車箱對接裝置的設(shè)計(jì)

王寧虎，申慧芳，鞏 敏

（長治清華機(jī)械廠技術(shù)中心，山西 長治 046012）

目前垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的垃圾壓縮設(shè)備有水平壓縮和垂直壓縮等形式，其中水平垃圾壓縮設(shè)備運(yùn)行過程中的一個重要環(huán)節(jié)是密封垃圾車箱與垃圾壓縮設(shè)備的對接［1-2］。車箱橫移平臺、縱移裝置是實(shí)現(xiàn)車箱與垃圾壓縮設(shè)備準(zhǔn)確位移、對接功能的裝置，在各種形式的水平壓縮垃圾站中都有使用。借鑒傳統(tǒng)的車箱對接形式將車箱橫移平臺、縱移裝置設(shè)計(jì)為一體的獨(dú)立設(shè)備，能解決目前垃圾站車箱移動中出現(xiàn)的一些問題，提高垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的運(yùn)行效率。

1 車箱對接裝置結(jié)構(gòu)形式及工作原理

1.1 車箱對接裝置結(jié)構(gòu)形式

對接裝置主要由縱移機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)等組成；由液壓系統(tǒng)提供動力，電氣系統(tǒng)執(zhí)行自動和手動控制。液壓動力單元安裝于對接裝置上，電氣系統(tǒng)由垃圾站電氣部分統(tǒng)一控制。

車箱對接裝置的具體形式及主要組成部分見圖1。

圖1 車箱對接裝置

1.2 工作原理

車箱對接裝置是將縱移機(jī)構(gòu)和橫移平臺設(shè)計(jì)為一個整體；垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車（自卸式垃圾車）將垃圾箱放置在橫移平臺上，橫移平臺由橫移液壓馬達(dá)驅(qū)動將垃圾箱橫移至壓縮腔卸料口處，由橫移上的縱移機(jī)構(gòu)將垃圾箱與垃圾壓縮設(shè)備對接，回轉(zhuǎn)油缸將推板與垃圾箱連接，由縱移油缸驅(qū)動垃圾箱往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)垃圾箱和壓縮機(jī)的對接和分離。待垃圾箱（自卸式垃圾車或車廂可卸式垃圾車）裝滿垃圾后由縱移機(jī)構(gòu)將垃圾箱移動至橫移平臺上，由橫移平臺將垃圾箱移至空位，由垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車將垃圾箱運(yùn)走，整套設(shè)備一個工作循環(huán)完成。

2 對接裝置技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 橫移平臺

橫移平臺由架體、輪組、支撐架等主要部件組成。架體主要采用鋼板和矩形鋼管，采用框架式結(jié)構(gòu)，在保證結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的同時盡量減輕質(zhì)量?？v移機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，置于架體內(nèi)實(shí)現(xiàn)車箱的縱移，簡化了機(jī)構(gòu)，提高整體的性能，降低了成本。

橫移平臺主要結(jié)構(gòu)件（橫梁）的確定如下。

材料選用Q235A矩形鋼管，橫梁受力如簡支梁形式，受力見圖2。圖2中A-A截面為危險(xiǎn)截面。

圖2 梁受力示意

式中：M為彎矩；Wx為抗彎截面模量；P為載荷。

再考慮k＝1．1（動載超載10%），φ動載系數(shù)（取 φ=1．2），則 σmax=kφσ 。

η＞2，滿足橫移平臺主要結(jié)構(gòu)件安全性能。

2.2 縱移機(jī)構(gòu)

縱移機(jī)構(gòu)安置在橫移平臺的支撐梁上，將垃圾箱與垃圾壓縮設(shè)備進(jìn)行對接，縱移機(jī)構(gòu)由推板、連桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)柱、縱移油缸和回轉(zhuǎn)油缸等組成，回轉(zhuǎn)油缸將推板與垃圾箱連接，由縱移油缸驅(qū)動推板沿著導(dǎo)桿往復(fù)運(yùn)動使垃圾箱縱向位移，實(shí)現(xiàn)垃圾箱和壓縮機(jī)的對接和分離。

縱移油缸缸徑的確定如下。

根據(jù)縱移機(jī)構(gòu)的推（拉）力和運(yùn)動要求，對接裝置載重量為W1（kN），加上車箱及對接裝置的重量W2（kN），總重量約為W（kN）=W1+W2。滾動摩擦因數(shù)（鋼對鋼）為0．05?？v移油缸的推（拉）力應(yīng)為：F≥（W1+W2）×0．05。液壓系統(tǒng)壓力為P（MPa），初步確定縱移油缸的缸徑為D（mm）=根據(jù)缸徑確定活塞桿徑（速比1∶2）為d（mm）。

2.3 橫移機(jī)構(gòu)

橫移機(jī)構(gòu)由橫移液壓馬達(dá)驅(qū)動橫移平臺沿導(dǎo)軌相對垃圾壓縮設(shè)備作橫向運(yùn)動，將垃圾箱橫移至壓縮腔卸料口處，待垃圾箱裝滿垃圾后由縱移機(jī)構(gòu)將垃圾箱移動至橫移平臺上，由橫移平臺將垃圾箱移至空位。

橫移液壓馬達(dá)的確定如下。

1） 液壓馬達(dá)的扭矩。

對接裝置載重量為W1（kN），加上車箱及對接裝置的重量W2（kN），總重量W=W1+W2。滾動摩擦因數(shù)（鋼對鋼）為μ。則每個馬達(dá)驅(qū)動輪推力F1最小為：F1=W/2×μ。

初步確定驅(qū)動輪直徑為D，則液壓馬達(dá)輸出扭矩T應(yīng)滿足：

T=1．3×W/2×μ×D/2 （Nm）。

2）液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。

對接裝置要求橫移速度為v（m/s），則液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速：

驅(qū)動輪每轉(zhuǎn)的行程πD（m/r）。

橫移速度為V（m/s）×60=V1（m/min）

驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為n=V1/D×π（r/min）。

選取液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速為n（r/min）。

3）液壓馬達(dá)的確定。

根據(jù)橫移平臺的運(yùn)動要求，按液壓馬達(dá)廠商提供的產(chǎn)品樣本。在同時滿足輸出扭矩和輸出轉(zhuǎn)速的條件下，配流盤擺線液壓馬達(dá)（OMT系列）較為適合。

2.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)為橫移平臺、縱移機(jī)構(gòu)等提供動力，液壓控制回路。其工作原理如下：

縱移轉(zhuǎn)換油缸——油泵從油箱吸油（經(jīng)過油濾），油液通過單向閥流過換向閥、液壓鎖、單向節(jié)流閥為縱移轉(zhuǎn)換油缸提供動力，使油缸往復(fù)運(yùn)動，油缸活塞桿通過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)連接縱移推板，使縱移推板抬起、落下以實(shí)現(xiàn)縱移機(jī)構(gòu)與垃圾箱的聯(lián)接。

縱移油缸——油泵從油箱吸油（經(jīng)過油濾），油液通過單向閥流過換向閥、單向節(jié)流閥為縱移油缸提供動力，使油缸往復(fù)運(yùn)動，油缸活塞桿連接縱移推板推動垃圾箱實(shí)現(xiàn)與壓縮設(shè)備的對接、分離。

橫移馬達(dá)——油泵從油箱吸油（經(jīng)過油濾），油液通過單向閥流過換向閥、液壓鎖、單向節(jié)流閥為橫移馬達(dá)提供動力，橫移馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動輪組轉(zhuǎn)動使橫移平臺移動，實(shí)現(xiàn)垃圾箱量FG通過以下方法測定：將分選物料單層均勻擺開放置在地面指定區(qū)域（1 m2）內(nèi)，直至指定區(qū)域看不見地面為止，然后將物料稱重，得出100%的帶寬物料分布率下的單位面積質(zhì)量。部分分選處理物料的處理能力測定結(jié)果見表1。

表1 部分分選處理物料的處理能力測定結(jié)果

5 光電智能分選系統(tǒng)的應(yīng)用

UniSort P4000型光電智能分選系統(tǒng)應(yīng)用主副機(jī)技術(shù)，設(shè)備有效分選寬度4 000 mm，專為衍生替代輔助燃料（RDF）分選設(shè)計(jì)，同時適用于其他廢物的分選，能夠滿足目前和將來各種廢物料的分選，處理能力大，功能多，操作方便，運(yùn)行可靠。設(shè)備可以很容易地進(jìn)行手動或通過設(shè)備總控系統(tǒng)自動切換分選物料種類要求，同時實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制和診斷維護(hù)。能夠處理單位面積質(zhì)量小的輕物料（如紙類和薄膜的分選），性價比很高。

經(jīng)過智能分選后RDF熱值為16 000～25 000 kJ/kg，有利于提高垃圾發(fā)電的規(guī)模和效益，比用原生垃圾焚燒發(fā)電，效率提高25%～35%，使大規(guī)模的熱能循環(huán)利用成為可能；RDF經(jīng)分選、脫氯（PVC含量小于0.3%～0.7%）、脫硫處理，可大大減輕煙氣對設(shè)備的腐蝕，煙氣和灰渣比原生垃圾焚燒時減少2/3，煙氣中的重金屬、氯化合物、二惡英呋喃等含量遠(yuǎn)低于歐盟有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，減少了相關(guān)處理設(shè)備的投資。生活垃圾在水泥窯、電廠、RDF焚燒廠摻燒處理拓展了垃圾處理途徑和提高了能源綜合利用率，具有良好的環(huán)境效益和社會經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)束語

在固體廢物資源化綜合利用中，近紅外線NIR智能分選系統(tǒng)技術(shù)不僅可用于生活垃圾處理分選設(shè)備中可回收物按照物料材質(zhì)、顏色的精細(xì)分選，還可用于在各種垃圾分選預(yù)處理中按照材質(zhì)、顏色分選各種塑料類、紙類、木頭類等可回收物分類分選。該系統(tǒng)能夠提高資源循環(huán)利用的附加值，特別是主副機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，提高了設(shè)備的性價比，能滿足大處理能力的需求。在垃圾轉(zhuǎn)化能源生產(chǎn)RDF過程中，應(yīng)用該技術(shù)能夠去除雜質(zhì)聚氯乙烯（PVC），從源頭降低二惡英產(chǎn)生的可能性，減少鹽酸對設(shè)備的腐蝕，最大限度實(shí)現(xiàn)資源化。