生活垃圾压缩中转装置设计

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。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：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：成绩：成绩：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(a×0.5+b×0.2+c×0.3)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ABSTRACTEffectivetreatmentofgarbagehasimportantpracticalsignificance，whilethegarbagecompressiontransitdeviceisacorepartamongthewasteintegrativedisposalsystemanditisverycriticaltoimprovetheeconomicandenvironmentalbenefits.Thereisacomprehensiveanalysisofthegarbagecompressiontransitdeviceinthispaperbyresearchandintershipexperiences,baseonthisandconsideringthedesignobjectives,selectedfromallprojects,anddecidedthebetterobjectiveofcompactingwastetransferequipmentisTheOverturningBox-loadingMSWCompactingtransferstation.ConsideringthefunctionofOverturningandUndergroundMSWCompactingTransmitEquipment,studiedeverymodulesindetail.Accordingtodesignobjectivesofthemainmodulesparticulardesignsofcompactingandoverturningequipmentsweredone,besidesthehydraulicpressuresystemandelectric-controllingsystemwerestudieddetailedly.Keywords:MunicipalSolidWaste;Compactingtransferstation;Turnover;Typesynthesis；Controlsystem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3.3.2杆件设计…………3.3.3铰接处铰接轴的选用第四章液压系统的设计…………284.1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………………4.1.2举升装置液压缸的设计………………4.1.3双杆活塞式液压缸的设计……………4.2动力控制系统设计…………344.2.1压缩装置液压系统4.2.2翻转装置液压系统4.2.3销接装置液压系统4.3控制系统……………………394.3.1压缩装置的控制4.2.2翻转装置的控制………414.3.3销接装置的控制第五章总结与展望…………………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、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,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。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，楔面夹角120°其结构尺寸如图2-13所示。图2-13楔形压头尺寸图考虑到如果用图2-13中的楔形压头进行垃圾压缩时，在压头压缩完垃圾快退时容易带出部分垃圾，造成二次污染。因此对楔形压头改进为下图所示的压头。改进后的压头能够有效地减少压头快退时带出的垃圾。在垃圾投放室里，压头底面和两侧在投放室底面和侧壁上滑动，如果压头在垃圾集装箱里由于垃圾的不均匀而绕液压杆发生轻微转动，快退时压头背面的斜面可以起到使压头归正的作用。图2-14改进后的压头楔形压头要承受较大的压力，为提高其强度和刚度，在其内部要设计相的刚性框架来支撑；由于垃圾具有较强的腐蚀性，而压头和垃圾直接接触，压头的正面工作面选用10mm厚的钢板，非工作面即背面选用5mm厚的钢板，且都要经过防腐蚀处理。在垃圾的压缩过程中，液压杆伸入垃圾集装箱较长距离，为了避免液压杆被箱内垃圾腐蚀，需在液压杆表面套一种可以伸缩的橡胶管。第三章翻转装置的研究3.1翻转机构的设计目标及要求1、翻转托架转角最大为130°，实现翻转装箱本翻转机构和自卸车配合使用，装箱时自卸车车厢升至最大角度（50°），所以翻转托架转角最大应达到130°才能使翻转机构平稳地装箱。2、避免垃圾堵塞、洒落和脱箱若设备中存在垃圾堵塞、缠绕等问题，则该方案就没有价值。当然也不能出现影响使用效果的问题，如垃圾洒落、脱箱等，造成二次污染。3、工作平稳，运行可靠翻转机构的工作可靠性直接关系到装载效率和维护费用。若机构中存在易损件，工作过程中经常出现故障，这样一方面既增加了维修费用，给客户带来经济负担，又影响了正常的生活垃圾转运。所以翻转机构应保证皮实可靠、坚固耐用。机构一般应低速运行，满载时应保证运行平稳，否则易出现振动、冲击或噪声，影响周边居民。4、结构简单，便于维护设备所处环境比较恶劣，如果结构过于复杂，会增加制造成本，且一旦出现故障，维修极为不便。根据机构设计的一般性原则，所设计机构应尽可能简单，即构件及运动副数目尽量少，这样可以保证产品刚度，减少振动环节，提高产品可靠性。5、举升液压缸油压特性良好翻转机构的一个工作循环大约需要2分钟，如果使用电动机作动力则减速器的减速比势必很大，机构的转角最大值为130°这样的机构采用液压动力更为合适。考虑到液压缸的选型，其伸长量不宜过大，限定其伸长量l≤1.5m，且工作过程中油压特性稳定。6、结构布置合理，运动不干涉翻转装置与压缩装置是配合使用的，所以在结构布置上要充分考虑两者配合的合理性。3.2翻转托架结构尺寸的确定图3-1中转站翻转机构模型图根据垃圾集装箱的尺寸与整体布局，翻转机构尺寸定位图3-2所示。托架在D点和机架铰接，连杆BC分别与摆杆AB、托架CD铰接，ABCD构成六杆机构的基础四杆机构；液压缸EF活塞杆与摆杆AB铰接于E点，液压缸与机架铰接于F点，垃圾箱的重心在其几何中心。摆杆AB长约2.7m,AE长度约为0.9m,连杆BC长度约为0.7m。图3-2翻转机构尺寸图（单位：米）为便于垃圾投放，选择的是垃圾集装箱位于地下，其投放口与地面平齐。翻转托架的翻转实现垃圾箱从地坑转运到车厢上。一般，自卸车车厢底面距地面约1.5m，当其车厢升至最大角度（约50°）时，其车厢尾端距地面降至约1.1m,取图中支架长度为0.8m，当倾斜角50°时竖直高度约为0.6米，再将地面设计成上图中的台阶形式，台阶高度取0.5米，这既降低了汽车高度，同时在汽车倒退装箱时又起到定位作用。图3-3翻转托架、汽车定位尺寸垃圾集装箱通过图3-4所示结构和翻转托架连接。双杆活塞式液压缸3固定在翻转托架上，它推动销1将垃圾集装箱上套孔2与翻转托架上的套孔4相连，实现翻转托架带动垃圾集装箱的翻转。1—销、2—垃圾集装箱、3—双杆活塞式液压缸、4—翻转托架上套孔图3-4垃圾集装箱和翻转托架连接图3.3杆件设计3.3.1.杆件的受力分析因为该机构为对称机构，因此前后两杆件受力为：由图3-2有EF=1.84AE=0.9由分析AB杆受力如下：沿AB杆：垂直AB杆：故可得AB杆受力为3.3.2杆件设计材料用45#钢,查知其许用拉应力,许用切应力BC杆:即截面积约为290由于在连杆上打孔的原因：故选BC杆选用矩形钢取b=30mmh=50满足强度要求。AB杆:图3-5AB杆所受的力矩即所以AB杆选用工字钢,型号为28a，其高度280mm,腿宽度122mm，如下图所示：图3-6摆杆3.3.3铰接处铰接轴的选用由,得=40.1mmE、F点受力大小相同，故选用相同的铰接轴。因此，选择铰链轴的直径为ø50mm。图3-7销轴1A点：,得故A点铰接轴直径选ø40mm。第四章液压系统的设计4.1液压系统主要性能参数的确定这里，液压系统的主要性能参数是指液压执行元件的工作压力p和最大流量Ｑ，它们均与执行元件的结构参数（即液压缸的有效工作面积或液压马达的排量）有关。液压执行元件的工作压力和最大流量是计算与选择液压元件、原动机（电机），进行液压系统设计的主要依据。液压执行元件工作压力的确定：液压执行元件的工作压力是指液压执行元件的输入压力。在确定液压执行元件的结构尺寸时，一般要先选择好液压执行元件的工作压力。工作压力选得低，执行元件的尺寸则大，整个液压系统所需的流量和结构尺寸也会变大，但液压元件的制造精度、密封要求与维护要求将会降低。压力选得愈高，结果则相反。因此执行元件的工作压力的选取将直接关系到液压系统的结构大小、成本高低和使用可靠性等多方面的因素。垃圾压缩中转站属于小型工程机械,所以工作压力选择10~15Mpa,本产品选择15MPa。液压缸的主要尺寸为缸简内径、活塞杆直径、缸筒长度以及缸筒壁厚等。4.1.1压缩装置液压缸的设计 （1）主要结构尺寸的确定压头所受压力为0.1-0.2MPa,取0.15MPa。压头面积：则压头受力为：取P工=16MPa活塞直径：查表圆整圆整为：D=100mm,由于快进时差动连接，活塞杆直径：材料为45钢。无杆腔活塞的有效面积有杆腔活塞的有效面积（2）活塞杆强度及压杆稳定性的校核a.活塞杆强度活塞杆强度可由下列推出R——工作负荷查表可知45#钢的抗拉强度所以活塞杆强度合格。ｂ．稳定性计算一般，短行程液压缸在轴向力作用下仍能保持原有的直线状态下的平衡，故可视为单纯受压或受拉直杆。但实际上液压缸是缸体、活塞和活塞杆的组合体。在由于几活塞和缸体之间以及活塞杆与导向之间均有配合间隙，加之缸的自重及负载偏心等原因均可产生纵向弯曲。所以受压时载荷似于压杆。当活塞杆长径比L／ｄ＞10时，活塞杆承受的压力超过一定数值时液压缸将出现纵向弯曲，由此在确定活塞杆直径时除要满足强度外还将做压杆稳定性校验。。式中：——液压缸的最大推力，——液压缸稳定临界力——稳定安全系数，一般取液压缸稳定临界力的值与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度及其两端支承情况等因素有关，当时，可由欧拉公式计算:式中——活塞杆的柔性系数——活塞杆计算长度，其值与活塞行程和液压缸的支撑形式有关。即液压缸安装长度（ｍ）——活塞杆材料的纵向弹性模数，钢材E＝210Gpa——活塞断面的最小惯性矩——活塞杆断面的回转半径，其中Ａ为断面面积式中：——大柔度杆的最小极限柔度即临界力相当于材料比例极限时的柔度，其值为其中比例极限，则45号钢的值为100，所以取＝2，F=123.93KN＜138034.4N，所以满足稳定性要求。(3)缸壁强度校核可按薄壁公式校验其强度，即式中：Pmax——缸筒内最高工作压力，为16MPa；——缸筒材料许用应力；，为材料抗拉强度。由缸筒材料为45号钢，查得,n为安全系数，一般取，得故壁厚符合条件。(4)液压泵及其驱动电机的选用为提高系统可靠性及延长泵的使用寿命，一般在固定设备中液压系统的正常工作压力可选择为泵的额定压力的70％~80％,此外泵的流量必须大于液压系统工作时的最大流量。a.液压泵的工作压力其中是液压执行元件的最高工作压力，本系统;是泵到执行元件间的管路损失。查表取液压泵的最高工作压力为b.泵的流量计算垃圾压缩机的各个执行元件为一次单动，不存在多个元件同时动作的问题。易知最大流量需求为压头快进，最小的流量需求为压头压实，液压泵的最大流量为为液压缸的最大移动速度；K为系统泄漏系数，取K=1.1则，根据系统所需流量，初选液压泵的转速n=2500r/min,泵的容积效率=0.9，可得泵的排量参考值为：ml/r(c)液压泵选用根据以上计算结果查手册，选用规格相近的CBF-F25齿轮泵，它具有体积小、质量轻、工作可靠、寿命长及成本低等优点，且满足所需要求。其技术规格：排量为：25ml/r, 额定压力为：20Mpa，最高压力为25Mpa额定转速为：2500r/min,最高转速为：3000r/min，驱动功率为：26.8KW,容积率≥91%，总效率≥82%液压泵电机功率：电机选用Y160L-2,额定功率为：18.5kw，转速为：2930r/min，飞轮力矩0.550N·m2,重量：147Kg，机座号：112M。（e）油箱容量的计算：因为举伸液压缸为左右两个液压缸，所以油箱容量为：因此,油箱尺寸为：长为1000mm，宽为1000mm，高为500mm，即容量为500L。4.1.2举升装置液压缸的设计（1）主要结构尺寸根据公式F=PA，其中F——活塞所需推力约120KNP——工作压力，取15MpaA——活塞应有的有效面积带入A的值，解得mm，查表圆整为125mm，活塞杆直径d=0.7×125=87.5mm，查表圆整为90mm无杆腔活塞的有效面积有杆腔活塞的有效面积材料为45钢则工作压力：故满足要求。(2)活塞杆强度校核：F=120KN许用拉应力[σ]=355/3MPa故满足强度要求。4.1.3双杆活塞式液压缸的设计取F=2KN,P=1MPa故选用内径D=50mm,d=25mm。液压缸外径为60mm,材料为20钢。4.2动力控制系统设计该部分主要有两部分，即实现垃圾压缩和翻转装置的动作，下面具体介绍。4.2.1压缩装置液压系统该系统给整个压缩装置提供动力。由于压缩装置采用了长行程变速压缩技术，故其工作行程为：快进→工进→释压换向→快退→原位停止。原理简图如图4-1所示。工作过程：快进：按下启动按钮，电液换向阀4的电磁铁1YA通电，电磁阀6的阀芯移到右端，左位接入系统。由于电磁阀的先导控制作用，使液动换向阀5的左端接通控制压力油，而右端与油箱连通，使阀芯右移，将其左位接入系统。这时控制油路走向为：进油路：油箱→滤油器1→液压泵2→控制油路21→电磁阀6左位→单向阀7→控制油路23→液动阀5左端。回油路：液动阀5右端→控制油路22→节流阀10→电磁阀6左位→油箱。当液动换向阀5的左位接入系统后，主油路的走向为：进油路：油箱→滤油器1→液压泵2→单向阀3→液动换向阀5左位→油路25→电磁换向阀13左位→单向阀16→油路26→液压缸20左腔（无杆腔）。回油路：液压缸20右腔→油路24→液动换向阀5左位→油路27→单向阀17→油路25→电磁换向阀13左位→单向阀16→油路26→液压缸20左腔这时系统形成单杆活塞液压缸差动连接，活塞杆快速前进。工进：当垃圾压头遇到垃圾时，液压系统油压升高，使压力继电器14动作发出信号给电磁换向阀13的电磁铁3YA，使其右位接入系统，同时切断其左位的油路，则液压缸从快进速度变为工进速。这时的主油路走向为：进油路：油箱→滤油器1→液压泵2→单向阀3→液动换向阀5左位→油路25→电磁换向阀13右位→调速阀11→油路26→液压缸20左腔回油路：液压缸20右腔→油路24→液动换向阀5左位→油路27→液控顺序阀18→溢流阀19→油箱此时，系统是由限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路。这时液压缸的工进速度由调速阀11调节，限压式变量泵2输出的流量与通过调速阀11的流量一致。释压换向、快退：随着系统油压进一步升高，压力继电器12动作发出信号给电液换向阀4的电磁铁2YA，电磁铁1YA断电，使其右位接入系统，同时电磁铁3YA断电，换向电磁阀阀芯复位，其左位接入系统。主油路的走向为：进油路：油箱→滤油器1→泵2→单向阀3→换向阀5右位→油路24→液压缸20右腔（有杆腔）；回油路：液压缸左腔→单向阀15→油路25→换向阀5右位→油箱；这时，系统变成液压缸右腔连通压力油，而左腔与油箱连通，因此时为空载，且回油无背压，故系统压力很低，泵输出量达最大，液压杆带动压头快退。原止：当压头回到原始位置时，压下原位行程开关，则电磁铁1YA和2YA都断电，电磁阀6、换向阀5均回到中位。液压缸两腔被换向阀5的中位封住而停止。变量泵输出的油路经由单向阀3和换向阀5的中位流到油箱，处于低压卸荷状态。1、滤油器2、液压泵3、7、8、15、16、17、单向阀4、电液换向阀9、10、节流阀11、调速阀12、14、压力继电器13、电磁换向阀18、液控顺序阀19、溢流阀20、压缩液压缸图4-1压缩装置液压系统工作原理图4.2.2翻转装置液压系统翻转装置液压系统为整个翻转装置提供动力，本系统要求实现的工作过程为：工进→工位停止→换向回位→原位停止。其液压工作原理如图4-2所示。油路的工作过程：工进：按下启动按钮，电磁铁5YA通电，电磁换向阀21右位接入系统。压力油经电磁换向阀21右位和平衡阀23中的单向阀c进入油缸24的下腔，油缸24上腔的油经电磁换向阀21回油箱，油缸活塞杆伸出，推动翻转托架翻转。由于液压杆在工进过程中，先受压力再受拉力，为防止液压缸有较大速度波动，在液压缸24上腔和下腔均安装一个平衡阀，通过控制油路e、f调节液压缸上、下腔间的压力差，保持液压活塞杆速度的稳定。翻转速度由油门和换向阀的开启度在一定范围内调节。工位停止：当翻转托架到达工作位置时，压下工位行程开关，这时电磁铁5YA断电，电磁换向阀21中阀芯在弹簧力的作用下回到中位，液压缸24的上腔和下腔分别被平衡阀22和平衡阀23所封闭，油缸24保持静止。压力油经由电磁换向阀21的中位流到油箱，处于低压卸荷状态。换向回位：按下回位按钮，电磁铁4YA通电，电磁换向阀21左位接入系统。油缸24下腔的回油经平衡阀23被平衡阀中的顺序阀d和单向阀c所封闭，建立背压。此时，一部分压力油经电磁换向阀21和平衡阀22中的单向阀a进入油缸24的上腔，同时另一部分压力油经控制油路e至平衡阀中顺序阀d处，活塞杆回位，通过顺序阀d来调节油缸活塞杆回位速度。1、滤油器2、液压泵19、溢流阀21、电磁换向阀22、23、平衡阀24、举升液压缸图4-2翻转装置液压系统工作原理图原位停止：当翻转托架回到原始位置时，压下原位行程开关，电磁铁4YA断电，电磁换向阀21回归中位，液压缸两腔被电磁换向阀21的中位封住而停止。液压泵2输出的油路经由电磁换向阀21的中位流到油箱，处于低压卸荷状态。4.2.3销接装置液压系统该系统为销的连接提供动力，其所需工作过程为：工进→工位停止→工退→原位停止。其液压原理简图如图4-3所示。1、滤油器2、液压泵19、溢流阀25、电磁换向阀26、液压缸图4-3销接装置液压系统工作原理图油路的工作原理：工进：按下启动按钮，电磁铁7YA通电，电磁换向阀25右位接入系统，压力油经液压泵24和电磁换向阀25右位进入液压缸26右腔，活塞杆伸出，推动销子将垃圾集装箱和翻转托架连接。工位停止：销将垃圾集装箱和翻转托架连接后，压下行程开关，电磁铁7YA断电，电磁换向阀25中阀芯在弹簧作用力下回到中位，液压缸的上、下腔被封闭；压力油经由电磁换向阀25的中位流到油箱，处于低压卸荷状态。工退：按下工退按钮，电磁铁6YA通电，电磁换向阀25左位接入系统，压力油经液压泵2和电磁换向阀25左位进入液压缸26左腔，活塞杆缩回，拖动销将垃圾集装箱和翻转托架分开。原位停止：当销回位后，压下回位行程开关，电磁铁6YA断电，电磁换向阀25回归中位，液压缸两腔被电磁换向阀25的中位封住停止。液压泵2输出的油路经由电磁换向阀25的中位流到油箱，处于低压卸荷状态。4.3控制系统压缩装置和翻转装置的电气控制开关放在同一个控制面板上，其总的电气控制电路如图4-4所示。对电气控制电路图中电气元件作如下说明：QA是整个控制电路的电源开关；M是液压系统工作动力的电机；FU是电路过载保护的熔断器；FH是防止发生危险的热继电器；KM1～KM7是用于控制的继电器；FP1、FP2是压力继电器；SB1～SB10是按钮，SB1、SB3、SB5、SB7和SB9是常闭按钮，SB2、SB4、SB6、SB8和SB10是常开按钮，其中SB1、SB2是控制压缩装置的按钮，SB3、SB4、SB5和SB6是控制翻转装置翻转、回位的按钮，SB7、SB8、SB9和SB10是控制销接装置装销、卸销的按钮；SQ1～SQ5是行程开关；HL是电源指示灯。图4-4电气控制图图中虚线框的含义是：(1)虚线框I是提供液压泵工作动力电机的主电路部分；(2)线框II是控制压缩装置工作行程的电路部分；(3)线框III是控制翻转装置工作行程的电路部分；(4)虚线框IV是控制销接装置工作行程的电路部分。4.3.1压缩的装置控制本部分控制电路主要是控制图4-1所示的压缩装置液压系统。按下控制电路总开关QA，则液压系统工作电动机M启动。快进：按下启动按钮SB2，线圈KM1通电，常开触点KM1闭合，电路自锁，线圈1YA通电，使液压缸实现快进。工进：随着液压系统压力的增加，常开型压力继电器FP1合上，线圈3YA通电，实现液压缸的工进。换向、快退：随着液压系统压力的进一步增加，常开型压力继电器FP2合上，线圈2YA通电，实现液压缸的释压换向、快退。同时线圈KM2、KM3通电，常闭触点KM2、KM3断开，从而线圈1YA、3YA断电。原位停止：当行程开关SQ1被压下，切断线圈1YA、2YA、3YA中电流，从而压缩装置一个工作循环结束。4.3.2翻转的装置控制本部分控制电路主要是控制图4-2所示的翻转装置液压系统。按下控制电路总开关QA，此时液压系统工作电动机M启动。工进：按下启动按钮SB4，线圈KM4通电，常开触点KM4闭合，电路自锁，线圈5YA通电，使液压缸实现工进。工位停止：当行程开关SQ2被压下，切断线圈5YA中电流，实现液压缸工位停止。换向回位：按下换向按钮SB6，线圈KM5通电，常开触点KM5闭合，电路自锁，线圈4YA通电，使液压缸实现换向回位。原位停止：当压下行程开关SQ3，线圈4YA中电流被切断，液压缸原位停止。4.3.3销接的装置控制该部分主要是控制图4-3所示的销接装置液压系统。按下控制电路总开关QA，液压系统工作电动机M启动。工进：按下启动按钮SB8，线圈KM6通电，常开触点KM6闭合，电路自锁，线圈7YA通电，液压缸开始工进。工位停止：当压下行程开关SQ4，线圈7YA中电流被切断，液压缸工位停止。工退：按下工退按钮SB10，线圈KM7通电，常开触点KM7闭合，电路自锁，线圈6YA通电，液压缸开始工退。原位停止：行程开关SQ5被压下，切断线圈6YA中电流，液压缸原位停止。在电机主电路、控制电路中均加入熔断器、热继电器，以防短路、发热过大等，保证电路的可靠性，同时也保证了操作人员的安全。第五章总结与展望5.1全文总结城市生活垃圾的合理处理是近年来环卫部门普遍关注的问题。通过相关调研可以看出，城市生活垃圾压缩处理站是集机械系统、液压系统、电气控制系统为一体的复杂系统，具有明显压缩效果的垃圾压缩技术是垃圾处置处理的有效手段，能够达到提高垃圾转运效率、减小垃圾占用空间、降低污染的效果。本文分析了研究城市生活垃圾压缩中转装置的必要性，对压缩式垃圾中转设备的若干问题进行了较为深入系统地研究，取得了如下成果：1、通过对现阶段城市生活垃圾压缩中转设备的分析研究，提出了一种压缩效果好、运行可靠、成本低廉的垃圾压缩中转装置。2、结合设计目标确定了压缩式生活垃圾中转设备类型综合的方法和步骤，确定了垃圾压缩中转装置的整体方案。在此基础上对各大模块所有方案进行优选，最终确定了翻转式压缩中转装置，并对压缩装置和翻转装置进行了详细分析设计。3、研究了中转站所需的液压控制系统和电气控制系统。针对城市生活垃圾压缩处理站液压站驱动系统控制流程，提出了程序流程图。5.2研究展望本文的研究虽确定了垃圾压缩中转装置的优选方案，但由于生活垃圾的复杂性，许多相关问题有待进一步研究。通过调研和实地考察发现现今大部分生活垃圾中转设备的密闭问题没有得到很好的解决，给周围的生活环境带来很大影响，因此有必要研究高密闭性和无臭味垃圾中转设备。生活垃圾中塑料包装袋和废旧包装纸的含量有逐年增加的趋势，因此要进行废弃塑料资源化设备的研究,对城市生活垃圾中分选出的废弃塑料进行有效的再利用。同时要提高居民保护生活环境的自觉性。城市生活垃圾压缩处理站在工作环境恶劣的条件下液压驱动系统的工作性能是否能达到预期目标需要进一步研究改善，通过改进液压驱动系统的设计、液压元件的安装等能否使得液压驱动系统的检修与故障频率得以下降也需继续研究。虽然翻转式压缩中转装置具有很大的优势，但它在现阶段实际应用中还不是很成熟，需要进一步研究，相信未来会有很大的发展应用空间，取得相当高的经济效益。参考文献[1]机械设计手册单行本机械传动.成大先.化学工业出版社[2]成大先.机械设计手册（第三版）.机械工业出版社，2004[3]濮良贵,纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社，2006[4]孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理.北京：高等教育出版社，2006[5]马连生,杨静宁,宋曦.理论力学.北京：科学出版社，2009[6]大连理工大学工程图学教研室.机械制图.北京：高等教育出版社，2007[7]大连理工大学工程画教研室.画法几何学.北京：高等骄傲与出版社，2003[8]邓星钟.机电传动控制.武汉：华中科技大学出版社，2007[9]杨曙东,何存兴.液压传动与气压传动.武汉：华中科技大学出版社，2008[10]宋曦,赵永刚,马连生.材料力学.北京：科学出版社，2010[11]王昆,何小柏,汪信远.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社，1996[12]吴英.城市生活垃圾处理处置现状及对策.海峡科学2009，6（2）：81-81[13]佰勋.环保设备设计手册[M]北京:化学工业出版社,2009[14]吕传毅,扬先海,曹冲振,董涛.城市生活垃圾集运设备研究.环境工程2004,2（3）：54-56[15]董涛.城市生活垃圾压缩技术与设备研究.山东理工大学硕士学位论文,2003，4[16]蒲明辉,左朝永.城市生活垃圾压缩装置的研究现状及发展.装备制造技术200710(2):108-109[17]杨先海,吕传毅,刘宏昭.城市生活垃圾中转站举升机构分析与综合.机械科学与技术2004,5（3）：556-558[18]吕传毅,杨先海,曹冲振,董涛.城市生活垃圾中转站举升装置设计与应用.环境污染治理技术与设备2003,2（4）：73-76[l9]海霞,姚瑞珍,康西.城市生活垃圾处理的形势与前景[J].黄石理工学院学报,2009,[20]王军峰.地坑压缩式城市生活垃圾转运站的设计与应用.环境污染治理技术与设备2006,11（3）:142-144[21]曹修生.翻转装箱式生活垃圾压缩中转设备研究.山东理工大学硕士学位论文2006,6[22]曹修生,吕传毅,杨先海.垃圾中转站翻转机构的优化设计.山东理工大学学报2007,1(4):35-38[23]陈树勋,沈彦杰,张德华.垃圾中转站水平压缩机结构分析及优化设计.装备制造技术2011,2(3):35-37[24]城市生活垃圾压缩设备的压头及箱体设计，卢清华[25]杨先海,吕传毅,董涛.垃圾转运站提升装置结构及运动仿真研究.机械制造2004,483(3):39-41[26]杨先海,刘宏昭.楔形压头压缩效果有限元分析与试验研究.机械工程学2004,10(5):134-138[27]杨先海.城市生活垃圾压缩和分选技术与机械设备研究[D]:[博士学位论文].西安理工大学，2004[28]吴德礼，朱申红.城市生活垃圾的综合处理技术与发展方向[J]城市环境与城市生态，2002，15（4）[29]张新亚.城市生活垃圾资源化处理与可持续发展.苏州城建环保学院学报,1999(9):73-77.[30]UniversityofCalifornia.AnAnalysisofRefuseColleetionandSanitaryLandfillDisposal,TechnicalBulletins,Series37,UniversityofCaliforniaPress,Berkeley,[31]KarlW.WolfandChristineH.Sosnovsky.High-PressureCompactionandBalingofSolidWaste.HandbookofSolidWasteManagement[32]DaviesTH,CrosslyFREStructuralanalysisofplanelinkagesFrank’scondensednotion,JMech,1996,1：171～183[33]贺磊.生活垃圾装载装置类型综合及设备研究.山东理工大学硕士学位论文2005，5[34]LebrunMiehel,VasiliuDaniela,VasiliuNieolae.StudyondynamiccharaeteristicsimulationOfhydranlicsystembasedonAMESim.[J].StudiesinInformationAndControl.2009[35]EverettJ.W.Solidwastetransferstationdesign.J.Envir.Engrg.,ASCE,121(1),1997.[36]机械设计课程简明手册.骆素君朱诗顺主编[37]液压传动设计指南.张利平主编.化学工业出版社[38]液压系统设计元器件选型手册.周恩涛主编，机械工业出版社附录VirtualPrototypeModelingandSimulationofPipeWagonArticulatingSystemAbstractVirtualprototypeofpipewagonarticulating(PWA)systemhasbeendevelopedandsimulatedbasedonthekinematicsanddynamicsofmachineryandAutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems(ADAMS)software.Ithasbeenintegratedwithreal-timethreedimensional(3-D)systemsimulationsfordetailedandresponsiveinteractionwithdynamicvirtualenvironments.Byusingthisvirtualmodel,theconceptualdesignexaminationandperformanceanalysisofthePWAsystemhavebeenrealizeddynamicallyinvirtuallaboratory.Systemdynamicforce,displacementandtensionofpipehavebeenmeasuredthroughverifyingthis3-Dvirtualprototype.Bycomparingthestatictensionanddynamictensionofpipe,thedifferencebetweenthetwokindtensionshasbeenfound.Thesimulateddynamictensionismuchgreaterthanthestatictensionobtainedfromthestatictheory.TheresultsattainedinthisworksuggestthattheconceptualdesignedPWAsystemcanmeettherequirementsoftheoperation.Keywords:PipeWagonArticulating,DynamicModeling,VirtualPrototype,DynamicSimulation1.IntroductionForefficientandeconomicextractionandhaulageofoilsandsfromproductionfaces,the“atfaceslurrying(AFS)”technologyiscurrentlybeinginvestigatedattheresearchandtechnologydevelopmentlevels.TheAFStechnologywillbeusedtocreateandtransportoilsandsslurryfromproductionfacesthroughflexiblepipelinesystemtolinktheexistinghydro-transportsystem.Thethreeoptionshavebeenproposedtotransportoilsandsslurryfromthefacetoafixedpipelinesystembasedonpreliminaryeconomicmodeling,simulationandanalysisofvariousconceptualmodels.ThePWAsystemisoneofthethreeAFSoptions.AlotofeffortshavebeeninvestedtoconceptualizationofthePWAmechanicalsystemanddetailnumericalmodelingforinvestigationofoilsandsmultiple-phaseprobleminpipeline[1-4].AconceptualdesignofthePWAsystemhasbeenproposedinourlab.Inthisproposal,thePWAsystemiscomposedoflinkagesofpipewagonsconnectedwithflexiblepipes.Thisflexiblearrangementaccommodatesthehorizontalandverticaldisplacementsofthemobilesystemasitfollowsthehydraulicshovelsintheexcavationprocess.Inallresearch,alotofattentionhasbeengiventostudythesingle-phaseandmultiphaseflowofoilsandsslurryinPWAflexiblepipe.Theme-chanicsofoilsandsslurryflowinPWAflexiblepipelinesystemhasbeenformulatedandsimulatedoveranextendedperiod[1].Anumericalsimulatorhasbeendeve-lopedtoprovidenumericalsolutionsoftheflowinflexiblepipeasa3-Dmultiphaseproblem[2].However,implementationofthePWAsysteminreal-timeandinsideavirtualenvironment,hasnotbeencarriedout.And,therehasnotbeeninvestigationonsystemmotionandengineeringperformanceanalysisofthePWAsystemsofar.Thecontinuingresearchwillexaminethehandlingperformanceofthesystemtorepresentthemotionsandforcesofvariouscomponentsbymodelingandsimulateingreal-wordPWAsysteminavirtuallaboratory.Theliteraturethatbeenreviewedinreference[5]indicatesaconsistentviewpointofthevirtualprototypemodelingusingtosimulatethegroundarticulatingpipeline(GAP)system.Therefore,thismethodologystillwillbeusedinthesimulationofthePWAsystem.Mechanicalsystemsimulation(MSS)inADAMSsoftwarecanbeusedforongoingvirtualmodelingandsimulationofthePWAsystem.MSScanbeemployedtosimulatethemotionandforceofthePWAsystemsbasedonmachinerykinematicsanddynamics.InordertorealizedynamicmodelingofthePWAsystem,thekinematicsanddynamicsmodelsofthesystemarebuiltintermsofthetheoryofmachinesandmechanisms[6,7].Theprinciplesofmechanics[8]canbeusedtostaticmodelingmechanicalsystem.So,thesolvedkinematicsanddynamicsofmachinerycanyieldequationsfordynamic-motion,static-forceanddynamic-forceanalysis[9].However,forthedynamicsimulationofthePWAsystemtwokeyfactorsdifferfromtheGAPsystem.Oneofthekeyfactorsissystemkinematicsmodeling.Thepipelinesexhibithighlygeometricallynonlinearbehavior.Theyareveryflexibleandundergolargedisplacementsbeforeattainingtheirequilibriumconfiguration.Duetothisinherentlynonlinearbehavior,theflexiblepipelinesdonotfittheassumptionofrigidity.Theyusuallyhavenoeffectonthekinematicsofthesystembutdoplayaroleinsupplyingforces.Thepipelinesofthesystemareusuallyignoredduringkinematicanalysis,andtheirforceeffectsareintroducedduringdynamicsimulation[7].Anotherofthekeyfactorsispipelinemodeling.ThePWAsystemismadeupoflinkagesofwagonsconnectedbyrubberpipelines.Therubberpipelinesareusedfortransmittingforcesordisplacementsbetweenwagons.Becausetransmissionpathsareoftenconvoluted,andthepipeperformanceisdependentonphenomenonsuchasfrictionandstretching,itisdifficulttomodelpipelinesusingstandardtoolsavailableinmostmechanicalsystemsimulationpackages.ThewaytomodelfixablepipelineinAD-AMSistodiscretizethepipeintosegments.Thesegmentsarethenattachedwithaconstraint.Inthiswork,thetheoreticalmodelingandvirtualprototypesimulationofthePWAhavebeenfocusedon.Usingthevirtualmodeldevelopedinthiswork,thefollowingworkhasbeencarriedout:1)realizationofdynamicsimulation;2)creationof3-Dsolidvisualizationmodelswith3-DmotionforthePWAsystem;3)de-terminationofimportantengineeringdata,suchasmaxi-mumforcenecessarytodrivethePWAmachineryusingrealityandvirtualprototypes;4)analysisofthedistributionoftensionalongpipeandcomparisonofstatictensionwithdynamictension.2.ConcetualDesignofthePWASystemThePWAsystemwillfacilitatetheconveyanceofoilsandsslurrytojointafixedpipelineorexistinghydro-transporttrain(HTP).Thissystemhasbeendesignedanddevelopedtowithstandtheoilsandsmechanicalandchemicalcharacteristicsandhandleoilsandsslurryrateorflowrateof6100tph.Itmustaccommodateproductionfaceadvanceof60m/dayor400m/weekwitharobustsystemcomponentsinterfaces.Theslurrycomponentsizesmustbeafractionofminus80mmwithaspecificgravityof1.6.Thissystemwillworkwithashovel,mobileslurrysystemwithslurrypumpsystem,PWAsystemandfixedpipelinesystem.ThePWAsystemconsistsoflinkagesofwagonsconnectedbyFlexRiteflexiblepipelines.Inthiscombinedsystemtheshovelexcavatesandfeedsdryoilsandslumpsintothemobileslurrysystemandwiththeadditionofhotwaterintothesystem,oilsandsareslurried.TheresultingoilsandsslurryisthenpumpedthroughthePWAsystemtojointhefixedpipelineorexistingHTP.ThePWAsystemwillconsistofaseriesofrigidtrussframesoncastorsandwillbeal-lowedtoswivelrelativetoeachother.Eachframewillsupportconcentrated24”diameterslurryand18”diameterfreshwaterlines.Aflexiblepipelineassemblyisrequiredtoallowflowofbothslurryandfreshwaterwhilepermittingthepositionchangesbetweenadjacenttrusses.FlexRitepipesaremoreflexiblethanconventionalsteelpipesandprovidemaximumbendingwithsmoothflowofmaterials.TheflowacrosstheFlexRitepipelinecanchangeinanydirectionduetotheflexiblenatureofthepipelinesystem.Theflexiblepipecan