毕业设计--多级式给料器论文.doc

重庆科技学院毕业设计（论文） 题 目 多级式给料器的结构设计及有限元分析 院 （系） 机械与动力工程学院 专业班级 机设普2008-01 学生姓名 陈阳 学号 2008440605 指导教师 何高法 任显林 徐明 职称 副教授 评阅教师 职称 2012年 5月 27 日 学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日重庆科技学院本科生毕业论文 摘要摘 要传统的垃圾焚烧系统用的单级式给料器，检修维护不方便，给料量有限，满足不了现在工艺要求的处理量并且难以在给料过程中保证均匀稳定的给料能力，可调的给料量及给料速度。随着经济的发展、人口的不断增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的产生量也日渐增多，人们把开发给料器的重点由单级式开发向多级式方向发展，希望解决这一难题。多级式给料器是一种利用多个推料车传输工作的原理来完成给料过程的机械装置。力图把现有的给料器结构进行优化，来解决所设计的设备在投入生产后，能处在较理想的状态下工作，不仅能获得满意的工艺指标，还能使机械设备安全可靠地工作，提高工作效率，延长工作寿命，同时满足对垃圾进行经济、高效地处理的要求。由于机架装置结构复杂，理论和工程计算都无法对该部件复杂的应力状态进行有效分析，因此在设计时用有限元分析的方法对结构进行强度分析来判断结构的安全性，可靠性是最好的解决方法。关键词： 垃圾焚烧 多级给料器 三维建模 有限元分析II重庆科技学院本科生毕业论文 ABSTRACTABSTRACTThe traditional refuse burning system with single stage type feeder, the maintenance is not convenient, the feeding quantity is limited, can not meet the process requirements of the processing amount now and not in the feeding process to ensure uniform and stable feeding capacity, adjustable feeding amount and feeding speed. With the development of economy, the increasing population and the rising of peoples living standard, city waste production is also increasing, people put the development of feeder s emphasis from single stage type development to multistage direction, want to solve this problem. Multistage type feeder is using a plurality of lorry transmission principle of work to complete the feeding process of mechanical devices. Trying to make the existing feeder structure optimization, to solve the equipment is put into production, in the ideal state, not only can obtain satisfactory process indexes, but also make mechanical equipment work safely and reliably, improve work efficiency, prolong the service life, at the same time to meet the economic, efficient waste handling requirements.The frame device is complex in structure, theory and engineering calculation to the components of complex stress state for effective analysis, so the design by the method of finite element analysis for structural strength analysis to judge the safety of the structure, reliability is the best solution.Key words: Waste incineration; feeder; three-dimensional modeling; finite element analysis重庆科技学院本科生毕业论文 目录目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 国外垃圾焚烧技术的发展现状11.2我国垃圾焚烧技术的发展现状21.3垃圾焚烧炉处理技术31.3.1层燃式焚烧炉31.3.2流化床式焚烧炉31.3.3回转窑式焚烧炉41.4烧炉内推料器的作用52 垃圾焚烧工艺流程62.1前处理系统62.2垃圾焚烧系统72.3余热利用系统72.4烟气处理系统72.5灰渣处理系统82.6助燃空气系统83结构设计93.1 总体设计方案93.2上层推料器的设计103.2.1车轮、滑块受力分析103.2.2轴强度校核计算113.2.3上层给料器液压缸的选择123.3下层给给料器的设计123.3.1车轮、滑块的受力分析123.3.2轴的强度校核计算143.3.3辅助液压缸的选择144 结构设计和三维造型164.1上层推料器的设计164.1.1推料车的设计164.1.2耐磨滑块的设计164.1.3推料车导向轨道的设计174.1.4液压缸底座的设计174.1.5上层机架的设计184.1.6上层给料器结构图184.2辅助推料器的设计194.2.1辅助推料车的设计194.2.2辅助滑块的设计194.2.3辅助液压缸支座194.2.4辅助下层给料器机架的设计204.2.5下层给料器结构图204.3主体机架的设计214.4挡板的设计214.5给料器结构图224.6 结构设计方案详细说明235主体机架的有限元分析245.1概述245.2有限元模型建立245.2.1添加约束245.2.2施加载荷245.2.3应用材料245.2.4网格划分245.2.5分析结果256结论27参考文献27致谢28重庆科技学院本科生毕业论文 3 结构设计重庆科技学院本科生毕业论文 1 绪 论1 绪 论1.1 国外垃圾焚烧技术的发展现状焚烧法处理城市生活垃圾已有100多年的历史，20世纪90年代，由于全球经济的飞速发展和城市生活垃圾处理技术的不断提高，各国城市生活垃圾处理方式的比例也发生了明显的变化。表1给出了目前各国城市生活垃圾处理方法构成。表1.1 国外城市生活垃圾处理方法统计。国家生活垃圾总量/(万吨/年)填埋/（%）焚烧/（%）堆肥/（%）利用/（%）美国327466210028日本5077127396英国20006918130德国3380613630法国20004542103意大利2000741673西班利时3584935016 奥地利2904824820丹麦180167149芬兰1306541516爱尔兰91097003卢森堡180227512荷兰7704535515挪威220672256 葡萄牙265090100瑞典3203060010瑞士3701176130新加坡292356500美国经济发达，生活水平高，垃圾产生量大，垃圾中可再生资源比例极高。垃圾中可燃物含量大，垃圾的发热量也极高，达11.714.0MJ/kg，垃圾燃烧极为有利。美国已将城市生活垃圾处理的主要方法从填埋转向焚烧，甚至花费重金将填埋场垃圾挖出重新处理。美国从20世纪80年代起，政府投资70亿美元兴建90座垃圾焚烧厂，年总处理能力3000万t。34个州的地方政府从1985年起，在15年内投资150亿美元兴建城市垃圾能源化工厂，并可望从中受益40亿美元。目前，美国已建大中型垃圾焚烧制能厂402座，最大垃圾发电厂底特律市）日处理垃圾量4000t，发电量65MW。日本的垃圾产生量很大，1994年达5000万吨，人均垃圾产生量在1.1kg/d以上。目前日本为世界上拥有垃圾焚烧厂最多的国家，至1996年有垃圾焚烧厂1854座，大城市的垃圾焚烧厂规模均在600t/d以上，并配有发电设备，垃圾焚烧处理总量为每日5.2万t，占垃圾总量的73。如东京市有13座垃圾焚烧厂，1984年共发电3亿多kWh，收入11亿日元以上，同时还为小区供热提供蒸汽及居民福利设施提供热水。据1996年统计，日本有145座设施利用垃圾焚烧发电。城市生活垃圾的焚烧历史可以追溯到19世纪中期的英国，据报道，英格兰和威尔士每年倾倒的垃圾高达15万吨，地方当局要花费1000万英镑清除和处理这些垃圾。伦敦市1999年的垃圾排出总量为320万吨，人均排出量为0.88kg/d，总量中的13进行再生利用或堆肥处理，18焚烧处理，其余的69卫生填埋。德国是世界上最早进行垃圾焚烧技术研究开发的国家，据初步统计，德国每年产生垃圾近3000万吨，垃圾问题很突出。目前已有50余套从垃圾中提取能量的装置及10多座垃圾发电厂，并且用于热电联产，有效地对城市进行采暖或提供工业用汽。1965年垃圾焚烧炉只有7台，年处理垃圾71.8万t，可供总人口14的居民用电。至1985年，焚烧炉已增至46台，年处理垃圾800万t以上，占垃圾总量的30，可供总人口34的居民用电。柏林、汉堡、慕尼黑等大城市中，民用电的1017来自垃圾焚烧。1995年垃圾焚烧炉达67台，受益人口的比率从34增加到50。法国到1996年，共有垃圾焚烧烧炉约300台，可处理40以上城市垃圾。巴黎有4座垃圾焚烧厂，年处理量170万t，占全市垃圾总量的90，回收的能量相当于20万吨石油，供给的蒸汽量占巴黎市供热公司总量的1/3。1.2我国垃圾焚烧技术的发展现状目前，我国城市人均生活垃圾产生量0.91.0kg/d，如按全国城市人口3.5亿人计算，则1座城市生活垃圾产生量32万35万吨，体积100万200万m3。城市生活垃圾的年产生量居世界前列。由于经济水平的限制，长期以来焚烧法处理垃圾在我国的应用还相对较少，发展也较缓慢。20世纪80年代，深圳垃圾焚烧发电厂从国外引进成套焚烧处理设备建成了我国第1座现代化的焚烧厂。该厂1988年投入运行，我国日处理垃圾300t，并配有发电设备，装机容量为3000kW，10多年来运行良好，为垃圾焚烧发电积累了经验。广东省环保产业协会协助广州劲马动力设备集团公司引进了代表垃圾焚烧发电新趋势的CAO热解焚烧发电技术；加拿大瑞威环保公司采用CAO热解焚烧技术在惠州市建造并经营日处理500吨垃圾的发电厂。乐山市凌云垃圾焚烧炉是我国自行研究开发的第1个焚烧炉。2台固定式双炉蓖垃圾焚烧炉，日处理垃圾30吨，可不用辅助燃料，仅依靠垃圾自身的热量能够实现连续燃烧。常州市环卫工程设计研究所与常州市环卫环保设备厂共同研制出FDLIF-50B生活垃圾焚烧炉，日处理量为50吨，该炉适合于日处理20100t生活垃圾的中小城市。2002年10月哈尔滨垃圾焚烧发电项目竣工投产，该项目采用日本流化床焚烧技术，实行电脑网络平台控制，日处理生活垃圾200余吨，所排烟气达到相应的国家标准。我国首座千吨级生活垃圾焚烧发电厂将选址浦东御桥工业小区开工兴建，占地1.2hm2，年处理量达36.5万吨，生态环保、发电一举两得，除确保自身厂用电外，每年还可为申城供电1亿kWh。成都市计划近几年在主城区周围建立23座垃圾发电厂。另外，四川、沈阳等地也相继建设了垃圾焚烧处理厂。1.3垃圾焚烧炉处理技术1.3.1层燃式焚烧炉这种焚烧方式的主要特点是不需对进炉垃圾作严格的预处理，活动炉排的推动能实现对垃圾的搅动，可防止垃圾进炉遇到强热产生表面固化，影响垃圾内部的传热和气体的流动，以致延长垃圾的燃烧时间，导致不完全燃烧。垃圾的干燥、着火、燃烧及燃烬等一系列过程都在炉排上进行，故处理效率极高；垃圾层均匀，燃烧稳定，炉温及余热锅炉蒸发量变动很小。这种焚烧方式比较适合于城市生活垃圾的处理。1.3.2流化床式焚烧炉在流化床焚烧炉中固体废弃物从流化床上部或侧部与流化载体呈一定比例送入炉内，发生激烈的翻腾和不断的循环流动。垃圾在炉内处于悬浮燃烧，空气与垃圾充分接触，燃烧效果好。但为了使进入炉内的垃圾产生流态化，要求废料的粒度和密度差异较小，而对高勃度半流体状态污泥、厨余等的焚烧供料不易均匀，难以实现流化床燃烧，因而对垃圾的预处理要求严格，而至今世界各国的垃圾预处理技术尚不成熟，预处理装置的运行不够稳定，从而在一定程度上影响了流化床焚烧炉的正常运行及应用。近年，日本开发了对垃圾预处理要求较低的新型流化床焚烧炉。它采用曲折炉壁和炉底配合，在炉内流化区形成双回旋气流，提高近壁面流化强度而趋于均匀，卷吸轻质飞扬物。这种流化床焚烧炉的炉底在对称中心两侧各设3组风室，配高、中、低3种风压成塔形分布，形成回旋气流。流化床焚烧炉的主要优点如下：1.操作方便，运行稳定。垃圾经破碎混合后，质地相对较为均匀。并且流化床的床料蓄热量大，可以避免床温的忽高忽低，保证床层温度的均一性，燃烧稳定、容易控制。2.垃圾的干燥、着火、燃烧与后燃烧几乎同时进行，无需复杂的控制，易于实现自动化，可在很短的时间内完成启动和停止，实现连续燃烧。3.耐久性好，炉内无机械运动部件，使用寿命长。4.可采取全面的防二次污染措施，对焚烧时产生的有害物质进行较好的处理。5.燃料适应性广，可以燃烧高水分、低发热量、高灰分垃圾。我国的生活垃圾有机物含量低、水分含量高，特别适合我国的国情。1.3.3回转窑式焚烧炉回转窑焚烧炉通常包括废弃物接纳贮存、进料、炉体、废热回收和二次污染控制等部分。窑身为一维倾斜布置、低速回转的圆筒，垃圾从高端送入，在筒内翻转燃烧，直至燃烬从下端排出。回转窑式焚烧炉有水冷壁式和耐火砖衬式2种。其中，前者有水冷壁沿回转筒周向排列以吸收焚烧后放出的热量，降低筒体温度。筒体下部设置风室，空气由水冷管间进入穿过底部料层，混合较均匀。耐火砖衬式回转窑焚烧炉的筒内壁用耐火砖衬里，蓄热量大，燃烧温度高，但其空气由筒体一端送入，筒中心空气过剩，筒底部得不到应有的空气，同时因其筒体重、惯性大、转速低，因而垃圾的翻动和搅拌不充分，燃烧速度和效果不如水冷管式。回转窑的特点是燃料适应性广，可焚烧不同性能的废弃物，并能长时间连续运行。但是回转窑在对发热量较低、含水率高的垃圾进行焚烧时存在一定的问题。并且，回转窑的处理量并不是很大，设备的封闭性要求高，成本高，价格昂贵，回转窑的经济性也不被看好，其主要应用在焚烧医疗垃圾或者焚烧危险废弃物。综上所述，国内目前最有发展前景的垃圾焚烧炉为流化床炉。尤其是我国的垃圾发热量相对偏低，要实现其高效稳定燃烧，流化床焚烧技术无疑是最佳选择。不过目前国内的垃圾焚烧炉主要还是以层燃式焚烧炉居多，并且垃圾发电厂的垃圾焚烧设备主要是进口的，价格昂贵，而且垃圾焚烧的预处理设备投资所占的比例也很大。而流化床由于其自身的优越性，并不需要很多的预处理设备，从长远来看，应根据我国国情进一步研究生活垃圾的基本特性，发展自己的流化床焚烧系统。1.4烧炉内推料器的作用目前，用于垃圾焚烧系统的给料器一般由固定底架，轨道 ，推料车 ，液压缸 和平台等部件构成，平台位于固定底架的前方，在固定底架的上表面平行布置2根轨道，推料车位于轨道的上方，具有上下2层长度不相等的车体，其中上层车体与下层车体的后端对齐，在下层车体底面的前端安装有 主要起支撑，推料作用的耐磨滑块，其后部通过支座连接车轮，车轮由轨道支撑，并能沿轨道前后滚动。在车轮的旁边设置有一对分居在轨道两侧的导向轮，导向轮的滚动面与轨道的 侧面滚动配合。下层车体的 尾端与液压缸的活塞杆固定连接，液压缸通过支座安装在固定底架的后部。推料车的动力由液压缸提供，在液压缸的作用下，推料车能沿轨道前后往复运动，同时，耐磨滑块随推料车一起在 固定底架的上表面滑动。当推料车向后运动时，料仓中的垃圾不断掉落到下层车体及固定底架的上表面：推料车向前运动时，上层车体和下层车体的前端面 将垃圾向前推动，使位于固定底架的上表面的垃圾被推到平台上。推料车 在前后方向上不断往复运动，是平台上的垃圾越积越多，直至掉入炉排中，进行燃烧发电。重庆科技学院本科生毕业论文 2 垃圾焚烧工艺流程2 垃圾焚烧工艺流程 图2-1垃圾焚烧工艺流程2.1前处理系统垃圾焚烧厂前处理系统也可称为垃圾接收与储存系统，其一般的工艺流程如下：生活垃圾由垃圾运输车运入垃圾焚烧厂，经过称重系统称重后进入垃圾卸料平台（也可称为倾卸平台），按控制系统指定的卸料门将垃圾倒入垃圾储坑。卸料门在无投入垃圾的情况下处于关闭状态，以避免垃圾储坑中的臭气外溢。为了垃圾储坑中的堆高相对均匀，在垃圾卸料平台人口处和卸料门前设置自动指示灯，以便控制那个卸料门的开启。根据设计院的设计，可以考虑采用自动化系统，实现卸料平台无人操作：当垃圾车到达卸料门前时，传感器感知到有车辆到达，自动控制卸料门的开闭。垃圾储坑的容积设计以能储存35天的垃圾焚烧量为宜。储存的目的是将原生垃圾在储坑中进行脱水；吊车抓斗在储坑中对垃圾进行搅拌，使垃圾组分均匀；在搅拌过程中也会脱击部分泥沙。这些措施都可以改变燃烧状况，提高燃烧效率。在储坑里停留的时间太短，脱水不充分，垃圾不易燃烧；时间太长，垃圾不再脱水，可燃挥发分溢出太多，也会造成垃圾不易人事和能量的耗散。2.2垃圾焚烧系统垃圾焚烧系统是垃圾焚烧厂中最为关键的系统。垃圾焚烧炉提供了垃圾焚烧的场所和空间，它的结构和型式将直接影响到垃圾的燃烧状况和垃圾效果。吊车抓斗从垃圾储坑中抓起垃圾，送入进料漏斗，漏斗中的垃圾沿进料滑槽落下，由饲料器将垃圾推入循环流化床锅炉炉膛的密相区上方进行沸腾方式燃烧，通过控制进入炉膛的给煤量来确保炉膛温度在850-950C范围内。燃烧后的灰烬和炉渣在定向风帽的作用下，使垃圾的灰烬和炉渣落入炉膛后部的炉渣储坑。为了保证单位时间进料量的稳定性，饲料器设计成为具有测定进料量的功能。通常，采用的饲料器一般采用改变推杆的行程来控制进料的体积，但由于垃圾在进料滑槽中的密度不均匀，造成进料的质量控制并不能达到预期的效果。目前，解决这个问题的有效方法之一是在滑槽中设置挡板，使挡板上的垃圾自由落下以提高垃圾密度的均匀性，同时还可以改进滑槽中垃圾的堵塞现象。2.3余热利用系统从垃圾焚烧炉中排出的高温烟气必须经过冷却后方能排放，降低烟气温度可采用设置余热锅炉的方式。余热利用是在垃圾焚烧炉的炉膛和烟道中布置换热面（水冷壁、过热器、省煤器、空预器等），以吸收垃圾焚烧所产生的热量，从而达到回收能量的目的。一般来讲，将烟气余热用来加热助燃空气或加热水是最简单和普遍可行的方法，而且随着垃圾焚烧炉容量的增加，目前越来越普遍采用设置余热锅炉方式回收余热。国外有许多超过100t/d的垃圾焚烧厂也配有余热锅炉。现行建设的大型垃圾焚烧厂都毫无例外地采用余热锅炉和汽轮发电设备。设置余热锅炉的余热利用系统，其回收能量的方式有多种：利用余热锅炉所产生的蒸汽驱动汽轮发电机发电，以产生高品位的电能，这种方式在现代化垃圾焚烧厂应用最广；提供给蒸汽需求单位及本厂所需的一定压力和温度的蒸汽；提供热水单位所需热水。2.4烟气处理系统近年来，二恶英污染引起了世界各国人民的普遍关注，而垃圾焚烧厂又是产生二恶英的主要来源之一，由于目前对二恶英的形成机理还没有达成统一的共识，因此仅通过控制焚烧参数的办法来抑制二恶英的生成，其效果很难确定。通常去除二恶英的方法主要是采用活性炭喷射装置和袋式除尘器。袋式除尘器是使烟气通过滤袋，让粒状污染物附着于过滤层上，定时再以震动、气流反冲或脉冲洗的方式，清除附着在滤袋上的粒状污染物。半干式洗涤塔：将消石灰加水混合成泥浆状，与喷嘴出来的压缩空气混合，向上或向下喷入洗涤塔中，烟气则与喷入的石灰浆成同向流或逆向流的方式充分混合。烟气中的HCL与Sox与消石灰浆反应生成CaCl2及CaSO4，靠烟气本身的温度将其蒸干为粉末状，连同飞灰沉积与洗涤塔底部漏斗而排出。2.5灰渣处理系统从垃圾焚烧炉出渣口排出的炉渣具有相当高的温度，必须进行降温，湿式法就是将炉渣直接送入装有水的炉渣冷却装置只进行降温，然后再用炉渣输送机将其送入炉渣储坑中。来自袋式除尘器的灰渣称为飞灰。飞灰应与从垃圾焚烧炉出口排出的炉渣分别进行处理。这是由于飞灰中重金属的含量较炉渣中多。一般的做法是将飞灰作为危险品固化后送入填埋场做最终的处置。2.6助燃空气系统通常情况下，一次风机从垃圾储坑上方抽取空气，通过空气预热器将其加热后，从炉排下方送入炉膛；二次助燃空气可从垃圾储坑上方或厂房内抽取空气并经预热后，送入垃圾焚烧炉。燃烧所产生的烟气及过量空气，经过余热利用系统回收能量后，进入烟气处理系统，最后通过烟囱排入大气。助燃空气系统的构成： 助燃空气包括炉膛底部一次风室送入的一次助燃空气（又称一次风或一次燃烧空气）、炉膛内稀相区喷入的二次助燃空气（又称二次风或二次燃烧空气）。此外还眼有锅炉启动时辅助燃油所需的空气以及炉墙密b封冷却空气等。助燃系统的设备包括向垃圾焚烧炉内提供空气的送风机（一次风机、二次风机以及炉墙密封风机）、对助燃空气进行预热的空气预热器（包括蒸汽空气预热器、烟气空气预热器）和空气系统中的各种管道、阀门等。重庆科技学院本科生毕业论文 3 结构设计3结构设计3.1 总体设计方案1-液压缸支座，2-液压缸，3-车轮，4-推料车，5-耐磨滑块 6-机架，7-辅助液压缸支座，8-辅助液压缸，9-辅助车轮，10-辅助推料车，11-辅助耐磨滑块，12-平台图3-1 结构设计方案图G1为推料车和推料车上垃圾的重量，F1为液压缸的推力，F3为推料车上垃圾的反作用力，F4为导向导轨上垃圾的反作用力，FAy为导轨对车轮的反作用力，FBy为导轨对耐磨滑块的反作用力，f1为导轨对车轮的摩擦力，f2为导向导轨对耐磨滑块的摩擦力；图3.2 上层给料器结构设计受力图G2为辅助推料车和辅助推料车上垃圾的重量，F2为辅助液压缸的推力，f5为辅助推料车上垃圾的摩擦力，F6为辅助导向导轨上垃圾的反作用力，FAy0为辅助导轨对辅助车轮的反作用力，FBy0为辅助导向导轨对辅助耐磨滑块的反作用力，f3为辅助导轨对辅助车轮的摩擦力，f4为辅助导向导轨对辅助耐磨滑块的摩擦力图3.3下层给料器结构设计受力图设计思路：设计为2层推料车，总行程1700mm，总长小于7000mm, 总高小于1500mm无挡板时的宽度为1200mm。 上层推料器主要由液压缸，液压缸支座，推料车，推料车导向导轨，推料车上层机架，车轮组成 。总重量控制在2500KG，推料车的总重量小于1500KG，能够承受1000KG的垃圾重量。推料车行程为 1200mm,宽为1200mm,高度小于800mm,当垃圾由料斗落入给料器时，液压缸推动推料车使其沿轨道运动，将料斗上的垃圾运往下层推料器。辅助推料器的设计主要由辅助液压缸，辅助液压缸支座，辅助推料车，辅助推料车导向导轨，辅助推料车机架，车轮组成 。总重量控制在1500KG，推料车的总重量小于1000KG，能够承受500KG的垃圾重量，2层给料器受力互不影响，推料车行程为500mm,宽为1200mm,高度小于600mm。结构示意图如3-1所示，受力分析图如图3-2所示。3.2上层推料器的设计根据机械设计课程设计手册选择车轮，滑块，推料车的材料为Q235A号钢，车轮轴为45号钢，其弯曲应力为55MP，钢与钢的静摩擦为u=0.15。3.2.1车轮、滑块受力分析车轮、滑块受力分析如图3-3所示图3.3 车轮、滑块的受力分析FAy + FBy =G1 （3.1）式中G1推料车与垃圾的重量 = 25000NFAy导轨对推料车车轮的支反力，NFBy导向导轨对推料车耐磨滑块的支反力，NFAy x a1= FBy x b1 (3.2)式中a1推料车质心与车轮质心地距离=1250mmb1推料车质心与耐磨滑块质心的距离=1150mm由3-1与3-2公式经计算可得：FAy=11980N ；FBy=13020NFt = FAy /2 (3.3)式中FAy 2个轴的支反力的和；Ft 单根轴提供的支反力。则有Ft =5590N3.2.2轴强度校核计算图3.4 轴的强度校核计算FNV1+FNV2 = Ft (3.4)式中FNV1轴左侧的支反力FNV1轴右侧的支反力FNV1x L1=FNV2 x L2 (3.5)式中L1轴左侧支反力到轴中心的距离 =30L2轴右侧支反力到轴中心的距离 =30则有FNv1=2795N, FNv2=2795N弯曲应力为=M/W (3.6)式中弯曲应力；M轴所受的弯矩，N.mm；W轴的抗弯截面系数，mm3；M=FNv1 x L1 (3.7)抗弯截面系数:W=0.1d3，得选取轴的材料为45钢，可得弯曲应力为55MPa求出d=24.378mm选取直径为30mm,材料为45号钢的销轴3.2.3上层给料器液压缸的选择水平方向受力分析：F1=F3+F4+f1+f2 (3.8)式中F3推料车上垃圾的反作用力=1000N，F4 导向导轨上垃圾的反作用力=500N， f1=u1m1g (3.9)f2 =u2m2g (3.10)轨道与车轮的材料均为Q235A号钢，查表得出钢与钢的静摩擦为u=0.15则有u1=u2m1g+m2g =G1f= f1+f2= u G1F1=F3+F4+f1+f2=5250N所以选择的液压缸FO大于F1=5250N即可。选DG-JB80E-E1L2型车辆用液压缸：缸径80mm，缸筒102mm，活塞杆直径45mm，活塞面积50.24mm2，工作压力14MPa(推力70.4KN拉力48.10KN)，最大行程2500mm的液压缸。并设计行程为1400mm.。3.3下层给给料器的设计3.3.1车轮、滑块的受力分析令质心距离车轮质心地距离为a2=1150, 质心距离滑块质心的距离为b2=550受力分析如下：图3.5车轮、滑块的受力分析FAy0 + FBy0= G2 : (3.11)式中G2辅助推料车与垃圾的重量 =15000NFAy0辅助导轨对辅助推料车车轮的支反力，NFBy0辅助导向导轨对辅助推料车耐磨滑块的支反力，NFAy0 x a2= FBy0 x b2 (3.12)式中a2推料车质心与车轮质心地距离=1150mmb2推料车质心与耐磨滑块质心的距离=550mm由3-11与3-12公式经计算可得：FAy0=10147N FBy0=4853NFt 0= FAy 0/2 (3.13)式中Ft0单根轴提供的支反力；FAy0 2个轴的支反力的和。则有Ft0=5073.5N3.3.2轴的强度校核计算图3.6轴的强度校核计算FNV3+FNV4 = Ft0 (3.13) 式中FNV3轴左侧的支反力；FNV4轴右侧的支反力。FNV3 x L3=FNV4 x L4 (3.14)式中L3轴左侧支反力到轴中心的距离 =30L4轴右侧支反力到轴中心的距离 =30得FNV3=2536.75N, FNv4=2536.75N弯曲应力如式3-6=M/W式中弯曲应力；M轴所受的弯矩，N.mm；W轴的抗弯截面系数，mm3；M= FNV3 x L3 抗弯截面系数:W=0.1d3选取轴的材料为45钢，可得弯曲应力为55MPa求出d=24.1mm选取直径为30mm,材料为45号钢的销轴。3.3.3辅助液压缸的选择辅助轨道与辅助推料车的材料均为Q235A号钢，查表得出钢与钢的静摩擦为u=0.15辅助推料车重量为10000N,垃圾总重5000N,总重量G2=10000+5000=15000N下层给料器水平方向受力分析：F2=F5+ F6+f3+f4 (3.15)式中F5辅助推料车上垃圾的反作用力=300N，F6 辅助导向导轨上垃圾的反作用力=600N，f3=u3m3g, (3.16)f4=u4m4g , (3.17)u=u3=u4;m3g+m4g =G2得f=umg= f3+ f4 =u3m3g+ u4m4g 则有F2= F5+ F6+f3+f4=3150N所以选择的液压缸FO大于F1=3150N选DG-JB80E-E1L2型车辆用液压缸：缸径80mm，缸筒102mm，活塞杆直径45mm，活塞面积50.24mm，工作压力14MPa(推力70.4KN拉力48.10KN),最大行程2500mm的液压缸。并设计行程为700mm重庆科技学院本科生毕业论文 4结构设计和三维造型4 结构设计和三维造型4.1上层推料器的设计4.1.1推料车的设计推料车位于机架轨道的上方，在液压缸的作用下把垃圾均匀的向辅助推料车输送。为了便于安装于拆卸，推料车由推料车上层车体 ，推料车下层车体，推头，车轮组成。推料车上层车体通过螺栓与推料车下层车体连接在一起，推料车下层车体的前端上方与推头相连，推料车下层车体左端的底部与车轮相连，推料车左端中部与液压缸相连。如图4-1推料车模型图所示。图4.1推料车模型图4.1.2耐磨滑块的设计安装在推料车下层车体底部的前端处主要起支撑，推料作用。推料车的动力由液压缸提供，在液压缸的作用下，推料车能沿轨道前后往复运动，同时耐磨滑块随推料车一起在固定底架的上表面滑动。如图4-2耐磨滑块模型图所示图4.2耐磨滑块模型图4.1.3推料车导向轨道的设计推料车导向轨道安装在推料车耐磨滑块下方对推料车起导轨及导向作用。推料车导向轨道的下方与固定机架连接。在液压缸的作用下，耐磨滑块能稳定的沿导向轨道前后往复运动。间接地对推料车进行导向。如图4-3推料车导向轨道模型所示。图4.3推料车导向轨道模型图4.1.4液压缸底座的设计液压缸支座主要用来定位液压缸，为了能将液压缸固定，不至于受到液压缸拉力与推力作用，而向前或向后运动，支座上端采用直径为40的孔安装销轴使它与液压缸耳环配合来固定液压缸，孔右端有2个小孔用来安装固定卡板，通过卡板来固定销轴防止销轴转动。支座下端留有6个孔用来和支撑液压缸支座的平台通过螺栓或螺钉固定。形状如下图 4-4 液压缸底座模型图所示。图 4.4 液压缸底座模型图4.1.5上层机架的设计图4.5上层机架模型图给料器机架后端用来固定液压缸支座，前端固定推料车导向轨道，它使推料车沿着机架向右侧运动。为了能实现固定液压缸支座的作用首先在机架的左侧开6个和液压缸支座上孔位置一样的孔。其次为了能实现推料车在机架上运动，所以在机架的中间位置做2跟水平导轨。，然后为了能让辅助导向导轨放在机架上不发生运动，在给料器机架前端处焊接一个长方体块。如图4-5上层机架模型图所示。4.1.6上层给料器结构图给料器由带有轨道的固定底架，推料车，车轮，导向导轨，液压缸，液压缸支座组成。在固定底架的上表面平行布置两跟轨道，推料车位于轨道的上方，其具有上下两层长度不同的车体，其中下层车体的后端与推头连接，在下层车体底面的前端安装有其主要支撑，推料作用的耐磨滑块 ，其后部用过支座连接车轮，车轮主要由轨道支撑，并能沿轨道前后滚动。下层车体的尾端与液压缸的活塞杆固定连接，液压缸通过通过支座安装在固定底架的后部，推料车的动力有液压缸提供，在液压缸的作用下，推料车能沿轨道前后往复运动，同时耐磨滑块随着推料车一起在导向导轨上表面滑动，将垃圾推入下层给料器。 当推料车向后运动时，料仓中的垃圾不断掉落到下层车体，推头的上表面:推料车向前运动时，上层车体和推头的前端面和耐磨滑块将垃圾向前推动，使位于导向导轨上表面的垃圾被推入下层给料器中。如图4-6上层给料器模型图所示。图4.6上层给料器模型图4.2辅助推料器的设计4.2.1辅助推料车的设计辅助推料车用来均匀的接受推料车运送的垃圾并传送它到焚烧炉。采用由辅助推料车前端，辅助推头，辅助车轮组成的辅助推料车。辅助推料车的左端为辅助车轮，辅助车轮与辅助推料车前端通过焊接相连，辅助推料车前端的头部端面与辅助推头相连接的连接方式，这样不仅便于安装与拆卸也便于日常维护，出现故障时便与维修。如图4-7 辅助推料车模型所示。图4.7 辅助推料车模型4.2.2辅助滑块的设计辅助滑块的顶端与推料车连接用来支撑推料车和对推料车起导向作用，它的底端和辅助导向导轨连接使推料车沿着左侧径向运动。同时耐磨滑块具有耐磨作用，可以长时间沿着导向导轨运动，而不会因为与导轨发生摩擦而损毁。有效地保证了推料器的正常工作。如图4-8 辅助滑块模型。 图4.8 辅助滑块模型4.2.3辅助液压缸支座液压缸支座主要用来定位液压缸，为了能将液压缸固定，不至于受到液压缸拉力与推力作用，而向前或向后运动，支座上端采用直径为40的孔安装销轴使它与液压缸耳环配合来固定液压缸，孔右端有2个小孔用来安装固定卡板，通过卡板来固定销轴防止销轴转动。支座下端留有6个孔用来和支撑液压缸支座的平台通过螺栓或螺钉固定。形状如图4-9液压缸支座模型所示。图4.9液压缸支座模型4.2.4辅助下层给料器机架的设计辅助下层给料器机架用来固定辅助液压缸支座，固定辅助导向轨道，和使推料车沿着机架向右侧运动。首先为了能实现固定辅助液压缸支座的作用首先在机架的左侧开6个和液压缸支座位置一样的孔。其次为了能实现推料车在机架上运动，所以在机架的中间位置做2跟水平导轨。然后为了能让辅助导向导轨放在机架上不发生运动，在辅助给料器机架前端处焊接一个长方体块。形状如图4-10辅助下层给料器机架模型所示。图4.10辅助下层给料器机架模型4.2.5下层给料器结构图下层给料器由辅助带有轨道的固定底架，辅助推料车，辅助车轮，辅助导向导轨，辅助液压缸，辅助推头，辅助液压缸支座组成。在辅助固定底架的上表面平行布置两跟轨道，辅助推料车位于轨道的上方，具有上下两层长度不同的车体，其中车体的后端与辅助推头连接，在车体底面的前端安装有其主要支撑，推料作用的辅助耐磨滑块 ，其后部用过辅助支座连接车轮，辅助车轮主要由轨道支撑，并能沿轨道前后滚动。车体的尾端与辅助液压缸的活塞杆固定连接，辅助液压缸通过通过辅助支座安装在固定底架的后部，辅助推料车的动力有液压缸提供，在辅助液压缸的作用下，辅助推料车能沿轨道前后往复运动，同时辅助耐磨滑块随着辅助推料车一起在辅助导向导轨上表面滑动，将垃圾推入燃烧炉排。 当辅助推料车向后运动时，上层给料器的垃圾不断掉落到辅助推头及辅助导向导轨的上表面: 辅助推料车向前运动时，辅助推头的前端面与耐磨滑块将垃圾向前推动，使位于辅助导向导轨上表面的垃圾被推入燃烧炉排中。形状如图4-11 下层给料器结构模型。图4.11 下层给料器结构模型4.3主体机架的设计为了将上层给料器与下层给料器连接在一起，同时为了便于安装与拆卸所以采用由固定支撑柱将带有轨道的固定底架,带有轨道的辅助固定底架进行连接。组成便于安装与可拆卸式的双层固定机架。它的连接方式为将带有轨道的辅助固定底架为与水平面平行的机架结构，它的尾部与固定支撑柱通过焊接连在一起。带有轨道的固定底架通过螺钉与固定支撑柱的顶部相连接。带有轨道的固定底架与固定支撑柱通过螺钉连接在一起。它不仅能对上层给料器与下层给料器起到支撑作用，同时也将上下两层隔开使下层给料器不承受上层给料器的重量，不仅有效的延长了下层给料器的寿命，同时也有效地降低了下层给料器的故障频率的出现。如图4-12主体机架模型图所示。图4.12 主体机架模型4.4挡板的设计为了阻止给料器与空气接触同时为了便于安装与拆卸和对给料器起导向作用，采用材料为45号钢的槽钢，通过螺栓连接将多个槽钢连接在一起的密封挡板。如图4-13挡板模型所示。图4.13挡板模型4.5给料器结构图图4.14给料器不带挡板结构图图4.15给料器带挡板结构图4.6 结构设计方案详细说明1-液压缸支座，2-液压缸，3-5-6为推料车（3-推料车上层车体，5-推料车下层车体，6-推料车推头），4-车轮，7-耐磨滑块，8-推料车导向导轨，9-固定机架前端，10-机架支柱11-固定机架后端12-辅助液压缸支座，13-辅助液压缸，14-辅助车轮，15-16-辅助推料车（15-推料车后端，16-辅助推料车推头），17-辅助固定机架后端，18-辅助耐磨滑块19-辅助推料车导向导轨20-辅助固定机架前端图4.16 结构设计示意图一台多级式垃圾给料器装置，平台位于辅助固定底架前端20的前方，在固定底架后端11的顶板上平行布置2跟轨道，推料车下层5位于固定底架后端11的轨道的上方，该推料车下层5的底面通过支座安装车轮4，车轮由轨道支撑，并能沿轨道前后滚动，推料车下层5的后端与液压缸2的活塞杆固定连接，该液压缸2通过液压缸支座1安装在固定底架后端11顶板上:上述推料车的推头从固定底架的前端9的前端面伸出，并由安装在固定底架前端9的顶板上的推料车导向导轨8上的耐磨滑块7支撑。在辅助固定底架后端17的顶板上设置有2跟与固定底架后端11的轨道相平行的辅助轨道，该辅助轨道上方具有辅助推料小车15，所述辅助推料小车15的前端从辅助固定底架后端17的前端面伸出，并由安装在辅助固定底架前端20的顶板上