垃圾压缩机的结构设计【5张图/8200字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 垃圾压缩机结构设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,23页,8200字左右.

图纸共5张:
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摘要
针对目前生活垃圾在处理和运输中存在的问题，指出了远距离运输垃圾前须对垃圾进
行压缩预处理。介绍了垃圾压缩机的工作原理，给出了垃圾处理的系统控制流程图，以及整机的三维效果图。阐述了机棱部分的设计思想，其中包括筋板体、机柱、收集箱和压头等主要零部件的材料选择及结构设计。该机采用计算机和传感器自动控制技术，结构简单，防腐手段可靠，占地面积小，运行稳定，提高了工作教率，降低了工人的劳动强度和使用成本。

关键词：垃圾压缩机结构设计污染

目录
摘要 I
引言 1
1 垃圾压缩机的工况 3
2 总体结构设计 4
3 机械部分的设计 5
3．1筋板体的设计 5
3．2 机柱的结构设计 5
3．3 收集箱的设计 6
3．3．1材料的选择 6
3．3．2收集箱的结构设计 6
3．4 压头的设计 7
3．4．1压头材料 7
3．4．2压头的结构设计 7
4 气液动部分设计 8
4.1 系统气液动回路图设计 8
4.2 气动元件选择 11
4.3 PLC接线图 14
4.4 LAD图 15
5 组装与调试所需工具及注意事项 17
6 总结 19
致谢 20
参考文献 21

垃圾压缩机的结构设计

内容简介：: I 摘要针对目前生活垃圾在处理和运输中存在的问题，指出了远距离运输垃圾前须对垃圾进行压缩预处理。介绍了垃圾压缩机的工作原理，给出了垃圾处理的系统控制流程图，以及整机的三维效果图。阐述了机棱部分的设计思想，其中包括筋板体、机柱、收集箱和压头等主要零部件的材料选择及结构设计。该机采用计算机和传感器自动控制技术，结构简单，防腐手段可靠，占地面积小，运行稳定，提高了工作教率，降低了工人的劳动强度和使用成本。关键词：垃圾压缩机结构设计污染目录摘要 . I 引言 . 1 1 垃圾压缩机的工况 . 3 2 总体结构设计 . 4 3 机械部分的设计 . 5 3 1筋板体的设计 . 5 3 2 机柱的结构设计 . 5 3 3 收集箱的设计 . 6 3 3 1材料的选择 . 6 3 3 2收集箱的结构设计 . 6 3 4 压头的设计 . 7 3 4 1压头材料 . 7 3 4 2压头的结构设计 . 7 4 气液动部分设计 . 8 统气液动回路图设计 . 8 动元件选择 . 11 . 14 . 15 5 组装与调试所需工具及注意事项 . 17 6 总结 . 19 致谢 . 20 参考文献 . 21 1 引言随着城市的扩大和发展，环保的严格要求和近郊土地的升值，垃圾填埋场被迫远离郊外，使垃圾运输路程越来越远。在这种情况下，如果继续使用小型的收运车运输垃圾，不但运率低，而且运费大增。因此，必须采用大容量的运输工具，以解决垃圾的运输和城市的交通拥挤问题。大型垃圾运输车辆的出现和小型垃圾收集车辆的接泊，使垃圾转运站应运而生，它既是垃圾清运的新生事物，又是垃圾运输中必不可少的中间环节。目前市场上主要存在的垃圾站是以翻斗方式为主的地面式中转站、建有 2 层平台的高位倒料式中转站和以吊装方式为主的吊装式垃圾站。以翻斗方式为主的地面式垃圾中转站由于增加了翻料装置，在倾倒垃圾时容易出现二次污染现象，并且由于无落差，易出现倒料不充分现象。建有 2层平台的高位倒料式中转站由于需要做收集车的引道，使得建筑费用较高。而以吊装方式为主的吊装式垃圾站垃圾未经过压缩，不但运率低，而且运费增大。因此，研究开发一种工作可靠、性能优良的地埋升降压缩式城市生活垃圾转运站，是很有必要的。建设部、国家环境保护总局、科学技术部于 2000年 6月联合发文要求：“积极开展垃圾分类收集，垃圾收集和运输应密闭化，防止暴露、散落和滴漏，鼓励采用压缩式垃圾收集处理和运输方式，尽快淘汰敞开式收集和运输方式” 。生活垃圾压缩机正是适应时代的要求而设计的，它固定安装在垃圾转运站内，其功能是将集中于中转站的垃圾倒入该垃圾压缩机的收集箱中，经过挤压、倾倒的反复过程把松散垃圾挤压成高密度块状，并用推出装置将垃圾块从收集箱中推至垃圾运输车上，然后将其运输至垃圾处理厂进行最终处理，防止对环境的二次污染。在我国，城市化进程在不断加快，垃圾已成为我国城市环境卫生面临的紧迫问题。我国 2009 年产生 2亿且每年在以 8 10的速度增长。全国有 200 多座城市陷入垃圾的包围之中，且有 1/4 的城市已发展到无适合场所堆放垃圾，以至于把解决垃圾的途径延伸到乡村，导致了城乡结合带区域环境恶化。近年来，随着城市经济水平和居民消费水平的提高，在我国城市垃圾产量持续增长的同时，生活垃圾的成分也发生了很大变化，其主要特点是：垃圾中的有机成分在逐渐增多，出现了重量增长缓、体积增长快的现象。据对北京市垃圾密度的调查表明，垃圾密度已经由过去的 600kg/降到目前的 350kg/且还有逐渐降低的趋势。所以，垃圾压缩成为处理垃圾势在必行的工序。 2 国外这方面的研制开展较早，国内部分城市目前也在积极探索，有的已取得了较好的使用效果和经济效益。大力推广垃圾压缩是今后环卫处理发展的一种趋势，也是机械制造企业开发新产品的一个热点，有的设备制造公司已开发了一些垃圾压缩机，这些早期研制的设备虽然在生活垃圾处理方面发挥了较大的作用，但也存在某些不足，如： (1)整套设备功能简单，体积庞大，整机结构安全系数低。 (2)运行时噪声大，操作人员近距离接触垃圾，工作环境差。 (3)操作时工作面敞开，手工与机械相混合，易失误引发安全事故，隐患较多。 (4)整机地面以下的装置较多，维修难度大，酸、碱、潮湿环境对金属外箱侵蚀严重。 (5)垃圾中转站地坑基建成本高，要求复杂。对城市生活垃圾的处理，主要分为三个步骤：垃圾收集一垃圾转运 (预处理 )一垃圾终端处理 (填埋或焚烧 )。在垃圾产量快速增长的形式下，城市生活垃圾收集、运输和处理已成为我国现代化建设中一个紧迫的问题，如果处理不当将危及我国的可持续发展。据统计国内几个大城市的垃圾处理厂距离市区均在 50输费用占垃圾处理费用的比例较高，在一些发达国家运输费用已占垃圾处理费用的 80以上。城市生活垃圾密度每年在不断降低，可压缩性大大增加。如果采用原来普通的运输方式，容易造成垃圾转运中的亏载，垃圾转运效率低。所以，降低垃圾转运费用是降低整个城市垃圾处理费用的关键。建设部城市垃圾转运站设计规范规定，垃圾运输超过 20应该设计大中型垃圾转运站。垃圾转运站的建设是系统工程，完整的转运站主要设备包括：压缩装置、举升装置、动力与传动系统、控制系统、垃圾集装箱等五个功能模块。结合图示详细分析了垃圾压缩机的结构特点和工作原理。根据垃圾压缩机的参数要求，对压缩机液压缸进行了设计开发，通过合理的设计计算，选择符合要求的液压缸；在此基础上，对液压缸内的压力液的流量进行了计算说明，结合某样机设计参数，论证了本设计开发的可靠性；最后，提出了一些有意义的防污对策。 3 1 垃圾压缩机的工况分析垃圾压缩机的结构特点和工作原理，根据垃圾压缩机的参数要求，选择符合要求的液压缸，在此基础上对压缩机的主要部件包括筋板体，机柱，收集箱和压头等零件的结构设计。垃圾压缩机的处理能力：每日处理垃圾 100t；每年工作 30天，每天可工作 10 垃圾块最大成形尺寸 1800*1700*1200；压缩油缸的压缩力： 0t；压缩速度： 045mm/s 4 2 总体结构设计立式垃圾压缩机主机设备由压缩装置、推出装置、机架部分及液压传动系统等组成。压缩装置由压头、收集箱及液压缸组成，用于对垃圾的压缩。液压缸固定在型钢焊接的机架上，液压缸的活塞杆端部连接压头，压头由液压缸驱动升降。收集箱是由钢板焊接而成的侧无钢板，散装垃圾倒入收集箱 (此时收集箱处于地坑内 )后，液压缸驱动压台伸入其中压缩垃圾，待压缩完毕，需移动垃圾块时，将链条挂于压头上的钩块，液压缸驱动压台升起时就可将收集箱拉起至汽车车厢高度。图 2体示意图 1主液压缸 2压力 3导柱 4泵站 5操作台 6收集箱 7底板 8倾倒车 9推出器推出装置由推出液压缸、推板和推出架组成，用于将压缩成块的垃圾推上垃圾运输车。推出液压缸固定于混凝土基台上，其活塞杆前部装有推板。液压缸的活塞杆、推板、推出架三件固接，活塞杆前行时，推板、推机架同步向前运动，直至把收集箱内的垃圾块推上运输车。为防止推卸过程中收集箱的摆动，此时把收集箱铁链挂于导柱上的孔内。压缩装置工作中挤出的污水通过地坑流入下水道。垃圾压缩需经 2 3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后，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出时，应先将设置于收集箱两侧的挂链勾于压台上，以便依靠压台上升使收集箱同步提升。 5 3 机械部分的设计 3 1筋板体的设计筋板体在垃圾压缩机中连接机柱和主液压缸，主液压缸通过它把力传递到机柱上，作用相当重要。因此在设计上采用工字钢型机构，把钢板焊接成为工字造型来构造筋板。具体结构是：两块同样大小的钢板，四角焊接套筒，崩来连接机柱；中间也设有套筒，用来连接主液压缸。两钢板之问的外围也焊接有钢带，套筒与套筒之间用焊接的钢板固定，其结构和尺寸如图 3 图 3板体结构图 3 2 机柱的结构设计机柱在该垃圾压缩机中起支撑作用，材料选择无缝钢管。初步选择外径为 D=194 厚 6=125号钢无缝钢管。垃圾压缩机在垃圾压缩过程中，液压缸产生的工作推力为 784 作用于机柱上，由于机柱和筋板之间还连接有 8个支撑条，所以每根机柱承受的轴向力如图 3 6 图 3最大拉力：安全系数 0，机柱内的最大工作应力为：柱内的最大工作应力为： m a 52 2 2 - 24 2 ( 1 . 0 8 4 1 0 )1 . 9 4 1 0 - 1 . 7 0 1 0 73 . 2 9 1 0 3 2 . 9 p 查得 45号钢无缝钢管的屈服极限 335，由于s，所以选材适合。 3 3 收集箱的设计 3 3 1材料的选择收集箱是待压缩垃圾的贮存箱，由于垃圾中含有各种酸、碱类物质，因此要求它有较强的耐蚀性，所以选择收集箱材料为不锈钢冷轧钢板。 3 3 2收集箱的结构设计收集箱系由钢板焊接而成的侧无钢板；箱体上面焊有托板，托板上焊有 4个钩孔，在压缩结束时用链条连接这些孔，将收集箱提升。收集箱结构如图 3 7 图 3集箱俯视图 3 4 压头的设计 3 4 1压头材料和收集箱一样，压头经常接触垃圾中的酸、碱物质，除此之外，压头还要承受较大的压力，所以要求压头不仅要有耐腐蚀性能，而且还要有一定的刚度。选择压头材料为合金结构钢热轧厚钢板，化学成分应符合 T 3077板交货状态应为正火组织。 3 4 2压头的结构设计压头是直接压缩垃圾的元件，连接在主液压缸上，压头的主要受力面在其前端的合金钢板上，侧面受力较小。压头的上表面焊接有 4个挂钩 (图 6)，以便主液压缸上升时，钩住收集箱使其上升。 8 4 气液动部分设计统气液动回路图设计液压：推出装置由推出液压缸、推板和推出架组成，用于将压缩成块的垃圾推上垃圾运输车。推出液压缸固定于混凝土基台上，其活塞杆前部装有推板。液压缸的活塞杆、推板、推出架三件固接，活塞杆前行时，推板、推机架同步向前运动，直至把收集箱内的垃圾块推上运输车。为防止推卸过程中收集箱的摆动，此时把收集箱铁链挂于导柱上的孔内。压缩装置工作中挤出的污水通过地坑流入下水道。垃圾压缩需经 2 间断挤压的轮番过程，每次挤压至一定程度后，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出时，应先将设置于收集箱两侧的挂链勾于压台上，以便依靠压台上升使收集箱同步提升。液压传动系统主要由液压栗站、操纵台、管道和液压缸等组成，是本机的动力和控制系统，压缩装置和推出装置的一系列动作均由液压传动系统来控制和实现。液压站是垃圾举升机的动力部分，由电机、滤油器、油箱、溢流阀、油栗、单向阀、换向阀及油缸等组成，根据使用要求，液压站的工作原理图液动： 9 图 4压原理图当推出装置工作时，左换向阀切换至右位，右换向阀换至左位，高压栗 7 供油，压力油经单向阀 3 进入推出缸 4 的无杆腔，有杆腔油液经换向阀直接排回油箱；推出结束后，右换向阀 2 切换至右位，则压力油进入缸 4 的有杆腔，推出装置后退复位。一个工作循环结束，液压栗卸荷。使用特性节约清运费用。经压缩机压缩后的垃圾体积缩小 70%左右，同时可将生活垃圾中的水分排出，可运载更多的垃圾，提高了单车的垃圾载运量，减少了运输次数，仅此一项每年可节约数万元。操作集成化。环卫工人只要按动相应开关，垃圾压缩机就可完成压缩、提升、装车等多道工序，油缸最大压缩力可达 140t，采用电气集中控制，提高垃圾处理的效率，减轻了工人的劳动强度。有利于垃圾清洁运输。经压缩机压缩后的垃圾块，不会在运输中出现垃圾脱落飞扬、 10 污水滴漏的二次污染现象，有利于城市卫生和环卫工人的健康。图 4动原理图气动：初始状态：二位五通双气控阀右位，其 1 口进气，通过 2 入汽缸有杆腔，汽缸缩到位，二位三通旋钮阀右位，二位三通机控阀左位（机控开关装在汽缸回缩到位端），延时阀的二位三通阀在右位，二位三通机控阀右位，机控开关装在汽缸伸出到位端。伸出：旋下阀旋钮，阀换至左位， 1 口进气， 2 口出气，流进阀流从阀 1 口进，通过 2 口通向 14 口，此时阀至左位，其 1， 4 两口进气，经过单向节流阀缸杆腔进气，气缸开始伸出，但由于有杆腔排气时经过排气节流阀此时开口度为 88%)，所以伸出较缓慢。回缩：当气缸伸出到位后，阀机控开关被压下，阀换至左位（汽缸伸出到位后，阀机控开关弹起，阀换至右位，阀 14 口无气）， 2 口出气，气流流向延时阀的 12 口，经过阀流从其 2 口流向阀 12 口，阀至右位，其2 口出气，气流经过单向节流阀进入汽缸有杆腔，气缸开始回缩，但由于无杆腔排气时经过排气节流阀此时开口度为 66%)，所以伸出较缓慢，但速度比气缸伸出时要快。由于延时阀 1. 5 的延时作用，气缸伸出到位后会间隔一小段时间才开始回缩。循环：当气缸回缩到位后阀机控开关又被压下，阀机控开关弹起，回路恢复到要伸出时的状态，工作循环往复工作结束：旋起阀旋钮，阀 14 口无气，气缸回缩到位后不能伸出，气缸停止工作。以此作为模板，设置第二和第三个气缸，时间间隔为倒入垃圾的实际时11 间进行操作。该装置有三个操作按钮，根据实际情况由一名工人操作，时间上以及成本完全合适！图 4缸示意图图 4移动元件选择 12 气缸的工作特性可以由理论上或由厂商提供的数据确定。两种方法均可接受，但一般来说厂商提供的数据对特定的设计和应用更为准确有效。 A、活塞力气缸输出的活塞力由气压、气缸直径以及密封元件的摩擦阻力决定。活塞力的理论值可以由以下公式计算： Ap 理论活塞力（ N) A = 有效活塞面积（ P = 操作压力（实际中，有效活塞面积很重要。计算它时，也应考虑到摩擦阻力。正常操作条件下（压力范围 400 至 800 至 8 擦阻力可估算为理论活塞力的约10% B、行程长度气缸的行程长度不应超过，无杆缸不应超过。如果行程过长，活塞杆或导向轴承上的机械应力就会太大。气缸的行程长度不应超过 2 m，无杆缸不应超过10 m。单作用气缸 (A p)-( 双作用气缸伸出行程 Ap)回打程 (A p) 有效活塞力（ N) A = 有效活塞面积（ 2m ) P = 工作压力（摩擦力（约 10 %) (N) 弹簧回复力（ N) D = 气缸直径（ m) d = 活塞杆直径（ m) C、活塞速度气缸活塞杆的速度取决于负载、主气压力、气管长度、控制元件和工作元件13 间气管的横截面积以及流经控制元件的气体流速。此外，末端缓冲也会影响气缸速度。标准气缸的平均速度在 0. 1 m/间。特种气缸（冲击气缸）的速度可高达 10/活塞速度可以用单向流量控制阀控制，可以用快速排气阀提高气缸速度。 D、耗气量了解系统的耗气量很重要，它为压缩空气的准备，能源消耗费用的估算提供依据。耗气量以每分钟流入的气体的升数计算。给定工作压力、活塞直径、行程以及行程数时，耗气量可以用以下公式计算：耗气量 =压缩比活塞表面积行程每分钟行程数按上表计算耗气量的公式如下：单作用气缸 s n q 双作用气缸 2 s n qH 耗气量（ 1/s = 行程（ n = 每分钟行程数（ 1/ 每 1/使用这些公式时，可以不考虑双作用气缸往返行程时耗气量的差异，这是因为管线和阀的配合公差不同。气缸的总耗气量也包含死区的用气量，填满死区所用的空气量可达耗气量的 20%。气缸的死区是气缸内的气路以及对行程有作用的活塞末端空隙。表 4塞端盖基底活塞直端盖基底直径侧侧径侧侧 (12 1 0 27 31 16 1 00 80 根据汽缸选型计算方法和以上表格可知以第一组数据为例活塞力 F=A*P=80000=N） 14 行程长度伸出行程 L=6 (m) 缩回行程 L=6(m) 活塞速度 V=l. 2m/气量单汽缸作用 Q=s*n*q=600*30*200=3600000 双汽缸作用 Q=2*s*n*q=2*600*30*200=7200000 最下方的汽缸伸出，向压缩桶中注入垃圾；中间汽缸伸出，横向压缩垃圾，伸出约 0. 3米；最上方汽缸伸出，在竖直方向压缩垃圾！伸出约个汽缸同时回缩，底板打开，垃圾顺着弧形通道滑出；型号 : 01双作用汽缸费斯通标准 02或门型梭阀 1 力士乐标准 03单向节流阀 1力士乐标准 04延时阀 1 力士乐标准 05滚轮行程阀费斯通标准 06 二位三通旋钮阀费斯通标准线图 15 16 17 5 组装与调试所需工具及注意事项 1在底部和周围铺有防渗层； 2分层铺放，即堆放一层垃圾，而后盖土压实，根据介绍，有些垃圾堆放层还安装导气和导水管道，并利用产生。 3检查各部螺丝或螺母，是否有松动现象。 4管道是否正常，油位是否合适。 5电线及电器开关是否合乎规定，界限是否正确。 6各轮脚支点是否已或固定平稳。 7压缩机是否轻易以手转动。 8压缩机工作前，最好空转 2到 3分钟以上，再正常操作。 9检查运转方向是否和指不箭头指者相同。 10 每日于压缩机使用后，应旋开桶排污阀，将桶内所凝积水分及油污等，排除干 11压缩机缸头及铜管部分，因空气压缩而发热，一般温度均很高，这是必然现象并非异状。 12 压缩机在运转中若逢停电或使用后，务请将电源切断，以确保安全的沼气。工作步骤： 1、气动压缩机输出传动轴心链接不当时，会形成不良动作从而导致故障发生。 2、发生故障时，立刻停止使用，并由专业人员进行检查、调整、维修； 3、空气供应来源要充足，以免造成转速忽快忽慢。 4、在使用气动压缩机时，必须在压缩机近期口前连接三联件或二联件以确保气源的干净和对压缩机的润滑。 5、装置大部分零件为塑料制品，工作中应尽量避免超负荷重压，以免损坏零件。 6、在链接或辅具上出现裂纹，切口，受热变色，过度腐蚀，链环弯曲或变形以及其它缺陷。 7、气动马达长期存放后，在总装前应进行 3 10 分钟空转润滑试验后再进行装配。 18 8、所有压缩空气必须经过过滤，以保证清洁和干燥。 9、减速器内部必须保证正常润滑。 10、减速器和气动马达每隔一年必须进行一次检修，减速器解体时，对应齿轮必须打上标记，以免装错。 11、所有部件均应轻拿轻放。 12、工作结束后及时归放原处。处理过程中的防污对策虽然垃圾压缩机实现了垃圾减容和减少了二次污染，但在对垃圾进行预处理过程中还是会产生一部分污染的，如噪声、异味、污水等。对此我们在设计时就采取了防污措施：垃圾压缩机采用全液压操作，机械噪声较小；对垃圾站产生的异味，可采取人工生物除臭的方式来解决圈；对压缩过程中产生的污水，一是直接排人城市污水管网，进行集中处理；二是在压缩机底盘下面建沉淀池或储存箱，经初步处理后，降低污水浓度后再排放。 19 6 总结对垃圾装压实机，经过我们小组成员仔细分析，大致了解了其结构组成、基本功能及基本原理等，但是由于专业知识的欠缺我们只能将其分析到这一步了，虽然是个小小的项目但是我们也在其中投入了不少的精力，因此我们学会了如何来进行一个项目

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