用于垃圾处理的过滤滚筒筛设计方案

用于垃圾处理的过滤滚筒筛设计 方案 第一章 绪 论 第一节 研究的目的与意义 生活垃圾是指在日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及法律、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物，是人类生活中必产生的一种成分相当复杂的异质混合体。主要包括装修后的砖瓦陶瓷、渣土、散落的砂浆和混凝土碎块、细屑玻璃、金属等各种装饰装修和包装废物餐厨类垃圾主要包括蔬菜、植物及动物等尸体，水果果皮及果核等废旧家电类大件垃圾主要包括家用和单位用的木质废家具及废家电等集贸市场类垃圾，主要包括菜皮、禽类和水产类加工废物等。 日常生活中，生活垃圾几乎已经无处不在。每天我们都在生产无数的生活垃圾。 而随着生活水平的日益提高，生活垃圾的成分日趋复杂，垃圾处理处置方法与消融减容的矛盾日益突出，危害越来越严重，成为世界性的一大公害。垃圾的产生着伴随异味、细菌、环境污染。垃圾处理问题已经成为必须面对的一大难题。而对于城市这样人口密集的地方，垃圾处理问题尤为突出。 据资料显示，我国目前城市年人均垃圾产量为 440 千克。垃圾量的增长速度已经快于增长速度。与此同时，我国的垃圾处理率仅为 57. 3%，真正达到处理技术标准和资源化利用的比例更低，大量的城市垃圾以露天堆积的方式堆积在城市周围，或仅仅简易填埋处理，对 城市居民的身心健康和周围环境带来严重的危害，用大量的土地填埋、焚烧带来空气污染，而且也造成垃圾中的许多可回收利用的资源的极大浪费。 因此，城市垃圾分类回收能更好地实现垃圾资源化，是垃圾产业化的必由之路。随着我国经济技术的发展，我国垃圾资源化的能力也将得到更大发展。垃圾资源化带来的经济效益和环境效益均是客观的。 1 吨废纸，可造 好纸，可节省木材，可少砍棵 17 大树，节约碱 300生产等量纸减少污染 74%，废塑料占生活垃圾的 %3 一 7%， 1 吨废塑料可回炼 600铅汽油和柴油 1 吨易拉罐熔化后可结成 1 吨 很好的铝块，可少采 20 吨铝矿，厨房垃圾经过生物技术就地处理堆肥，每吨可生产 有机肥料。垃圾分类回收后，使有用的垃圾重新进入到物质的循环过程中，使垃圾达到减量化。降低垃圾运输、处理费用，增加经济效益。 现今，居民大多还是将各种垃圾混合投放，制约了垃圾无害化处理的发展。因此在我国， 垃圾无害化处理依然是个难题，垃圾分类成为垃圾处理过程中的瓶颈。我国城市居民垃圾分类意识欠缺，可回收物垃圾桶形同虚设。北京市市政管理委员会高级工程师王维平曾告诉记者说“目前城市中大部分居民还没有对生活垃圾进行分类的习惯，这是造成 大量可回收物进入填埋场的原因之一。但是，居民分类意识的形成并非一日之功。所以，目前，只能依靠机械或者手工来完成垃圾分类的工作。由于垃圾场的环境十分恶劣，因此，为了解放这部分的人力，垃圾分类处理设备就尤为重要。集中处理垃圾的设备，通常包含几个部分，即：破袋机，筛选机，和后期的分类机。 破袋机主要用于破开塑料垃圾袋，使里面的垃圾可以充分混合，打散，利于下一步的过滤筛分。 筛选机主要根据垃圾的形状颗粒大小，把垃圾初步分为几类。每类中都包含几种甚至十几种垃圾。 后期的分类机形式比较多样，效果也不一而足。一般可以借助 风能，电磁能等实现。目前还有很多需要分类，却没有切实有效的方法分类的垃圾，如废旧的手机电池。目前，借助人工的力量分选。 筛选即把生活垃圾按颗粒大小初步分类，为后续的具体分类奠定一定的基础，减小后续分类的难度。筛选的效率一定程度上影响后续的具体化分类和回收处理。因此，设计一个效率比较高的垃圾筛选机时垃圾分类处理的关键。 第二节 国内外研究概况 一、国外垃圾分类和垃圾处理现状 国外一些发达国家从 60 年代起由于资源紧张和环境恶化就开始重视和研究垃圾分类收集问题，并于 70 年代逐步开始实施垃圾分类收集和处理。国外 的垃圾分类收集水平较高，也比较细致，这主要与国外发达的经济水平、居民较高的文化素养以及政府的大量资金投入以及相应政策的制定、配套设施的建设等息息相关。 日本，被赋予“不产生废料垃圾”的美誉。日本垃圾分类精细，垃圾最大分类有可燃物、 不可燃物、资源类、粗大垃圾，这几类再细分为若干子项目。在回收方面，有的社区摆放着一排分类垃圾箱，有的没有垃圾箱而是规定在每周特定时间把特定的垃圾放在特定地点，有专人及时拉走，送到各种垃圾处理场厂。 日本垃圾处理方式多样，最要有垃圾焚烧、垃圾生物降解。垃圾再利用方面，最要有以焚烧生 活垃圾时产生的灰渣、污泥等废弃物为主原料生产环保水泥新型可再生利用的树脂材料的应用及回收垃圾发电废纸处理等。在垃圾处理方面应用的设备主要是厨房垃圾缩减机、废油分解机等。 美国和德国主要采用立法的方式对垃圾的回收、处理和综合利用进行规范管理，以达到垃圾减量化、资源化，回收利用和回收再利用的目的。 目前一些发达国家的绝大部分垃圾通过分选，回收金属、纸张、塑料等，易腐有机物进行发酵制沼气和有机肥，对不能回收和发酵的废物则进行焚烧，实现了最大程度、最低成本和最简易作业地回收资源，实现了垃圾处理的减量化和资源化。其垃圾的分类收运分类处置流程图如下： 图 1进国家及地区垃圾分类收运、分类处置流程 发达国家选择生活垃圾处理方式的一般原则是：首先是通过分类收集尽可能对生活垃圾中的有用物质进行回收和循环利用；其次是尽可能对生活垃圾中的可生物降解物进行堆肥处理；再次是尽可能对生活垃圾中的可燃物进行焚烧处理；最后是对不能进行其他处理的垃圾进行填埋处置。 1、提倡分类收集和回收利用 对生活垃圾尽可能进行回收和循环利用，最有效的途径是尽可能对生活垃圾实施分类收集。这是发达国家在实践中形成的共识。 2、鼓励有机垃圾堆肥处理 生活垃圾堆肥（包括厌氧消化）处理在发达国家也属于资源回收利用的范畴，生活垃圾分类收集方式为其 提供了良好的发展条件。在各种堆肥方法中，目前应用最多的仍是条形堆肥和家庭仓式堆肥等低成本堆肥系统。 3、稳步发展垃圾焚烧技术 垃圾焚烧处理已有一百多年历史，但出现有控制的焚烧（烟气处理、余热利用等）只是近几十年的事。它与垃圾填埋处理相比，具有占地面积小、选址较容易，处理快速、减量化显著，无害化较彻底以及可回收焚烧余热等优点，在发达国家得到越来越广泛的应用。预计在将来垃圾焚烧技术仍会继续得到发展。 4、卫生填埋是垃圾处理的基本方式 二、国内垃圾分类及垃圾处理现状 我国现行生活垃圾的处理方法，同样是堆肥、焚烧和 卫生填埋。但是，由于我国在垃圾源头收集的部分就没有做到分类收集，致使后续的处理受到影响。玻璃等不易降解成分的存在使堆肥的质量下降，同时毒重金属等的物质会下渗到地下水中，造成水污染。因此，要耗费大量人力物力制造防水层来防止这些问题。含有塑料袋组分的垃圾焚烧时，会产生大量的二噁英等物质，极大污染环境。 因此在处理垃圾的系统中，需要一系列的设备来完成对垃圾的分类。特别是，可回收物、玻璃和塑料袋等分选出来，减少资源的浪费，减少处理垃圾的危害。 目前分类处理工艺主要有以下三种： 第一种方式为直接进行人工初选，然后 进行筛选和人工分选。这种方法的水平比较低，主要用于国内生活垃圾处理厂比较简陋的工艺方式。 第二种方式为先对袋装生活垃圾进行破袋，再进行筛选和人工分选。 第三种方式为在对袋装垃圾进行破袋后，对生活垃圾中的大块物料进行选择性破碎和分选，再进行筛分和人工分选。 国内对于垃圾的处理，有两个大的方向，一方面针对大中型垃圾处理场，有一整套的垃圾处理设备，从运输到堆肥，焚烧的处理终端。但大多都经过粉碎处理，垃圾分类处理的效果不明显。垃圾分类处理的设备目前比较欠缺。另一方面，出现了很多小型的针对小型垃圾的分类机，直接分类到 终端。分有机物和无机物等几类。 这类垃圾分类机械申请了专利，大部分垃圾分类机的分类原理主要是以生活垃圾的体积大小、轻重、软硬上通过机械运动而分类。还有一些是基于全自动智能垃圾分类机的研究。 现介绍一种湖南省岳阳市风景园林管理局的邓忠廉设计的垃圾分类机，如图所示。 图 1圾分类机（引用） 1 漏斗型 ; 2 垃圾桶震动电动机 ; 3 圆锥型震流机 ; 4 电机 ; 5 旋转圆盘分类台 ; 6 五色垃圾袋 ; 7 垃圾倾卸平台8 固定工作台 ; 9 分类垃圾投入口 ; 10 五色袋分流纵向输送带 ; 11 五色袋分流横向输送带 ; 12 五色 袋分流纵向输送 . 圆锥型震流机内安装震动电动机和与圆锥型震流机相连接的震动板，圆锥型震流机的锥体下部与漏斗型垃圾桶的下部形成卸料出口。旋转圆盘分类台的中央轴装有伞齿轮，旋转圆盘分类台电机固定在分类台中央，且电机轴上装有伞齿轮与中央轴伞齿轮啮合。固定操作台上均布设置有座登，座登一侧设有分类垃圾投入口，垃圾投入口连接通道至输送带。垃圾分类机的工作过程汽车将五色袋装垃圾运到垃圾倾卸平台上，经自卸装置将垃圾翻到入漏斗型垃圾桶中，再经圆锥型震流机将垃圾均匀震流滑落到旋转圆盘分类台上。震动滑流在旋转台边的五色垃圾袋， 工人坐在固定工作台周围座登的座位上，迅速捡起自己规定的某种色袋投放到分类垃圾投入口内，垃圾袋便会落到五色袋分流纵向输送带上，经输送再分别落到五色袋分流横向输送带上，再汇总落到五色袋分流纵向输送带上，自动送入腐殖、塑料、纸品、金属、其他五个不同的分类车间。本垃圾分类机的优点和效果利用重力落差，实现物流自动化，方便流水式生产操作机械伞型震动机防止垃圾箱出口堵塞，自动旋转工作台太方便工人分捡自己份内的色袋，操作十分方便。五色袋投入口的刷色与投入袋色同，避免了操作投错。 两纵一横输送带，让垃圾自动分类送入五个分类车 间彻底细分类，实现了垃圾分类自动、快捷、方便、规范化的目的。本分类机的主要缺点需要工人分拣垃圾，设备庞大、投资大，垃圾减量化效果不佳。 第三节主要研究内容 调查城市生活垃圾的组成，研究垃圾的最终处理去向，并由此分析垃圾的分类处理方式。调查垃圾处理设备的现状，并针对大中型垃圾处理厂的垃圾处理设备欠缺的现状，根据生活垃圾组成成份及物理特征制定垃圾筛选流程，设计一种集中处理垃圾的垃圾筛选设备。主要针对目前的垃圾筛选设备存在的问题，设计一种滚筒筛，达到初步解决这些问题的效果。主要通过利用筛孔的大小、形状和排列解决垃圾缠绕筛孔的问题。同时设计一种装置来实现二次破袋，提高混合垃圾接触滚筒筛的机会，提高筛选的效率。并根据目前垃圾的日产量，设 计滚筒筛的尺寸，工作能力，并研究垃 圾的运行轨迹，设置放置的倾斜角度的研究，设计出一套完整的筛选工具，令其具有一定实用性，以便投放市场，大量使用。 第二章 总体方案设计 第一节 对城市生活垃圾的组分研究 对北京城市垃圾组分分类研究。自 2010 年 11 月到 2011 年 3 月，统计 1000 个垃圾袋，确定垃圾袋的直径通常为 轴有下滑趋势只产生静摩擦力，轴向力平衡。 (二 )、承重轴的校核 根据滚动支撑的特点和滚筒的重力，初步设计轴的直径为 200核轴的弯扭组合强度和钢度 1. 轴的受力分析简图： 求支撑反 力： 水平力为 直力为 . 做水平弯矩图： 做垂直弯矩图： 做合成弯矩图： 支撑轴所受扭矩为： 弯扭组合当量弯矩： = = = 轴的刚度校核 根据材料力学的公式校核轴的钢度 当量直径为： =轴上 140均布径向载荷为 q= 支承轴采用 40 弹性模量为 E=211 截面惯性矩为 则轴中间的挠度为： 许用挠度为 L=核合格。 承重轴的尺寸如下： 第四节轴承的选择和校核 一、 小齿轮轴轴承选择 (一 )、选择轴承型号 轴小齿轮连接轴的轴承：根据轴承所受径向力和轴向力及处于低转速选用角接触球轴承。运转中存在中等冲击载荷。 轴上齿轮受切向力，轴向力，径向力。齿轮分度圆直径为 轮的转速n=90r/承的预期寿命为 45000，初选 型号为 根据轴的直径和受力特点选取轴承， 轴承型号为 7326径 130，外径 280，宽度 58。轴承属 7000，接触角为 25 (二 )、校核小齿轮传动轴轴承 1. 两轴承所受到的径向载荷 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。其中，为通过另加转矩而平移到指向轴线 =N 2. 求两个轴承的计算轴向力 角接触球轴承，轴承派生轴向力，其中 e 为判断系数， e= 动载荷系数 = . 初步计算当量动载荷 ：中等冲击： . 验算轴承寿命：因为 ,所以按轴承 1 的受力大小验算 5 年每年 300 个工作日计算。 =5 300 24=36000 小时，校核合格。 (三 )、轴上键的校核 1. 与小齿轮连接的键： 选用 A 型平键，得： d=28 L=175 h=16据式 故键强度符合要求，校核合格。 2. 与联轴器相连的键： 选用 A 型平键，得：根据轴的直径为 60 b=18 L=100 h=11键强度符合要求，校核合格。 二、 承重轴的轴承选择 (一 )、选择轴承型号 由于承重轴需要成周来自滚筒筛重力的分力产生的径向力和轴向力，但轴向力小于径向力，选择用角接触球轴承。轴承型号为 7214寸为：内径 70径 125度 24基本额定动载荷 生力 Fd=e=a/Fre，x=y=a/ 、与传动件及联轴器相配合的轴肩端面取 、平键键槽工作面取 工作面取 、与滚动轴承相配合的轴肩端面， d80 （ 2）、齿轮：查齿轮表面粗糙度 、齿轮工作面、齿顶圆、与轴肩配合的端面取 、轴孔取 、平键键槽取 作面）； 工作面）。 4、合理标注形状和位置公差 （ 1）、轴：取公差等级为 8 级， 推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。 （ 2）、齿轮：取公差等级为 8 级， 推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。 第五章 通用减速器和联轴器的选择 第一节通用减速器的选择 根据市场上已有的通用减速器的传动比，选定通用减速器选定传动比为 减速器所需额定功率为： 式中 计算功率（ 额定功率（ 启动系数 由于垃圾处理系统启动并不频繁，启动系数取 1，有中等冲击载荷，使用工况系数取 1 选用定轴通用减速器要求高速轴的转速低于 1500r/轮圆周速度不大于 20m/s，工作温度要求在 +45之间。 滚筒筛工况符合要求。 根据以上信息，选取 减速器，公称传动比为 8，实际传动比为 用减速器安装在倾斜的支架上，支架前有突起，平衡倾斜轴向力。 第二节联轴器的选择 在减速器输出轴与工作机之间联接用的联轴器，因轴的转速较低、传递转矩较大，又因减速器与工作机常不在同一机座上，要求由较大的轴线偏移补偿，应选用承载能力较高的刚性可移式联轴器。查表得选用 号的轴孔直径为 60 的凸缘联轴器，公称转矩 30 Nm K= 型平键，键已校核过。 弹性套住联轴器有关参数 型号 公称 转矩T/(Nm) 许用 转速 n/（ r 1） 轴孔 直径 d/孔 长度 L/径 D/料 轴孔 类型 键槽 类型 50 3600 60 107 160 型 A 型 第六章 整体支架和防护罩的设计 一、 整体结构的设计 根据各个承重零件的受力、大小和相互之间的位置设计支架。 在安装轴承座的位置和齿轮箱的位置，需要有倾斜 4的斜面，并且，厚度应保证能够支撑整个设备的重力，因此选用整块厚度为 100钢板，上部加工出 4的倾斜面。并在下底面焊接柱状支腿，在支腿之间焊接横向钢板用于加强支撑的强度。表面应做处理如涂漆等，减少腐蚀生锈的危险。 二、 防护罩设计 由于垃圾的成分复杂，且又有比较大的异味，因此需加装防护罩将整体机械包裹起来，防护罩可采用薄钢板制成，呈长方形。将筒壁四周，包含传动机构和原动机在内包裹起来，筒口两边也需要一定宽度的挡板，防止垃圾向外飘散。 结 论 本文论述了目前分类回收处理垃圾的状况和所需设备，并针对垃圾分类处理的一个环节，即垃圾按照颗粒大小筛分的环节，设计了垃圾筛选设备。随着人类对科学技术研究的不断深入，定会出现更多更好的垃圾处理设备，来解决越来越严重的垃圾围城的状况。 本文设计的垃圾分类处理系统过滤筛，主要针对垃圾集中处理的场合，处理的混合型未经分类处理的生活垃圾。由于滚筒体是可以拆卸的