的特点卧式垃圾压实机相对来说工作压力和外负载小一些；它是直接安装在地面上，对厂房的空间和高度没有过高要求，现有的垃圾中转站便于改造；而且压头和推头在地面以上，便于日常维护和检修；但是不便于排污水。从两种方案对比来看，要建造现代的垃圾中转站，需要构建立式固体垃圾压实机。2.2压实机的工作过程液压式固体垃圾压实机主要包括：压实仓、压头、推头、液压缸、液压系统以及一些架体和固定结构,工作行程如下：运输车 倒入 压实仓 压头 压实压实块 推头 推出 车箱2.3方案的拟定立式固态垃圾压实机基本的几个部分工作原理都是相似的，尤其是压头压实部分，基本上是一样的。2.3.1压头压实方案拟定压头在不工作时，被提升到地面上方。运输车向地下的压实仓中填充垃圾后，压头开始下行压实。当达到额定压力后，压头提升。再填充垃圾，经过这样反复进行动作23次，一个垃圾块被压缩成型。2.3.2推出和装载的方案拟定立式固态垃圾压实机的推出和装载的方案有两种方案。方案一推头和推缸放在地下，使推头正好作为压实仓的一个侧面(压实仓不可动)，而闸门是压实仓的另一个面（其由液压缸控制）。当垃圾块压实成型以后，首先闸门开启，推头推动垃圾块，将其推进垃圾箱内，推头退回，闸门关闭。再进行下次压实。当垃圾箱装好两块垃圾块后，由天车将其吊起，装到垃圾车上运走。方案二采用将压实仓吊起，直接将垃圾块推到垃圾车上。推头和推缸装在地面以上，使推头的下边缘略高于车厢。当压实块压好后，将压实仓用铁链固定在压头上，随着压头的提升，把压实仓连同压实块吊起至与推头同高。此时压实仓（U形）四周被包围在压实架内，不能横向移动。推缸开启后，推头将垃圾块推到车厢上，装完两块后将其运走。综合上边的方案，压头压实就按上述所说的那样。推头和装载的方案选第二种略好一些。因为这种方案利用压头后退将压实仓吊起，节省了工部和时间。而且可直接装到车厢上，不用安装天车。第三章 液压系统的设计与计算液压系统是本次要研究的液压式固态垃圾压实机的一个重要组成部分，在设计液压系统时，首先对液压式固态垃圾压实机的工作情况进行详细的分析，明确压实机对液压系统提出的要求，并满足压实机工作循环的全部技术要求。3.1立式压实机的概述立式固态垃圾压实机的主要是城镇垃圾的处理设备，固定安置在垃圾转运站。其功能是将集中于中转站手推车（三轮车）的垃圾倒入该机的提箱体，通过液压传动把松散的垃圾挤压成块并用推出装置将其从箱中推至垃圾运输汽车的车厢内。3.1.1立式压实机的结构和布局其主要结构、总体布局;及对液压系统执行元件的位置。见下图（3.1，3.2）图3.1立式固态垃圾压实机主视图图3.2立式固态垃圾压实机左视图压实机主机由压实装置、推出装置组成。图（3.1）所示为立式固态垃圾压实机结构示意图，压实装置由压头（钢板焊接而成的封闭体）5 ，提箱体1（钢板焊接而成的U形箱体，两侧无钢板）及压实液压缸3组成，用于对垃圾的压实。液压缸固定在型钢焊接的机架4上，缸的活塞杆端部球头连接于压头5，压头5由缸4固定驱动升降，散装垃圾倒入提箱体1（此时提箱体处于地坑内）后，液压缸即驱动压头伸入其中压实垃圾，待压实完毕后，需要移动垃圾块时，将铁链挂于压头上的钩块，缸驱动压头升起时即提箱体拉起到汽车车厢高度。推出装置由推出液压缸6、推头8和推出架7组成，用于将压实成块的垃圾推上垃圾运输汽车。推出缸6固定于型钢焊接的机架上，其活塞杆前部装有推头。缸的活塞杆、推头、推出架7三件固接，活塞杆前行时，推头、推机架同步向前运动，直至把提箱体中的垃圾块推上汽车(提箱体提升时始终沿着机架上升，被镶嵌在机架内，所以在推头顶推垃圾块时，不会连带提箱体移动)。压实装置工作中挤出的污水通过地坑流入下水道。垃圾压实需经23次的边倾倒垃圾边间断挤压的轮番过程，每次挤压至一定程度，必须进行保压，以促进块状垃圾的压实。当已压实的垃圾由地坑内提升时，应先将设置于提箱体两侧的挂钩于压头上，以便依靠压头上升将提箱体同步上升，当提箱体提升至汽车车厢平面高度后，由推头推到垃圾车上。3.1.2立式压实机组成立式压实机主要由三部分组成：A.压实部分;B.上提部分；C.顶推部分3.1.3立式固态压垃圾实机的参数压头压实压力 =20MPa;压头压实速度 =0.5m/min;压头压缩力 = 125t;压头快下速度 =2.5m/min;推头顶推压力 =20MPa推头顶推力 =18KN推头顶推速度 =6m/min系统传动介质 2046号液压油3.1.4其他方面因素综合考虑压实机的总体设计（包括机械、电器设计），做到机、电液相互配合，满足系统高性能、高效率和自动化等方面的要求。该液压系统暴露在厂房当中。工作条件恶劣，环境温度适中，湿度大，尘埃固态颗粒物多，有外界冲击震荡。在明确了液压系统的设计要求后，常采用以下步骤来设计液压系统：A.明确系统设计要求，确定系统设计方案；B.分析系统工况，确定主要参数；C.拟定液压系统原理图；D.液压元件的计算与选择；E.液压系统的性能验算；F.进行结构设计，编写技术文件上述的设计步骤是相互关联的，常常是相互穿插进行，并经反复修改才能逐步完成。前五项属于性能设计，最后一项属于结构设计。进行设计时，须先查明液压元件的结构和配置形式，仔细查阅有关产品样本、设计手册和资料。3.2分析系统工况、确定主要参数3.2.1工况分析液压系统的工况分析指的是执行元件的负载分析和运动分析，即分析主机在工作过程中，各执行元件的负载和运动速度的变化规律。液压系统所承受的负载可由主机的规格确定（通过样机实验测定，也可以由理论分析确定。负载通常包括：工作负载（切削力、挤压力、弹性塑性变形抗力、重力等）、阻力负载（摩擦力、背压力）、和惯性力等。3.2.2液压缸基本参数的确定3.2.2.1压头液压缸的基本参数确定液压缸的主要尺寸为缸筒内径、活塞杆直径、缸筒长度以及缸筒壁厚等。（1）工作负载液压缸工作负载R是指工作机构在满负荷情况下，以一定加速度起动时对液压缸产生的阻力，即式中 工作机构的荷重及自重对液压缸产生的作用力（N）； 工作机构在满载下起动时的静摩擦力（N）；工作机构满载起动时的惯性力(N)。（2）工作速度和速比液压缸的工作速度与其输入流量和活塞的面积有关。无杆腔进油时，活塞或缸体的工作速度为 有杆端进油时的速度 如果工作机构对液压缸的工作速度有一定要求时，应根据所需的工作速度和已选定的泵的流量来确定缸径；推力和速度都有要求时，可根据速度和缸径来选择泵；在速度没有要求时，则可根据已选定的泵和缸来确定工作速度。双作用液压缸，其往复运动的速比为除有特殊要求的场合外，速比不宜过小或过大，以免发生过大的被压或活塞杆太细，稳定性不好。值可按JB2183-77中所制定的标准选用，工作压力高的液压缸选用大值，工作压力小的则选小值。（3）缸筒内径根据公式，其中 F活塞所需推力；P工作压力；A活塞应有的有效面积。 由已知，压头压实压力 =20MPa;压头压缩力 = 125t，又可以估算出活塞等自重约为5t，得 F=（125-5）9.8N=1176KN P=2010Pa得又A=4，其中 D缸筒内径。代入A的值，解得D288mm缸筒內径按GB2348-80,查表圆整为320mm。活塞杆直径取为d=0.6D=0.6320=192mm圆整为200mm。所以活塞的面积A=活塞杆的面积=(4)最小导向长度 当活塞杆全部外伸时，从活塞杆支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度。如果导向长度过小，将影响液压缸的稳定性，因此在设计时必须保证一定的最小导向长度。 对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式要求： 其中：L液压缸最大工作行程 由已知垃圾块重m=1.52t，密度为0.50.6tm得垃圾块体积V=m=2.54m根据垃圾车尺寸取垃圾块尺寸：长宽=1800mm1600mm得所压垃圾块高约为0.81.4mm活塞杆行程L=垃圾块最大高度及所留间隙总为1500mm+小车高度约1330mm+压头压入提箱内最大深度700mm=3530mmD缸筒内径，D=320mm。则 =336.5mm 活塞长度： B=0.61D=192320mm取 B=250mm 活塞杆导向长度： A=0.61.5d=120300mm 取 A=200mm由3.2.2.2液压缸的结构强度计算和稳定校验（1）缸壁强度校核若壁厚，其中D=320mm 得 25.6mm可按薄壁公式校验其强度，即 式中：缸筒内最高工作压力，为25MPa； 缸筒材料许用应力。 ，为材料抗拉强度。由缸筒材料为45号钢，查得n为安全系数，一般取n=5。 代入数据，得 不符合条件。若壁厚，则 符合条件。圆整取壁厚.（2）活塞杆强度及液压杆稳定性的计算a.活塞杆强度活塞杆强度可由下列推出工作负荷查表可知45钢的抗拉强度 =600所以活塞杆强度合格.单杆双作用液压缸往复运动的速度比为：b.稳定性计算一般，短行程液压缸在轴向力作用下仍能保持原有的直线状态下的平衡，故可视为单纯受压或受拉直杆。但实际上液压缸是缸体、活塞和活塞杆的组合体。在由于活塞和缸体之间以及活塞杆与导向之间均有配合间隙，加之缸的自重及负载偏心等原因均可产生纵向弯曲。所以受压时载荷似于压杆。当活塞行程较大比值/d10时,活塞杆承受的压力超过一定数值时液压缸将出现纵向弯曲,由此在确定活塞杆直径时除要满足强度外还将根据液压缸支撑形式进行足够验算。根据材料力学关于压杆稳定性的理论，一根受压直杆，在其轴向负载Fr超过稳定临界力时，即失去原有直线状态下的平衡而丧失稳定，所以液压缸的稳定条件为式中：液压缸的最大推力，F=（N） 液压缸稳定临界力（N） 稳定安全系数，一般取液压缸稳定临界力的值与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度及其两端支承情况等因素有关，当 时 ，可由欧拉公式计算：式中活塞杆的柔性系数活塞杆计算长度，即液压缸安装长度（m）E活塞杆材料的纵向弹性模数（Pa），*I活塞断面的最小惯性矩I=R小些活塞杆断面的回转半径，r ，其中A为断面面积（）。对于断面实心杆，r=d/4当时 时属于柔度杆，可按雅辛斯基公式计算（N）式中：柔度系数，查表活塞杆断面面积，（）与活塞杆的材料有关的系数查表。计算得 3.2.2.3推头液压缸的基本参数确定（1）缸筒内径D的确定对于双作用单活塞杆液压缸,当活塞杆是以推力驱动工作负载时,既压力油输入无杆腔时,工作负载R为: F - 活塞杆的最大推力 - 机械效率,考虑密封件的摩擦阻力 - 工作压力,一般情况下去系统的调定压力 - 回油被压,若回油直接接通油箱,可取=0 - 活塞杆直径当活塞杆是以拉力驱动工作负载时,则压力油输入有杆腔 对于双作用活塞缸,钢筒内径应取计算结果的较大值,由于钢筒一般由无缝钢管制成.计算出的数据需要按文献圆整为标准内径. 活塞杆直径d的推荐值:当活塞受拉时,当活塞受压时.缸筒內径按GB2348-80,选择取活塞杆直径d按GB2348选择所以活塞的面积A=而活塞杆的面积（2）缸筒壁厚验算及强度校核:缸筒选用45号缸,当壁厚时,可用下式校验:缸筒外径的确定缸底厚度计算根据强度取单杆双作用液压缸往复运动的速度比为：活塞杆强度及压杆稳定性计算活塞杆强度可由下式求出:活塞杆强度合格.（3）活塞杆稳定性计算活塞杆全部伸出时的安装尺寸LL=1600+1600+150+20+64+100=4074mmL/d =4074/80 = 50.1当活塞杆的长径比时,对于压杆必须考虑其稳定性有:当活塞杆的确柔度（或细长比）即为大柔度杆，活塞杆的临界力k可按欧拉公式计算，即 计算可得：活塞杆稳定性合格。3.2.3实际工作参数确定经过上面对液压系统的初步计算，则液压系统的实际工作压力如下表31所示工况执行元件名称工作压力（M）压头压实压实缸20压头快下16压头快退16推头顶推推缸16推头快退16实际所需流量（其计算值如下表32）工况执行元件名称运动速度（）结构参数（）流量（L/min）压头压实压实缸0.580425201压头快下2.58042540压头快退449009196推头顶推推缸61227274推头快退10724573输入的功率（见下表3-3）工况执行元件的名称工作压力()输入流量（L/min）输入功率(KW)压头压实压缸204053.6压头快下1620113.3压头快退1619652.3推头顶推推缸167419.7推头快退167319.5绘制工况图如下图31图3-13.3制定液压系统方案3.3.1制定调速方案液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是核心问题。立式固态垃圾压实机主要由两个执行元件组成：压实缸和推缸。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作对于高压流量的液压系统，多采用插装阀于先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调速方式有节流调速、容积调速以及二者结合即容积节流调速。节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用溢流阀，固效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运转速度高的液压系统。容积调速一般是用于变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使用供油量于需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁油节流三种形式。进油节流启动冲击较小，回油节流常用于有负载的场合，旁油节流多用于高速。调速回路一确定，回路的循环形式也就随之确定了。节流调速一般开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能能量后，在排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。容积调速大多采用闭式循环系统。闭式循环系统中，液压泵的吸油口直接于执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。综上所述，通过比较节流调速和容积调速的优缺点，再结合固态垃圾压实机的工作特点：要求功率比较大，对执行元件的执行精度要求不是很高，只要求性能稳定，维修周期长，经济费用低。工作环境：在垃圾中转站，环境差，固体颗粒物多，湿度大，极易受到污染。选取节流进油调速，开式系统，定量泵供油。3.3.2制定压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围，工作，也有的需要多级或无极连续的调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可以考虑用增压回路得到高压，而不是单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间并不需要供油，而又不便停泵的情况下，需要考虑选择卸荷回路。在卸荷时，应考虑装电磁溢流阀。电磁溢流阀是由先导溢流阀和电磁阀组成的，用于系统的卸载和多级压力控制。为了减小卸载是的液压冲击，溢流阀和电磁阀之间可加装缓冲器。对电磁溢流阀的主要性能要求是升压时间短，具有通电卸载和继电卸载的功能；卸载时无明显冲击；具有内腔加载和多腔加载功能。电磁溢流阀的应用:A.系统卸载 电磁铁断电时，系统卸载，用于工作时间短，卸载时间长的长的场合；电磁铁通电时，系统卸载，用于工作时间长，卸载时间短的场合。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需要的工作压力。立式垃圾压实机在泵的出油口采用电磁溢流阀调节出口压力，考虑到泵的卸载时间短，所以选择断电卸载。在泵的出油口装单向阀，在压实缸有杆腔回路上采用平衡阀，其功用是在执行元件的回油管路中建立背压，防止因重力是压头下落。在推缸的有杆和无杆回路上装单向节流阀来分别控制推头快退和顶推时所需要的压力。3.3.3制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，根据设备的不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部分移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制连续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需要连接相应的油路，因此只用于管路连接比较方便的场合。本液压系统，要求器不工作时，处于保压状态，所以采用O型中位机能的电磁换向阀。液压泵无载启动，经过一段时间，泵正常运转，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立正常的工作压力。然后通过电磁换向阀。例如，当执行完压实的预定动作后，回路中的压力到达一定的数值后，通过压力继电器发出电信号，是电磁换向阀换向，是油液进入压缸的有杆腔，使压头后退。3.3.4选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般使用定量泵，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多于的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相对较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有过滤器，进入系统的油液根本被保护元件的要求，通过相应的精过滤再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他形式的过滤器。根据液压设备所处的环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。下面对液压泵的种类进行分析，选择适合本机的液压泵。液压泵是能量转换装置，能将原动机提供的机械能转化为液压能是液压系统中的液压能源，是组成系统的心脏，用它向液压系统输送足够量的压力油，从而推动执行元件对外做功。液压泵的分类方式有多种。按其结构不同，液压泵可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵；按其压力不同，又可分为低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵和超高压泵；按其输出流量能否调节，又可分为定量泵和变量泵。首先介绍一下不同结构的液压泵：a.齿轮泵齿轮泵是液压泵中最简单的一种，它自吸能力好，对油液的污染不敏感，工作可靠，制造容易，体积小，价格便宜，便于维修与护理，适用于工作条件比较恶劣的液压机械上。齿轮泵的主要缺点是不能变量，齿轮所承受的径向液压力不易平衡，容积效率较低，因此使用范围受到一定的限制。齿轮泵目前有多种结构，有外啮合齿轮泵（渐开线齿形），内啮合齿轮泵（渐开线齿形、直齿形、摆线齿形）。齿轮泵有单泵、双泵和三联泵等产品，便于系统中使用多个液压动力源的场合，减少原动机数量。通常齿轮泵噪声较大，但是上海机床厂生产的GPA型内啮合齿轮泵，压力可达10MPa，其噪声低于65dB,属于低噪声泵。另外，齿轮泵和阀集成在一起，使液压系统更紧凑。GPA型齿轮泵就有带溢流阀和不带溢流阀两种结构，供用户选择。齿轮泵受径向液压力大，就要克服径向力带来的不利影响。常有扩大高压区或扩大低压区等两种办法来减少径向力。齿轮泵的流量脉动较大，是缺点。具有直齿及其共轭齿形的内啮合齿轮泵流量脉动较小。另外，齿轮泵适当增加齿数，能减少流量脉动。b.叶片泵叶片泵以其流量均匀、噪声低、体积小、重量轻等优点，在机床、工程机械、船舶等部门应用较广。叶片泵有单作用式和多作用式两种结构。单作用式叶片泵通过调节其偏心值，可以进行变量，称变量叶片泵。通过各种变量方式来适应各种工况，以达到调速、控制功率、节省能量、减少设备机装功率、节约成本之目的。单作用叶片泵，转子承受单作用径向力，轴承受力大。双作用叶片泵消除了径向力不平衡问题，但不能进行变量，是定量叶片泵。叶片泵的工作压力，中低压叶片泵一般为8Mpa。由于改进了结构，采用了子母叶片、柱销叶片等结构，叶片泵的压力已可达到2530Mpa，成为高压叶片泵。叶片泵的转速一般为6002000r/min。某些小排量泵可达到2500r/min。比齿轮泵的最高转速要低一些。叶片泵的耐污染能力较差，所以对工作液的清洁度要求比齿轮泵要高些。叶片泵也可做成双联泵，但不能像齿轮泵那样，有三联泵结构。叶片泵的自吸能力比柱塞泵好。另外，双作用叶片泵，由于径向力不平衡，寿命较长，如型中压叶片泵的寿命可达一万小时。单作用叶片泵的寿命较短。c.螺杆泵螺杆泵输送液体的工作原理，与螺杆使螺母移动的原理类似。使位于固定壳体内的一个或几个螺杆的一些凹槽形成密闭容积，当螺杆转动时，这些密闭容积延轴线移动，从而形成吸油和排油。螺杆泵按照螺杆数的不同，有单、双、三螺杆泵等多种形式，其中三螺杆泵的性能最为优越。螺杆泵的主要优点是理论上无流量脉动，且工作时无闭死容积，无困油现象，因此噪声小，运转平稳。另外，主、从动螺杆间理论上无接触应力（主动螺杆不把转矩传给从动螺杆）及摩擦力存在，因此螺杆泵的磨损小，寿命长。螺杆泵的转速可达到10000r/min，是最高转速的液压泵，压力最高也可达35.0MPa。螺杆泵的主要缺点是体积长，质量功率比大，且制造工艺复杂，因而影响了它的使用与推广。对于在精密和高精密的机床的液压传动系统中，由于其理论上无流量脉动及低噪声的优点，仍然采用螺杆泵作为液压泵源。d.轴向柱塞泵轴向柱塞泵是液压传动中最富技术含量的元件。由于今年来各国的研究开发，特别是德国力士乐公司的研究开发，使它具有了工作压力高（最高峰值压力可达45Mpa，转速亦可达6000r/min）、结构紧凑、重量轻（功率比重大）、变量方式众多（A4VS泵的控制变量方式多达13种）、规格品种齐全（A2F泵和马达达22种规格），排量最小的为5ml/r。由此，它广泛应用于各种工业部门。轴向柱塞泵分为直轴式和斜轴式两类。直轴式轴向柱塞泵自早期的非通轴式发展到目前的通轴式，性能越来越优秀。斜轴式轴向柱塞泵则因出现了三角式结构，在保留了其优点（柱塞和缸体不受测向力）的同时，缩小了体积，增加了变量控制方式；特别是出现了锥形柱塞结构，进一步缩小了体积。直轴式轴向柱塞泵则因通轴式结构，可以带辅助泵或串联成双泵，并且像A4V泵都是到了广泛的应用。对于点接触式轴向柱塞泵和阀式配流轴向柱塞泵，由于使用者越来越少，在这里就不做过多的介绍。所以，经过上面对液压泵的介绍，前面曾提到过，该液压系统暴露在厂房当中。工作条件恶劣，环境温度适中，湿度大，尘埃固态颗粒物多，有外界冲击震荡；该设备对执行精度要求不是太高；又从经济方面考虑，所以，选择齿轮泵。又因为要满足液压系统的动作执行的快慢，所以最终选择双联齿轮泵。3.4绘制液压系统图液压执行元件以及各基本回路之后，把它们有机的组合在一起，去掉重复多于的元件，在加上其他一些辅助元件便构成了立式固态垃圾压实机完整的液压系统图（见图32），其动作循环表3-5图3-2立式固态垃圾压实机完整的液压系统图表3-5电磁铁动作表序号压缸下行压缸压制压缸退回推缸伸出推缸退回启动1DT+2DT+3DT+4DT+5DT+6DT+7DT+ (其中 “ + ”表示执行该位)3.5液压系统及其工作原理压实机的液压系统原理图如图所示。油源为双联齿轮泵6给系统供油，以满足压实缸快慢速度要求；泵6两出油口的压力分别由电磁溢流阀5和8设定。压实机有两个执行器，分别为压实液压缸18和推出液压缸19，两缸的运动方向分别由三位四通电磁换向阀11和12控制；立置缸18的回油路设有平衡阀17，用以防止压头因重力下落；单向节流阀15和16用于调节杆19的推出和退回的速度。启动泵6，由于电磁溢流阀5和8是断电卸荷，所以泵处于卸荷状态。当泵的出口压力达到系统的要求时，继电器发出电信号给电磁换向阀12，12切换至右位，泵6的压力油便经单向阀9和10进入压实缸18的无杆腔，故缸18的活塞杆启动压头快速下行，缸18的有杆腔的油液则经平衡阀17、12排回油箱。当压头压实垃圾时，系统压力升高，达到继电器调定的压力，给电磁阀2DT发出信号，使2DT断电卸荷低压泵空载，经溢流阀5排回油箱，实现卸荷，而高压泵单独工作，因缸18的进油流量减少，故缸18的活塞杆慢速下行。当压实力对应系统的压力超过溢流阀8的设定值时，则供油返回油箱。系统保压时，将换向阀9操作至中位即可。垃圾块需经过23次的压实，即重复上面的操作。当压实结束后，将换向阀12切换至左位，液压缸18无杆腔经阀12与油箱接通，实现保压后释压，接着液压泵6经换向阀12和平衡阀17的单向阀向缸18的有杆腔供油，泵的流量使缸的活塞杆驱动压头和提箱体快速上行。当推出装置工作时，换向阀11切换至右位，压力油经单向节流阀15的单向阀进入推缸19的无杆腔，有杆腔油液经单向节流阀16和阀11直接排回油箱；推出结束后，阀11切换至左位，则压力油进入缸有杆腔，推出装置后腿复位。一个工作循环结束，液压泵卸荷。第四章 液压元件的选择计算4.1液压泵的选择4.1.1确定液压泵的压力前边已经经过比较选择了双联齿轮泵。液压泵的工作压力其中是液压执行元件的最高工作压力，对于本系统最高压力是压头压实的进口压力，=20MPa;是泵到执行元件间的管路损失。参考表，取=0.5MPa.液压泵的工作压力为 4.1.2确定泵的流量因立式固态垃圾压实机的各个执行元件为一次单动，因此不存在多个元件同时动作的问题。若分析表15所列各执行元件所需的流量，不难发现：最大流量需求为压头快下（2.5m/min、201），最小的流量需求为压头压实（0.5m/min;40L/min）,各执行元件的不同工况流量需求相差很大。为保证功率利用合理，显然应采用双联泵供油。液压泵的流量 取泄漏系数K=1.1，求得液压泵的流量为 选GPC420/80的双联齿轮泵，当工作压力是21MPa时，大泵的流量为192L/min,小泵的流量为48L/min。4.1.3液压泵电动机功率的确定在确定电动机功率之前，首先要确定液压泵的实际工作压力。常用的方法有两种：一是将执行元件的实际工作压力乘以系数k=1.1；二是在执行元件实际工作压力的基础上加阀件和管路的压力损失，如。本系统采用加压力的方法计算。对双联泵供油系统，应对各种工况下的电动机功率进行计算，然后进行比较，取最大功率。这里需要指出的是，双作用齿轮泵的总效率在额定压力下可达到0.8，而卸载工况下仅为0.3，双泵供油电动机功率计算公式为 P= 式中，、q、分别为泵的实际工作压力、流量和总效率。经计分析比较，压头快下是双泵同时供油，此时的流量还是最大的，所以在这工况下电动机的功率就是整个液压系统的电动机最大功率。此时 =16+0.5=16.5 MPa=2400*80=192L/min=2400*21=50.4L/min所以电动机的最大功率为P=16.5*192/0.8+16.5*50.4/0.8=79.2KW因此双联泵供油方案可选Y280M-2型电动机，功率为90KW的，同步转速为2970r/min。 （由袖珍机械设计师手册1297查得）4.2阀类元件的选择选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。该系统工作在20MPa左右，液压阀都选用中、高压阀。所选阀的规格型号如下表17所示。序号名称实际流量/(L/min)选用规格5电磁溢流阀161DBW20B1-30Y18电磁溢流阀40DBW20B1-30Y9单向阀161S20A110单向阀40S20A111三位四通电磁换向阀161.5WEH16E50/R6-A12三位四通电磁换向阀201WEH16E50/R6-A15单向节流阀74MK20G1016单向节流阀74MK20G1017平衡阀196FD32RA104.3计算油箱的有效容积油箱的有效容积可按下式确定 V=aq式中a为经验系数，对中压系统取a=7。所选泵的总流量为242.4L/min，液压泵每分钟排出的压力油的体积为0.24，算得油箱的有效容积为V=7*0.24=1.68油管内径计算本系统油管内径可按式：d=4.63计算式中Q管内通过的流量，L/min v液体在管内的最大允许流速，m/s，一般对吸油管取0.51.5m/s；回油管取1.52.5m/s，压油管取35m/s。 在这里，吸油管取1m/s，回油管取2m/s，压油管取4m/s。经计算，确定管径值如下表：主要管路内径管径名称通过流量（L/min）允许流速（m/s）管路内径（m）大泵吸油管19210.064小泵吸油管5010.035大泵排油管19240.032小泵排油管5040.018此液压系统为中压系统，因此可选用钢管作为油管。经过查表（液压与控制手册798），确定钢管的尺寸见下表管径名称公称通经（mm）壁厚（mm）大泵吸油管658小泵吸油管405.5大泵排油管325小泵排油管203.54.4液压系统性能验算4.4.1回路压力损失验算本系统回路中的压力损失较为复杂，有多个液压执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要算压实快下动作回路，故主要验算油泵到压实缸这段管路的损失。首先确定沿程阻力损失。沿程压力损失，主要是压实缸快进是进油管路的压力损失。次管路长5m，管内经0.065m，快下时通过流量192L/min即2.9m/s，选用20号机械系统损耗油，正常运转后油的运动粘度v=27，油的密度=918。油在管路中的实际流速为 雷诺数 所以在管路中处于层流和紊流之间的状态。插图314（由液压传动与控制32）按式求得沿程压力损失为： 压力太小，可忽略不计。4.4.2局部压力损失局部压力损失包括通过管路中折管和接头等处的管路局部压力损失，以及通过控制阀的局部压力损失。其中管路局部压力损失。参见图（液压原理），以小泵出口到压实缸进油口，要经过单向阀10和电磁换向阀12.单向阀10的额定流量65L/min，额定压力损失为0.08Mpa；电磁换向阀12的额定流量150L/min，额定压力损失0.2Mpa。通过各阀的局部压力损失之和为从大泵出油口到压实缸进油口要经过单向阀9和换向阀12，单向阀9的额定流量175L/min，额定压力损失0.1MPa。通过各阀的局部压力损失之和为由以上计算结果可求的快速下进时：小泵到压实缸的总压力损失为 大泵到压实缸的总压力损失为小泵出口压力 大泵出口压力 由计算结果看，大小泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定裕定，所选泵是适合的。第五章 液压系统的安装调试5.1液压系统的启动首先旋开空气滤清器加入经过过滤精度8以下的液压油注至油位窗上限为止，方可启动电动机。5.2系统管路连接首先检查高压胶管口，以及