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压装式垃圾压缩机设计【优秀】【word+6张CAD图纸全套】【毕设】

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压装式 垃圾压缩机 压缩机 设计 优秀 优良 word cad 图纸 全套
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垂直垃圾压缩机的结构设计

压装式垃圾压缩机设计【优秀】【word+6张CAD图纸全套】【毕业设计】

【带任务书+开题报告+鉴定意见+评阅表+中期检查表+外文翻译】【27页@正文12700字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】.bat

中期检查表.doc

压装式垃圾压缩机设计任务书.doc

图纸总汇6张.dwg

开题报告.docx

正文.doc

评阅表.doc

鉴定意见.doc

湘  潭  大 学

毕业论文(设计)任务书

论文(设计)题目:      压装式垃圾压缩机设计                                                                                

一、主要内容及基本要求

   以工程实际应用为背景,设计一款压装式垃圾压缩站;从装置压缩过程的运动学分析着手,开展结构以及(液压)传动系统的设计。                                                

   要求:                                                                                

   1、查阅相关资料,大致了解本次设计要研究的具体内容;                      

   2、液压系统的设计参数:油压小于25MPa;流量不小于15L/min              

   3、若干图纸;                                                                                

   4、撰写毕业设计说明书。                                                                                  

   5、外文文献翻译,字数3000字以上。                                                                                  

二、重点研究的问题

     装置压缩过程的运动学分析。                                                                                  

三、进度安排

序号各阶段完成的内容完成时间

1查阅资料、调研第1-2周

2开题报告、制订设计方案第3周

3方案(设计)第4-5周

4压装式垃圾压缩站结构设计第6-7周

5写出初稿,中期检查第8-9周

6修改,写出第二稿第10-11周

7写出正式稿第12-13周

8答辩第14周

四、应收集的资料及主要参考文献

张利平. 现代液压技术应用220例[M].化学工业出版社.2004.8                  

曹孟杰.水平垃圾压缩机设计与分析研究[D].广西:广西大学2008.5              

徐明.垃圾压装机的仿真分析研究[D].北京:北京科技大学,2005                  

叶凯贞.城市生活垃圾处理的思考[J].环境卫生工程,2007.10                        

目录

第1章  绪论(1)

   1.1课题的研究背景及意义(1)

    1.2课题研究的初步计划(3)

第2章  垂直垃圾压缩机的结构设计(4)

2.1垃圾中转站形式的确定(4)

2.2垂直垃圾压缩机的总体设计(5)

2.3垃圾箱总成的设计(7)

2.4机架的设计(8)

2.5压力装置的设计(9)

2.6液压缸的设计(10)

第3章  全文总结与展望(15)

致谢(16)

附录(17)

参考文献(17)

压装式垃圾压缩机的设计

摘要

本文是围绕毕业设计课题“压装式垃圾压缩机的设计”来展开工作和设计的。

随着中国城市人口的增加,城市生活垃圾数量也在急速增加。实行生活垃圾压缩转运势在必行。压装式垃圾压缩机是垃圾压缩工程中比较关键和核心的步骤,其主要功能是利用液压系统的驱动将已经收集到中转站的垃圾进行更近一步的压缩,实现垃圾的压缩减容,增大转运量,提高转运效率。

本文以垂直垃圾压缩机为研究对象,对其进行结构设计和液压系统的设计以及对其进行优化和改进。论文的主要工作如下:

1.分析并确定垂直垃圾压缩机的工作环境,以及其实际工作要求。

2.对其整机、各个部件及其液压系统进行了设计。

3.用AutoCAD绘制出结构图及其液压系统图

关键词:垂直垃圾压缩机    机构设计   液压系统     AutoCAD

RESEARCH ON DESIGH OF THE VERTICAL REFUSE COMPACTOR

ABSTRACT

This article is about the graduation project "Pressure-mounted garbage compressor design" to start work and design.

With the increase of China's urban population, the number of MSW is also rapidly increasing. Implementation of compressed garbage transfer is imperative. Pressure mounted compressor is compressed garbage garbage more critical and core engineering steps, and its main function is to use a hydraulic drive system will have collected the garbage transfer station closer compression, compression to achieve waste volume reduction, increased large transport capacity, improve transport efficiency.

In this paper, vertical Trash Compactor for the study, its design and structural design of the hydraulic system and its optimization and improvement. The main work is as follows:

1. Analyze and determine the vertical Trash Compactor working environment, as well as their actual job requirements.

2. Total machine, and various parts of the hydraulic system was designed.

3. draw with AutoCAD and its hydraulic system diagram in Figure.

Keyword: Vertical?garbage compressor, Mechanism design,hydraulic system

第1章  绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.1.1 课题的目的

目前人类面临着很多环境问题,如气候变暖、酸雨、臭氧层破坏等,在这些环境问题中,与人们生活密切相关的就是城市垃圾问题,包括生活垃圾、电子垃圾、“白色”垃圾、建筑垃圾和医疗垃圾等问题。全球很多国家都已经被垃圾包围。我国的垃圾排放量也相当可观,在许多城市周围,排满了一座座垃圾山,既占用大量土地,又污染环境 。

据统计,我国城市人均生活垃圾440kg(已高于一些欧洲国家的人均垃圾产生量),全国生活垃圾年产量已达2亿t,占世界垃圾总产量的26.5%,且以8~9%的速率增长,垃圾累计存量达65亿t,侵占土地约5亿㎡,垃圾围城成为一个普遍的现象。简单堆放的垃圾不仅影响城市景观,同时滋生病菌,污染土壤、水体、大气,危害人体健康,成为中国城市面临的棘手的环境问题。

现阶段我国城市生活垃圾的处理方式主要有:卫生填埋、堆肥化和焚烧。其中卫生填埋法占到全部垃圾处理的70%以上,堆肥法占到5%,部分大城市采用焚烧法。资料统计截止至2005年底,全国661个设市城市共建有生活垃圾场479座,日处理能力25.7万t,集中处理量8108万t,处理率51.97%。其中生活垃圾填埋场365座,日处理能力21.3万t,处理量微6924万t;生活垃圾堆堆肥厂46座,日处理能力1.18万t,处理量为345万t;生活垃圾焚烧厂66座,日处理能力3.22万t,处理量780万t。随着人民生活水平的提高,我国城市垃圾的各组分的比重也在发生变化,而生活垃圾压缩机作为亟需的一个产物而生。它作为压缩式垃圾中转站的一个核心装置,固定安装在垃圾中转站内,其可提高单车垃圾装载量,降低了运输成本,又避免了垃圾远途运输过程的二次污染,具有重要现实意义。

1.1.2 课题的意义

   1.掌握一批先进的设计理论、设计与试验方法,为垃圾压缩机的方案设计、参数选择、仿真分析等提供科学的依据;

2.提出具有一定使用价值的相关结论,推动我国高性能、高质量的垃圾压缩机的发展;

3.产生良好的社会效益和经济效益,为我国的环保事业做出一定的贡献。

1.1.3 国内外基本研究情况

   综合处理最能体现“减量化、资源化和无害化”的生活垃圾处置目标,是实现循环经济型社会、资源节约型社会和环境友好型社会的重要手段,是城市经济发达和文明的重要标志之一,促进各地“节能减排”事业的发展,也是世界上生活垃圾处理的发展趋势。

对生活垃圾综合处理的概念,各国的学者均有着不同的理解。美国一般认为生活垃圾综合处理即为“从源头收集到末端处置”的全过程管理。欧洲和日本等国学者一般认为生活垃圾综合处理是处理系统本身的多种处理技术的组合、优化和应用,是“由多种处理设施包括收运车辆、转运站、分选中心、回收站、焚烧厂、堆肥厂、填埋场等构成完善的生活垃圾处理体系”。由于我国历史形成的原因,生活垃圾的收运与处理处置往往是分开的;负责生活垃圾收运的组织,配备有街道清扫人员、街道清扫车辆、垃圾收运车辆、垃圾转运站等,并把垃圾运送到当地政府指定的处理处置地点或组织;生活垃圾处理处置的组织,则把负责垃圾收运的组织运送来的生活垃圾进行处理处置。因此,我们也不能全盘照抄国外的处理方式。实际上从国外借鉴的一些综合处理模型和规划成果难以在实践中应用,原因是多方面的,其中最根本的原因就是未能和中国生活垃圾的具体情况进行有机的结合。择、垃圾物流的优化分配、处理设施的优化配置、最终处置方案的确定等,目标是达到生活垃圾处理的总费用最小、垃圾中的有效资源(含可回收物质和能量)得到有效回收、有害物质得到妥善处置;暂不涉及生活垃圾的收运体系。? 在我国,对不同城市生活垃圾采用不同处理工艺组合、不同的垃圾物流分配、不同的综合处理方式进行处理处置的意义是非常明显的,而目前我国普遍存在一种现象,即一个专业的生活垃圾处理处置企业,往往没有对该城市的生活垃圾的形状进行认真的研究、分析、建立模型,采用同样的处理工艺处理各地的混合生活垃圾;或者不同的处理设施往往处理同样性质的混合生活垃圾。由于每种生活垃圾处理技术均具有各自的优势和局限性,从技术本身、经济性和环境影响角度分析,均只适宜处理生活垃圾中的某些组分,因此这种单一处理模式不仅难以满足数量日益增长、成分日益复杂的生活垃圾无害化、减量化、资源化的处理要求,而且使得生活垃圾处理设施运行效果差,前处理和二次污染控制技术复杂,处理费用高。为了解决这种单一处理方式的不足,生活垃圾需要采取综合处理方式,实现将多种生活垃圾处理处置技术以适当的方式有机地结合在一起,综合利用各种单项处理技术的优势,取长补短,形成完整的处理系统,每种处理技术或设施仅处理适宜的生活垃圾组分,从而改善生活垃圾处理的效果,降低生活垃圾处理的费用,因此,世界上生活垃圾处理的发展趋势,也是城市生活垃圾处理的发展方向。

1.2 课题研究的初步计划

1.2.1研究内容:

以工程实际应用为背景,设计一款压装式垃圾压缩站;从装置压缩过程的运动学分析着手,开展结构以及(液压)传动系统的设计。

1.2.2预计达到的目标:

能够准确快速的压缩一定量的垃圾,实现智能化工作。

1.2.3关键理论和技术:

1、静止液体不呈现黏性,只有运动流体是以黏性表现的。

2、液体静压力特性。

1.2.4技术指标:                                                                      

   系统液压的设计参数:油压不大于25MPa;流量不小于15L/min。

1.2.5完成课题的方案和主要措施:

1.在互联网上找垃圾压缩站工作原理以及液压系统设计的相关参考文献。

2.设计垃圾压缩机的总体及个别部件,绘制出其二维图纸。

3.计算选择合理的液压缸以及液压泵。

4.设计液压回路,绘制液压回路图。

5.完成设计说明书。

第2章  垂直垃圾压缩机的结构设计

2.1 垃圾中转站形式的确定

2.1.1 城市生活垃圾中转站的基本类型

随着城市生活垃圾的急速增加,生活垃圾中转站的作用越来越明显,建立区域性的、相应规模的生活垃圾中转站是十分必要的。国内生活垃圾中转站形式多种多样,根据垃圾中转站内垃圾设备的工作原理及处理效果不同,主要分为以下形式:

1.转运式垃圾中转站

上个世纪、八九十年代在我国建造的垃圾中转站大多属于这种形式。垃圾收集后由人力收集车、小型收运车运送至中转站,然后直接倒进半拖式大型垃圾运输车集装箱,最后由牵引车拖带进行运输。

这种垃圾中转站的工艺流程简单,几乎没有专用的中转垃圾处理设备,投资费用低,但是,中转时未对垃圾进行压缩减容处理,致使站内垃圾运输车无法承担大运量的运输工作,运输效率比较低,且中转站过程中为非封闭化作业,运输途中易发生散落,进而造成二次污染。

2.压缩式大型垃圾中转站

压缩式大型垃圾中转站工作原理为:将垃圾收集后运至此中转站,经料斗直接卸入运输车箱体内,由固定的压缩机进行反复多次的压装,满载后再由运输车运输。

其特点如下:设备体积小,相应的土建设施规模较小,投资也相对较少;全封闭作业,不会产生二次污染,且其压缩比大,但是其压缩装置箱体结构较为复杂,造价较大。

经过分析比较以上两种形式的垃圾中转站的优缺点,初步选定压缩式垃圾中转站为研究对象。

2.1.2 垃圾中转站整体方案的确定

压缩式垃圾中转站按压缩机的压缩方式可以分为:垂直压缩式、水平压缩式。垂直压缩式压缩效率比水平压缩式高,且便于处理垃圾。按垃圾受圾箱的位置分为地平式和地坑式。地平式需要专门的倒料装置和相应的土建设施,而地坑式其投料口和地面相平,不需要专门的倒料装置,且不影响市容。

从技术、经济、社会环境效益等方面综合考虑,结合课题组的实际情况,最终确定本论文的研究对象为垂直压缩式,受圾箱采用地坑式,提升方式为整体提升。其主要性能如下:

1. 垃圾日处理能力:100 t;    

2.垃圾处理方式:垂直压缩机进行垂直压缩;

3.转运方式:用全封闭式垃圾车转运,保证垃圾密封运输,杜绝二次污染;

4.使用垃圾类别:生活垃圾,固体废弃物;

5.使用垃圾收集方式:人力车收集、手推车收集和小型机动车收集,可以从二个或三个方向同时进料;

6.适用范围:社区、大厦、医院、学校、机关、商场、宾馆、车站、机场等产生大量垃圾的相关场所;

参考文献

[1] 王超,王科社.城市垃圾处理方法的研究[M],能源环境保护,2005,02;11~1 5.

[2] 马洪儒.我国城市生活垃圾处理问题研究[M],中国沼气,2004,01;28~31.

[3] 魏俊,赵由才,牛冬杰.小城镇生活垃圾污染现状与防治对策[M],小城镇建设,2005,07;76~78.

[4] 王琪,我国城市生活垃圾处理现状及存在的问题[M],环境经济,2005,10;23~31.

[5] 朱兰保,盛蒂.我国城市生活垃圾处理现状及其对策[M].环境卫生工程,2006,(03);35·36.

[6] 盖虹云,全翔翼.二恶英的毒性及其对人体健康的影响[M].包头医学院学报,2002,1 8(4);370~372.

[7] 唐家富.试论城市垃圾的压缩处理[J],环境卫生工程,1998,V01.1,No .20~22.

[8] 孙家珊,乔晓时.垃圾转运站的地位及作用[M],环境卫生工程,1998,4:156~159.

[9] 中华人民共和国住房和城乡建设部,城镇建设行业标准CJ/T 338-2010

[10] 阮志华.城镇垃圾压缩机的研制[J].机械工程师,2002,(6);59~60.


内容简介:
湘潭大学机械工程学院毕业论文(设计)工作中期检查表系 机电系 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机设3班 姓 名王朋 学 号2010500529指导教师朱石沙指导教师职称教授题目名称压装式垃圾压缩机的设计题目来源科研 企业 其它课题名称压装式垃圾压缩机的设计题目性质 工程设计 理论研究 科学实验 软件开发 综合应用 其它资料情况1、选题是否有变化 有 否2、设计任务书 有 否3、文献综述是否完成 完成 未完成4、外文翻译 完成 未完成由学生填写目前研究设计到何阶段、进度状况:压装式垃圾压缩机的结构设计基本完成,正在核算和检验各个数据参数的合理和正确性。由老师填写工作进度预测(按照任务书中时间计划) 提前完成按计划完成 拖后完成 无法完成工作态度(学生对毕业论文的认真程度、纪律及出勤情况): 认真 较认真 一般 不认真质量评价(学生前期已完成的工作的质量情况)优 良 中 差存在的问题与建议: 指导教师(签名): 年 月 日建议检查结果: 通过 限期整改 缓答辩系意见: 签名: 年 月 日注:1、该表由指导教师和学生填写。2、此表作为附件装入毕业设计(论文)资料袋存档。湘 潭 大 学毕业论文(设计)任务书论文(设计)题目: 压装式垃圾压缩机设计 学号: 2010500529 姓名: 王朋 专业: 机械设计制造及其自动化 指导教师: 朱石沙 系主任: 一、主要内容及基本要求 以工程实际应用为背景,设计一款压装式垃圾压缩站;从装置压缩过程的运动学分析着手,开展结构以及(液压)传动系统的设计。 要求: 1、查阅相关资料,大致了解本次设计要研究的具体内容; 2、液压系统的设计参数:油压小于25MPa;流量不小于15L/min 3、若干图纸; 4、撰写毕业设计说明书。 5、外文文献翻译,字数3000字以上。 2、 重点研究的问题 装置压缩过程的运动学分析。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅资料、调研第1-2周2开题报告、制订设计方案第3周3方案(设计)第4-5周4压装式垃圾压缩站结构设计第6-7周5写出初稿,中期检查第8-9周6修改,写出第二稿第10-11周7写出正式稿第12-13周8答辩第14周四、应收集的资料及主要参考文献 张利平. 现代液压技术应用220例M.化学工业出版社.2004.8 曹孟杰.水平垃圾压缩机设计与分析研究D.广西:广西大学2008.5 徐明.垃圾压装机的仿真分析研究D.北京:北京科技大学,2005 叶凯贞.城市生活垃圾处理的思考J.环境卫生工程,2007.10 湘 潭 大 学 机械工程学院 本科毕业设计(论文)开题报告题 目压装式垃圾压缩机的设计姓 名王朋学号2010500529专 业机械设计制造及其自动化班级机 3 班指导教师朱石沙职称教授填写时间2014年3 月15 日 年 月说 明1根据湘潭大学毕业设计(论文)工作管理规定,学生必须撰写毕业设计(论文)开题报告,由指导教师签署意见,系主任批准后实施。2开题报告是毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计(论文)工作前期内完成,开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计(论文)开题报告各项内容要实事求是,逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨,语言通顺,外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词,须注出全称。4本报告中,由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述,应不少于2000字。5开题报告检查原则上在第24周完成,各系完成毕业设计开题检查后,应写一份开题情况总结报告。6. 填写说明:(1) 课题性质:可填写A工程设计;B论文;C. 工程技术研究;E.其它。(2) 课题来源:可填写A自然科学基金与部、省、市级以上科研课题;B企、事业单位委托课题;C校级基金课题;D自拟课题。(3) 除自拟课题外,其它课题必须要填写课题的名称。(4) 参考文献不能少于10篇。(5) 填写内容的字体大小为小四,表格所留空不够可增页。本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名王朋学 号2010500529专 业机械设计制造及其自动化指导教师朱石沙职 称教授所在系机电系课题来源A科研课题或D自拟课题课题性质A工程设计课题名称压装式垃圾压缩机的设计一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况课题的目的、意义:解决城市垃圾围城现象;1.掌握一批先进的设计理论、设计与试验方法,为垃圾压缩机的方案设计、参数选择、仿真分析等提供科学的依据; 2.提出具有一定使用价值的相关结论,推动我国高性能、高质量的垃圾压缩机的发展; 3.产生良好的社会效益和经济效益,为我国的环保事业做出一定的贡献国内外基本研究情况 欧洲和日本等国学者一般认为生活垃圾综合处理是处理系统本身的多种处理技术的组合、优化和应用,是“由多种处理设施包括收运车辆、转运站、分选中心、回收站、焚烧厂、堆肥厂、填埋场等构成完善的生活垃圾处理体系”。由于我国历史形成的原因,生活垃圾的收运与处理处置往往是分开的;负责生活垃圾收运的组织,配备有街道清扫人员、街道清扫车辆、垃圾收运车辆、垃圾转运站等,并把垃圾运送到当地政府指定的处理处置地点或组织;生活垃圾处理处置的组织,则把负责垃圾收运的组织运送来的生活垃圾进行处理处置。对生活垃圾的处理处置方式,特别是针对不同城市生活垃圾处理工艺的优化选择、垃圾物流的优化分配、处理设施的优化配置、最终处置方案的确定等,目标是达到生活垃圾处理的总费用最小、垃圾中的有效资源得到有效回收、有害物质得到妥善处置。在我国,对不同城市生活垃圾采用不同处理工艺组合、不同的垃圾物流分配、不同的综合处理方式进行处理处置的意义是非常明显的,而目前我国普遍存在一种现象,即一个专业的生活垃圾处理处置企业,往往没有对该城市的生活垃圾的形状进行认真的研究、分析、建立模型,采用同样的处理工艺处理各地的混合生活垃圾;或者不同的处理设施往往处理同样性质的混合生活垃圾。由于每种生活垃圾处理技术均具有各自的优势和局限性,从技术本身、经济性和环境影响角度分析,均只适宜处理生活垃圾中的某些组分,因此这种单一处理模式不仅难以满足数量日益增长、成分日益复杂的生活垃圾无害化、减量化、资源化的处理要求,而且使得生活垃圾处理设施运行效果差,前处理和二次污染控制技术复杂,处理费用高二、研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施研究内容: 以工程实际应用为背景,设计一款压装式垃圾压缩站;从装置压缩过程的运动学分析着手,开展结构以及(液压)传动系统的设计。 预计达到的目标:能够准确快速的压缩一定量的垃圾,实现智能化工作关键理论和技术: 1、静止液体不呈现黏性,只有运动流体是以黏性表现的2、液体静压力特性技术指标:1、液压系统的设计参数:油压小于25MP;流量不小于15L/min。完成课题的方案和主要措施: 在互联网上找机械传动以及液压系统设计的相关参考文献。设计多套传动方案,并分析方案的优缺点。分别计算各个方案的机械效率,对各个关键部位进行受力分析。对所设计的方案进行验证,并进行校准。最终确定效率最高,成本最低,总体最佳的传动方案。设计液压回路,绘制液压回路图。运用流体力学的相关知识进行液压缸的设计,并绘制相关零件图。完成设计说明书。四、主要参考文献(按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出)1、张利平 现代液压技术应用220例 , 化学工业出版社 2004.082、曹孟杰 水平垃圾压缩机设计与分析研究 , 广西大学 2008.053、徐明 垃圾压缩机的仿真分析研究 , 北京科技大学 20054、叶凯贞 城市生活垃圾处理的思考与建议 , 环境卫生工程 2007.105、摘掉城市的毒瘤 城市垃圾处理问题研究 6、潘存云 机械原理 中南大学出版社 2011.117、贺尚红 液压与气压传动 ,中南大学出版社 2012.088、蒲良贵 机械设计 ,高等教育出版社 2012.02 指导教师意 见指导教师签名: 年 月 日系意见 系主任签名: 年 月 日院意见 教学院长签名: 年 月 日湘潭大学毕业设计说明书题 目: 压装式垃圾压缩机的设计 学 院: 机械工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 号: 2010500529 姓 名: 王朋 指导教师: 朱石沙 完成日期: 2014.05 目录第1章 绪论.(1) 1.1课题的研究背景及意义.(1) 1.2课题研究的初步计划.(3)第2章 垂直垃圾压缩机的结构设计.(4)2.1垃圾中转站形式的确定. (4)2.2垂直垃圾压缩机的总体设计.(5)2.3垃圾箱总成的设计.(7)2.4机架的设计.(8)2.5压力装置的设计.(9)2.6液压缸的设计.(10)第3章 全文总结与展望.(15)致谢.(16)附录.(17) 参考文献.(17) 翻译文献.(18) 压装式垃圾压缩机的设计摘要本文是围绕毕业设计课题“压装式垃圾压缩机的设计”来展开工作和设计的。随着中国城市人口的增加,城市生活垃圾数量也在急速增加。实行生活垃圾压缩转运势在必行。压装式垃圾压缩机是垃圾压缩工程中比较关键和核心的步骤,其主要功能是利用液压系统的驱动将已经收集到中转站的垃圾进行更近一步的压缩,实现垃圾的压缩减容,增大转运量,提高转运效率。本文以垂直垃圾压缩机为研究对象,对其进行结构设计和液压系统的设计以及对其进行优化和改进。论文的主要工作如下:1. 分析并确定垂直垃圾压缩机的工作环境,以及其实际工作要求。2. 对其整机、各个部件及其液压系统进行了设计。3. 用AutoCAD绘制出结构图及其液压系统图关键词:垂直垃圾压缩机 机构设计 液压系统 AutoCADRESEARCH ON DESIGH OF THE VERTICAL REFUSE COMPACTORABSTRACTThis article is about the graduation project Pressure-mounted garbage compressor design to start work and design. With the increase of Chinas urban population, the number of MSW is also rapidly increasing. Implementation of compressed garbage transfer is imperative. Pressure mounted compressor is compressed garbage garbage more critical and core engineering steps, and its main function is to use a hydraulic drive system will have collected the garbage transfer station closer compression, compression to achieve waste volume reduction, increased large transport capacity, improve transport efficiency. In this paper, vertical Trash Compactor for the study, its design and structural design of the hydraulic system and its optimization and improvement. The main work is as follows: 1. Analyze and determine the vertical Trash Compactor working environment, as well as their actual job requirements. 2. Total machine, and various parts of the hydraulic system was designed.3. draw with AutoCAD and its hydraulic system diagram in Figure.Keyword: Verticalgarbage compressor, Mechanism design,hydraulic system第1章 绪论1.1 课题的研究背景及意义1.1.1 课题的目的目前人类面临着很多环境问题,如气候变暖、酸雨、臭氧层破坏等,在这些环境问题中,与人们生活密切相关的就是城市垃圾问题,包括生活垃圾、电子垃圾、“白色”垃圾、建筑垃圾和医疗垃圾等问题。全球很多国家都已经被垃圾包围。我国的垃圾排放量也相当可观,在许多城市周围,排满了一座座垃圾山,既占用大量土地,又污染环境 。据统计,我国城市人均生活垃圾440kg(已高于一些欧洲国家的人均垃圾产生量),全国生活垃圾年产量已达2亿t,占世界垃圾总产量的26.5%,且以89%的速率增长,垃圾累计存量达65亿t,侵占土地约5亿,垃圾围城成为一个普遍的现象。简单堆放的垃圾不仅影响城市景观,同时滋生病菌,污染土壤、水体、大气,危害人体健康,成为中国城市面临的棘手的环境问题。现阶段我国城市生活垃圾的处理方式主要有:卫生填埋、堆肥化和焚烧。其中卫生填埋法占到全部垃圾处理的70%以上,堆肥法占到5%,部分大城市采用焚烧法。资料统计截止至2005年底,全国661个设市城市共建有生活垃圾场479座,日处理能力25.7万t,集中处理量8108万t,处理率51.97%。其中生活垃圾填埋场365座,日处理能力21.3万t,处理量微6924万t;生活垃圾堆堆肥厂46座,日处理能力1.18万t,处理量为345万t;生活垃圾焚烧厂66座,日处理能力3.22万t,处理量780万t。随着人民生活水平的提高,我国城市垃圾的各组分的比重也在发生变化,而生活垃圾压缩机作为亟需的一个产物而生。它作为压缩式垃圾中转站的一个核心装置,固定安装在垃圾中转站内,其可提高单车垃圾装载量,降低了运输成本,又避免了垃圾远途运输过程的二次污染,具有重要现实意义。1.1.2 课题的意义 1.掌握一批先进的设计理论、设计与试验方法,为垃圾压缩机的方案设计、参数选择、仿真分析等提供科学的依据; 2.提出具有一定使用价值的相关结论,推动我国高性能、高质量的垃圾压缩机的发展; 3.产生良好的社会效益和经济效益,为我国的环保事业做出一定的贡献。1.1.3 国内外基本研究情况 综合处理最能体现“减量化、资源化和无害化”的生活垃圾处置目标,是实现循环经济型社会、资源节约型社会和环境友好型社会的重要手段,是城市经济发达和文明的重要标志之一,促进各地“节能减排”事业的发展,也是世界上生活垃圾处理的发展趋势。对生活垃圾综合处理的概念,各国的学者均有着不同的理解。美国一般认为生活垃圾综合处理即为“从源头收集到末端处置”的全过程管理。欧洲和日本等国学者一般认为生活垃圾综合处理是处理系统本身的多种处理技术的组合、优化和应用,是“由多种处理设施包括收运车辆、转运站、分选中心、回收站、焚烧厂、堆肥厂、填埋场等构成完善的生活垃圾处理体系”。由于我国历史形成的原因,生活垃圾的收运与处理处置往往是分开的;负责生活垃圾收运的组织,配备有街道清扫人员、街道清扫车辆、垃圾收运车辆、垃圾转运站等,并把垃圾运送到当地政府指定的处理处置地点或组织;生活垃圾处理处置的组织,则把负责垃圾收运的组织运送来的生活垃圾进行处理处置。因此,我们也不能全盘照抄国外的处理方式。实际上从国外借鉴的一些综合处理模型和规划成果难以在实践中应用,原因是多方面的,其中最根本的原因就是未能和中国生活垃圾的具体情况进行有机的结合。择、垃圾物流的优化分配、处理设施的优化配置、最终处置方案的确定等,目标是达到生活垃圾处理的总费用最小、垃圾中的有效资源(含可回收物质和能量)得到有效回收、有害物质得到妥善处置;暂不涉及生活垃圾的收运体系。 在我国,对不同城市生活垃圾采用不同处理工艺组合、不同的垃圾物流分配、不同的综合处理方式进行处理处置的意义是非常明显的,而目前我国普遍存在一种现象,即一个专业的生活垃圾处理处置企业,往往没有对该城市的生活垃圾的形状进行认真的研究、分析、建立模型,采用同样的处理工艺处理各地的混合生活垃圾;或者不同的处理设施往往处理同样性质的混合生活垃圾。由于每种生活垃圾处理技术均具有各自的优势和局限性,从技术本身、经济性和环境影响角度分析,均只适宜处理生活垃圾中的某些组分,因此这种单一处理模式不仅难以满足数量日益增长、成分日益复杂的生活垃圾无害化、减量化、资源化的处理要求,而且使得生活垃圾处理设施运行效果差,前处理和二次污染控制技术复杂,处理费用高。为了解决这种单一处理方式的不足,生活垃圾需要采取综合处理方式,实现将多种生活垃圾处理处置技术以适当的方式有机地结合在一起,综合利用各种单项处理技术的优势,取长补短,形成完整的处理系统,每种处理技术或设施仅处理适宜的生活垃圾组分,从而改善生活垃圾处理的效果,降低生活垃圾处理的费用,因此,世界上生活垃圾处理的发展趋势,也是城市生活垃圾处理的发展方向。 1.2 课题研究的初步计划1.2.1研究内容: 以工程实际应用为背景,设计一款压装式垃圾压缩站;从装置压缩过程的运动学分析着手,开展结构以及(液压)传动系统的设计。 1.2.2预计达到的目标: 能够准确快速的压缩一定量的垃圾,实现智能化工作。1.2.3关键理论和技术: 1、静止液体不呈现黏性,只有运动流体是以黏性表现的。2、液体静压力特性。1.2.4技术指标: 系统液压的设计参数:油压不大于25MPa;流量不小于15L/min。1.2.5完成课题的方案和主要措施: 1.在互联网上找垃圾压缩站工作原理以及液压系统设计的相关参考文献。2.设计垃圾压缩机的总体及个别部件,绘制出其二维图纸。3.计算选择合理的液压缸以及液压泵。4.设计液压回路,绘制液压回路图。5.完成设计说明书。第2章 垂直垃圾压缩机的结构设计2.1 垃圾中转站形式的确定2.1.1 城市生活垃圾中转站的基本类型随着城市生活垃圾的急速增加,生活垃圾中转站的作用越来越明显,建立区域性的、相应规模的生活垃圾中转站是十分必要的。国内生活垃圾中转站形式多种多样,根据垃圾中转站内垃圾设备的工作原理及处理效果不同,主要分为以下形式:1.转运式垃圾中转站上个世纪、八九十年代在我国建造的垃圾中转站大多属于这种形式。垃圾收集后由人力收集车、小型收运车运送至中转站,然后直接倒进半拖式大型垃圾运输车集装箱,最后由牵引车拖带进行运输。这种垃圾中转站的工艺流程简单,几乎没有专用的中转垃圾处理设备,投资费用低,但是,中转时未对垃圾进行压缩减容处理,致使站内垃圾运输车无法承担大运量的运输工作,运输效率比较低,且中转站过程中为非封闭化作业,运输途中易发生散落,进而造成二次污染。2.压缩式大型垃圾中转站 压缩式大型垃圾中转站工作原理为:将垃圾收集后运至此中转站,经料斗直接卸入运输车箱体内,由固定的压缩机进行反复多次的压装,满载后再由运输车运输。其特点如下:设备体积小,相应的土建设施规模较小,投资也相对较少;全封闭作业,不会产生二次污染,且其压缩比大,但是其压缩装置箱体结构较为复杂,造价较大。经过分析比较以上两种形式的垃圾中转站的优缺点,初步选定压缩式垃圾中转站为研究对象。2.1.2 垃圾中转站整体方案的确定压缩式垃圾中转站按压缩机的压缩方式可以分为:垂直压缩式、水平压缩式。垂直压缩式压缩效率比水平压缩式高,且便于处理垃圾。按垃圾受圾箱的位置分为地平式和地坑式。地平式需要专门的倒料装置和相应的土建设施,而地坑式其投料口和地面相平,不需要专门的倒料装置,且不影响市容。从技术、经济、社会环境效益等方面综合考虑,结合课题组的实际情况,最终确定本论文的研究对象为垂直压缩式,受圾箱采用地坑式,提升方式为整体提升。其主要性能如下:1. 垃圾日处理能力:100 t; 2.垃圾处理方式:垂直压缩机进行垂直压缩;3.转运方式:用全封闭式垃圾车转运,保证垃圾密封运输,杜绝二次污染;4.使用垃圾类别:生活垃圾,固体废弃物;5.使用垃圾收集方式:人力车收集、手推车收集和小型机动车收集,可以从二个或三个方向同时进料;6.适用范围:社区、大厦、医院、学校、机关、商场、宾馆、车站、机场等产生大量垃圾的相关场所;2.2 垂直垃圾压缩机的总体设计垃圾压缩机是实现垃圾压缩减容的关键设备,也是转运站的主要处理设备,其由液压系统进行控制。 1机架; 2液压活塞杆 ; 3活动横梁 ;4压头 5垃圾箱中门 ; 6推板 ; 7垃圾箱总成 图2-1 垂直垃圾压缩机总体结构图 垂直式垃圾压缩机整机结构组成包括:压缩系统、垃圾箱总成、液压系统、防箱体坠落装置、污水收集排放系统、电气控制和操纵系统、空气除臭系统。如图2-1所示,其工作原理如下:垂直式垃圾压缩机由机架、导向架、压头、液压缸、压缩箱等组成。机架安装于面上,压头能通过导向架在机架上垂直移动。首先往地坑箱体的压缩仓内倒入垃圾,再驱动压头垂直向下对垃圾进行压缩。一次压缩工作完成后,压头上提。然后再次往压缩仓内倒入垃圾。接着再次进行压缩作业直到地坑内垃圾块基本占满整个地坑后,由推料装置将压缩仓中的垃圾块推向箱体前部的储存仓。在腾出空间后的压缩仓中又可以进行第二块垃圾的压缩。待第二个垃圾块压缩完成后,须将压缩块装车运离中转站。装车时机架上的提升油缸将箱体从地坑中提升到汽车高度,推料装置将二块垃圾一起推入与设备相对接的汽车车厢最后垃圾箱回到起始位置。由于压缩机的箱体是置于地坑之内,且为垂直压缩的方式,可以节省压缩机的占地面积:垂直压缩机的工作压力可以达到很大,压缩后的垃圾压实度大,可使垃圾压缩成块,最终垃圾的压缩比可达4:1以上。较高的压缩效率使单车装运量有所提高从而节省垃圾运输费用。推出机构由推出液压缸、推板和推出架等组成,用于将压缩成块的垃圾推入垃圾转运车车箱体内。推出液压缸固定于推出架上,其活塞杆前部固定于推板。推出垃圾块时活塞杆前行,推板向前运动,把垃圾箱中的垃圾块推出。根据中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3382010表1 垂直式压缩装箱式垃圾压缩机主要技术参数项目指标压缩机生产率/(t/h)2060压缩循环时间/s60作业循环时间/min12压缩腔容积/m12压缩头尺寸/mm长1900宽2400压缩头入箱距离/mm1450最大压缩力/kN1500压缩机生产率/(t/h)2060匹配集装箱容积/m25压缩后垃圾密度/(kg/m)0.9额定工作压力/V380总功率/kW45此次设计的垂直垃圾压缩机总体参数和要求如下:1. 主要结构件:采用多节缸,行程3350 mm,额定压力25Mp,缸径250mm/180mm,四根立柱顶部内加装上加强梁,确保大锁垃圾时不会对立柱的局部形变产生较大影响;2. 压头和立柱之间装有导向装,置导向装置必须采用可以自由转运的浮动滑块,这样可保证在压头偏摆的时候立柱不会产生局部变形;3. 所有结构件表面要经过表面强化处理,然后进行防腐工作,提升整个机器的防腐能力和整体寿命。4. 污水收集排放系统:垃圾箱内部、中门,推铲内设有专门的污水收集及排放装置地坑内四周设有导流通道,进入收集池后集中处理排放,保证站内环境。2.3 垃圾箱总成的设计垃圾箱总成(见图21中7所指)采用整体式垃圾箱技术,即压缩仓、储存仓和油缸推铲仓一体。包括中门、推板以及附属液压缸等组成。推力仓内设置有推出装置,其左端部分为推板,用于将垃圾块推出至转运车车厢,其顶部设置有防圾板,放置垃圾翻入推出仓;推板和中门所分隔的具有中部空腔作为受圾仓;中门和前门形成的空腔作为贮存仓;中门是移动与受圾箱体内壁中缝,在中缝中嵌入安装中缝推板机构,解决了垃圾散入中缝的问题。垃圾箱总成的具体技术性能如下:1.结构形式:采用整体式垃圾箱,垃圾压缩仓、储存仓、推铲机构为整体结构,垃圾箱体选用30 mm高强度钢板,整机采用严格的表面防腐工艺,金属表面涂装前进行酸洗磷化处理,以确保箱体在高压力、高腐蚀、高磨损情况下使用寿命在58年以上;2.箱体前门及中门采用液压油缸垂直开启方式,提升过程采用液压自动挂箱;3.箱体上卸料装置(推铲)的油缸应平置,保证全部油缸力用于推卸垃圾,推铲采用油缸水平控制方式,同时采用侧面、底面双向滚轮导向,滚轮内安装自润滑轴承,免维护;4.推铲仓的顶部设有垃圾移位、卸料全过程封闭盖板,防止垃圾从压缩仓翻入推铲仓:5.垃圾箱中门设有限位导向装置;垃圾箱设有同步提升装置:分隔垃圾箱分隔门设有定位装置。垃圾箱总成设置有提升机械保险机构,该机构由滑销、滑道、弹簧、磁性吸力器组成:滑销、弹簧及磁性吸力器安装在导向板上,导向板安装在受圾箱体外侧,滑道固定在立柱的侧壁上,滑道为锯齿形式;滑销起到保险扣的作用;滑销在弹簧的压力作用下始终扣住滑道的锯齿,锯齿跟随受圾箱体上升;磁性吸力器的吸力可拔出滑销,实现受圾箱体的下降动作。此机构解决了在受圾箱体保养、维修及地坑清理时的安全问题。液压保险机构是由防震片、保险油缸、保险钩、保险钩座及弹簧组成:保险油缸安装在立柱大梁上侧面;保险油缸推动保险钩转动于保险钩座上,使保险钩钩脱压台导向横梁;弹簧使保险钩脱钩复位。2.4 机架的设计机架在垃圾压缩机中起支撑作用,主体结构采用高强度整体式框架,运行稳定,压缩力大而均匀。机架的结构图如图2.2所示。整体式框架包括4根立柱、4根顶部横梁、2根加强横梁、2根压力装置固定梁、4根支撑架等组成。其中,每根立柱、顶部横梁、加强横梁均为四块30mm厚的钢板焊接而成,截面为箱型。立柱所用钢板的尺寸为5000x300x30(mm),顶部横梁为3700x300x30(mm)、300030030(mm),加强横梁尺寸为3100x300x30(mm)。图2-2 机架结构图2.5压力装置的设计 在垃圾压缩机的现有技术中,主要分为平地式垃圾压缩机和地坑式垃圾压缩机两种。平地式垃圾压缩机由于冲头行程大,导致整机安装高度过高而且填压、装运极不方便,以已经逐渐被淘汰:坑式垃圾压缩机能将垃圾在地平线之下坑内压缩由于整机高度降低、操作更方便所以日趋受到青睐。目前地坑式垃圾压缩机的冲头行程一般大于3300mm,其压力装置包括油缸、供油管路、冲头球座组成,按所用的油缸分类有两种:一种是单活塞杆长体油缸,其冲头行程可达3500mm、缸体长度3500mm、组成整机的安装高度7382mm;另一种是套缸式油缸,即采用一根套缸式油缸,其冲头行程3500mm、缸体长度2350mm、组成整机的安装高度5572mm。前者存在压力不平衡时易造成油缸失稳、整机高度过高并引起建筑空间高度超过6m 和建筑投资加剧以致产品市场受限等不足:后者缸体长度和组成整机安装高度虽然减少,但还存在结构复杂、制造精度高、缸体直径太、维护性差等不足之处。 A 主液压缸;B 辅助液压缸;C 活动横梁图2-2 压力装置结构图压力装置的压缩油缸采用三联油缸,为串联油缸压力装置,由一根单活塞杆短体油缸A串联两根并联的单活塞杆短体液压缸B形成压力;用一个油缸联结梁来固定油缸A和B的缸体;油缸A的活塞杆顶端连接冲头球座,油缸B的活塞杆顶端连接垃圾压缩机顶梁。 该装置所用主液压缸A推力为100t活塞杆行程为1975mm、缸体长度2540mm;辅助液压缸B推力为50 t、活塞杆行程为1375mm、缸体长度为1775mm。A和B形成压力系统的冲头行程为3350mm、冲头压力为100 t。 主液压缸油缸与压头之间采用球头联接。另外,三支液压缸采用单油路控制,整套油缸的密封件采用优质进口密封件。 2.6 液压缸的设计2.6.1液压缸压力的确定液压缸的工作压力主要是根据液压设备的类型来确定的,通常对于不同的液压设备,由于工作条件的不同采用的压力范围也不同。表2为液压设备常用的工作压力。表2 液压设备常用的工作压力设备类型机床农用机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机械工作压力P/(MPa)0.81010162032本设计中采用的是液压机,参考上表所给压力,并结合初步设计要求,现选择液压缸的工作油Pl=25MPa。2.6.2 液压缸内径及活塞直径的确定图2-3 单活塞液压缸计算示意图单活塞杆液压缸计算示意图如上图,由图可知,其中, 液压缸的工作压力; 液压缸回油腔背压力; d/D 活塞杆的直径与液压缸的内径之比; F 工作循环中最大的外负载; 液压缸密封处摩擦力,其精确度不易求得,常用被液压缸的机械效率进行估算。其中 液压缸的机械效率,一般=0.90.97将代入式(2-1),可求得D为 本设计中,垃圾压缩机的压缩能力,液压缸工作油压由于高压系统大于1632MPa时,初算时背压忽略不计,;选取机械效率0.9,由式(2-3)计算得液压缸直径:液压缸内径D与活塞杆直径d的关系,当工作压力时,d/D0.7,则对应活塞杆直径为:为了便于采用标准的密封元件,按表2-2将液压缸内径D圆整到相近的标准系列(GB234893)直径:;按表2-3将活塞杆直径d圆整到相近的标准系列尺寸:。表3 液压缸缸筒内径尺寸系列(摘自GB2348-93) (单位:mm)810121620253240506380( 90 )100( 110 )125( 140 )160( 180 )200( 220 )250320400500630注:圆括号内尺寸为非优先选用者表4 液压缸活塞杆外径尺寸系列(摘自GB2348-93) (单位:mm)4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203604002.6.3 液压缸壁厚及外径的计算液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度,由液压缸强度条件来计算。根据材料力学可知,承受内压力的圆筒,其内应力分布规律与壁厚有相应的联系,一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。当/D0.08时,可用薄壁缸筒的使用计算公式当时,当D/ 0.3时,按壁厚圆筒公式计算,则:式中: 液压缸的最高允许工作压力(MPa);D 液压缸缸筒内径(m);s 缸筒材料的许用应力(MPa);缸筒材料的许用应力 缸筒材料的屈服强度(MPa)n 安全系数通常取n=1.52.5,根据液压缸的重要程度和工作压力大小等因素选取,工作压力大时可选小一些。本设计中选取液压缸的材料为无缝钢管,则。查典型的液压缸系列产品其缸筒的壁厚值,得出液压缸壁厚为:则液压缸的外径:;2.6.4 液压缸工作行程和缸体长度的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定,查表最终确定活塞杆行程为。 液压缸缸体内部长度应该等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应该大于内径的2030倍。最终确定缸体长度。对于以上结构的整体设计,又结合实际情况以及某公司的设计参数确定及取得以下数据表5序号名称参数1系统油压25MPa2装车高度1.75m3占地面积长5.5m宽3.1m5设备高度7.3m第3章 全文总结与展望本文是围绕课题“压装式垃圾压缩机的设计”开始展开研究的,以垂直式垃圾压缩站位研究对象,完成结构设计和液压设计的分析,得到主要内容及结论如下:1.综合分析和比较各类垃圾中转站的优缺点,确定了本课题的研究对象的工作环境地坑式垂直压缩垃圾中转站;2.对垂直垃圾压缩机的各个部件包括机架、压头、压力装置、液压缸等进行了结构设计,具体工作包括压头材料、机架结构、压力装置、垃圾箱总成的设计,其中,重点部分在于压力装置及其压力系统的液压缸的工作压力、内经及外径、活塞杆直径与长度、缸筒壁厚、工作行程以及液压缸的结构形式的确定;3.用CAD画出各个零件图以及总装图,再校核所取数据。垂直式垃圾压缩机由压缩系统、垃圾箱总成、液压系统、防箱体堕落装置、喷雾冲洗除臭系统、污水收集排放系统、电气控制和操纵系统、地坑自动冲洗系统、空气除臭系统等组成,本文设计部分只涉及到其中的压缩系统、垃圾箱总成、液压系统。其他领域的还有待进一步开展,可以作为课题项目的下一步研究方向。致谢本文是在导师朱教授的深切关怀和悉心指导下完成的。从论文的立意到构思,论文中所取得的每一点突破,都凝聚着导师的心血。朱老师渊博的学识、严谨求实的科学精神、敏锐的思维都使我受益匪浅。在论文完成之际,谨向我的导师朱石沙教授致以最真诚的敬意和最衷心的感谢。同时感谢同学朋友们给予我的帮助。感谢我的家人在完成论文过程中给予我的关心和鼓励。最后,再次感谢在我求学过程中给予我关心和帮助的人,祝你们健康、幸福! 王朋 2014年5月附录参考文献1 王超,王科社城市垃圾处理方法的研究M,能源环境保护,2005,02;111 52 马洪儒我国城市生活垃圾处理问题研究M,中国沼气,2004,01;28313 魏俊,赵由才,牛冬杰小城镇生活垃圾污染现状与防治对策M,小城镇建设,2005,07;76784 王琪,我国城市生活垃圾处理现状及存在的问题M,环境经济,2005,10;23315 朱兰保,盛蒂我国城市生活垃圾处理现状及其对策M环境卫生工程,2006,(03);35366 盖虹云,全翔翼二恶英的毒性及其对人体健康的影响M包头医学院学报,2002,1 8(4);3703727 唐家富试论城市垃圾的压缩处理J,环境卫生工程,1998,V011,No .20228 孙家珊,乔晓时垃圾转运站的地位及作用M,环境卫生工程,1998,4:1561599 中华人民共和国住房和城乡建设部,城镇建设行业标准CJ/T 338-201010 阮志华城镇垃圾压缩机的研制J机械工程师,2002,(6);5960翻译文献电流变:静力学和动力学文章信息收到2009.09.01接受2009.11.11由客户编辑提供在线2010.01.18 关键词: 力学性能 弹性 介电响应摘录纳米粒子和电场之间的相互作用是从电流变的角度使用变分公式的静态和动态特性推导出来的。在电流变流体第一部分的静态特性,包括在一个分散的固体颗粒液体,采用有效介电常数详细的表现出来。关于基态结构预测,屈服应力,对电流变效应的上进行了了比较实验并得出结果。,用现象学来描述,巨大的电流变效应,涉及到不同的永久电偶极子的范式。电流变的流体动力学的第二部分是制定通过昂萨格的变分原理。该模型的预测与实验结果相比较表明,在高的电流变效应递减现象剪切率由平面指向电极结构减小。1、简介考虑到一个分散的颗粒在流体介质中的颗粒是纳米级的。颗粒与流体是非导电性或稍微导电的。后者标准将为后文的定义。电场E适用于这种胶态分散体,颗粒的极化将带电。用l和s分别表示的液体的复介电常数和固体颗粒的复介电常数;然后本文可看作为球形的颗粒,诱导偶极矩可以表示为 (1)其中a是粒子的半径。在这里 E应该被理解为粒子电场因能量场粒子的位置引起的电场粒子间偶极-偶极的相互作用e意味着随机分散的系统不是能量最低的状态和颗粒倾向于聚集并形成链/柱沿所施加的磁场方向。链/柱的形成原因是这样的胶体表现出增加的粘度或即使是固体状的行为时,在垂直的方向也有剪切的电场。这种电流变变化现象就是电流变效应。胶体表现出显著的电流变效应表示电流变液。链/柱的形成是由粒子的电能量和熵能之间的竞争,这是明显的无量纲参数的值 =p*E/KbT,其中Kb为玻尔兹曼常数,T为温度。定义为室温,p=Eq。(1),=1定义了以熵为主的边界的效应由此产生的电场之间的关系粒子的有效尺寸,由所示图1。 图1. 定义=p*E/KbT=1,高于该电流变效应占主导地位 而低于该熵效应占主导地位。在下文中,我们将主要关注其与电流变的系统,其中电气能量占主导地位。在图2我们展示在电流变系统颗粒倾向于在一个弱链和在一个强柱。在大多数实际系统,这个最高的电场可以击穿的应用50 kV / cm的场。因此我们限制 (1/3)10nm 。图2 在增加的介电微球结构的演变电场, 由(a)任何领域,到(b)适度场的500mm-1,(c) 为900 Vmm-1强场。在这里,电流变液由1.5微米的玻璃球悬浮在硅油组成。1.1 电流变效应的历史及其潜在应用如上面所描述的,电流变胶体的粘度取决于于所施加的电场的变化和固化场。电流变学的变化是可逆的,除非电场被移除的时候不存在。响应时间可以短至几个毫秒。由于这样的特点,电流变液可以作为一个电子机械接口;当他们再加上传感器(作为触发激活的电场),和许多机械设备,如离合器,阀门,风门等可转换为能够响应环境的变化的有源机械元件,因此,电流变液有时被描述为一种的“聪明”的流体。自从其被温斯洛发现后的六十年间,在不同领域的应用潜力做出了电流变液研究的持久区域。然而,在20世纪40年代后期和80年代早期发现之间的时期,电流变效应主要是一门科学的好奇心。直到80年代,认真研究,努力进行安装,部分由于其潜在的应用的燃料。一直有在电流变的研究两个方面。一边是基础研究展望二机制,另是实现主动机械设备的尝试。电流变的研究高峰出现在20世纪80年代末和90年代初,但减弱之后,由于缺乏进展的研究材料的一面。特别是该凝固的电流变液在强电场,通过屈服应力表征,最多可以达到可以与硬“豆腐”的硬度。这对于工程应用是不够的。但研究电流变效应的基本机制,由于坚持,最近,发现的“巨人”电流变效应,与尿素在草酸氧钛钡纳米粒子的涂层,在纳米粒子及其基础科学的吸引力动力学,逐渐对这个领域产生了新的兴趣。 1.2、概述该评价文章被自然地分为涉及电流变液及其流变学特性的静态结构的一部分。在第一部分第2节中给出,简明的传统的电流变机制,使其尽可能定量建模概念进展简要回顾。特别是,该方法的变分公式和随之而来的实现使用的有效介电常数的表示贝曼米尔顿的理论进行了详细的比较与实验。在第三节中比较实验,特别是基态结构时,屈服应力,上部边界的约束,其与颗粒大小,以及非线性变化,与有效介电常数的各向异性,以及他们的物理基础做出了解释。在第四节中给出了动机和大电流变效应和其机制的唯象理论。第二部分,电流变液动力学将从解决连续流体动力学,昂萨格变分原理及其统计力学基础出发以及将首先简要介绍第五节,其次是两相流的建模方法和在第六节的有关运动方程的推导公式。模型的数值实现和预测在七节,以及剪切变稀行为的分辨率通常观察电流变液的高剪切速率。2、电流变效应的机理 电流变效应的一个启发式的解释已经在前面的章节中给出。然而,这样一个简单的照片,留下许多悬而未决的问题。特别是,当颗粒骨料和触摸,多极相互作用(除了偶极相互作用)必然成为主导,与局部场的影响也必须被考虑。此外,导电性和/或弛豫效应,出现的颗粒和/或液体的介电常数的虚部,可能有助于电流变效应。这些并发症使电流变效应相当困难的直接模拟,他们的特点在准确预测领域。特别是,应用程序,它是需要有一个对电流变效应的束缚,因此,可以设计相应的设备。2.1、变分公式使电流变效应的定量建模概念的进展可能是变分
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