毕业设计（论文）-列车垃圾处理装置的设计

I摘要列车垃圾处理装置主要完成对列车垃圾的预处理，包括分选、破碎和压缩。及时有效地对列车垃圾进行分类和处理，既提高了垃圾资源的利用水平，又减少了垃圾处置量，是实现垃圾资源化和减量化的重要途径和手段。本文首先调查了列车垃圾处理装置的研究背景及现况；接着，在分析设计要求及机构功能要求的基础上提出了本次设计的总体方案；然后，对各装置及主要零部件进行了详细设计及校核；最后，应用AutoCAD制图软件绘制了装配图和主要零件图。通过本次设计巩固了大学所学专业知识，也掌握了普通机械的设计理论和流程，熟悉了AutoCAD制图软件的使用。关键词：垃圾，分选，破碎，压缩全套图纸加V信153893706或扣3346389411AbstractThetraingarbagedisposalequipmentmainlycompletesthepretreatmentoftraingarbage,includingsorting,crushingandcompressing.Theclassificationandtreatmentoftraingarbageinatimelyandeffectivewaycannotonlyimprovetheutilizationlevelofgarbageresources,butalsoreducetheamountofwastedisposal.Itisanimportantwayandmeanstorealizethewasterecyclingandwastereduction.Thispaperfirstlyinvestigatestheresearchbackgroundandcurrentstatusoftraingarbagedisposaldevice;then,basedontheanalysisofthedesignrequirementsandfunctionrequirementsofthemechanismputforwardtheoverallschemeofthedesign;then,thedeviceandthemainpartsofthedetaileddesignandverification;finally,applicationofAutoCADdrawingsoftwaretodrawtheassemblydrawingandthemainpartsfigure.Throughthisdesign,consolidatetheprofessionalknowledgelearnedbytheUniversity,alsomasteredthedesigntheoryandprocessofordinarymachinery,familiarwiththeuseofAutoCADmappingsoftware.Keywords:Garbage,Sorting,Crushing,Compression目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1研究背景及意义 11.2国内外研究现状 2第2章总体设计 52.1设计要求 52.2方案选定 52.2.1处理装置构方案 52.2.2破碎机构方案 52.2.3压实机构方案 62.2.4总体方案 62.3工作原理 7第3章主要零部件的设计与校核 83.1动力设计 83.1.1电动机的选用 83.1.2减速器的选用 83.2V带传动设计 93.2.1V带的基本参数 93.2.2带轮结构的设计 113.3传动轴的设计与校核 123.3.1尺寸与结构设计计算 123.3.2强度校核计算 133.4排料螺旋设计 153.4.1螺旋直径和转速 153.4.2螺旋的型号选择 163.5标准件的选择与校核 173.5.1轴承 173.5.2键 183.5.3联轴器 183.6筛筒的设计 193.6.1筛筒的整体设计 193.6.2筛片的设计 193.6.3筛筒的倾斜角确定 203.7压缩液压缸的设计 203.7.1液压缸工作压力的确定 203.7.2液压缸内径D及活塞杆直径d的确定 203.7.3液压缸壁厚及外径的计算 223.7.4液压缸工作行程和缸体长度的确定 243.8机架的设计 243.8.1机架的选择与设计 243.8.2机架连接螺栓的校核 25总结 27参考文献 28致谢 29第1章绪论列车垃圾处理装置主要完成对列车垃圾的预处理，包括分捡、破碎和压缩。通过分捡回收垃圾中的可回收资源，对无法回收的部分进行破碎，目的是改变其形状和大小，以便进一步处理。垃圾被破碎后，进一步压缩，可以减小其所占的体积，增加密度，便于收集和运输。及时有效地对列车垃圾进行分类和处理，既提高了垃圾资源的利用水平，又减少了垃圾处置量，是实现垃圾资源化和减量化的重要途径和手段[1]。1.1研究背景及意义随着我国铁路客运事业发展和人民生活水平的提高，旅客列车客运量呈持续增长趋势。据国家铁路局《2016年铁道统计公报》，2016年全国铁路旅客发送量完成28.14亿人，比上年增加2.79亿人，增长11.0%，其中，国家铁路27.73亿人，比上年增长11.1%；全国铁路旅客周转量完成12579.29亿人公里，比上年增加618.69亿人公里，增长5.2%，其中，国家铁路12527.88亿人公里，比上年增长5.2%[2]。随之而来的是旅客列车垃圾产量的大幅度增加，据相关学者研究，目前我国铁路旅客列车垃圾的产生量已超过每年20万吨[3]，由此表明旅客列车垃圾产量十分可观。因此，铁路旅客列车垃圾的减量化和处理处置技术就成为包括铁路主管部门在内的社会各界密切关注的问题。列车垃圾产量的快速增加对垃圾的处理提出了更高的要求，如不能得到有效的处理，会对列车内部和外部环境产生很大的威胁。20世纪90年代以前，我国铁路部门大都将旅客列车运行过程中产生的垃圾清出车外，日积月累在铁路两侧形成了长长的污染带，可降解的垃圾腐烂发霉产生异味，难降解的塑料袋、白色快餐盒形成沿线典型的“白色污染带”，而轻质垃圾则随风飘扬，这既对置身于列车中的旅客和工作人员造成身心影响，又对铁路沿线的土壤、大气和水环境构成严重威胁[4]。近年来，随着铁路事业的发展以及人们对环境的重视，这种直接将垃圾处理出列车的现象有了很大改观。目前，铁路部门实行的是在车厢内人工进行垃圾的收集，将垃圾袋装化，到站后将垃圾下交的方法[5]，这样虽然在很大程度上解决了列车垃圾污染铁路沿线的弊端，但是也带来了一些新的问题：采用混合收集的处理方式，即将金属、塑料等难降解物质混入食物残渣等易降解部分一并袋装，不仅增加了旅客列车垃圾无害化处理的难度，而且在很大程度上浪费了资源。如果实现旅客列车垃圾的分类收集和处理，食品垃圾既可堆肥，也可以焚烧供热，塑料、瓶罐、废纸可以回收利用。将列车垃圾进行分选处理符合垃圾资源化战略，不仅提高了社会效益，做到物尽其用，取得一定的经济效益的同时，还产生了巨大的环境效益，因此设计出符合列车使用要求的垃圾处理装置具有十分广泛的应用前景。综上所述，国外研究生产的垃圾处理装置，针对不同的垃圾成分能达到一定的分选效果，但并不完全适用于我国的列车，而国内目前这方面研究并不丰富，因此该课题具有很好的研究前景。本次毕业设计课题主要是研究设计适用于我国当代旅客列车使用的车载垃圾处理装置，根据列车垃圾的组成特点制定垃圾处理的总体设计方案，并确定其主要的装配方案，根据分选、粉碎和压实三个环节设计出传动路线、传动方案的选择，并设计校核主要传动零件的强度及参数。该课题虽然还具有一定的局限性，但是对我国列车垃圾处理装置的研究和发展具有一定的帮助和推动作用，引起人们对列车垃圾的减量化处理的重视，实现列车垃圾无害化处理的同时还能提高社会效益和经济效益。通过本次毕业设计，培养了我综合运用多学科的理论知识与技能解决具有一定复杂程度的工程实际问题的能力。1.2国内外研究现状目前，国内外专家都注意到了日趋庞大的列车垃圾产生量，尤其是发达国家对旅客列车垃圾的减量化处理十分重视，技术和管理也较先进。Dubey等人对印度城市列车垃圾的收集、分类、处理处置等做过比较详尽的研究与探讨，指出在Pune，很多的研究小组都在想办法使垃圾在不污染环境的情况下被人们再次利用，目前，每月有200吨的垃圾通过堆肥技术变废为宝[6]。日本旅客铁路运输公司针对新干线的开业，决定引进垃圾分选处理装置，以确保在垃圾减量化处理的同时，还可提高排放垃圾中有用物质的资源回收率，节省垃圾存放空间并促进自动分类装置的系统化[7]。此外，日本还采用可改善环境、推进生态学和有效利用资源的方案，即垃圾分类作业由铁路公司处理，废物焚烧作业委托当地市政部门处理，实现垃圾处理的资源化和专业化[8]。MifuneNaoto提出要对铁路运行中产生的有机废料进行再利用。研究主要是要建立一种方法使庞大的列车废物进行循环利用，其中的废物包括：橡胶类材料、树脂类材料以及普通材料的混合物，并且对再循环利用的可行性进行了深入的探讨[9]。目前，国内对列车垃圾的研究主要集中在对列车垃圾自身特点，如垃圾产量、理化特性，污染特性等方面。在垃圾产量研究方面，刘建等通过对全国六大片区的12次旅客列车垃圾产生情况的调查，分析了不同地区、不同车种、不同类型车厢和不同时段的旅客列车垃圾产量特点，并由此计算了全国旅客列车垃圾的总产量，为制定有效的旅客列车垃圾污染防治措施提供了科学依据。汝宜红等运用数理统计学原理和抽样调查等方法，测定各类列车单位时间垃圾发生量，建立节点统计模型，测算全路段垃圾指定投放站的垃圾投放量，分析垃圾投放量的空间特性，并在其基础上提出我国铁路旅客列车垃圾治理对策建议。在理化特性和污染特性方面，任福民等对旅客列车垃圾的理化特性进行调查研究，提出旅客列车垃圾的规范取样方法，测定垃圾的组成，分析垃圾中C、H、O、N、S的含量，测定垃圾的水分、可燃成分及灰分含量的三组分构成及发热量[10]，为探索旅客列车垃圾的减量化、无害化、资源化途径提供了技术支持。任福民等用现场调研取样和理化分析方法对旅客列车垃圾中重金属含量水平，主要污染元素和主要污染物进行测试，提出旅客列车垃圾重金属污染的防治对策，为科学地处理旅客列车垃圾提供了依据。这些研究的开展，有利于我们掌握列车垃圾的特性，为列车垃圾处理装置的研究奠定了扎实的基础。在列车垃圾处理装置的研究方面，国外对于车载式便携垃圾处理装置的研究相对较多些。Tashman，Philip发明了一种便携式垃圾自动破碎机，能处理的垃圾包括干湿垃圾、玻璃、金属罐、硬纸盒、纸板以及一些合成塑料等。该装置包含两个反向旋转的棘轮钳，进料时经过棘轮钳，进入粉碎室，经过粉碎后，液状垃圾会被收集然后转送到破碎机底部的一个带轮小车中。该发明对一些难以压缩的塑料瓶子特别适用，可以直接将其粉碎压缩至较小的体积。RummierJohnM等发明了一种改进型垃圾处理系统和装置该装置使固体垃圾和液态垃圾在初始状态时就被分开，液态垃圾经过过滤系统过滤，过滤过程中，液态垃圾不断的被搅拌使其能均匀通过每一个过滤单元，最终完成很好的净化。该装置对液态垃圾的净化效果相当不错，很适合汽车、火车、游轮等交通工具使用。EdvardssonChristina等发明了一种改进型垃圾处理系统和装置，该装置首先将液态垃圾以水蒸气形式蒸发掉。剩下的液体可以储存用来作为非饮用水使用，如冲厕所。固体垃圾可以转化成惰性灰或者碳化物，可储存或者直接排入水或空气中。HoffjannClaus等发明了一种车用垃圾处理装置，该装置可以处理固液混合的垃圾。垃圾被收入一个容器中，容器中含有过滤器和分类系统，并且含有搅拌轴，通过活塞压缩运动将垃圾压缩至较小的体积。容器底部有排水系统。当垃圾被压缩时，液体经过过滤器，油类和脂类首先分离，非油脂类经过耦合系统然后送到真空处理系统，脏水直接排出车外，整个过程由控制单元控制。国内列车垃圾处理装置研究相对较少，国家铁路局劳动卫生研究所、地区卫生防疫站、铁路卫生监督所等单位曾对某些区段内旅客列车的垃圾治理情况进行过为数不多的调查研究。1991至1992年，铁道部劳动卫生研究所进行了铁道部科技发展计划《旅客列车垃圾处理技术和装备的可行性研究》项目的研究。课题组在1991至1992年期间对进出北京和东北的18趟旅客列车垃圾产量、成分、密度进行调查研究，首次取得了我国铁路旅客列车垃圾产生情况的第一手资料并进行了旅客列车垃圾收集处理装置的研究，成功研制了列车垃圾压缩处理装置，但并未得到实际应用。锁向荣等设计的旅客列车垃圾收集处理装置可在确保客车车体改动最小的前提下对客车垃圾进行适当的收集压缩处理，垃圾得以减容。智玉奇设计了一种采用机电物理的方法处理列车上生活垃圾的电控机械装置，该装置主要由粉碎机、磨切机，以及动力传动部分共同组成，该装置能将硬性、柔性垃圾一次处理，不需要人工分捡，清洁卫生。塑料袋在磨切温度下收缩成颗粒料，随车排出，不会飞扬起来，利于环保。总体来说，这方面的相关研究目前在国内并不是太丰富，具有很好的研究前景。第2章总体设计2.1设计要求设计一种列车垃圾处理装置，要求进行垃圾处理装置的总体方案设计，并确定其主要的装配方案，根据分选、破碎和压实三个环节设计出传动路线、传动方案的选择，并设计校核主要传动零件的强度及参数。本课题要求进行一种列车垃圾处理装置的机械结构设计。垃圾处理可以由分选、破碎和压实三个环节来实现。图2-1所示为一种列车垃圾处理流程图。图2-1列车垃圾处理流程图2.2方案选定2.2.1处理装置构方案确定列车垃圾处理装置处理装置构方案设计，初选为筛板筛分法。经过对列车垃圾成分的分析，一次分选采用间隙为80mm的筛板，主要用于筛分餐盒、饭盒及大直径瓶罐，二次分选采用间隙为50mm的筛板，主要用于筛分小直径瓶罐。两个筛板均使用厚度为2mm的不锈钢板制成。2.2.2破碎机构方案确定列车垃圾处理装置破碎机构方案设计，初选为剪切式破碎法。经过一次分选进入破碎部分的垃圾大多为大直径塑料瓶、餐盒、饭盒，因此采用剪切式破碎法。剪切破碎机构是固废处理破碎行业的通用设备，主要结构是由两条刀轴组成，靠“剪和切”的原理来完成破碎固体废弃物的过程，马达带动减速机通过刀辊轴将扭矩传递给破碎机的动刀，动刀的刀钩勾住物料往下撕，对辊的刀片像剪刀一样切碎固废。破碎后的物料及预筛分的物料由破碎机底部排出，进入压实部分。2.2.3压实机构方案确定列车垃圾处理装置压实机构方案设计，初选为液压压实。该压实机构由液压系统控制，将经过二次筛分后体积较小的垃圾进行压缩成块，实现垃圾减容以方便存放和运输。其工作原理是将松散状垃圾倒入该垃圾压缩机的储存箱中，经过反复压缩把松散垃圾挤压成高密度块状，并用推出装置将压实成型的高密度垃圾块从垃圾压块机的收集箱中推至不可回收垃圾箱，垃圾中的水分流入污水箱2.2.4总体方案根据上述选定的各机构方案，确定列车垃圾处理装置的整体方案如下图所示。图2-2总体方案简图2.3工作原理工作过程中电动机分成3路，一路通过V带传动直接驱动破碎刀高速旋转；另外两路经减速机减速后后再通过V带传动分别驱动一道筛筒和二道筛筒低速旋转。该装置工作时，列车垃圾通过外部传送机或人工投入到一道筛筒内，一道筛筒间隙为80mm，主要用于筛分餐盒、饭盒及大直径瓶罐，其中直径较小的通过一道筛筒落入二道筛筒内，进行进一步筛选。而未通过一道筛筒的餐盒、饭盒及大直径瓶罐继续沿着倾斜的筛筒下滑进入破碎筒，经破碎刀高速剪切破碎后落入压缩筒内。二次分选采用间隙为50mm的筛板，主要用于筛分小直径瓶罐，落入到二道筛筒的垃圾直径大于50mm的可回收垃圾，不能通过二道筛筒而留下了，而一道筛筒外臂有螺旋输料器，旋转时二道筛筒内的垃圾被螺旋推出到外部的可回收利用箱内，而直径小于50mm的则直接通过二道筛孔落入压缩筒内。系统根据设定好的程序，待压缩筒内的垃圾收集满后压缩筒两端的压缩油缸推动压缩块同时向压缩筒内挤压使得破碎及直径小的垃圾被压缩成块，随后两压缩油缸向一侧推动使得被压缩成块的垃圾推出压缩筒，并由外部设备搬运装车。第3章主要零部件的设计与校核3.1动力设计3.1.1电动机的选用在垃圾处理装置的工作过程中，电机固定在机架上，无其他特殊要求，因此在设计中选用Y系列三相异步电动机。Y系列三相异步电动机是一般用途的全封闭扇冷式鼠笼型三项异步电动机。功率等级与安装尺寸相同，额定电压为380V，额定频率为50Hz。宜使用在没有特殊驱动要求的设备上。Y系列电动机特点是高效、节能、噪音低、振动小、运行可靠，标准化程度高。徐州七洲特种电机有限公司和江苏贝得电机股份有限公司等国内厂商均生产该类型电动机。根据工作参数的要求，处理量为3～4t/h，能耗小于1KW・h/t，则可选择3~4KW的电动机。通过参考国外垃圾处理装置的设计参数，确定采用电动机功率为4KW。在垃圾处理装置工作过程中，对电动机的安装方式无特殊要求。因此从简单经济性出发，选择卧式安装方式。查表10-4-1与4KW电机对应的电机座型可选择2级、4级和6级，2级电机的同步转速为3000r/min，4级电机的同步转速为1500r/min，传动比都比较大，但机器空间较小，使传动受到限制；6级电机的同步转速为1000分／分，传动比较小，因此选定6级电机。根据以上分析，查表10-4-1，选定垃圾处理装置的电动机为Y112M-4。3.1.2减速器的选用电动机的输出转速很高，一般不能直接连接到设备上使用。中间都需要减速器先将速度降低，才能满足设备工作需要。Y112M-4电机同步转速1500r/min，满载转速1440r/min，直接输出对于垃圾处理装置显然转速太高，不能满足垃圾处理装置的实际工作要求，所以需要减速器降低转速。根据设计参数，可以初步计算出减速器应该采用的传动比的范围。按照筛筒转速8~15r/min进行计算：(1)求总传动比i:设计筛筒传动圈直径1500mm左右，减速器联接驱动的托轮直径350mm左右。(2)求出第二级传动比:(3)则求出减速器的传动比i1．在垃圾处理装置的设计中，确定减速器传动比为i1＝5查表9-2-1用单级圆柱齿轮减速器（ZLY型）。3.2V带传动设计3.2.1V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；；查《机械设计基础》表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查《机械设计基础》图13-15选用A型V带，3）确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：；圆整取，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距（2）基准长度：对于A型带选用（3）实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：，查《机械设计基础》表13-3得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得：综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查《机械设计基础》表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A21250中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)3002240.12801.73.2.2带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用实心式结构带轮。3.3传动轴的设计与校核3.3.1尺寸与结构设计计算（1）传动轴上的功率P1，转速n1和转矩T1，（2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该处开有键槽故轴径加大5％～10％，且传动轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径，为了与电机直接保持一致。取；。（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度①为了满足大带轮的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。②初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6208，故，，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度轴肩高度，取，因此，取。③齿轮处由于齿轮分度圆直径，故采用齿轮轴形式，齿轮宽度B=95mm，齿故取。另考虑到齿轮端面与箱体间距10mm以及两级齿轮间位置配比，取，。（4）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接大带轮的平键截面。3.3.2强度校核计算（1）求作用在轴上的力已知高速级蜗轮的分度圆直径为，根据《机械设计》（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则（2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于6208型深沟球轴承，由手册中查得a=18mm。因此，轴的支撑跨距为L1=90mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，，C截面弯矩M总弯矩扭矩（3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力：已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。（4）键的选择采用圆头普通平键A型（GB/T1096—1979）连接，联接大带轮的平键截面，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。3.4排料螺旋设计3.4.1螺旋直径和转速（1）螺旋直径的确定按公式，得螺旋直径式中——螺旋叶片直径（米）；——物料的输送量（吨/时）；——物料的堆积比重（吨/米3）；——水平输送时物料在输送机内的填充系数；——表示物料综合特性的经验系数；——倾斜向上输送时输送量的校正系数；(见表2-2)由表2-1，可以查得输送煤粉时:=0.0415；=0.4；=0.6；=75；由表2-2，=0.8；将原始数据,=0.0415=0.2170按表2-3将螺旋直径圆整为标准螺旋直径，=0.25m。（2）螺旋轴转速的确定按公式带入螺旋直径，得螺旋轴转数：==150把带入公式，校核填充系数：==0.2837此时=0.2837<0.35～0.45，所以降低螺旋机的转数为n=120r/min；再次校核填充系数==0.3546∈(0.35～0.45),所以螺旋机的转数确定为n=120r/min螺旋叶片螺距：S=0.8D=0.8×250=200mm.输送机载荷的横断面面积:F===0.01391805物料在输送时的运移速度:===0.4m/s故:所选螺旋轴叶片直径D=250mm,螺旋轴转速n=120r/min3.4.2螺旋的型号选择螺旋输送机的功率计算螺旋轴克服阻力所需功率:N=在公式中N——螺旋轴所需之功率（千瓦）；——功率备用系数；——生产率（吨/时）；——物料总阻力系数；L输送机水平投影长度（米）H输送机垂直投影长度(米)功率备用系数，考虑在低生产率时螺旋自重对功率的影响较大，以及为了计入空转时的损失，一般取=1.2～1.4；此时螺旋输送机倾斜向上输送，取“+”；式中=1.2，取=1.3。带入公式计算得：N==0.6914KW按公式得驱动装置功率：===0.7355KW由于采用浮动联轴器将驱动装置与螺旋轴直接连接，在其轴上不存在有悬臂负荷，故只需校验转速比：==0.0058由表2-6可知当=250时，=0.060。由于0.0058<0.060，故是安全的。驱动装置的型号选择由,,查<<螺旋输送机手册>>表1-13,得驱动装置为:右装的，功率为的型电动机和型的减速器构成.由，和选得的型号。3.5标准件的选择与校核3.5.1轴承根据前述计算选用的轴承为6208型深沟球轴承。①由滚动轴承样本可查得，轴承背对背或面对面成对安装在轴上时，当量载荷可以按下式计算：②计算动量载荷在设计时选用6208深沟球轴承，查手册知根据，查得查得所以③校核轴承的当量动载荷已知，所以故选用该轴承合适。3.5.2键（1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，尺寸为（2）校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为键的工作长度，合适3.5.3联轴器在电动机和减速器之间的传动，要通过联轴器来实现。根据垃圾处理装置的需要以及电动机和减速器的型号选用合适的联轴器。根据在垃圾处理装置的工作过程中，传动轴有3°倾角，载荷比较平稳的特点，以及简单实用原则，查表5-2-1，选用TL型弹性套柱销联轴器。其特点是结构简单，维护方便，承载能力大，具有一定补偿两轴相对偏移和一般减振性能。一般应用于启动品、经常正反转、载荷平稳的工况。镇江市远程传动机械有限责任公司、西宁市星泰减速机成套设备有限公司和河北省吴桥东风减速机厂等国内厂商均生产该类联轴器。一般连轴器是根据载荷情况、转矩、轴直径和工作转速来选择。转矩Tc由下式求出：式中：—理论转矩，N・m；—公称转矩，N・m；—计算转矩，N・m；P—驱动功率，kw；K—工作情况系数；n—工作转速，r/min；由设计可知，联轴器联接电动机和减速器，联轴器的工作转速n也就是Y112M-4电动机的输出转速，最大为n＝1500r/min。由设计知道，垃圾处理装置属于均匀载荷，查表5-2-2，得工作情况系数为K＝1.0～1.5，取K＝1.5计算。驱动功率也就是电动机的功率P＝4KW。由表10-4-2，电动机Y180L-6的输出轴轴径为：48m。由表9-2-9，ZLY140-20-1减速器的输入轴轴径为28mm。根据电动机和减速器的轴径，查表5-2-22，发现没有标准的LT型弹性套柱销联轴器能够满足轴径要求。根据公称转矩，初步选定电动机和减速器之间的LT型弹性套柱销联轴器型号为TL7，轴孔需要自行加工。TL7公称转矩为Tn＝500Ｎ・ｍ。因为，所以选用TL7型弹性套柱销连轴器满足功率要求。3.6筛筒的设计3.6.1筛筒的整体设计根据对现有国外的垃圾圆筒筛和国内多种其他用途的圆筒筛的调查利研究，圆筒筛有多种类型。根据同一圆周上筛片的多少可分为单片筛和多片筛结构。单片筛便于制造，但是安装和更换不方便。多片筛在制造要求上相对复杂，但是更换更方便，便于维护。筛筒的结构形式也有多种：圆形、多边形和圆加多边复合形。通常采用圆形，因为圆形平衡度好，圆转平稳，加工简单。多边形和复合形的平衡度差，运转震动冲击大，适宜圆筒直径较大和速度较低的情况。在本设计中，我们设计筛筒结构为圆形。采用多筛片安装到筛架上，方便拆卸更换和维护。筛筒的两边同时设计滚圈，作传动环使用。如图2-2所示。3.6.2筛片的设计筛片材料采用8mm厚的Q235钢板。查表2-1-5，采用1.1m宽、8mm厚的钢板制作。筛筒采用同一旋转面六筛片组合，每片筛成6俨弧，内接圆直径为1500mm。筛孔的形状有方孔、圆形孔、六边形孔等。我们将筛孔设计为60圆形孔。筛片设计如图2-3所示。通过螺栓与筛架联接，方便拆卸和维修。根据设计要求的筛简直径1.5m，筛片展开为1080mm总共48块筛片采用钢板16块 774mm。可以采用1.1m宽、2.4m长的钢板分为三块。3.6.3筛筒的倾斜角确定垃圾处理装置工作工程中，垃圾从筛筒一端进入，小尺寸的物料筛分后从筛筒下部送出，大块物料从另一端送出。为了使物料能够从一端运动到另一端，一般可以采用导流板或者使筛筒倾斜的方法。该设备采用了筛筒倾斜安装的方法。筛筒的倾角靠机架的整体设计保证。设计机架前设计筛筒的倾角。圆筒径向倾角一般为3°~5°。垃圾处理装置筛筒的倾斜角会影响垃圾物料在筛筒内的滞留时间口”。在该设计中，垃圾处理装置筛筒的倾斜角设计为5°。3.7压缩液压缸的设计3.7.1液压缸工作压力的确定液压缸的工作压力主要是根据液压设备的类型来确定的，通常对于不同的液压设备，由于工作条件的不同采用的压力范围也不同。表3．1为液压设备常用的工作压力。表2-1液压设备常用的工作压力本设计中采用的是液压机，参考上表所给压力，并结合初步设计要求，现选择液压缸的工作油压Pl=25MPa。3.7.2液压缸内径D及活塞杆直径d的确定图3-4单活塞液压缸计算示意图单活塞杆液压缸计算示意图如图2—4所示，由图可知，（2—1）其中，——液压缸工作压力；——液压缸回油腔背压力；——活塞杆直径与液压缸内径之比；——工作循环中最大的外负载；——液压缸密封处摩擦力，其精确度不易求得，常用液压缸的机械效率进行估算。其中——液压缸的机械效率，一般=0.9～0.97，将代入上式，可求得D本设计中，垃圾压缩装置的压缩能力F=100t=N，液压缸工作油压=25MPa；由于高压系统>16～32MPa时，初算时背压忽略不计，=0；选取机械效率=0．9，由式(2—3)计算得液压缸直径：=77.8mm；液压缸内经D与活塞杆直径d的关系，当工作压力>7(MPa)时，d／D=O．7，则对应活塞杆直径为：0.7=54.5mm；为了便于采用标准的密封元件，按表2—2将液压缸内径D圆整到相近的标准系列(GB2348--93)直径：=80mm；按表2-3将活塞杆直径d圆整到相近的标准系列尺寸：=56mm表3-2液压缸缸筒内径(缸径)尺寸系列(摘自GB2348--93)(单位：mm)表2-3液压缸活塞杆外径(杆径)尺寸系列(摘自GB2348--93)(单位：mm)3.7.3液压缸壁厚及外径的计算液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度，由液压缸的强度条件来计算。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律视壁厚的不同而各异，一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。当／D≤0.08时，可用薄壁缸筒的实用计算公式（2—4）当／D=0.08～0.3时，（2—5）当／D≥0.3时，按厚壁圆筒公式计算，则：（2—6）式中：——液压缸的最高允许工作压力(MPa)；D——液压缸缸筒内径(m)；——缸筒材料的许用应力(MPa)缸筒材料的许用应力=——缸筒材料的屈服强度(MPa)——安全系数通常取=1.5～2.5，根据液压缸的重要程度和工作压力大小等因素选取，工作压力大时n可选取小一些。本设计中选取液压缸的材料为无缝钢管，则：=(100～110)MPa。查典型的液压缸系列产品其缸筒的壁厚值，得出液压缸壁厚为：=15mm计算得液压缸壁厚以后，通过以下步骤进行验算，确保液压缸安全工作。液压缸的额定压力应低于一定的极限值，保证工作安全：（2—7）为了避免缸筒在工作工程中发生塑性变形，液压缸的额定压力应与塑性变形压力有一定的比例范围：（0.35～0.42）(MPa)（2—8）2.3㏒（MPa）（2—9）(3)缸筒径向变形△D值应在允许范围内，而不超过密封件允许范围：（m）（2—10）（4）为确保液压缸的安全使用，缸筒的爆裂压力PE应大于耐压试验压力：2.3㏒(MPa)（2—11）其中——缸筒内径(m)；——缸筒外径(m)；——液压缸的额定压力(MPa)；——缸筒材料的屈服强度(MPa)；——缸筒发生完全塑性变形的压力(MPa)；——缸筒材料的抗拉强度(MPa)；——缸筒材料的弹性模量(MPa)；——液压缸耐压试验压力(MPa)；——缸筒发生爆炸时压力(MPa)；——缸筒材料的泊松系数；钢材：=0．3通过验算，液压缸的壁厚=15mm安全。3.7.4液压缸工作行程和缸体长度的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，查表，最终确定活塞杆行程为=1500mm。3.8机架的设计在机器中支承或容纳零部件称为机架。如支承罐的塔架、容纳传动齿轮的减速器的壳体，机床的床身等等统称为机架。3.8.1机架的选择与设计进行机架结构形式的选择是一个较复杂的过程，对结构形式、构件截面和结点构造等均需要结合具体的情况进行仔细的分析。对结构方案要进行技术经济比较。由于各种设备有不同的规范和要求，制定统一的机架结构选择方法较困难。但是，可以利用结构力学的知识提出下列一般的规则。这些规则是为了节约材料在选择形式时应遵守的一般规律。（1）结构的内力分布情况要与材料的性能相适应，以便发挥材料的优点。轴力较弯矩能更充分地利用材料。杆件受轴力作用时，截面上的材料分布是均匀的，所有材料都能得到充分利用。但在弯矩作用下截面的应力分布是不均匀的，所以材料的应力分布不够经济。机械结构中许多构件所受的都是沿垂直于杆轴的方向作用的。弯矩沿杆变化很迅速。有垂直载荷处，弯矩曲线有曲率，且曲率与载荷集度成正比。最大的弯矩限于一小段内，在较长段内材料不能充分利用，这是弯曲构件不经济的另一原因。（2）结构的作用在于把载荷由施力点传到基础。载荷传递的路程愈短，结构使用的材料愈省。（3）结构的连续性可以降低内力，节省材料。综合考虑机器的工作时所受的力，我选用机体材料HT200铸造机架，力学性能：=200MPa，=340MPa.适于制造箱体、底座类零件。3.8.2机架连接螺栓的校核在校核之前我们必须算出皮带通过带轮作用于轴上的力，因为这个力是直接通过机架传递给螺栓的。下面是求对轴作用力的公式：——轴所受的拉力单位N：z——皮带根数，从同组人员那得到的数据为5根；——单根皮带初拉力单位N；——小带轮的包角；——计算功率=，工况系数，P实际功率；——带轮的圆周速度单位m/s；——小带轮的包角系数；q——每米带长的质量单位kg/m。根据机架的受力位置我们得到这样一个力学模型如图3-6：图3-6机架的受力模型——螺栓对机架的作用力单位。由于是四个螺栓作用我们根据关系可以得到：由公式及已知的数据我们可以得到。再参照选粉机电机机架设计时螺栓连接处预紧力一般取以上，所以螺栓的总受力为安全起见下面