1 引 言
目前重慶市主城區內各垃圾站的垃圾出料方式 有以下幾種:
(1) 完全靠人力挖掘,采用這種方式,工人的勞 動強度大,環境惡劣,耗費時間長。
(2) 站內有出料口,出料門的開與關靠銷子鎖 定。當運渣車接渣口對準出料口后,拉開出料門的銷子,垃圾便往下掉入車內。
(3) 站內有出料口,出料門的開與關靠滑輪及 鋼絲繩由手輪控制[ 1 ] 。當運渣車接渣口對準放料口后,轉動手輪,打開出料門。這時會出現2 種情 況:一種情況是垃圾自動向下掉;另一種情況是垃圾不自動向下掉,原因在于垃圾的儲存空間是一個漏 斗形狀,垃圾堆在里面形成相互牽扯,需要外力去攪動才會向下掉。現在的部分運渣車裝料時是粗放型的,垃圾沒 有經過壓縮處理,從而造成運渣車裝料不多,有時一個垃圾站內的垃圾要幾次才能運完。目前環衛系統 廣泛采用壓縮式運渣車,而壓縮式運渣車對垃圾站出料方式有一定要求。為配合壓縮式運渣車裝料, 現有的垃圾站內垃圾出料方式必須改進,以保證垃圾能準確、定量地投入壓縮式運渣車內。
2 垃圾定量出料系統設計方案的比較
壓縮式運渣車接渣口的尺寸為1800 mm ×1000 mm,垃圾站內垃圾出料口的尺寸為1500 mm ×1100 mm,結構為鋼筋混凝土整體澆注而成的矩 形孔。垃圾出料口下端裝配有導向護板,以解決垃圾準確投入運渣車接渣口內。為了解決垃圾定量投入壓縮式運渣車內這一問題,討論的方案有插板式、單卷筒旋轉式、雙卷筒下置旋轉式和雙卷筒上置旋轉式4種。
2.1 插板式
圖1所示為插板式,其優點是結構較簡單。
圖1 插板式
點是插板開、關來回行程較長,關閉不及時會影響定量出料;插板關閉時容易夾料。
2.2 單卷筒旋轉式
圖2所示為單卷筒旋轉式,其優點是結構較簡單;轉動時對垃圾有攪動功能;能定量出料。缺點是卷筒旋轉半徑大,扭矩大;轉動時卷筒對垃圾無擠壓功能;設備在空中安裝、維修不方便;該方案由于卷筒旋轉半徑大,卷筒旋轉板已和運渣車發生干涉,故此方案不可行。
圖2 單卷筒旋轉式(注:括號內的尺寸為參考尺寸,不加括號的尺寸為實際尺寸)Fig. 2 Single reel rotation type
213 雙卷筒下置旋轉式
圖3所示為雙卷筒下置旋轉式,其優點是結構較簡單;工作時左邊卷筒順時針旋轉,右邊卷筒逆時針旋轉,轉動時對垃圾既有攪動功能又有擠壓功能;能定量、準確出料。缺點是垃圾有可能牽扯在漏斗內,不能下料到出料口;設備在空中安裝、維修不方便。
圖3 雙卷筒下置旋轉式(注:括號內的尺寸為參考尺寸,不加括號的尺寸為實際尺寸)Fig. 3 Double reel down rotation type
214 雙卷筒上置旋轉式
圖 4所示為雙卷筒上置旋轉式,其優點是結構較簡單;工作時左邊卷筒順時針旋轉,右邊卷筒逆時針旋轉,轉動時對垃圾既有攪動功能又有擠壓功能;能定量、準確出料;卷筒旋轉半徑不大,又能保證垃圾出料口的有效尺寸;不占用橫 下面的空間,對運渣車進出有利。缺點是設備在空中安裝、維修不方便。
圖4 雙卷筒上置旋轉式(注:括號內的尺寸為參考尺寸,不加括號的尺寸為實際尺寸)Fig. 4 Double reel up rotation type
3 垃圾定量出料系統設計方案的確定經過對上述方案的比較、分析研究,同時結合垃圾站內的土建基礎結構及空間尺寸,確定采用雙卷筒上置旋轉式作為垃圾定量出料系統設計方案。傳動系統用電動機帶動蝸輪減速機[ 2 ] ,通過齒輪傳動改變方向,如圖4所示,使左邊卷筒順時針旋轉,右邊卷筒逆時針旋轉,以實現轉動時對垃圾既有攪動功能又有擠壓功能。
4 雙卷筒旋轉式垃圾定量出料系統設計
4.1 基本參數
垃圾載荷: 5000 kg;電動機: YZ132M226, 960 r/min, 317 kW;小皮帶輪:Φ125 mm;大皮帶輪:Φ355mm;三角皮帶: A型,公稱長度1600 mm;皮帶輪減速比: i1 = 2184;蝸輪減速機:型號WS1802412Ⅱ, 減速比i2 = 41, Z1 = 1, 模數m = 7;旋轉裝置:旋轉半徑R = 260 mm,轉速n = 8.2 r /min。
4.2 卷筒裝置設計
4.2.1 卷筒結構設計
如圖5所示,卷筒裝置采用鋼板加筋板焊接在傳動軸的軸套上,軸套與鋼板、筋板均采用焊接性好的普通碳素結構鋼。軸套與傳動軸采用鍵連接,由于軸套與傳動軸不常拆,故可以在軸套與傳動軸裝配好后點焊處理,以保證良好的連接性。
4.2.2 卷筒軸的設計校核
已知:載荷G = 5000 kg (雙軸承受) , I =πd^4 /64m^4 , E = 220 ×10^9 N /m2 , F =G /29。
圖5 卷筒裝置Fig15 Reel device
軸的直徑d = 90 mm, L = 1900 mm,軸的材料為40Cr,σs = 550 N /mm2 ,安全系數S = 1.5。
對該軸的撓度計算:
軸上徑向受力可簡化為均勻受力,可用下式計算:q =015G/L =2500 ×918 /119 =1129 ×104 (N /m)最大撓度: f = (5qL^4 ) / (384EI)= ( 5 ×1129 ×104 ×1.9^4 ) / ( 384 ×
220 ×109 ×3.14 ×0.09^4 /64)= 3.1 (mm)
該軸徑向最大撓度在正常范圍之內,對于撓度引起的傳動不同心的問題,在實際工程中采用了調心球軸承予以解決[ 3 ] 。
對該軸的抗扭強度校核:
由于該軸同時受扭矩和彎矩作用,根據強度理論得:σ = 10 Me / d3 ≤[σ]最大扭矩T = F ×R = 2500 ×9.8 ×0.26 = 6.37×10^3 (N·m)最大彎矩M = q ×L /2 = 1.29 ×10^4 ×1.9 /2 =2.3 ×10^4 (N·m)得:Me = (M^2 + 0.75T^2 ) 1 /2 = 23 650 (N·m)[σ] = σs /S = 550 /1.5 = 367 (N /mm2 )σ = 10Me / d^3 = 324 (N /mm2 ) < [σ]軸的抗扭強度合格。
413 傳動系統結構設計
如圖6所示,由于卷筒旋轉裝置轉速較低,傳動系統的減速比較大,故采用2級減速,一級為皮帶輪減速,另一級為蝸輪減速機減速。三角皮帶傳動在遇到卡阻時能有效地保護電動機。
圖6 傳動系統結構Fig16 Structure of transmission system
4.4 投料控制系統設計
在卷筒傳動軸端部設置回位控制裝置,卷筒轉動設置為連續轉動及點動2種方式,便于操作。
5 結束語
該出料系統的設計為一種新型的垃圾站內垃圾出料方式,能夠滿足壓縮式運渣車的準確、定量投料的要求。通過在市區一垃圾站投入使用的情況來看,效果顯著。該垃圾站改造前使用的是載重量為5 t的普通敞開式運渣車,要運走該垃圾站內約5 t的垃圾至少需要2次才能運完。由于市區離垃圾處理場普遍較遠,加上來回時間要運完該垃圾站內的垃圾至少花費6 h。改造后使用載重量為5 t的壓縮式運渣車,同量的垃圾只需要一次就能運完,花費時間約2 h。同時減輕了工人的勞動強度,改善了工作環境,減少了車輛來回次數,節約了能源,降低了成本,保護了環境。
參考文獻
[ 1 ] 楊霞. 城市生活垃圾填埋場滲濾液處理工藝的研究. 環境工程, 2000, 18 (5) : 12～14
[ 2 ] 付海明. 移動式卸料機除塵系統設計及應用. 環境工程, 2004, 22 (1) : 41～43
[ 3 ] 徐灝. 機械設計手冊. 北京:機械工業出版社, 1991
