生活垃圾压缩中转装置设计

1、天津工业大学毕业设计题目：生活垃圾压缩中转装置姓 名 宋扬 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 指导教师 赵镇宏 职 称 副教授 2013年06月01日天津工业大学毕业设计任务书 题目生活垃圾压缩中转装置设计学生姓名宋扬学院名称机械工程学院专业班级机自090课题类型设计类课题意义近年来生活垃圾产量不断增加，对其处理成本也在增长，而压缩环节对于提高垃圾处理工作效率及经济效益都有重要意义，本课题在实际应用中有极大价值。任务与进度要求任务：1、了解垃圾压缩机的发展状况，进行实习调研，明确设计目标；2、结合实际确定垃圾压缩机的整体方案及各部分具体结构；3、对各结构进行具体设计及相关校核，绘

2、制CAD图；4、对液压系统的设计；5、对压缩式生活垃圾中转设备的研究总结和展望。进度：3-4周 实习调研、查资料、参观设备5-6周 垃圾中转站设计方案的确定、翻译文献7-10周 垃圾压缩中转站方案的设计11-15周 液压系统设计、绘图、写论文16周 毕业答辩主要参考文献1、城市生活垃圾中转站设计及应用 环境污染治理技术与设备,吕传毅，杨先海 2、城市生活垃圾压缩处理站液压动力驱动系统特性分析，涂鸣3、城市生活垃圾压缩和分选技术及机械设备研究，杨先海4、城市生活垃圾集运设备研究 环境工程，吕传毅，杨先海5、翻转装箱式生活垃圾中转设备的研究 ，曹修生 6、杨曙东，何存兴 液压传动与气压传动 华中科

3、技大学出版社，20087、濮良贵，纪名刚 机械设计 高等教育出版社，20068、生活垃圾压缩装置的研究现状及发展，蒲明辉9、城市生活垃圾压缩设备的压头及箱体设计，卢清华10、机械设计课程简明手册，骆素君 朱诗顺 主编起止日期2013年3月1日2013年6月5日备注院长 教研室主任 指导教师 毕业设计开题报告表 2013年 3月28日姓名宋扬学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自090题目生活垃圾压缩中转装置设计指导教师赵镇宏一、 与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义：近年来城市生活垃圾的成分发生了很大变化，主要特点是垃圾密度降低，可压缩性增加，另一方面，近郊可用来

4、填埋垃圾的场地越来越少，人们不得不考虑在远郊建立垃圾处理场所，运输费用占垃圾处理费用的比例较高，垃圾压缩转运可以很好地解决垃圾运输中的亏载问题，更有效地提高垃圾运载效率，降低垃圾转运频率，节省垃圾运输费用，改善交通拥挤状况和消除清运中的二次污染等，是城市生活垃圾集运的发展方向。目前垃圾压缩设备需求量很大，企业生产前景广阔。国外已经开发出多种形式的压缩式垃圾中转设备，技术比较成熟，但引进价格较高，国内目前大部分的产品开发基本上是模仿国外产品或国内成熟产品。我国的垃圾压缩转运设备主要有以下三种:垃圾压缩运输车 、中小型压缩式垃圾中转站、大型垃圾压缩站。当前，垃圾压缩设备主要有两种，即压装式和压块式

5、。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，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。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。发展方向：一、大型化 随着社会发展，人口增加，道路条件改善，垃圾处理厂的距离越来越远，为降低垃圾转运成本，垃圾压缩设备和

6、转运车辆必将向大型化方向发展。二、高压缩比 提高垃圾的压缩比，能直接提高垃圾转运的效率 。三、智能化、高效率 为了节省环卫工人的劳动强度，垃圾收集压缩过程应该完全实现机械化，整个操作过程能实现微机监控，故压缩装置采用微电脑控制代表了今后的发展方向。四、高可靠性 我国生产垃圾压缩设备的企业技术力量大多并不强，压缩设备存在可靠性低、笨重、故障率较高和能力利用率低的缺点，提高设备的可靠性刻不容缓。五、高密封性 为了防止垃圾中的渗沥水漏出，造成压缩转运中的二次污染，其锁紧密封一定要可靠。其发展趋势是采用机液一体化方案，提高密封锁紧过程自动化程度。一般，一台完整的垃圾压缩中转设备主要包括：压缩装置、集装

7、箱装卸平台、动力及传动系统、垃圾集装箱、控制系统五个功能模块。其中，压缩装置和装卸平台一定程度上决定了控制系统、动力传动系统和垃圾集装箱的设计方案，是整个设备设计的关键，也是研究的重点。（1）压缩装置决定着整台设备的性能，合理的压头结构和压缩比不仅决定着整台设备的制造成本，而且决定着整个运输环节的费用。（2）装卸平台主要实现垃圾集装箱的装卸车功能，要求有较高可靠性和平稳性，同时尽量保证结构简单、占用空间小、成本低。（3）动力及传动系统尽量选择可靠性的零部件和传动方式，功耗小。（4）垃圾集装箱要保证足够强度，以免压力过大将其压坏，且要有防腐作用。（5）控制系统实现对这个设备的动作控制，包括对装卸

8、平台和压缩装置的控制。对装卸平台的控制要求能实现断电保护及过载保护等功能，对压缩装置的要求能够实现工进、保持、快退、紧急停车等功能。具体安排1、通过查阅相关资料及实习调研在了解垃圾压缩处理站系统工作原理的基础上，对其性能进行研究，结合实际问题与需要，确定生活垃圾压缩中转装置的整体方案，再逐个确定生活垃圾压缩中转装置各个模块的方案；2、结合具体要求与问题进行分析计算，绘制结构图；3、液压系统的设计4、对压缩式生活垃圾中转设备的研究进行总结和展望。5、答辩后进行进一步修正。二、进度及预期结果：起止日期主要内容预期结果3-4周5-6周7-10周11-25周16周实习调研、查资料、参观设备垃圾中转站设

9、计方案的确定、翻译文献垃圾压缩中转站方案的设计液压系统设计、绘图、写论文毕业答辩均按时完成完成课题的现有条件图书馆、电子阅览室等可以查阅资料；指导教师的专业指导；审查意见指导教师： 年 月 日学院意见主管领导： 年 月 日天津工业大学本科毕业设计评阅表（设计类）毕业设计题目生活垃圾压缩中转装置设计学生姓名宋扬学生班级机自090指导教师姓名赵镇宏评审项目指标满分评分选题能体现本专业培养目标，题目大小、难度适中；学生工作量饱满，能得到较全面训练。10题目与生产、科研等实际问题结合紧密。10课题调研文献检索能独立查阅文献以及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案；有分析整理各类信息从

10、中获取新知识的能力。15外文应用能正确引用外文文献，翻译准确，文字流畅。5设计说明书（论文）设计图纸（插图）简洁、规范、无差错，设计栏目齐全合理，能正确使用国家标准单位，实验数据处理正确，结果分析准确。35设计说明书（论文）结构严谨，表达清楚，文字通顺，用语正确，基本无错别字和病句，书写格式符合规范。15设计具有创新性或实用价值。10合计100意见及建议评阅人签名： 年 月 日天津工业大学毕业设计成绩考核表学生姓名宋扬学院名称机械工程学院专业班级机自090题目生活垃圾压缩中转装置设计1毕业设计（论文）指导教师评语及成绩：成绩：指导教师签字： 年 月 日2毕业设计（论文）答辩委员会评语及成绩：成

11、绩：答辩主席（或组长）签字： 年 月 日3毕业设计（论文）总成绩：a.指导教师给定成绩b.评阅教师给定成绩c.毕业答辩成绩总成绩(a0.5+b0.2+c0.3)摘 要对生活垃圾的有效处理具有重要的现实意义，而压缩中转装置是垃圾综合处理系统中的核心部分，对垃圾处理工作经济效益及环保效益的提高十分关键。通过实习调研查阅资料，本文对生活垃圾压缩中转装置进行了分析总结，在此基础上对所有方案进行选择，结合设计目标最终确定翻转式垃圾压缩中转装置为较优方案。针对翻转式垃圾压缩中转装置的功能特点，本文对其各大功能模块进行具体分析设计及校核，并对所需液压系统元件进行了详细设计，并研究了中转站所需的液压系统和电气

12、控制系统。关键词：城市生活垃圾；压缩中转站；翻转装置；类型综合；控制系统ABSTRACTEffective treatment of garbage has important practical significance，while the garbage compression transit device is a core part among the waste integrative disposal system and it is very critical to improve the economic and environmental benefits. There is

13、 a comprehensive analysis of the garbage compression transit device in this paper by research and intership experiences, base on this and considering the design objectives, selected from all projects, and decided the better objective of compacting waste transfer equipment is The Overturning Box-load

14、ing MSW Compacting transfer station. Considering the function of Overturning and Underground MSW Compacting Transmit Equipment, studied every modules in detail. According to design objectives of the main modules particular designs of compacting and overturning equipments were done, besides the hydra

15、ulic pressure system and electric-controlling system were studied detailedly.Key words:Municipal Solid Waste;Compacting transfer station; Turnover;Type synthesis；Control system目 录第一章 绪论 11.1该研究的背景与意义 11.1.1我国城市生活垃圾处理现状 11.1.2生活垃圾压缩中转装置的研究意义 21.2垃圾压缩中转装置的研究现状与发展方向 31.2.1垃圾压缩中转装置的发展现状 31.2.2目前存在的问题和发展

16、方向 61.3本文的研究内容 8第二章 生活垃圾压缩中转装置的方案确定 92.1 压缩中转装置整体方案的确定92.2 垃圾集装箱的研究102.3 装箱装置的方案确定122.4 压头的研制18第三章 翻转式垃圾压缩中转站的设计223.1 翻转机构的设计目标及要求223.2 翻转托架结构尺寸的确定233.3 杆件设计253.3.1.杆件的受力分析253.3.2 杆件设计253.3.3 铰接处铰接轴的选用26第四章 液压系统的设计 28 4.1 液压系统主要性能参数的确定284.1.1 压缩装置液压缸的设计284.1.2 举升装置液压缸的设计314.1.3 双杆活塞式液压缸的设计344.2 动力控制

17、系统设计344.2.1 压缩装置液压系统344.2.2 翻转装置液压系统364.2.3 销接装置液压系统384.3 控制系统394.3.1 压缩装置的控制404.2.2 翻转装置的控制414.3.3 销接装置的控制41第五章 总结与展望425.1全文总结 425.2研究展望 42参考文献44附录46谢辞60天津工业大学2013届本科生毕业设计第一章 绪论11该研究的背景与意义1.1.1我国城市生活垃圾处理现状城市生活垃圾的构成主要受城市的规模、性质、地理条件、居民生活习惯、生活水平和民用燃料结构的影响。随着城市垃圾产量迅速增加的同时其构成也发生了较大变化, 如有机物、可燃物增多且利用价值增大。

18、根据垃圾产生源不同,我国城市垃圾又可分为居民生活垃圾、街道保洁垃圾以及集团垃圾等三大类。其中居民生活垃圾是城市垃圾的主要来源，它来自于居民生活过程中所遗弃的废弃物，主要由易腐有机物、煤灰、塑料、纸类等构成，其复杂的成分对城市生活垃圾的处理有很大影响。街道保洁垃圾来自街道路面,其成分与居民生活垃圾相似, 但包含了大量的泥沙、落叶和商品包装物, 它们经常裸露在地表因而平均含水量较低。集团垃圾是指机关、团体、学校、工厂和第三产业等在生活和工作过程中产生的废弃物, 它的成份随发生源的不同而有所变化。我国垃圾处理起步较晚，垃圾无害化处理能力较低，曾出现垃圾包围城市的严重局面。近年来，国家拨款用于开展城市

19、垃圾堆肥、填埋、焚烧及资源化利用的科研、开发和示范项目的建设，中国环境卫生行业有了较大的发展，中国主要城市都建立了环境卫生科研机构，开展了城市垃圾处理技术、设备的研究工作，城镇生活垃圾的处理水平有较大提高，垃圾的无害化处理能力和处理率近几年来增长十分显著，垃圾包围城市的现象得到缓解。治理城市生活垃圾是一个系统工程，包括垃圾的收集、运输、转运、处理及资源利用等环节。(1)城镇垃圾的收集中国大多数城镇目前大都采用混合收集方法进行垃圾收集（医院垃圾除外）。所采用的垃圾作业方式和设备主要有以下几种：固定式垃圾箱、垃圾的贮存收集、活动式垃圾箱、垃圾的收集、垃圾桶收集、塑料袋收集。 密封集装箱收集及地面垃

20、圾站收集等，绝大部分城市都能做到及时的垃圾收集，保持居民区的环境清洁。(2)城市垃圾运输 从整体看，中国城市垃圾机械化收运率低，环卫职工劳动强度大，手工操作，机具不足，设备性能差，全国大约有40的环卫器具、车辆等需要更新，每年约有1000万吨城镇垃圾因此而不能及时运往处理场地。(3)城镇垃圾处理 目前中国采用的垃圾处理场与资源化技术同世界其他国家一样，主要采用卫生填埋、堆肥、焚烧等方法，其中大部分城市垃圾采用堆放、简易填埋处理，卫生填埋、机械化堆肥、焚烧处理也有部分应用。a.填埋技术的应用 长期以来，中国大部分城市都是采用露天堆放、自然填沟和填坑等方 式处理。只能达到一般性厌氧处理。但近几年，

21、填埋场的建设日趋完善，一批具有较高水平的垃圾填埋场相继建成，如杭州、广州、苏州、北京、成都、包头等城市根据本市实际情况建立了较为完善的卫生填埋场，同时，填埋 场所产沼气的回收和利用技术也得到了发展。 目前填埋方式仍为中国最主要的城镇填埋垃圾无害化处理方式。b.堆肥技术的应用 近年来，中国垃圾堆肥发展较快。从80年代起就开始应用“二次发酵工艺”，由于采取了强制密封，好氧发酵，缩短了发酵周期，堆肥机械日趋完善，生产趋向产业化。目前无锡、常州、天津、沈阳、北京、武汉等城市已自行设计了适合中国的机械化垃圾堆肥处理生产线，许多城市还有相当一部分的简易垃圾堆肥厂。c.焚烧处理技术的应用中国垃圾焚烧技术的研

22、究起步于80年代中期，焚烧技术为垃圾无害化、减量化、资源化处理最有效的方式，为未来垃圾处理的发展方式，目前中国仅有深圳、乐山、徐州等少数城市建立了垃圾焚烧处理场，进行了焚烧发电的示范性试验，系统运行情况良好，但规模不大，日处理能力低。北京、沈阳、上海、北海、广州等大中城市目前正计划兴建较大规模的垃圾焚烧场。1.1.2生活垃圾压缩中转装置的研究意义近年来，我国城镇化及工业化发展速度不断加快，城市人口也随之增加，由此带来的生活垃圾产生量也不断增多，垃圾的组成成分也呈现出多样化复杂化的动态变化趋势，而这些随之而来的垃圾不仅严重污染环境、损害城市景观，而且还会加剧病菌的传播，严重危害人们的生存安全。目

23、前，国内对城市生活垃圾管理整体状况堪忧，城市环境管理基础设施建设投资和城市生活垃圾的无害化处理均需要高额处理费用，这给城市环境管理工作带来了极大经济、环境和社会压力。目前处理生活垃圾的主要方法是进行填埋和堆肥，由于垃圾量大而填埋和堆肥场距离远，普通的垃圾运输方式容易造成运输中的亏载现象，因此建立一个人性化、高效率、无二次污染的垃圾清运和处理系统来解决目前的垃圾问题是改善环境的当务之急，而城市生活垃圾压缩中转装置可对松散的密度较低的生活垃圾进行有效压缩，使垃圾的密实度大大增加，有效提高了生活垃圾转运效率，对于减少运输成本及土地使用都有非常实用的价值意义，经济效益因此显著提高。1.2垃圾压缩中转装

24、置的研究现状与发展方向1.2.1垃圾压缩中转装置的发展现状面对城市生活垃圾对人类、社会、环境带来的各种严重不利影响，全球各国都在努力探索先进的处理技术。尤其在一些发达国家，城市生活垃圾处理技术已经有几十年的发展历史。随着经济的发展，生活垃圾处理方式也随之发生了变化。目前, 垃圾压缩设备主要有两种，即压块式和压装式。压装式压缩设备又可分为分离式和一体式两种, 它们最大的区别就是前者的填料压缩装置与车厢分离( 如图1-1) ,而后者填料压缩装置与车厢连成一体成( 如图1-2) 。它把垃圾转运车上的车箱作为压缩机构的压缩腔,用刮板式压缩机将垃圾分多次压入车箱,等装满后再在进行几次加压及保压。图1-1

25、 刮板式垃圾压缩装置图1-2 后装式垃圾压缩车压块式压缩设备的压缩装置先将垃圾压缩成块, 垃圾转运车驶入并与压缩装置实现对接后，就将先前压缩成的垃圾块一次性装入垃圾转运车。此压缩工艺可分为垂直压缩式和水平压缩式两种( 如图1-3) 。图1-3 压块式垃圾压缩装置现阶段我国的垃圾压缩中转装备主要有以下三种：1、垃圾压缩运输车随着生活区的扩大，垃圾的运输是当即最需解决的问题。现在的生活垃圾都比较蓬松，所以占的面积空间比较大，压缩车运输次数也比较多，进而造成成本增加。垃圾压缩车对垃圾进行压实，减少运输次数的同时还避免了垃圾由于蓬松易飘飞造成的污染。垃圾压缩车由密封式垃圾厢、液压系统、操作系统组成。压

26、缩车整车为全密封型，自行压缩、自行倾倒、压缩过程中的污水全部进入污水厢，较为彻底的解决了压缩车运输过程中的二次污染的问题，具有压力大、密封性好、操作方便、安全等优点。国产压缩式垃圾运输车在工作时噪声较大，对居民的正常生活有干扰。所以在设计、制造垃圾车时，对车辆底盘、发动机和取力器选择必须慎重，尽可能有最优组合方案，以加大压缩系统的平稳性，同时对液压系统和装载机构进行优化设计来提高加工精度和装配质量，有利于减少压缩过程中所产生的噪声，进而降低对居民生活的影响。但整体成本较高，适于在经济条件比较好的大城市使用，不易在中小城市推广。2、中小型压缩式垃圾中转站为了减少垃圾清运过程的运输费用而在垃圾产地

27、或集中地点至处理厂之间设立的中小型垃圾中转站。它将各收集点清运来的垃圾集中处理，没有垃圾暴露臭气四溢污水横流的现象，机械化程度高且作业时噪声小，大大提高了居民区的环境质量。垃圾中转站的推广和运用，杜绝了二次污染，减少了蚊蝇的滋生，提高了车载效率，减轻了工人劳动强度，降低垃圾收集和运输费用。地埋式自动升降压缩式垃圾站可彻底解决生活垃圾的二次污染问题，且实现低投入，低成本运行，也提高了本设备的防人为破环性能，还有无害化、资源化、占地少、美化环境等优点。可广泛应用在各公共场所、生活小区、集贸市场、学校、公园、车站、景区、企事业单位、部队等。设备安装后地面仅一个平台，无任何地上建筑，与周围环境融为一体

28、，制造和谐优美环境。本产品利用地下空间，将整体垃圾站落入地下，地上部分不暴露任何垃圾，在夏季因地下温度较地上部位低，可延长垃圾腐烂时间，本垃圾站还装有自动排污水装置，自动灭蚊蝇装置，最大限度的减少恶臭，同时还可选装自动遥控装置，可通过遥控器操作整个垃圾站的各个动作，改善了管理人员的工作环境，降低了劳动强度，可实现一人可管理多个垃圾站。压缩倍数较小，自动化程度不高，占地面积偏大且需要专门的土建设施是现有的中小型压缩式中转站的主要缺点，有待于继续研究和探索，具有广阔的市场和发展空间，较适用于中小型城市。3、大型垃圾压缩站大型垃圾压缩站采用大型压缩设备，集中处理整个城市的垃圾，日处理能力可以达到数千

29、吨。它使用垃圾承载能力极大的垃圾运输车进行运输，在节约了垃圾运输成本的同时避免了二次污染。然而，大型垃圾压缩处理站的建设需要较大的投资，像一般的日处理1500吨左右的垃圾压缩站就需要约一亿人民币左右的成本，因此大型垃圾压缩站需要配合普通的或压缩式垃圾中转站使用，适用于经济发达的大城市。1.2.2目前存在的问题和发展方向我国城市生活垃圾压缩中转的技术研究起步较晚，压缩设备的制造停留在引进国外技术或将其它设备进行简单改造的基础上，这些设备造价高、机构简单、实用性差，造成能源消耗大。现阶段，垃圾压缩中转设备的需求量很大，企业具有广阔的生产前景，许多公司纷纷加入生产的行列，然而大多数产品的开发基本上是

30、模仿国外成熟的产品或者国内成熟的产品。现存的部分垃圾中转站在结构设计上不够优化，工作稳定性有待于提高，而且不能充分利用资源，容易造成环境的二次污染。此外在维修方面耗时耗力相对较多。企业在压缩设备的设计上，往往是基于以往积累的经验，具有适用性不广的特点，其可靠性不好。在现实使用中, 现有的垃圾压缩装置普遍存在压实度不够、载荷分布不均等现象, 造成转运车辆在不同程度上亏载和车辆后桥载荷超标等, 大大增加了垃圾转运成本。所以开发性能更加优良、工作稳定可靠的垃圾压缩中转装置具有重要现实意义。通过调研发现目前压缩式垃圾中转设备主要有下列缺点：1、目前垃圾压缩中转装置的压缩比较小，压缩行程相对于垃圾箱太短

31、，使得离压头近的一端压缩比较大，而另一端压缩比则较小，垃圾压缩不均匀，垃圾也未得到彻底有效的压缩，影响垃圾箱的装载量，且压缩式装置对垃圾箱强度有较高要求。2、液压式举升机构运用广泛，它需要液压缸有较大的举伸长度,且需要两个液压缸,因而稳定性不易保证且制造成本也较大。在使用过程中，液压缸会有一定磨损进而出现漏油、爬行和啸叫现象,影响中转站维修。3、在垃圾集装箱与汽车实现对接的过程中，汽车需要托板进行支撑，须保证托板强度以避免汽车掉进垃圾坑的危险。4、垃圾压缩中转装置的结构不合理，稳定性有待于提高，维修不方便。5、现阶段的垃圾转运设备的自动化程度较低，占地面积大，劳动力消耗大，而且还需要专门的土建

32、设施，投入成本高，还需进一步改善。因此开发一种具有大压缩比、垃圾箱承载能力大、运行更安全快捷的垃圾压缩中转装置可以为我们带来巨大的经济效益和社会效益。随着城市的发展和对环卫工作的要求不断提高，垃圾压缩装置正朝着以下几个方面发展：a.大型化随着城市人口的增加，城市规模的扩大，道路条件的不断改善，垃圾处理厂的距离越来越远，为降低垃圾运输成本，垃圾压缩设备和转运车辆必将向大型化方向发展。b.高压缩比提高垃圾的压缩比，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需要深入研究。其次，提高压力会引起一

33、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，因而在设计压缩机构时，应努力提高刮板的压强。影响刮板压强的因素：（1）刮板的压缩面积的确定应综合考虑其结构形式、投料方式与垃圾投入量。（2）压缩油缸的安装形式、铰接点位置和止点位置的合理设置能有效利用油缸的压力。（3）压缩油缸与水平面的水平夹角值越小，则压缩油缸的压缩力将越大，有利于提高垃圾压缩比，但同时也会造成机构的纵向尺度过大。c.智能化、高效率为降低环卫工人的劳动强度，垃圾收集压缩过程要实现机械化，要求具有单独装载和连续转载的功能，且不发生干涉现象。今后的发展方向是压缩装置

34、采用微电脑控制，使整个操作过程能实现微机监控，。d.高可靠性随着人们环保意识的加强以及对生活环境质量的重视，生产垃圾压缩设备的企业越来越多，但是这些企业的技术力量与世界同类技术有一定差距，压缩设备存在可靠性低、笨重、故障率较高和能力利用率低的缺点。因此，提高设备的可靠性刻不容缓。e.高密封性垃圾中的渗沥水漏出会造成压缩转运中的二次污染，因此其锁紧密封一定要可靠。未来发展趋势是采用机液一体化方案，提高密封锁紧过程自动化程度。1.3本文的研究内容针对现有的垃圾压缩中转设备中存在的各种问题，结合前人的工作研究，开发出一种新型压缩式垃圾中转设备，应用于环卫工程中。1、首先根据设计目标确定垃圾压缩中转装

35、置的整体方案，然后由此对中转装置中各个机构的具体方案进行优选。2、从整体方案出发，对各个装置进行详细设计，确定相关构件的结构参数，并对所需液压系统元件及控制系统进行了详细分析和设计。3、对翻转式生活垃圾压缩中转设备的研究进行总结和展望。第二章 生活垃圾压缩中转装置的方案确定2.1 压缩式中转装置整体方案的确定设计目标：（1）考虑到垃圾运输车外形尺寸的影响、垃圾集装箱和机构本身的安装尺寸，实现三米左右的铅垂位移;(2)考虑垃圾集装箱和装卸平台的质量，承载能力大约7吨；（3）考虑设备的具体使用情况，要求设备可靠性好，易维护，成本较低，且工作时噪声低。图2-1 垃圾压缩中转装置典型结构城市生活垃圾压

36、缩处理站是是一种具有较高科技含量的集机、电、液一体化的城市垃圾中转设备，包括三大环节：垃圾收集、转运和最终处理。生活垃圾压缩中转装置的核心功能是实现垃圾的压缩和垃圾集装箱的装卸，其工作过程是人们将收集的生活垃圾转送至垃圾压缩处理站，利用液压驱动系统提供的压缩力驱动压头进行强力压缩减容，将密度低的松散生活垃圾压缩成高密度垃圾块，待垃圾装满后，封好垃圾集装箱，由装卸平台将它升到一定高度，在垃圾集装箱与垃圾运输车对接完成后，由垃圾转运车辆运至垃圾集中处理中心。 压站为整个装置提供动力。电控系统控制设备运行工艺过程。机械状态显示和报警系统能清晰的反映设备运行状态，保障设备运行安全可靠。综合垃圾压缩中转

37、站方案的分类：按垃圾箱结构安装位置区分主要有地上式、地下式。地上式需要专门的上料机构和相应地土建设施，而垃圾箱在地下不易被人破坏，其投料口和地面相平不需专门上料机构，土建费用低，既节省投资也减少工期，且地面上没有垃圾散落，具有环保性。按垃圾箱和压缩机可分为一机多箱式、一机一箱式。一机多箱式适合垃圾装运量大地大中城市，对于中小型垃圾压缩中转站来说，一机一箱式的垃圾压缩中转站更为适合。按压缩装置布置方式区分有竖直式、水平式。竖直式压缩效率较高便于处理垃圾。但其大多需要专用的运载车辆，成本较高。综合分析，确定选择垃圾压缩中转站的整体方案为一机一箱地下式水平垃圾压缩中转装置，其常见结构如下图：1-地坑

38、 2-卸料门 3-箱体 4-举升机构 5-投料口 6-压缩装置 7-液压驱动系统图2-2压缩装置常见结构2.2垃圾集装箱的研究压缩装置和翻转装置的尺寸由垃圾集装箱的尺寸所决定，因此对垃圾箱集装箱进行研究是第一步。普通垃圾中转站的垃圾箱的强度较低，而压缩式垃圾集装箱需要较高的强度。通过比较长方体、椭圆柱体、锥体、棱柱体等结构下垃圾整体受力情况，选择了八棱柱体集装箱。它与椭圆柱体相比在加工、装卸方面具有很大的优势，在四个角处垃圾的受压均匀的状况较长方体而言也有很大的优势。八棱柱体集装箱增加了垃圾集装箱的结构强度，是压缩式垃圾集装箱结构形式一种比较理想的形式。由于垃圾集装箱要进行装卸活动，而垃圾成分

39、复杂，具有弹性，流动性差，安息角较大，是一种具有特殊性状的物料，因此在设计垃圾集装箱时，将集装箱的八棱柱体微变为 “喇叭”形，大口端为卸料口，小口端为密封端。为了在尽量不增加外形尺寸和不减少容量的同时提高垃圾集装箱的倾倒性能，利于箱内污水的排放，将垃圾箱两侧面之间的夹角设计为，将上下两面之间的夹角设计为。为能够较好的承载,垃圾集装箱的框架用槽钢焊接而成,垃圾箱外壳由3mm厚的钢板焊接而成，用磨光处理的方法处理内部焊缝，再进行防腐蚀处理。为防止箱体在巨大压力下变形，箱体外部采用龙骨结构进行加固，即在箱体上下面焊加多块垫板，使上下两个外部支撑面平行 。图2-3垃圾集装箱整体造型图压缩式垃圾集装箱与

40、普通垃圾集装箱相比，多加了一个压缩开口，即在垃圾集装箱的一端和上端各开一个进料口。垃圾箱要翻转到车厢上，故将压缩口和卸料口都设置在大口端，卸料口实行全开式，可以保证垃圾倾倒方便无阻，减少垃圾残留量，如上图所示，卸料口盖通过上端的转动副和箱体连接，平时通过图中所示的开关将其关闭，卸料时将其打开。压缩口是开在卸料口盖上的，开口两侧设有导槽，封口时将一块钢板沿导槽向下插入，将压缩口封住，若要打开压缩口，将钢板向上拔起即可。垃圾集装箱的重要技术指标为： 外形尺寸：开口端 1.5m2.0m，密封端 1.5m1.6m，长 3.0m；内部尺寸：开口端 1.4m1.9m，密封端 1.4m1.5m，长 2.9m

41、；压缩开口尺寸：1.4m0.8m；整机重量： 0.6t；最大可装垃圾重量： 6.4t。2.3 装箱装置的方案确定装箱装置的作用就是将垃圾集装箱从地坑中提升到垃圾运输车上，即完成垃圾的装卸。该装置的设计目标就是将约7t重的垃圾集装箱竖直提升约3米到垃圾运输车上，且成本低、操作简单、可靠性好、易维护、工作时噪声小。在工程领域中，可以实现该目标的机构主要有液压机构、连杆机构、链条机构、回转机构以及翻转机构等。下面分析各机构优缺点，比较后选择合适的机构。1、连杆式举升机构连杆式举升机构如图2-4 所示。一组连杆通过相对转动关节连接在一起, 连杆中间的关节在导向导轨里滑动, 小连杆与连杆的最上一部分组成

42、平行四边形机构, 连杆的一个关节固定在固定支架处, 连杆的最下端与钢丝绳相接, 当钢丝绳下拉时, 带动连杆以固定支架为基点向上移动, 达到举起垃圾集装箱的目的。对于该机构,钢丝绳的拉力T等于举升机构所受压力N与举升机构的重力之和, 其受力并不大。与钢丝绳相连的两根连杆是二力杆。在开始举升时，二力杆基本处于水平方向，连杆受力相当大，为保证连杆有足够的强度和刚度，对二力杆的截面尺寸有一定要求。随着举升过程的进行，连杆受力逐渐减小，到举升最高点时，其受力最小。当连杆长度取值合适并将两连杆间的夹角限制在结构允许范围内，就可满足举升理论高度要求。该机构还需要有一导轨导向, 导轨不能露出地面,在举升机构达

43、到最高位移时, 装卸平台大部分不能被导向, 稳定性不易保证。此机构优点是能够实现较大的直线位移且动力及传动系统易满足要求。但是由于连杆机构在举升开始时所受到的力较大, 且运动副较多，每个运动副处都需要安装轴承等零件，且关节及连杆尺寸较大, 故造价高，同时可靠性和稳定性差。所以排除此方案。图2-4 连杆式举升机构2、液压式举升机构液压式举升机构如图2-5所示。液压缸顶住中桶, 中桶上安有滑轮, 钢丝绳绕过滑轮, 一端与内桶底端相连, 另一端与外桶顶端相连。当举升机构工作时，液压缸伸出，顶起中桶，此时，由于外同时固定不动的，通过滑轮的作用，内桶则被提升，其速度为中桶的2倍。当液压缸伸长1.65米时

44、，内桶上升3.3米，满足举升要求。 液压式举升机构优点是结构较简单、承载力大且运行稳定, 但是液压缸的伸长长度决定了液压缸的长度较长, 且需要2 个液压缸, 其加工制造成本比较高; 由于举升机构需要对称布置, 液压系统很难保证两边运动的同步性; 且在使用一段时间后, 由于磨损, 液压缸易出现漏油现象,进而出现爬行现象，导致系统稳定性差,同时液压泵产生的啸叫噪音易影响周围环境。综上所述，排除该方案。图2-5 液压式举升机构163、齿轮五杆举升机构分析图2-6为齿轮五杆机构示意图, 此齿轮五杆机构是由齿轮、曲柄与连杆组成的对称式机构。相互啮合的齿轮1、2 中心分别位于固定铰链A、E 上, 两齿轮结

45、构参数相同, 转速相同,但旋转方向相反, 两齿轮构成定轴轮系。齿轮1 和曲柄AB 固联, 齿轮2 和曲柄DE 固联, 曲柄AB 和曲柄DE 尺寸相同, 曲柄AB 与连杆BC 铰接于B , 曲柄DE 与连杆CD 铰接于D, 长度相同的连杆BC、CD 铰接于C, 则C 点的运动轨迹为一条直线。 图2-6 齿轮五杆机构示意图由于连杆BC 与CD对称，易知其受力大小相等，同理，曲柄AB 与曲柄DE 所受力矩大小亦相等。通过计算可得连杆BC 所受压力，曲柄AB 上所受的力矩， 让曲柄AB 旋转一周, 连杆BC 的受力变化情况与曲柄AB 所受齿轮施加扭矩变化情况通过编程绘制出曲线如图2-6、图2-7所示。

46、图2-7 连杆BC受力变化 图2-8 曲柄AB扭矩变化式中:a齿轮回转半径；b曲柄AB长度；c连杆BC长度；F起重平台施加的压力。由图知当b时, 连杆BC 的受力不仅较小且变化较平缓，曲柄AB所受扭矩峰值也较小， 尤其是连杆BC 的受力情况改善了许多。采用这一组合机构实现垃圾集装箱的举升, 优点是结构比较简单。但要用该机构实现直线位移需要较长的曲柄与连杆,并且施加于曲柄的转矩较大,由于曲柄转速相当低, 需要传动比相当大的减速器才能得到这样的输出转速, 造成减速器选型困难, 成本高。故排除此方案。天津工业大学2013届本科生毕业设计（论文）4、链条式举升机构 链条传动中链节上某点的运动在一定范围

47、内是直线运动, 因此把链条传动纵向布置,可应用其中一部分直线运动位移来达到提升高度的链条式举升机构。其原理如下: 动力系统将扭矩传递给下链轮, 下链轮是链传动的主动轮, 上链轮、下链轮分别固定于第一节臂,而它固定在地基上, 链条的一节链节与链固定块固定于第二节臂,钢丝绳两端分别固定于第一节臂和第三节臂, 滑轮固定于第二节臂。当链条转动时带动第二节臂举升, 第三节臂则以2倍的速度在滑轮和钢丝绳带动下向上举升, 从而将第三节臂上的起重平台顶起, 起重平台举升垃圾集装箱,然后再将垃圾集装箱放置于垃圾车上运走。链条式举升机构如图2-9所示。图2-9 链条式举升机构简图采用链传动时, 由于多边形效应,

48、传动链条的线速度和从动轮的角速度是变化的, 这种周期性变化使链传动速度不均匀和工作不稳定，如果链条在运动时加速度过大,将产生较大的振动和附加动载荷。链条垂直布置时, 由于链条在水平方向的跨度小, 链条磨损变长极易导致跳齿现象发生, 这将导致传动不稳定或破坏链条。而且链条还要保持一定强度才能保证中转工作的稳定性。综合各方面考虑，排除此方案。5、吊升机构解决方案如图 2-10 所示，本方案原理是通过固定于地面上的龙门式吊架上的吊升滚筒来实现垃圾箱的吊升运动，其优点是运行平稳、可靠性高，但其要实现垃圾箱的平稳吊升需要变速比较大的变速器和大功率的电机，成本较高，且对吊架结构强度有较高要求，故排除该方案

49、。图2-10吊升机构简图6、翻转式举升机构该方案中装箱装置采用六杆翻转机构，它工作过程为：将垃圾由垃圾投放室装入垃圾集装箱后，关闭垃圾集装箱的开口。摆杆12在液压缸13的推动下通过连杆11带动托架5和垃圾集装箱2绕铰接中心翻转，直到将垃圾集装箱2翻转至垃圾运输车的车厢8内。然后，链条15的另一端与车厢16相连，再通过液压缸作用拔出销14，垃圾集装箱落入车厢，液压缸收缩复位，垃圾运输车将垃圾集装箱运往垃圾处理厂，从而完成垃圾集装箱的一次装运。前5种方案主要是完成了垃圾集装箱的竖直举升运动，垃圾集装箱与运输对接时，需要在地坑表面安装汽车托板以防止垃圾运输车掉入坑内。而图2-10所示的翻转机构主要是

50、利用连杆机构实现装车，在液压缸的推动下使翻转托架翻转完成装车，同时完成了举升与装车两个动作，避免使用汽车托板，操作上简单方便，安全可靠。连杆机构在工程低速领域里比其它机构稳定性和可靠性更好，并且结构简单便于维护，成本低，符合设计目标要求，所以装箱装置最终选择翻转机构方案。图2-11 翻转式地下压缩垃圾中转站结构简图翻转式生活垃圾压缩中转装置的结构组成：1地坑、2垃圾集装箱、3垃圾投放室、4底板、5托架、6支架、7开口、8压缩液压缸、9推杆、10压头、11连杆、12摆杆、13液压缸、14销、15链条、16车厢。2.4压头的研制图2-12普通平压头压缩装置普通平面压头设备头装置结构简单，加工制造方

51、便，但由于压头面积较小，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，而对垃圾箱侧壁的垃圾压缩能力明显下降，影响了垃圾集装箱的装载能力，易造成运输过程中的亏载现象。若通过加大压头面积或增大压力来提高压缩效果，则需提高压缩装置和垃圾集装箱等的强度，加大动力源，进而使得整个设备成本上升。而楔形压头能对垃圾产生侧方向的压力，当压缩角合适时，可有效改善压缩效果，达到在不增大压力大的前提下提高压缩效果。对楔形压头、锥形压头在压力0.125MPa和压缩角0至40不同压缩条件下的进行有限元分析，随着压缩角增大，垃圾压缩容重逐渐增大,然后又开始减小,这类似于一个抛物线，说明有最佳压缩角可使垃圾

52、压缩容重达最大值。经过限元分析结果从下表中可知在该压力下楔形压头最佳压缩角为，锥形压头的最佳压缩角为。这是因为运输车车箱的结构限制，垃圾集装箱的宽度大于高度,锥形头在增加了对上下侧垃圾的压力的同时使得对侧壁垃圾的压力减少更多，其最佳压缩效果比楔形压头略差，因此就综合压缩效果而言选择楔形压头更合适。通过对垃圾进行压缩装载试验知楔形压头最佳压缩角为30。比较了有限元分析结果与试验结果，得到压缩角相对误差为7.14%，考虑垃圾组成的复杂性，这个精度在工程的允许范围内。表4-1不同压缩条件下的有限元分析结果压头的面积对压缩效应压头的面积对压缩效应也有重要影响，它既影响对垃圾的压缩效果，又决定这压缩装置的动力和设备成本。综合压缩效果和功率消耗知楔形压头取压头面积与垃圾箱后壁面积比为1:3时压头结构较合适。根据垃圾箱尺寸压头的截面积取 0.8，压头高 0.7m，楔面长 0.65m