任务书+毕业论文-预压式垃圾压缩装置的优化设计

毕 业 设 计 题 目： 预压式垃圾压缩装置的优化设计 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械设计制造及自动化 班级： 机设 1183 班 学 号： 201113090327 学生姓名： 周 双 导师姓名： 白 泉 完成日期： 诚 信 声 明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名： 日期： 2015 年 6 月 20 日 目 录 摘 要 . 1 第 1 章 绪论 . 2 国现阶段的垃圾现状 . 2 圾压缩机的研究意义 . 2 圾压缩机的发展前景 . 3 国生活垃圾的现状 . 5 内外研究现状 . 6 在的问题 . 6 第 2 章 垃圾压缩装备发展和研究 . 8 圾压缩装置的发展 . 8 展方向 . 8 压式垃圾压缩机工作特点 . 9 压缩机的分类 . 9 圾压缩机国内外概况 . 10 第 3 章 预压式垃圾压缩机的设计 . 12 压式垃圾压缩机的总体设计 . 12 圾箱总成的设计 . 14 架的设计 . 15 缩装置的设计 . 17 构优选 . 18 压式垃圾压缩机的日常维护 . 20 第四章 液压传动系统的设计 . 21 压传动的特点 . 21 压控制系统的主要要求 . 21 压式垃圾压缩机液压系统工作原理 . 22 压系统电磁铁动作循序 . 23 压系统的技术参数的选择与计算 . 24 压式垃圾压缩机主要技术参数 . 28 第五章 预压式垃圾压缩机工作流程 . 30 作流程 . 30 门的开关装置 . 31 出装置 . 31 结 论 . 32 致 谢 . 33 参考文献 . 34 附录 . 35 毕业设计（论文）任务书 题目： 预压式垃圾压缩装置的优化设计 姓名 周双 学院 应用技术学院 专业 机械设计制造及自动化 班级 机设 1183 学号 201113090327 指导老师 白泉 职称 讲师 教研室主任 一、 基本任务及要求： 1、查阅预压式垃圾压缩装置文献 15篇以上，并写出文献综述，开题报告 原始数据：垃圾日处理能力为 100t/天；垃圾压实后，密度为 方米 2、分析圾预缩装置的研究动态； 3、以垃圾压缩装置为对象，进行动力学分析； 4、利用动力学分析结果，对垃圾压缩装置进行整体结构设计、并对装置的动力传动系统进行 设计； 5、撰写毕业论文，字数 15000以上以及若干图纸。 二、 进度安排及完成时间： 1 第 1周 布置任务 ， 下达设计任务书 ，熟悉设计内容 2 第 2 3周 查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3 第 4 6周 对垃圾压缩装置为对象，进行动力学分析 4 第 7 11周 完成对垃圾压缩装置的整体结构设计以及装置动力传动系统的设计 5 第 12 14周 撰写毕业设计说明书（论文） 6 第 15周 论文评阅，毕业设计答辩 7 第 16周 毕业设计答辩、归档 预压式垃圾压缩机的设计 摘要 垃圾压缩机用于将收集的垃圾压缩成块，减少垃圾的体积，以便于提高垃圾的运输效率。垃圾压缩机作为垃圾处理过程的中转站，是垃圾高效，环保必不可少的部分。 本篇论文根据城市垃圾压缩处理的实际要求，设计了预压式垃圾压缩机。本文选用为画图软件，进行了压缩机零件图、装配图的绘制，对垃圾压缩装置进行了整体结构设计，并对装置的动力传动系统进行了设计分析。 本篇论文首先介绍了预压式垃圾压缩机的课题研究依据，国内外垃圾压缩装置的发展历程，然后详细的介绍了预压式垃圾压缩机的工作原理，预压式垃圾压缩机的零部件设计等。最后，论文对总的设计进行了总结。 关键词 ： 垃圾压缩机；预压式；结构设计；垃圾中转站；运动分析 1 F is to of in to of As is a of to of is By as on of is of at of of of is of 第 1 章 绪论 国现阶段的垃圾现状 随着我国经济的迅速发展，人民的生活和消费水平也得到日益增长，然而，人们日常生活产生的垃圾也越来越多。 生活垃圾 是指人们 日常生活中或为日常生活提供服务的活动 过程 中产生的固体废弃物 。 根据粗略统计， 2013 吨，并且以每年 5%的速度增长。人均年垃圾产量为 506 千克，一个中等城市的垃圾就是一个巨大的数字，因此垃圾的处理已经是每一个城市不可忽视的工作。但由于垃圾分散在各地，给垃圾的收集、运输以及集中处理带来的很大的麻烦。尤其是垃圾的输送环节，需要耗费大量的人力、物力。一般来说，垃圾中转站远离城市中心，距离太远就增加了垃圾运输的成本和负载。 因此，降低垃圾运输的能耗，提高运输效率，增加垃圾单车的运输 量就显得很重要了。垃圾中转站正是适应了这个要求。 垃圾中转站的处理过程如图 1示 图 1垃圾中转站处理过程 圾压缩机的研究意义 现代化大中型垃圾中转站的主要功能是对垃圾进行中转运输。垃圾中转站可以将 较 小吨位 的垃圾运输 车辆倒换为大型集装箱 的垃圾 运输车 , 增加垃圾装载密度 ,从而减少城市交通堵塞 , 提高运输的效率 , 降低对环境的污染。另外 , 在有特殊要求的地区 , 还可以对垃圾进行分拣及筛分等预处理。 由于当今能源价格飞涨 ,而我国大部分城市垃圾的产生量越来越大 ,为了更有效的垃圾中转运输 ,对垃圾压缩机的需求 数 量日益增大 ,因此仅 靠进口 由 国外生产的垃圾压缩机 ,不但成本很高昂 ,而且也很难以满足我国各城市的实际需求。 垃圾压缩机是实现垃圾压缩减容的主要设备之一，亦是垃圾转运站的主要处理设备。垃圾压缩机是3 垃圾中转站的主要设备，是一种由液压系统控制的将收集来的垃圾进行压缩，以减少垃圾体积的机械 ，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。 预压式垃圾压缩机的压缩力巨大，压缩彻底，压缩比率高，主要用于日处理要求很高的大中型垃圾转运站。垃圾在密封压缩腔内被压成块状，然后一次性或分三次推入垃圾集装箱。结构可靠，因摩擦而易损的配件易于调整及更换。液压 /电气系统可进行自动或手动控制，操作简易且易于维修。垃圾压缩时不需转运车集装箱配合，更有效地提高转运效率。可进行重量及容积的准确控制，控制转运车辆装载量。压缩比大，压缩效率高，处理垃圾能力非 常强。适合于大中型垃圾转运站配套使用 . 因此，我认为 垃圾压缩机的 研究 意义在于： 提出一些具有实用价值的相关结论， 推动我国在高性能、高质量的垃圾压缩机研究的发展； 1、 产生较好的社会效益以及经济效益，对我国的环保事业的进展工作提供方便 。 2、 提高垃圾处理效益，减少工人的劳动强度， 并且防止垃圾的二次污染。 圾压缩机的发展前景 随着中国城市规模的不断扩张，城市人口也在不断增加，产生的垃圾量也越来越多，因此垃圾压缩机的需求量也将不断 增加，高质量、高效率的垃圾压缩机的研究将受到很大程度的重视 。 近年来 我国城市的发展以及环卫工作要求的不断提高，当前，垃圾压缩装置正朝着以下几个方面发展： 1、大型化：随着社会的发展，城市人口也不断增加，城市规模在不断扩大，道路条件在不断改善，垃圾处理厂的距离会越来越远，为了降低垃圾的转运成本，垃圾压缩装置和转运垃圾的车辆必将向大型化的方向发展。 2、高压缩比：提高垃圾的压缩比，在一定范围内能直接提高垃圾的运输效率。 垃圾密度的增加，可以提高垃圾单车的运输 量，从而提高垃圾的运输效率，减少运转费用。 3、智能化、高效率 :为了减少环卫工作人员的劳 动强度，垃圾收集的压缩过程必须 发展为 完全机械化，因此垃圾压缩设备 全部 运用 电脑控制操作 是 今后 智能化 发展的方向。 4、高可靠性 :随着我国环保意识的不断加强以及对生活环境质量的不断重视，对垃圾车压缩设备的需求也逐年增加，垃圾压缩设备的生产厂家也越来越多，而这些厂家技术4 力量大多不强，压缩设备也存在可靠性低、设备笨重、设备效率低等缺点，与发达国家同类产品还有一定差距。因此，提高设备的可靠性是以后一段时间研究的方向之一。 5、高密封性 :为了防止垃圾中的污水漏出，垃圾转运设备的锁紧密封必 须可靠。发展方向是采用机、液一体化的设计方案，提高其密封锁紧过程 的自动化程度。 5 国生活垃圾 的 现状 城市生活垃圾是指城市人口在日常生活中产生或为城市日常生活提供服务而产生的固体废物，以及法律、行政法规规定，视为城市生活垃圾的固体废物（包括建筑垃圾和渣土，但不包括工业固体废物和危险废物）。根据垃圾的不同产生来源和性质，普通垃圾：指人们日常生活和工作中产生的废物的总称。包括废纸品，废塑料、废木材、碎玻璃、废金属制品等。主要来源于居民小区、机关事业单位、学校、商业集中区等。食品垃圾 :指人们在加工、存贮、买卖、食用各种食品过程中所产生的残余废物的总称。包括彩页、剩余饭菜 、腐败过期食品等。主要特征是易腐烂，易产生恶臭气体，生物降解性强。主要来源是居民小区、饭店、商业集中区和农贸市场等。建筑垃圾 :指城市基础建设施工过程急救建筑拆除改造过程中产生的废物的总称。包括砖瓦、碎石块、混凝土块、废木材、废管线等。清扫垃圾：指清扫街道、公园等公共场所收集的废物。包括泥沙、落叶、果皮纸屑等。主要特征是易腐烂物质少、含水量少、热量较高。 随着经济的发展、人口的增长以及城市化进程的加快，城市生活垃圾的产生量与日俱增，成为制约国民经济可持续发展的重要因素，影响了居民生活质量的提高。随着环境问题逐 渐被重视，节能、环保成为各国的发展主题，已经开始为城市生活垃圾处理提供产业发展的机会。全世界垃圾年均增长速度为 而中国垃圾增长率达到 10%以上。全世界每年产生 4. 9 亿吨垃圾，仅中国每年就产生近 1. 5 亿吨城市垃圾 1。中国城市生活垃圾累积堆存量己达 70 亿吨，我国已经成为遭受垃圾污染最严重的国家之一。在我国的 600 多座城市中，已有三分之二的大中城市陷入垃圾的包 一围之中 2，县城也存在着不同程度的垃圾问题，大约有四分之一的城市已没有合适场所堆放垃圾 :。大量增加的生活垃圾也带来了诸多环境和社会问 题，其所引发的环境危 ，害也日益突出，在我国许多城市都形成了不同程度的垃圾包围城市的污染局面，对周围的空气、水源、土壤等造成了严重了污染，这些环境污染问题进而严重影响了人们的身心健康，不利于经济社会的可持续发展 3。 但是到现阶段为止，我国大多城市，尤其是中小城市都没有建立相配套的生活垃圾处理体系。在我国的城市生活垃圾处理体系中，存在着诸多问题，例如 :财政投入不足、融资渠道不畅、垃圾清运不及时、运输方式不卫生、分类收集不完善、管理体制较落后、处理方法不科学、回收制度不规范、立法体系不健全等问题 4。此外 ，在我国的城市生活垃圾处理领域还存在着市场经济调节手段作用不明显，环境执法不严，居民环保意识淡薄等一系列严重问题，这些问题的存在不利于城市生活垃圾的有效处理，从而会对城市生态环境及周边的水体、大气、土壤等造成一定的污染，不利于居民的身心健康，进而会阻碍我国社会主义和谐社会的构建。近年来，随着宿迁市城市化步伐的加快，城市垃圾处理问题已经成为宿迁市城市化进程中一个不容忽视的问题，已经成为困扰宿迁市经济社会发展的一个 迁现有总人口 560 万。按城乡居民平均每人每天产生 斤垃圾6 量测算，全市每天产生 生活垃圾量为 2800 吨 5。与如此庞大的垃圾产生量所不一致的是，目前宿迁市的城市生活垃圾处理能力的明显不足。因此对宿迁市的城市生活垃圾处理问题进行深入的探讨和分析，找出宿迁市现行城市生活垃圾处理中的不足之处并完善之，从而使得宿迁市的城市生活垃圾问题得到根本的缓解，是有意义并且是有必要的。对建设生态宿迁、绿色家园，实现宿迁市的经济社会协调可持续发展具有十分重要的意义。 内外研究现状 国内的城市生活垃圾收运系统主要是在 20 世纪 80年代建立的，对城市生活垃圾及 垃圾压缩装备的研究还不够成熟。国内外专家和学者主要集中在以下几点：后装式垃圾 压缩车的整体设计以及各关键机构的研究、垃圾中转站设备、垃圾压缩液压控制系统、 垃圾填埋场的沉降特性、垃圾收运管理系统。 垃圾车的工作装置、垃圾中转站设备方面，主要集中在对垃圾压缩装备及其配套装不确定性问题，在很大程度上提高了诊断速度和精度 9。置的设计和研究，这方面，国外研究起步比较早，目前主要研究方向为：大型垃圾中转站设备、大容量高压缩比垃圾车、配套的去污除臭系统等 10。这些方面技术要求较高，国内的大型垃圾 中转站压缩设备多采用引进及合作建造的方式。 近年来，我国在垃圾压缩装备及配套设备的研发上取得了一定的成果，其中同济大学、山东理工大学、浙江大学、哈尔滨工业大学和北京科技大学在这方面的研究比较突出。山东理工大学的吕传毅和杨先海两位老师对垃圾压缩机械设备与垃圾分选技术的研究获得了专利成果；同济大学的盛金良教授对垃圾车的压缩装置进行了设计；广西大学陈树勋教授探讨了垃圾压缩车的载荷情况的数学模型并对垃圾车做了优化 12。国内很多企业也都加入到后装垃圾压缩车与垃圾中转设备的研究生产行列，企业自主创新能力的提高对国 内垃圾压缩行业的发展起到了推动作用。 在的问题 目前国内外专家学者对垃圾压缩特性和压缩装备的研究已经取得了一些成果，但是 还有一些复杂的领域尚未涉及，一些垃圾压缩车辆以及压缩式中转站还存在一定的不 足，这是需要我们进一步探索研究的。 （ 1）根据实际经验，压实度与压力的曲线为斜率逐渐减小的增函数如图 1 1 所示。压缩垃圾的力越大，垃圾的压实度就越高，压实效果也就越好。但一味的提高系统压力，势必要提高液压油泵的马力，增大液压缸的缸径，同时推头与装载厢的强度也必然要提高，这就增加了制造成本。因此要综合考虑各种因素，使系统压力和垃圾压缩比、造价等因 素匹配，即寻求最优性价比压力。然7 而，目前对于压缩装置的液压系统压力的选择大多是根据经验确定，现在尚还没有这方面的试验研究资料 13 图 力与压实度关系示意图 （ 2）目前使用比较广泛的压缩式垃圾车主要有后装刮板式垃圾压缩车、前装推板式 垃圾压缩车；垃圾中转站压缩设备主要有水平垃圾压缩机、垂直垃圾压缩机，还用一些小型中转站也使用刮板式垃圾压缩机构。后装压缩式垃圾车的装填机构庞大而复杂，这些沉重的机构都分布在车厢尾部，装入的垃圾也主要聚集在车厢后半部，这些情况使汽车后桥的偏载现象明显。而在远离刮板的车厢前部，垃圾的分布相对松散，甚至有的区域没有垃圾，也就使得垃圾分布不均得现象严重 15。 前装压缩式垃圾车虽然不会出现汽车后桥的过载，但是推压机构占据了车厢的一定 空间，减小了车厢可以装载垃圾的空间。其采用有利于垃圾压缩的推压的方式 ，但垃圾 的装载量并没有明显提高。 在垃圾中转站的压缩装备方面，水平垃圾压缩机和垂直垃圾压缩机这两种压缩装备 的机构庞大，占地面积大。机器系统复杂，检修起来比较麻烦，维护费用也较高。目前 许多中小城市的垃圾中转站附近的空气质量都非常差，在这方面改进的可行方法是：加 强装置的密封性，并减少垃圾在转运与压缩过程中减少暴露在外面的时间，不断地改善 中转站的除臭工艺。此外，由于在总体上我国的垃圾压缩设备的制造技术尚有不足，某 些机构和部件还存在进一步改进和优化的空间。 预压式垃圾压缩机的压缩力巨大，压缩彻底，压缩比率高，主要用于日处理要求很高的大中型垃圾转运站。垃圾在密封压缩腔内被压成块状，然后一次性或分三次推入垃圾集装箱。结构可靠，因摩擦而易损的配件易于调整及更换。液压 /电气系统可进行自动或手动控制，操作简易且易于维修。垃圾压缩时不需转运车集装箱配合，更有效地提高转运效率。可进行重量及容积的准确控制，控制转运车辆装载量。压缩比大，压缩效率高，处理垃圾能力非常强。适合于大中型垃圾转运站配套使用。 8 第 2 章 垃圾压缩装备发展和研究 圾压缩装置的发展 随着城 市生活垃圾数量的不断增长，垃圾的运输费用也在不断的增加。相应地对垃 圾进行分类收集、压缩减容势在必行。根据我们这些年对国内外环卫作业系统及环卫车 辆的了解和分析，采用环卫车辆或设备进行城市垃圾收集、处理和转运大致经历了如下 几个发展阶段 16 当前，垃圾压缩设备主要有两种，即压装式和压块式。压装式压缩设备分为分离式和一体式两种，其主要区别是前者的填料压缩装置与车厢分离放在垃圾中转站内（如图），而后者填料压缩装置与车厢连成一体成为后装垃圾压缩车（如图）。其工作原理是利用垃圾转运车上的车箱作为压缩机构的压缩腔，垃圾通过填料器的刮板式压缩机构分多次被压入车厢，装满后进行几次加压及保压，在此过程中垃圾被连续减容。 压块式压缩设备的压缩装置将卸落后的垃圾预先压缩成块，待转运车驶入与压缩装置相连锁定后，再将压缩好的垃圾块一次性推入垃圾车车厢内。压块式压缩 工艺分为垂直压缩式和水平压缩式两种如图 展方向 随着城市的发展和对环卫工作的要求不断提高，当前，垃圾压缩装置正朝着以下几个方面发展： 随着社会发展，城市人口不断增加，城市规模不断扩大，道路条件的不断改善，垃圾处理厂的9 距离越来越远，为降低垃圾转运成本，垃圾压缩设备和转运车辆必将向大型化方向发展。 提高垃圾的压缩比，能直接提高垃圾转运的效率。对压块式压缩装置，提高压（推）头的压力即能提高垃圾的压缩比，但压力提高会带来一系列的设计问题。首先，垃圾的压 缩比与压头的压力之间的 关系并不是线性关系，其规律需要深入研究。其次，提高压力会引起一系列结构、 强度和刚度问题。对刮板式压缩装置，刮板对垃圾的压强直接影响垃圾的压缩比。当压强增大时，垃圾的压缩比将增大；反之则减小。因而在设计压缩机构时，应努力提高刮板的压强。 压式垃圾压缩机工作特点 预压缩式垃圾中转站的工作形式为：当垃圾运到中转站以后，可以把垃圾倒入已经固定在中转站里的垃圾箱内，通过垃圾压块机进行压缩成块，然后利用推出机构一次性的将垃圾块推入已经对接好的封闭式垃圾运输车的箱体内，最后由运输车运送到垃圾处理场。 图 压缩式垃圾压缩机的工作流程 预压缩式垃圾中转站特点为：垃圾在固定好的箱体内可以压缩成块，实现了压实减容的效果；箱体密封处理，可以收集垃圾的挤出液，以防二次污染；方便重量和压力的检测，垃圾压缩过程重不需要集装箱半挂车配合，工作效率高；但是设备结构较复杂、造价高，运营费较高。 另外 预压式垃圾压缩机的压缩力巨大，压缩彻底，压缩比率高，主要用于日处理要求很高的大中型垃圾转运站。垃圾在密封压缩腔内被压成块状，然后一次性或分三次推入垃圾集装箱。结构可靠，因摩擦而易损的配件易于调整及更换。液压 /电气系统可进行自动或手动控制，操作简易且易于维修。垃圾压缩时不需转运车集装箱配合，更有效地提高转运效率。可进行重量及容积的准确控制，控制转运车辆装载量。压缩比大，压缩效率高，处理垃圾能力非常强 ， 适合于大中型垃圾转运站配套使用。 压缩机的分类 垃圾压缩机根据其安装方式的不同 ,可以分为固定式压缩机和移动式压缩机。 固定式压缩机： 垃圾 压缩机固定在地基上 ,垃圾箱体的导向装置也安装在地基上，如图 2 优点： 这种类型的垃圾压缩机一般体积较大 ,其垃圾压缩处理的容量也较大 ,可达日处理量 50至 100t,可将整套垃圾压缩设备固定在地面、落入地坑或者固定于二层楼高度 ,具体随实际情况而定。固定式压缩机通常单位压缩量的能耗低 ,操作简便 ,运行稳定 ,维护费用低。 缺点：前期所需的垃圾压缩站的基建以及设备投入费用较高 ,并且整机的灵活性较差。因而通常用在城市的 大中型垃圾中转站 。 垃圾倒入 传送入箱 压缩垃圾 砸门提升 推板推进 垃圾出箱 10 图 2 固定式垃圾压缩机 移动式压缩机：与固定式压缩机相比而言 ,这类垃圾压缩机一般安装在垃圾运输车或垃圾收集车上 ，如图 2示。 优点：灵活快捷 ,承担着 垃圾的收集 过程 、压缩 过程以及运输过程 ,不但 可以节约大量 人力 物力 ,降低了环卫工人直接接触垃圾的几率 ,而且 提高了垃圾运输和收集的效率，设备投资较小，与固定式的垃圾 压缩 机相比 ,减轻了其对环境的污染 ,有利于垃圾工作人员的健康。 缺点：一方面垃圾压缩箱的容量有限 ,垃圾运输量比固定式少很多 ,另一方面运输 过程 的能耗较大 ,故车辆的维护 修理 费用较高。这种类型的压缩机 ,适用于经济较发达的大中城市。 图 2 移动式垃圾压缩机 国外在垃圾中转站设备的研制开展较国内早，现已开发出各种形式的垃圾压缩中转站、垃圾压缩机，其技术成熟。 1986年，新加坡在日本三菱重工株式会社帮助下建成世界上第一座日处理量达 1500后欧洲和亚洲 也相继修建 了多座 相11 同的 大型 垃圾中转站 。 目前国内市场上主要存在三种垃圾中转站：高位倒料式中转站、翻斗地平式中转站以及吊装式垃圾中转站 。都存在一定的问题，需要很多改进的地方。 高位倒料式中转站： 如图 2示，这种垃圾压缩机 建有 2 层平台来倾倒垃圾，在提高高度的同时需要为垃圾收运车来修建引道，从而导致 建筑费用的增加。 图 2 高位倒料式中转站 翻斗地平式中转站： 如图 2示，这种垃圾中转站 采用翻料装置，其垃圾 倾倒 过程中极 易出现 垃圾的二次污染，而且由于是没有 高度 的 落差，倒料时就会存在残留垃圾，影响效率。 图 2 翻斗地平式中转站 吊装式垃圾 中转 站： 如图 2示，这种垃圾中转站 直接采用吊装， 却没有 对垃圾进行 高度压缩，因此导致垃圾运输的效率很低，垃圾 运费也提升。 12 图 2 吊装式垃圾中转站 第 3 章 预压式垃圾压缩机的设计 压式垃圾压缩机的总体设计 根据压缩方式的不同，预压式垃圾压缩机 可分为垂直式压缩机和水平式压缩机。因垂直式垃圾压缩机的压缩效率与 水平式 相对较高，相比之下其 压缩 过程 更方便，因此采用垂直式压缩机。 根据垃圾压缩箱的位置的不同，预压式垃圾压缩机可 分为地平式和地坑式。因地坑式有利于环保，不影响市容，因此采用地坑式压缩机。 总的来说，从效率、环保等方面综合考虑，采用垂直式、地坑式 的预压式垃圾压缩机。 如图 3预压式垃圾压缩机的总体机构由以下几 部分组成。 13 图 3 预压式垃圾压缩机的总体设计 预压式垃圾压缩机的总体组成：压缩装置、推出装置、机架部分等组成。 压缩装置是压缩垃圾最直接的部分，包括压头、收集箱、液压缸，起到垃圾压缩、防止泄漏的作用。压头在液压缸的传动下，可进行升降移动，从而实现垃圾压缩。 在压缩装置中，主液压缸的活塞杆连接压头，辅助液压缸的活塞连接机架顶梁，而主液压缸与辅助液压缸都固定在活动横梁上。 具体的压缩步骤是：将垃圾倒入垃圾箱内后 ，辅助液压缸驱动压头向下运动，当运动达到最大值时，再由主液压缸驱动压头进行压缩。压缩完毕后，由压头上的挂钩钩住压缩箱上的钩子，在主液压缸的驱动下，提升至于车箱齐平，再由推出装置将垃圾块推入 车箱内。最后回归垃圾箱原位。 推出装置用于垃圾块的推出，即 将垃圾块从垃圾箱 推入车箱，包括液压缸、推出架和推板。 推出液压缸连接在推出架上，其活塞杆固定在推板上。推板的前后运动由液压缸的活塞杆控制。 14 圾箱总成的设计 箱体总成由箱体、中 门、贮仓门、提门油缸和推出装置 等机构组成。箱体有 3 个仓室，中仓是垃圾压缩仓，填入的垃圾在此压缩成块； 后仓是推料仓， 前仓是贮料仓，第一块垃圾压成块后，由推出装置推入贮料仓暂时贮存；推出装置 是将垃圾块推入贮料仓暂存及将两块垃圾推入垃圾运转车的动力机构。 箱体总成安装在设备基础的地坑中，箱体两侧装有导向滑块组，以四立柱为导轨上下移动。每个导向滑块均可单独调整定位，上下导向滑块有一定跨距，消除箱体在卸料装车时可能产生的偏转。 中 门是压缩舱室的重要组成构件，它承载 垃圾压缩 仓四面推力的一面。中 门可上下升降，其运动由箱体两侧的导槽导向，动力由提门 油缸提供。 贮仓门是贮料仓 的组成构件，它与箱体两侧壁和中 门组成封闭的贮料仓 ，可防止存放的垃圾块掉落造成二次污染。贮仓门可开启或关闭，动力由开门油缸提供。 推出装置 是提供将第一块垃圾推入贮料仓存放和第二 块垃圾压缩后再将两块垃圾一次性推入垃圾运转车的动力机构。推出装置 由 推料板 和推料油缸机构组成。 垂直式预压缩 装箱式主要技术参数 如表 3示 ： 表 3 垂直式预压缩装箱式技术参数 项目 指标 压缩机生产率 /(t/h) 缩循环时间 /s 60 作用循环时间 /2 8压缩器容积 /缩头尺寸 / 1660 宽 2500 压缩头入箱距离 /00 最大压缩力 /000 匹配集装箱容积 /缩后垃圾密度 /(kg/定工作电压 /V 380 总功率 /0 垃圾箱总成的具体设计性能如下： 1结构形式：整体式垃圾箱，即垃圾压缩仓、储存仓、推出仓为整体结构，垃圾箱体选用 50 机采用表面防腐工艺，金属表面涂装前要进行酸洗磷化处理，以保证箱体在高压力、高磨损、高腐蚀情况下使用寿命在 5至 8 年以上； 2推出仓的顶部设置有垃圾移位、卸料全过程的封闭盖板，以防止垃圾从压缩仓翻15 入推出仓。 3箱体前门及中门使用液压油缸垂直开启的方式，在提升过程中液压缸自动挂箱。 4箱体上推出装置的油缸安装时水平放置， 保证 压缩过程中全部油缸力作用 在推卸垃圾上，推铲采用油缸水平控 制的方式，同时在 侧面、底面 安装双向滚轮导向来 减少 运动 摩擦， 并 安装自润滑轴承 在 滚轮内 部 以减少 工作人员 维护 次数 。 机架在垃圾压缩装置中起到支撑 作用。 使用 体结构采用高强度的整体式框架，机架稳定，压缩力大而且均匀。整体式框架包括 4 根立柱、 4 根顶部横梁、 4根支撑架、 2根加强横梁、 2根压力装置固定梁等组成。如 图 3 16 图 3 机架 其中立柱、 顶部横梁、加强横梁都是由 4块 30成一个箱型。所用的尺寸如表 3 17 表 3 机架组件的尺寸 机架组件 名称 尺寸（ 立柱 500030030四根 顶部 横梁 300030030两根 370030030两根 加强横梁 300030030两根 立柱在垃圾压缩机中起到支撑的作用，因此必须满足一定的强度要求。 有前面的数据可得，液压缸产生的最大推力为 1000反作用在立柱上，每根立柱承受的轴向力为250 取安全系数为 ， 则立柱的工作应力为： 33022702= 35大于 立柱材料 满足强度要求。 推板是垃圾压缩机的主要部件之一，其结构的优劣直接影响垃圾压缩机的工作性能和使用寿命。本文根据当前常用垃圾压缩机的推板进行了相关计算和优化设计，提高了垃圾压缩机整体的可靠性。 压缩装置是垃圾压缩机的主体。垃圾在如图 3示的压缩机体腔内压缩，通过压缩油缸的上下运行，控制推板的运动，完成对垃圾的压缩和提升装车等工作。压缩装置由推出液压缸、推板和推出架组成。推出液压缸固定于基台上，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、推出架同步向前 运动，直至把收集箱内的垃圾压缩成块并推上运输车。 图 3 压缩装置 原理图 推板的结构对垃圾压缩装置的工作性能有重要影响。因此对垃圾压缩机 来说，推板18 结构有以下设计要求： 1)机构元件应具有足够的强度和刚度。推板既是压缩装置的传力部件，又是受力部件，所以，其强度和刚度既要满足来自推杆的径向力载荷要求，又要满足垃圾压缩块的反作用力载荷要求。 2)良好的耐蚀性。生活垃圾成分复杂，含有较多的酸、碱物质，湿度较大 (含有重量比大于 25% 的水分 )，对机体金属材料具有一定的腐蚀性。压缩推板直接接触垃圾成分，受垃圾压缩废液的腐蚀性强，而且是垃圾压缩的主推板，其使用寿命直接影响到压缩效果。所以，需采取适当的防腐措施保证其使用寿命。 3)合理的结构设计。结构设计要合理，易于生产制造，便于其他零部件的安装、调整与维修，并具有良好的工艺性。 4)经济合理。推板结构既要保证质量可靠，又要经济合理，在保证质量的基础上，尽可能降低成本。 5)良好的压缩效果。要采用先进的结构设计，以保证推板对垃圾具有良好的压缩效果。 构优选 当前国内外垃圾压缩机多 采用普通平面结构推板 (如图 3示 )进行垃圾块压缩，这种推板的优点是结构简单，但存在的问题是 由于压头面积相对垃圾集装箱的压缩端面较小 ,当压缩时只能将垃圾集装箱内与压头接触或者靠近压头的垃圾进行压缩 ,而垃圾集装箱内远离压头的边角部分的垃圾则得不到有效压缩 ,从而影响了垃圾集装箱的装载容量。如果通过增大压力来提高压缩效果 ,势必要提高压缩装置和垃圾集装箱等的强度 ,加大动力源 ,从而使整个转运站的成本上升。 图 3 普通平面推板结构 针对这个问题 提出了锥形结构的推板设计 (如图 3，这种结构的优点是能对垃圾产生侧方向的压力，增大了集装箱边角处的压力，有利于提高垃圾箱的装载能力 ;而且，此结构的推板在相同功率下，压缩效果比平板结构好 。 19 图 3 锥形结构的推板 1)锥形板结构强度高于平板结构。推板的动力来源于液压缸，传送液压动力的是推杆，而推杆面积较推板面积小得多，所以，推杆顶面所接触的推板面域 (一般在推板的中心 )压力强度最大，致使推板这部分面域最容易遭到损坏，导致推板报废 ;而锥形结构推板，中心厚度大，也就意味着具有更高的抗破坏能力。 2)锥形板结构更节省材料。推板中心受液压强度最大，即推板中心与推杆接触的面域是推板强度的最薄弱处，如果要保证推板的强度，应使推板中心与推杆接触的面域的材料厚度至少符合强度要求，除此面域以外的其他面域则不必达到此厚度要求。因为平板结构 处处厚度相同，所以，其厚度必然以中心处与推杆接触的面域材料厚度为基准，而锥形结构推板则不需要板的厚度处处相等，可以根据需要来设计，这样就减少了材料的浪费。 3)锥形板能耗比平板结构低。对平板结构而言，在垃圾压缩过程中，平板受到垃圾的阻力，由于平板结构垃圾阻力作用面平行于推杆推力作用面，所以推杆动力至少要等于阻力，才能压缩垃圾 ;对于锥形板结构而言，推板同样受到垃圾的阻力，但由于锥形板的锥形角度把来自垃圾的阻力分解成更小的力，这意味着推杆动力只需要克服比阻力小的分力就可以压缩垃圾了，而所需的液压动力相对平板结构 而言就小得多了。所以，相同的垃圾压缩效果，锥形板结构所需的动力更小，即消耗的能量更低。 推板压缩垃圾完成后，快退时如果仅采用 下 图所示 的锥形推板结构，势必会将压缩机体箱内的 垃圾倒挂出来，而倒挂出来的垃圾则又会进入环境，导致二次污染。所以，还需对此推板结构进行相关计算和设计，避免推板退出时的垃圾倒挂现象，消除垃圾的二次污染。 推板是压缩垃圾的传力部件，它的形状尺寸决定 垃 圾压缩块的宽度和高度，所以，在知道垃圾压缩块尺寸规格的基础上，可以根据推板和压缩块之间的几何关系设计确定推板的尺寸参数。 由于推板的材料厚度要根据其所承载的应力决定，所以需要进行计算而定。 由前面的预压式垃圾压缩机的主要技术参 数可知，推杆的压缩力为 100t，即： F=10000 设计推杆的直径为 100 推杆的横截面积为： S=此，推杆受到的压强 P=F/S=于 材而言，钢板的厚度等于 10 ，它的抗剪应力为 145意味着钢板的厚度 t10 ， 钢板强度是足够的 。 所以，设计推板最 薄处的厚度 t=10板前 面锥形角度为 150 ， 并根据其几何关系可以计算出相应的参数数据，得出其具体的结构尺寸数据 。 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： 如图 3示， 用一个油缸联结梁来固定油缸 的缸体；油缸 缸 该装置所用主液压缸 A 推力为 100t、活塞杆 行程为 1975m、缸体长度 2540m； 辅助液压缸 0t、活塞杆行程为 1375m、缸体长度为 1775m。 形成压力系统的冲头行程为 3350m、冲头压力为 100t。 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。 123 A B C 图 3 压力装置的液压油缸 1）该设备是依靠电机、液压系统、油缸来驱动系统进行作业。电机设备的油路是设备日常维护工作的重点，油路、漏油的好坏直接影响设备的正常运行。 21 2）该设备的缺点是垃圾装车时油缸必须举起装满两块 （垃圾块）约十几吨重的压缩仓，由于设备油缸长期在高负荷的高压力的工况中作业，容易出现机械疲劳等现象。因此，作业前必须检查油缸是否漏油。另外，检查压头的平衡也关系到设备能否正常工作的关键。 3）推料小车的作业是在压缩仓内，由于生活垃圾成分复杂，如钢筋、木棍等都有可能阻止小车水平推进，影响设备 的正常运行。在日常实际作业中，要求操作人员每完成一项压缩任务必须检查压缩仓内推料小车是否正常。 第四章 液压传动系统的设计 压传动的特点 本课题设计的垃圾压块机承担着将垃圾压缩、推出的任务，考虑其工作情况，压缩、闸门提升、推出等系统都采用液压系统来实现。液压回路的基本机理根本上是以液体压力能的形式进行容易控制的能量传递。 能量传递方面：液压技术大致处于机械式能量传递和电气式能量传递之间。传动特性方面：机械传动和液压传动装置都有固定的特性，而电气传动装置和液压传动装置相同，都具有无级变速装置的特性 。此外，除了恒功率外，还容易实现恒速和恒转矩等特性。总的来说，液压技术特点，一般可以归纳以下几点： 1. 容易进行无级变速，变速范围广，即在大范围内容