垃圾壓縮站設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算

彭海鴻

（廣州市環(huán)境衛(wèi)生機(jī)械設(shè)備廠，廣東廣州 510450）

垃圾壓縮站設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算

彭海鴻

（廣州市環(huán)境衛(wèi)生機(jī)械設(shè)備廠，廣東廣州 510450）

介紹了垃圾壓縮站的收運(yùn)模式及垃圾壓縮站設(shè)備幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)計(jì)算。

垃圾壓縮站；收運(yùn)模式；設(shè)計(jì)計(jì)算

0 前言

在我國城市化的發(fā)展過程中，隨著城市人口的增加以及人民物質(zhì)生活水平的逐步提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生總量大幅度增加，我國城鎮(zhèn)生活垃圾日產(chǎn)量人均為0.5～1.0 kg，并以年均約10%的速度遞增，垃圾問題已構(gòu)成了對(duì)我國城市環(huán)境的嚴(yán)重威脅，因此，垃圾處理問題便成為最棘手亟需解決的難題。

廣環(huán)垃圾壓縮站屬于中小型垃圾壓縮站，適用于城鄉(xiāng)垃圾的定點(diǎn)收集和運(yùn)輸。其設(shè)備由垃圾壓縮機(jī)、配套車輛、液壓泵站、車廂舉升機(jī)構(gòu)及其它附件組成。

1 垃圾壓縮站的收運(yùn)模式

廣環(huán)垃圾壓縮站的收運(yùn)模式作業(yè)工藝流程（圖1）。其配套的垃圾運(yùn)輸車車廂和底盤是可分離的。當(dāng)垃圾車倒車進(jìn)入站內(nèi)后，通過導(dǎo)軌裝置的導(dǎo)引，停在指定位置。然后啟動(dòng)站內(nèi)液壓泵站，驅(qū)動(dòng)車廂舉升機(jī)構(gòu)的油缸將車廂舉起，底盤脫離開出，繼而將車廂放落地面與垃圾壓縮機(jī)對(duì)接。垃圾壓縮機(jī)的作用在于推送壓縮垃圾進(jìn)入車廂內(nèi)，當(dāng)由手推車、三輪車、朔料膠桶等垃圾收集工具將松散垃圾投入壓縮機(jī)的投料腔時(shí)，通過液壓泵站的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)油缸使壓縮機(jī)推板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)（圖2），不斷對(duì)松散垃圾進(jìn)行壓縮并推入車廂內(nèi)。當(dāng)車廂內(nèi)垃圾裝滿時(shí)，車廂舉升機(jī)構(gòu)重新將滿載車廂舉起，放回底盤上，出站運(yùn)往垃圾終處理場卸掉垃圾。

圖1 作業(yè)工藝流程圖

2 車廂舉升機(jī)構(gòu)油缸的設(shè)計(jì)

2.1 舉升油缸直徑的確定

由于廣環(huán)垃圾壓縮站配套車輛系列有20.7 m3、25.6 m3、27 m3、34 m3等幾種，所以舉升油缸的設(shè)計(jì)以34 m3車廂滿載質(zhì)量為依據(jù)。

首先設(shè)定液壓系統(tǒng)工作壓力為p= 130(kgf/cm2)，壓縮后垃圾的密度為700(kg/m3)。

34 m3車廂滿載垃圾質(zhì)量為：

G1=34×700=23 800kg，

車廂自重為：G2=6720kg，

車廂滿載整重為：

G=G1+G2=23 800+6 720=30 520kg，

舉升機(jī)構(gòu)為四支油缸，每支承受的力為:

p－液壓系統(tǒng)工作壓力（kgf/cm2），

A－油缸有效斷面積 （cm2），

由圓的面積公式：A=πR2，

得出油缸缸筒半徑為：

油缸直徑為：D=2R=2×4.32=8.64cm，

取油缸直徑為：

D=11 cm。

2.2 舉升油缸的靜力穩(wěn)定性校核

由壓縮站的結(jié)構(gòu)模式(圖2)可以看出，當(dāng)舉升油缸活塞靠近缸體頂蓋時(shí)，活塞缸的外伸部份長，穩(wěn)定性最差。此外，根據(jù)缸體的固定方式及其對(duì)活塞桿的約束情況，活塞桿可近似看作一端自由、另一端固定的壓桿。

圖2 垃圾壓縮站的結(jié)構(gòu)模式

由結(jié)構(gòu)計(jì)算知，活塞桿長度為：l=142 cm。

由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[1]P148頁公式計(jì)算油缸的臨界載荷。

式中：E-彈性模數(shù)（kg/cm2），

J=Jmin-油缸活塞桿截面的中心距中的最小值（cm4），

l-活塞桿長度（cm），

η-穩(wěn)定系數(shù)（由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[1]表1-82〈84查得）。

式中 P0-臨界載荷（kgf），

由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[1]表1-81查的，鋼的穩(wěn)定裕度為1.5＜3.0。

由此可知，舉升油缸的靜力穩(wěn)定性沒有問題。

2.3 垃圾壓縮機(jī)推板油缸推力的計(jì)算

取推板油缸缸經(jīng)為:D=115(mm)；液壓系統(tǒng)工作壓力為：p=130（kgf/cm2）。

根據(jù)上圖壓縮站的結(jié)構(gòu)模式，得出推板的壓縮力為：

2.4 鎖緊鉤強(qiáng)度的校核

鎖緊鉤的結(jié)構(gòu)(圖3)。

圖3 鎖緊鉤的結(jié)構(gòu)

其所承受的力為：

作用在鎖緊鉤的彎矩為：

M=F′l=12 632.5×9.28=117 229.6kgf·cm，

鎖緊鉤中部橫截面面積為：

A1=10.5×6=63cm2，

拉力和彎矩作用下的正應(yīng)力為：

式中，W為抗彎截面模數(shù)。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[1]P107頁表1-63得：

查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[1]P462頁表2-5知A3鋼的屈服強(qiáng)度為：σs=22（kgf/mm2）。

σ=808（kgf/cm2）= 8.08（kgf/mm2）＜22（kgf/mm2）。

所以，鎖緊鉤的機(jī)械強(qiáng)度足夠。

3 結(jié)語

國內(nèi)外垃圾壓縮站有多種型式，本文介紹的是廣環(huán)牌水平平推式E型壓縮站的收運(yùn)模式和重要節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)計(jì)算，供同行參考。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第1卷［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

Calculation of Garbage Compression Station Equipment

PENG Hai-hong
（Guangzhou Environmental Sanitation Machinery Equipment Factory，Guangzhou510450，China）

Introduces the design calculation of compression station equipment for compressed garbage collection and transportation mode and garbage station.

garbage compression station；collection and transportation mode；design and calculation

TH123

A

1009－9492(2014)05－0201－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.052

彭海鴻，男，1963年生，廣東海豐人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：環(huán)衛(wèi)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和研制。

(編輯：王智圣)

2014－03－26