毕业设计生活垃圾资源化处理系统设计——DN1500滚筒筛

1、学号： 09403307 常 州 大 学 毕业设计（论文）（2013届）题 目 生活垃圾资源化处理系统设计 dn1500滚筒筛 学 生 陈 魁 学 院 机械工程学院 专 业 班 级 装备093 校内指导教师 袁惠新 专业技术职务 教授 校内指导教师 专业技术职务 二一三年五月iv生活垃圾资源化处理系统设计dn1500滚筒筛摘 要：本计算说明书是关于生活垃圾资源化处理系统设计中的滚筒筛设计，主要根据任务所要求的处理量，来计算出滚筒筛的结构尺寸，并且对滚筒筛进行必要的强度校核，最终目的是为了能够制造出投入实际的生活应用的滚筒筛设备，主要设计工作如下：（1） 确定设计方案：计算设计参数、确定滚筒筛级

2、数；（2） 工艺计算：计算滚筒转速，确定滚筒筛倾斜角，电机功率等；（3） 结构设计：根据给定的垃圾处理量，计算出滚筒筛的长度以及直径；通过对城市生活垃圾的特性研究，确定适宜的滚筒筛孔直径；（4） 附件设计：破袋机设计，滚筒架设计，齿轮装置设计，滚轮装置设计；（5） 滚筒筛的制造安装、检验维修以及日常操作的注意事项；（6） 成本估算；设计结果表明：此滚筒筛的设计，可以应用于城市生活垃圾的初步分选中，解决了垃圾在分选中存在的问题，而且滚筒筛的工作效率也能达到所需的经济利益要求。关键词：垃圾特性研究；滚筒筛；破袋机设计；滚筒筛级数life garbage recycling treatment sy

3、stem design - dn1500 drum sieveabstract: the calculation specification is about the drum sieve design of life garbage recycling treatment system design.according to the handing capacity that tasks required,to calculate the structure size of drum sieve and do strength check of the drum screen.the ult

4、imate goal is to produce the drum sieve equipment that can be applied into the actual life. the main works of this design are as follows:(1) the design is determined. design parameters, drum sieve series are included.(2) the process is calculated. determining drum speed, bank angle of the drum sieve

5、 and the power of motor are designed.(3) the structural is designed. the length and diameter of drum sieves are calculated according to the given the handing capacity of garbage.the appropriate diameter of drum sieves are determined through the study of characteristics of city life garbage.(4) acces

6、sories are designed. the design of the bag breaking machine,the roller frame,the gearing and the roller device are included. (5) the manufacture and installation of the drum sieve , inspection and repair and daily operation notices. (6) the cost is evaluated.the design results show that the design o

7、f the drum sieve can be applied to primary select of city life garbage.it solves the problems in the separation of garbage , and the efficiency of drum sieve can reach the required economic interests.key words: study on characteristics of garbage, drum sieve, the design of the bag breaking machine,

8、drum sieve series.目 录1.绪论11.1垃圾的来源及处理现状11.1.1工业垃圾21.1.2生活垃圾21.2课题目标、内容和拟解决的关键问题51.2.1课题研究的目标和内容51.2.2 课题拟解决的关键问题62 确定设计方案72.1垃圾的组分及特性72.1.1国外城市生活垃圾组分72.1.2国内城市生活垃圾组分72.2方案的原理与选择依据72.2.1方案的原理72.2.2滚筒筛内垃圾的运动分析92.2.3 方案选择的依据153.1整个生产线工作情况173.2 滚筒筛尺寸计算173.2.1 城市生活垃圾的密度173.2.2滚筒筛倾角173.2.3滚筒筛直径d173.2.4滚筒体

9、长l183.2.5滚筒筛筛孔确定183.3滚筒体内垃圾重量与电动机功率计算213.3.1滚筒体内垃圾重量213.3.2滚筒筛电机功率p213.4破袋机基本尺寸计算224.强度计算244.1齿轮轴径计算244.2滚筒筛总重量计算244.3轴的校核254.3.1齿轮装置轴的校核254.3.2破袋机轴的校核265.滚筒筛的操作与维护276.设计工作总结及展望296.1设计工作总结296.2设计工作展望307.参考文献318.致 谢33iii术 语 表v常州大学本科生毕业设计（论文）1.绪论1.1垃圾的来源及处理现状垃圾就是固体废弃物是指人类在消费、生产、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物(国外

10、的定义则更加广泛，动物活动产生的废弃物也属于此类)，主要包括固体颗粒、垃圾、变质食品、剩菜剩饭、炉渣、污泥、废弃的制品、动物尸体、废旧用品、破损器皿、残次品、人畜粪便等。有些国家把废油、废酸、废碱、废有机溶剂等高浓度带有化学性质的液体也归为固体废弃物。垃圾的分类：按其组成可分为有机垃圾以及无机垃圾；按其形态可分为固态的垃圾、半固态的垃圾和液态（或者气态）垃圾；按其污染特性可分为有害废物和普通废物等等。在固体废弃物污染环境防治法中可将其分为城市固体垃圾、工业固体垃圾和有害垃圾等。固体废弃物概念以及分类固体废弃物：通常是指在日常生产建设、日常生活和其它的活动中产生的污染环境和影响人体生理心理健康的

11、固态、半固态废弃物的总称，通俗地说，就是我们平时所指的“垃圾”。固体废弃物主要包括城市生活垃圾、工业固体垃圾、农业垃圾和建筑垃圾等。 （1）城市生活垃圾：主要是指在城市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弃物，即城市生活垃圾。其中主要包括居民生活垃圾、医院垃圾、商业垃圾、庭院垃圾、厨余垃圾。一般来说，城市每人每天产生的垃圾量为12公斤，产生垃圾的多少和成分与居民的物质生活水平、生活习惯、人们对于废旧物资回收利用的程度、城市的建筑建设情况等有关。如国内的垃圾主要为厨余垃圾，其中含有较多的有机物，湿性打。对于有的城市来说，每年的垃圾产量就十分惊人。随着城市化进程的加快，许多人住

12、在或即将住在城市，然而城市又是高密度人口集中区、环境被改造成人工化的地区，现阶段，城市垃圾所产生的污染问题极为突出。一般来说，垃圾的产量和城市的发达程度有关，城市越发达，垃圾产量越多，城市越不发达，垃圾的产量反而越少，在低水平国家的大城市，每人每天能够产生0.50.8千克；在发达国家的大城市，每人每天产生的垃圾通是1公斤左右。22 （2）工业垃圾：指在工业、交通等生产活动中产生的采矿废石、选矿尾矿、燃料废渣、化工生产及冶炼废渣等固体废物，又被称为工业废渣或工业垃圾。工业固体废物按照其来源途径以及物理特性大体可以分为六大类。而按照废渣的毒性又可分为有毒废渣和无毒废渣两类，但凡含有氟、汞、砷、铬、

13、铅、氰等及其化合物和酚、放射性物质的均为有毒废渣。 （3）农业垃圾：指在整个农业生产过程中被废弃的有机物，通常我们所说的农业垃圾主要来自粪便以及植物秸秆。农业生产方面每年都会产生大量的废弃物，但是其中有绝大部分并没有被充分利用，相比于国外发达国家的机械化区域性农业化生产，发展中国家农业上的新兴，使得农业垃圾被利用作为沼气能源更具吸引力，近年来，在农业垃圾的处理上，技术发展较快，也较成熟。 （4）建筑垃圾：指人们在从事建设、拆迁、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的废旧混凝土、渣土、废旧砖石和其他废弃物的统称。按产生源分类，建筑垃圾可分为工程5渣土、拆迁垃圾、装修垃圾、工程泥浆等；按组成成分分类

14、，建筑垃圾中可分为泥浆、渣土、碎石块、混凝土块、砖瓦碎块、废砂浆、废金属、沥青块、废塑料、废竹木等。 然而，在这四种主要垃圾中，农业垃圾和建筑垃圾组分相对而言比较单一，容易分离，也容易集中处理利用，而工业垃圾和生活垃圾组分复杂，特性各异，在处理技术上有待进一步的研究。1.1.1工业垃圾如今随着社会的日益进步，工业发展飞速，但随之而来的不仅仅是高端科技产品的亮相，还有数不尽的工业垃圾，这些工业垃圾，绝大部分都是产品生产过程中所遗留的废渣或工业下脚料，企业在处理这些垃圾所耗费的费用上也是一笔巨大的数字。然而，这些工业垃圾，虽然不能够直接的被利用，但是经过一定的工艺流程和设备处理，改变一下垃圾的某些

15、物理或者化学性质，垃圾就可以变废为宝。例如：（1）去皮的电缆，剩余下来的细铜线可以经过切割粉碎，变成极细的铜米或铜粉，而铜米是用废线缆生产的一种新的工业原料，它的使用范围和价值已经远远超过了精铜，在电子工业有广泛的用途。目前电子工业的铜箔是采用电积法生产的，原始的技术是以电解铜为原料，但生产效率低，生产成本高，利用铜米取代电解铜，可以使铜箔的生产效率大幅度提高，生产成本大幅度降低。目前国内市场高质量的铜米紧缺，供不应求，销售市场前景很好。 （2）废旧家电，现如今，随着电子市场的不断开拓，电子产品普及率越来越高，更新的也越来越快，而废旧家电，事实上利用价值很高，即时是某个部件损坏，其其他部件仍可

16、以被利用，经过维修处理以及更换某些重要元件，便可以成为一个新的产品，并且这些产品的质量也有所保证，并不会影响客户的使用。这种对废旧垃圾的资源化处理，正是符合了现代社会提倡节约资源，合理利用资源的响应。现代企业中也有许多针对工业垃圾的资源再生公司，例如：常州翔宇资源再生科技有限公司，该公司利用废线路板粉末和废塑料粉末深加工处理，变成脂塑景观制品，既环保又耐用。这种类型的公司有很多，且都具备了一定程度的生产技术和设备要求。161.1.2生活垃圾城市生活垃圾，包括厨余垃圾、普通垃圾和庭院垃圾。在所有垃圾种类中，城市生活垃圾占据有重大的比例，而且这类垃圾有几个很“尴尬”的特性：（1） 有机物的含量高；

17、（2）垃圾的形状复杂；（3）垃圾的几何尺寸各异。这些特性也导致了垃圾组分的混乱以及垃圾内部含水量较高。这些特性所带来的根本是：分离的效率和纯度很难掌控到一个令人满意的程度。在现有的城市生活垃圾的资源化处理办法中，主要分为两类：（1） 焚烧，众所周知，焚烧首先需要燃料的供应，这是一笔巨大的花费；其次，焚烧所带来的烟尘和化学物质流入大气层，污染了空气和环境；最后，运输大批的垃圾和大批的燃料也需要一定的人力物力。所以，在处理技术还不成熟的情况下，虽然这种做法能够大批量的处理垃圾，但是却是违背了保护环境的初衷，也是没有办法中的办法，实属令人无奈。（2） 填埋，可以说，这种处理方法和焚烧相比要好一些，可

18、大面积的掩埋地点对于土地资源匮乏的地区来说，是一个不小的问题，而且垃圾的降解周期长，填埋不够深的话时间一久容易发出恶臭。这两种主要的城市生活垃圾的处理办法并不是长久之计，城市化的日益加快，城市人口的不断增加，堆积的垃圾迫切需要一套成熟的设备和流程线来进行处理，可是基于城市生活垃圾的特殊性，技术的发展上还存在一定的难度。111.1.2.1城市生活垃圾资源化处理的背景及意义城市生活垃圾的现状已使许多人在担心,垃圾会让城市变成“垃圾城市”。传统的城市生活垃圾处理方法是垃圾在城市近郊或堆放,或填埋。由此造成的污染十分严重。且不说大量堆放的垃圾产生的令人窒息的恶臭和成群的蚊蝇虫鼠;垃圾在发酵过程中产生的

19、污物不仅污染了堆放场附近的土壤,而且使附近地表水和地下水的水质严重恶化;北风一吹,塑料、废纸等密度较小的污染物随风飘舞,点污染变成了面污染;此外,那些被用普通方法埋在地下的垃圾因发酵产生沼气,成了一颗颗“不定时炸弹”。生活垃圾中各种对环境有毒有害的物质未经任何处理就融入土壤,潜在危害极大。例如混杂在城市生活垃圾中的大量的废旧电池,除造成酸液污染土壤,还释放出铅、镉、砷等毒性元素,这些毒性元素在土壤中均会被植物和原生动物富集吸收,破坏环境,危害生态系统中的生物物种,直至通过生物链的传递作用最终危害人类自身的健康。城市生活垃圾对我们的生活环境和生态环境的危害不言而喻。因此，迫切需要建立起城市生活垃

20、圾资源化处理的流程，能够缓解不断增加的生活垃圾对人们的健康危害和生活环境的恶化，垃圾处理得当了，不仅能够改善生活环境，提高生活质量，保障人民的健康，而且能够美化我们的城市，树立一个城市的形象。最大化的利用好生活垃圾，这个“放错地方的资源”，变废为宝，再回收再利用，从中也能获取利益，两全其美。然而，在实行这个流程的过程中最关键的就是处理垃圾的各种设备的设计和制造。181.1.2.2国内外垃圾分选设备发展现状及趋势(1)国外圾分选设备发展现状及趋势国外垃圾分拣技术的大规模发展始于20世纪70年代前后，30年来经历了“从无到有、逐步完善、成熟优化”的阶段。欧美、日本等经济发达国家在垃圾分拣方面已取得

21、大量开发研制具备特色、性能优良的分拣设备的研究成果，一些公司已具备成套设备的设计、加工制造、工程总承包、运营管理等全方位服务的能力。由于分拣可回收垃圾中的有用物资，因而广泛应用于国外发达国家。24根据垃圾分拣设备运用的不同工况，我们可将垃圾分拣设备分为前处理分拣设备、干性垃圾分拣设备。分别介绍如下：前处理分拣设备是一种运用于垃圾堆肥、填埋、焚烧的前处理阶段，处理的垃圾对象主要是混合垃圾和分类收集的有机垃圾。这种情况的分拣方法一般采用机械分拣，带有少量的人工分拣。分拣设备主要有：钢板带式输送机、链带式输送机、皮带输送机，破袋机、破碎机、磁力分拣器、滚筒筛、振动筛等；其辅助配套设备包括：抽风除尘除

22、臭系统、污水处理系统和控制系统等。24干性垃圾分拣处理设备干性垃圾的分拣处理目的在于回收垃圾中的有用资源，在处理消化垃圾的同时，要生产一定的经济效益。因此，国外干性垃圾般都采用人工分拣和机械分拣相组合的分拣方法。分拣设备有：板式输送机、链带式输送机、皮带输送机、破袋机、磁力分拣器、分拣平台、纸张分拣系统、玻璃分拣系统、打包机等；其辅助配套设备包括：抽风除尘除臭系统和控制系统等。主要代表产品包括各类大型破碎机、打包机、分拣输送设备破袋、筛分一体化设备等。(2)国内垃圾分拣设备发展现状 在国内，城市生活垃圾分拣设备的开发起步较晚，到目前为此，国内还没有比较成熟的生活垃圾成套分拣设备，目前城市生活垃

23、圾中的资源回收(废品回收)还是大多通过个人收集完成回收量也仅占垃圾有用资源的很小部分。前面已介绍，多年来国内大部分城市生活垃圾都是简单的填埋。近年来，开始对生活垃圾进行堆肥、焚烧、综合处置等。随着这些垃圾处理方式的出现，以及垃圾中有用资源的增多，分拣设备的开发才提上议事日程。就目前来说，分拣设备仅作为垃圾综合处理的前处理设备，(如垃圾堆肥、焚烧前，通过垃圾分拣，弃除部分不适合堆肥和焚烧的杂质)，个别厂家进行了设备开发，并在已建的有限的垃圾处理场得到运用。然而该技术尚不成熟，单体设备(如破袋机、滚筒筛、风选机等)性能差、二次污染严重，设备缺乏系统性、完整性，使用效果并不理想。24国内现状的典型代

24、表是江苏常州环卫机械厂生产的分拣设备。该套设备包括板式给料机、破袋机、滚筒筛、磁选机、输送带、风选机，运用于常州环卫综合处理场，作为该垃圾综合处理场垃圾堆肥的前处理设备。但使用后证明整个系统配置不合理，二次污染严重，单体设备性能明显低于国外发达国家水平，有垃圾成分多变、工艺不成熟、设备性能有待提高等因素。241.1.2.3滚筒筛原理及应用特点滚筒筛作为垃圾中转站主要的分选型设备，是垃圾预处理设备的重要组成部分之一，首先被使用在垃圾分选的流程线中。滚筒筛是利用做回转运动的滚筒体将垃圾按粒度进行分级的机械分选设备，整个滚筒体表面打上不同大小的孔，筛体被倾斜安装，物料进入滚筒体内随滚筒体的转动做螺旋

25、状翻动，粒度小于筛孔的垃圾被筛下成为筛下物，留在筛体内的物料成为筛上物，从滚筒体底端排出。图1.1滚筒筛示意图由于我国的城市生活垃圾在源头上的分类与发达国家还存在差距，而且从垃圾的组分上看，其组分复杂，有机物占据更大比例，含水量高，因此，在初级分选上，要做到高效率分选很有难度，然而滚筒筛在初级分选设备中，结构简单可靠，有较大的处理能力，也有相对较高的分选效率，处理成本低，一定程度上适合我国国情下的城市生活垃圾分选。也得到了广范的应用。1.2课题目标、内容和拟解决的关键问题1.2.1课题研究的目标和内容（1）根据给定工艺参数确定设计参数，如滚筒转速、电机功率等。（2）进行设备结构的设计与确定及尺

26、寸的计算与设计等。（3）独立完成与课题密切相关的一篇英文资料的翻译（数量按学校毕业设计指导书的规定）。（4）根据所学过的相关知识进行设备的工艺计算。（5）学习相关的设计规定、标准，设备的技术特性的确定、撰写技术要求等等。（6）按照现行的国家规范、标准进行手工图的绘制（a0手工图1张以及cad图1张，其它零件图cad图若干）。（7）按学校给定毕业设计指导书的要求完成毕业设计说明书（含中英文摘要）。对本设计进行评述，最终掌握此类设备设计的整个步骤、内容和相关的要求。1.2.2 课题拟解决的关键问题在现有的滚筒筛技术上，做出大胆的改进，基于垃圾特性的复杂，国内外并没有滚筒筛的准确计算公式，大都是经验

27、公式，所以应对不同的情况，需要在尺寸上，甚至是结构上有大的改变，来提高设备的运行能力和处理能力，这将是本课题拟解决的关键性的问题所在。2 确定设计方案2.1垃圾的组分及特性2.1.1国外城市生活垃圾组分表2.1国外生活垃圾中各组分平均含量(湿基)有机物塑料纸类玻璃纤维剩余物木块矿物金属橡胶15.8%14.9%28%6.3%8.5%6%7.4%4.2%7.4%1.5% 从表2.1可以看出，国外发达国家的垃圾组分有机物含量较少，其处理的侧重点不同，因此，国外先进设备的引进并不能解决国内垃圾处理的问题，我们只能够借鉴国外设备设计的关键技术，提高和改进设备的性能，使之能够应用于国内的处理现状。2.1.

28、2国内城市生活垃圾组分表2.2国内生活垃圾中各组分平均含量(湿基)有机物塑料纸类玻璃纤维剩余物木块矿物金属橡胶59.2%19.8%9.9%3.1%4.5%2.3%0.3%0.4%0.5%0.0%从表2.2可以看出，生活垃圾中有机物、塑料、纸、纤维、玻璃的含量较高。含水量高就导致了分离困难，这就是国内与国外在分离设备的研究上存在的差别。研究表明，具有资源化潜力的物质为有机物、粒径大于40 mm 的塑料、粒径大于80 mm的纸、粒径大于120 mm玻璃、粒径大于80mm的纤维及金属。而我们需要针对的就是有机物在处理过程中出现的问题以及商榷找出其需要客服的困难，最终找到解决问题的办法。2.2方案的原

29、理与选择依据2.2.1方案的原理滚筒筛的原理：由电机、减速器带动齿轮转动，通过链条与4个摩擦轮中靠近驱动一端的2个摩擦轮相连，从而带动4个摩擦轮转动，利用内装刀具的筒体回转运动和筛网，将袋装垃圾进行破袋、分级。粒度小于筛孔的物料被筛出，大于筛孔的留在筛体上直至从筒体尾部排出。而此设计方案与以往的滚筒筛有所区别，滚筒内不再安装破袋刀片，这使得滚筒的转速大大提高，保证了在减小滚筒长度的同时，并不会降低滚筒的处理能力，而代替刀片起到破袋作用的是一个单独的破袋机，所以此方案不仅要设计滚筒筛还需设计一个附件破袋机。破袋机：破袋机是一种对袋装粉状或颗粒状的物料进行机械式破袋的设备。而此方案所要用到的是关于

30、破除城市生活垃圾中含有的垃圾袋的破袋机，此破袋机的原理是通过平排放置的两根轴，轴上装有圆环型的破袋刀具，通过电机输送功率，带动轴旋转，利用刀具破袋。图2.1破袋机示意图（侧视）由于在滚筒筛内装破袋刀具，考虑到破袋效率，往往滚筒筛的转速不能过大，所以，此方案设计时把破袋功能直接转化成一套设备，这样能够大大提高滚筒筛工作效率，提高处理量。2.2.2滚筒筛内垃圾的运动分析2.2.2.1单元体p在平面内的运动和分析图2.2 垃圾在滚筒体内运动分析（立体）单元体p 在xoy平面内的运动如图2.2所示，其运动过程分为两部分：b点到o点的圆周运动、o点到d点再到b1点的抛物线运动，具体的运动方程如下：圆周运

31、动方程： （2.1）抛物线运动方程： （2.2）图2.3 垃圾在xoy平面内的运动轨迹式中：r单元体p在xoy 平面内距筛体轴线的距离； t单元体p的运动时间； v在xoy 平面内单元体p脱离时的线速度； 滚筒筛的角速度； 单元体p的脱离角。由单元体p的运动方程可以得出其运动轨迹方程，具体如下：圆周运动轨迹方程： (2.3)抛物线运动轨迹方程： (2.4)根据方程式(2.3)和(2.4)不难解出任意圆和抛物线两条曲线的交点坐标分别为原点o（0，0）和（4rsin2 cos，-4rsin cos2）。若rr (r为滚筒筛的半径) 时，即垃圾位于筛体的内壁处，两条曲线的交点分别为（0，0）和（4r

32、sin2cos，-4rsincos2）。为了获得较高的筛分效率，应使物料在筛体内作较大的翻动，使物料在筛体内能够获得最大抛落落差，即要求图2.3中取最大值。将方程(2.4)对x求导可得：若，可得： 将代入方程(2.4)，可得：而，则：令，可解得：由上述计算可得，当=35.264时，值最大，物料在滚筒筛内翻动也最充分。122.2.2.2计算滚筒转速如图所示, 随着滚筒体转速的增加, 垃圾抛落点也开始提高, 当垃圾抛落点增加到某值时, 离心力将大于垃圾重力, 此时, 垃圾发生离心运动，垃圾越过顶点不再落下。综上所述， 垃圾重力和离心力运动的临界条件是： （2.5)式中：p-离心力（kn) g-垃圾

33、重力（kn） 图2.4 垃圾在滚筒体内运动分析（平面）设垃圾滚筒体线速度为v，当垃圾上升到a点时： (2.6)式中： 将代入（2.6）得： (2.7)因，代入式(2.7)得： (2.8)式中，取，于是： (2.9)如上所述，当滚筒体达到临界转速时，垃圾升至顶点z不再落下。此时，从而得： (2.10)式中d-滚筒体内径（m）从式（2.10）可以看出，与d关系是呈反比，因此，可以推算出垃圾在滚筒筛筒体内的离心运动状态是从滚筒体的外层向内层逐渐减小的过程。换而言之，把垃圾滚筒筛筒体的工作状态分为若干层的话，那么当垃圾在筒体的最外层处于最有利的工作条件时，剩下的垃圾在内层则处于筛分不理想状态。要想所有

34、的垃圾都处于较好的筛分状态，则设计垃圾滚筒筛时可以把所有垃圾假定于某一缩聚层上，然后，保证缩聚层的垃圾处于最好的工作转速状态，即把所有垃圾处于最好的筛分状态。按照这种设想的假定，从理论上可以推导出有利筛分状态的工作转速计算公式：式中。为了表示方便, 通常用实际转速或工作转速与临界转速的转速比来表示：因此，理想中的最有利工作转速为： 提升装置是一些纵向板，它们被加在滚筒体进口端。当垃圾滚筒筛没有提升装置时，理想中的最有利工作转速取临界转速的最大值；当垃圾滚筒筛有提升装置时, 理想中的最有利工作转速取临界转速的最大值。垃圾在滚筒体内不产生滑动是摩擦力与垃圾重力的切向分力相等的前提。当在某种特定的情

35、况之下，垃圾在滚筒体内发生滑动(当垃圾的含水率过高即50%)时，即垃圾体的切向力大于摩擦力时，尽管滚筒体的工作转速保持在或，但是垃圾在不断的下滑之中，所以垃圾并不能做离心运动。如果处理的垃圾的含水率非常高，垃圾可以在超临界转速下运动。超临界转速运动可以适当提高滚筒筛的处理能力，但必须根据实际情况由试验确定。正常情况下，滚筒体内没有拨料板时，滚筒筛的工作转速为极限转速的08倍，若滚筒体内带有拨料板时，工滚筒筛的作转速为极限转速的05倍。25因此： 2.2.2.3单元体p沿z轴线的运动和分析单元体p沿z轴线的运动和分析假设单元体p在筛体内不发生轴向滑动，则单元体p沿z 轴线运动为间歇式的。由图3.

36、1可知，单元体p 每完成一个循环，沿z 轴线方向移动bb1位移。因此，可先计算出单元体p每完成一个循环所需的时间和移动的位移，再计算出单元体p沿z轴线的平均速度。12（1）单元体p每完成一个循环的时间包括随滚筒筛进行圆周运动的时间和抛物运动的时间。若假设单元体p与筒体之间不存在滑动，则其随滚筒筛进行圆周运动的时间可由和筒体的转速计算得出。由b点的坐标可以计算出：，则 ： 由抛物线运动方程和b点坐标，可以得出单元体p作抛物运动的时间：其中n为滚筒筛的转速。因此，单元体p 每完成一个循环的时间： （2）单元体p每完成一个循环，沿滚筒筛的z 轴线移动长度。由单元体p的运动方程和运动时间，可以得出单元

37、体p每完成一个循环的位移：因此，单元体p沿z轴线方向的平均运动速度：2.2.3 方案选择的依据袁惠新等. 分离工程，北京，中国石化出版社中国石化集团上海工程有限公司. 化工工艺设计手册 (上册). 北京，化学工业出版社，2009机械设计手册，高等教育出版社，2006机械制图，化学工业出版社，2007hgt2059220635-2009 钢制管法兰、垫片和紧固件jb/t4712-2007，容器支座其他现行化工设备及零部件手册3.工艺计算3.1整个生产线工作情况整个生产线按1000th设计；工作时间按16h(两班制)；据此要求，考虑到系统生产力的波动，滚筒筛的实际生产能力按10th设计。3.2 滚

38、筒筛尺寸计算3.2.1 城市生活垃圾的密度城市生活垃圾在自然状态下，单位体积的质量叫垃圾密度。垃圾密度随组分变化而不同。我国城市生活垃圾垃中的重要成分是食品垃圾和燃料灰渣，这些组分的密度相对较高。混合垃圾密度在之间。此方案设计，取垃圾密度为：3.2.2滚筒筛倾角滚筒筛筒体的安装倾角直接影响垃圾在筒体内完成一个循环运动时沿轴向前进的距离，从而影响垃圾在滚筒筛内的停留时间、滚筒筛的产能、筛分效率等。在筒体长度和转速一定的情况下，倾角的增加使物料前进方向的倾斜度增加，从而增大了料床沿前进方向的重量分力，使轴向的抛落分速度或滑落分速度加大，从而使整体的平均截面速度加快，缩短了物料的停留时问，提高了物料

39、的通过量。但如果安装倾角过大，垃圾在筒体内的运动循环次数减少，降低了筛分效率。倾角较小时，需要提高筒体转速以保证处理能力，垃圾在筒体内的循环翻滚次数增多，有利于垃圾的筛分。根据国内外已有的资料，滚筒筛筒体的安装倾角在515较为适宜。本滚筒筛的安装倾角确定为4。103.2.3滚筒筛直径d由经验公式： （3.1）其中： 得： 为了起得较好的破袋率，物料填充量适当降低，同时考虑到设备的扩容，滚筒筛的滚筒直径选为：3.2.4滚筒体长l此方案设计，与以往的滚筒筛有所不同的是通体内没有破袋刀具，因此而带来的影响有以下几点：（1）当破袋机代替原有的安装在滚筒筛内的破袋刀具后，就不需要考虑原有的刀具破袋率，从

40、而可以提高滚筒筛的转速。（2）转速增加，筛分效率也会增加，考虑到设备占据空间较大，可以适当缩短滚筒筛的长度，在此前提下，其效率并不会下降。根据以往的经验来看，滚筒筛的长度跟筛分效率和滚筒筛的直径有关，如果长度短了，筛分效率容易降低；如果直径过小，筛分物料不宜充分的分散开来，也会影响到筛分效率。所以，选择一个合适的滚筒体直径与长度的比例是重要的。可以根据下面的经验公式来得出滚筒体的长度：考虑到滚筒体需要边缘预留长度余量，且还需把非筛分区域（包括筒体环，齿轮环等）包括在内，所以此方案取：滚筒体的壁厚根据国内外的设备参考，取：3.2.5滚筒筛筛孔确定3.2.5.1滚筒筛筛孔大小确定表3.1各粒径范围

41、内生活垃圾含量（湿基） 生活垃圾类别不同粒径城市生活垃圾含量250 mm160250 mm80160mm80 mm纸8.8%11.3%12.8%14.2%14.7%16.3%1.6%2.5%有机物30.5%35.9%27.3%30.7%57.6%59.7%83.2%90.5%纤维3.1%5.8%9.6%11.4%02.9%0塑料38.3%44.7%36.8%38.9%14.5%16.2%1.2%2.8%剩余物1.6%3.5%6.2%7.9%1.3%3.5%01.2%橡胶0000.1%0木块00.4%00.7%00.3%01.5%金属0.1%0.3%00.5%0.1%0.2%01.6%玻璃5.2

42、%6.1%01.2%0.5%0.7%01.8%矿物0.9%1.8%00.4%0.4%0.6%01.7%从表3.1可以看出，与未经筛分的生活垃圾相比较而言，经筛分后具有资源化潜力的物质在相应的粒径范围内相对集中。因而通过滚筒筛筛分后，将相对集中的各粒径范围内的生活垃圾采用不同的处置方法，可将生活垃圾中具有资源化潜力的物质最大化利用。根据表3.1所反应出的城市生活垃圾粒径的大小，次方案确定滚筒筛筛孔的粒径大小为：3.2.5.2滚筒筛筛孔分布 对于以往国内外对滚筒筛的研究，筛孔排布很少有工程师对筛孔的排布方式有研究。在此方案中，借鉴了板式筛板塔中筛孔的设计和排布，当筛孔按正三角形排布时，能够最大力度

43、的保证垃圾的重量对滚筒筛产生的应力在筛孔之间分布均匀，而且这样的交叉式排布比普通排列拥有更多的筛孔，筛孔多了，自然筛分效率就能提高。因此，此方案中小筛孔和中筛孔都按照正三角形排布。图3.1滚筒筛小筛孔正三角形分布图3.2滚筒筛中筛孔正三角形分布图3.3滚筒筛大筛孔分布3.3滚筒体内垃圾重量与电动机功率计算3.3.1滚筒体内垃圾重量进入滚筒筛的垃圾量的多少，会直接影响到滚筒筛的筛分效率，当进入量少时，筛分效率会降低，当进入量过多时，筛筒体内层的垃圾会对外层的垃圾产生干扰，破坏垃圾在滚筒筛内的有效循环，筛分效率反而会降低。所以，适当的垃圾进入量必须按垃圾的实际处理要求来进行确定。由下式计算： （3

44、.2）式中：g-滚筒体内垃圾重量（t）3.3.2滚筒筛电机功率p垃圾滚筒筛功率按下列经验公式计算： （3.3）垃圾滚筒筛的生产能力与配备的动力，应符合表3.3的规定。表3.2生产能力与电机功率关系根据表3.1的规定，此方案选取的是qabp200l-4a卧式调速电机额定功率：3.4破袋机基本尺寸计算已知方案的处理量为：把处理量（质量流量）转化为体积流量：破袋机的破袋面积及两轴之间的面积：此破袋机分为上下四根轴，而四根轴以两两为一组进行破袋，上层一组破大袋，下层一组破小袋，所以根据实际中城市垃圾袋的大小确定破袋面积为：式中：-上层破袋面积 -下层破袋面积而破袋机中间段轴长根据经验以及实际情况取所以

45、，轴间距为：式中： 取整得：4.强度计算4.1齿轮轴径计算此方案中齿轮装置和滚轮机构所用到的轴的材料均为45钢。根据机械设计手册，轴的强度计算公式为：式中：-轴端直径 （mm）； a-系数，取a=70； n-轴的工作转速 （r/m） p-轴传递的功率，取p=5.5kw得：4.2滚筒筛总重量计算根据第三章的工艺计算，已知：且而滚筒体的材料是q235-a钢，查询工程材料手册，q235-a密度为：滚筒体制造所需钢材体积：式中：-滚筒筛小筛孔个数，取 -滚筒筛中筛孔个数，取 -滚筒筛大筛孔个数，取再根据公式：得：4.3轴的校核4.3.1齿轮装置轴的校核根据计算外力偶矩的公式： （4.1）式中：-滚筒筛

46、电动机转速，取代入得：圆轴扭转时的最大应力公式： 你 （4.2）式中：-为抗扭截面系数，代入数据得：查询机械设计手册得：因此：经校核，齿轮轴满足强度条件。4.3.2破袋机轴的校核根据计算外力偶矩的公式：式中： 代入得：圆轴扭转时的最大应力公式：式中：-为抗扭截面系数， 代入数据得：查询机械设计手册得：因此：经校核，破袋机轴满足强度条件。5.滚筒筛的操作与维护 滚筒筛是属于垃圾分选中相对比较大型的处理设备，即时结构并不像其他磁选机，分选机一样复杂，但仍需承受巨大的垃圾重量，因此，在长时间使用过后难免会出现一些机械上的故障，经过这几年国内外对滚筒筛的研究，总结了一下几个比较重要也是容易出现的故障、

47、引起故障的原因以及相对应的解决办法。表5.1滚筒筛最常发生的故障、原因及处理办法发生的故障引起故障的原因解决故障的办法咔哒的噪音设备螺栓松动重新紧固螺栓或其他紧固件滚筒筛旋转方向错误电机动力缆接错更换接线盒中任意2根动力缆电动机启动迟缓1.输送量超允许值2.电动机超负荷3.电机启动时扭矩不够重新调整输送量齿轮箱发热1.缺少润滑剂2.箱体内通风效果不好1.添加润滑剂2.检查并调节通风口的散热电动机发热1.电动机冷却时间过短2.电动机的工作环境3.电动机超载4.电电动机连接线有松动5.电动机星形三角形接线不对1.清扫电动机的散热片2.检查风扇叶轮是否工作正常，确保新鲜空气的通畅性3.降低负荷4.紧

48、固连接5.检查后重新接线滚筒筛工作时噪音过大检查滚轮，润滑剂是否分配到位添加润滑剂，若滚轮磨损严重，即时更换垃圾在生产线上不能前进滚筒筛堵塞即时清理干净滚筒筛不能正常运行，电机无法正常运转垃圾堵塞即时清理筛孔处堵塞的垃圾轴承处发热检查轴承，润滑剂是否分配到位添加润滑剂，若轴承磨损严重，即时更换6.设计工作总结及展望6.1设计工作总结此方案的毕业设计到此基本完成，经过总结和归纳，在设计期间主要围绕毕业设计做了如下工作：（1）查找相关书籍资料及文献，并进行了与滚筒筛有关的外文资料的翻译，编写文献综述；（2）确定课题研究的目标、内容和需要解决的关键性问题，而后拟定设计方案，确定方案的选择依据；（3）

49、在课程设计前期，进行了大量的关于滚筒筛及其其他部件的机构计算、工艺计算和强度计算；（4）去张化机工厂参观实习；（5）在课程设计中期，根据计算出的尺寸进行了滚筒筛的cad绘图；（6）撰写了毕业设计说明书；（7）在课程设计后期，画a0装配手工图一张，cad图5张。这次毕业设计，我所参与的课题，是一个新兴的课题，城市化垃圾的资源化处理，在当今社会中，是一个热门的话题，商人们在其中寻找商机，科学家在其中摸索创造更好的处理设备和方案，国家在其中寻找垃圾处理的可持续发展道路。这个课题并不像其他例如：换热器、搅拌器一样，有一套固定的计算模式，因此方案中存在很多非标准件，很多方面都是自己计算和设计完成的，能够

50、提供标注参考的地方不多，但是我通过前期充足的准备，查阅大量相关资料和设计类书籍，并且，在设计过程中把遇到的困难和问题及时与指导老师沟通交流，最终，顺利的完成了这次方案的设计，在整个过程中，我不但把大学四年来所学到的知识做了一个总结，还从中学到了许多实践中应用到的经验和一些技术惯用方法，这些知识为我今后的学习和工作都打下了坚实的基础，使我对机械这一行业有了一个全新的认识，能够完成这项设计，我很兴奋，难以言喻的成就感让我坚定了继续在这行业努力拼搏的决心。虽然此次设计的目的是为了能够制造出垃圾分选过程中的一套设备-滚筒筛，但是这并不是我的初衷，我认为，创造设备，有点像是一种亡羊补牢的做法，我们更应该

51、关注的是能源和资源的利用问题，社会的普遍铺张浪费现象日趋严重，这才导致了垃圾的增量不断提高，环境日益恶化，人们的健康得不到保障。当然，在这其中也涉及到人民的个人素质问题，随地乱丢垃圾。在垃圾产生的源头处，人们并没有自觉的做到初步筛分为之后的其中处理尽一下随手之劳，在这个方面的意识我们离国外的教育发展还有一定的差距，所以，看待一个问题，不能只去考虑解决这个问题的办法，同时也应该思考导致这个问题的原因，从根源处寻找解决问题的办法，才是真正的“除草要除根”。这个道理就是我从此次毕业设计从体会到的。6.2设计工作展望这次的毕业设计，让我对滚筒筛设备有了一个更深层次的了解，滚筒筛结构简单，操作也不复杂，

52、但设备体积较大，在安装运输方面不易。从这次总结来看，其实还是有很多地方可以进入更深层次的研究：（1） 滚筒筛中可以加入一个自动清理清洁装置，当设备运行时间长了后，难免会出现缠绕，阻塞的现象，如果能够在滚筒筛上安装一个自动清理清洁装置，这样，不仅能保持设备在不运行的情况下能够保持清洁，更重要的是清洁的设备能够延长寿命，这也是设备维护保养方面一个很好的建议，有待进一步的研究。 （2）破袋设备，从目前来看，并不理想，当所有垃圾都需要进入破袋机时，破袋效率会大大的下降，所以，设想能够在现有的破袋设备上安装一个智能挑袋机械手臂，这种装置能够自动识别一定体积大小，一定材料的袋子，然后把袋子挑入破袋设备，进行破袋，而其他分散的垃圾则直接沿着传送带进入滚筒筛，这样设计，既保证了破袋率，也保证了应有的效率。这些方面目前为止只是一种设想，在实践方面还是有难度的，但我相信，只要有追求，敢于尝试，不怕困难，坚持不懈在未来的不久一定能够有所突破，甚至于制造出现在设想中的设备。