垃圾压缩站设备的设计计算

彭海鸿

（广州市环境卫生机械设备厂，广东广州 510450）

垃圾压缩站设备的设计计算

彭海鸿

（广州市环境卫生机械设备厂，广东广州 510450）

介绍了垃圾压缩站的收运模式及垃圾压缩站设备几个重要节点的设计计算。

垃圾压缩站；收运模式；设计计算

0 前言

在我国城市化的发展过程中，随着城市人口的增加以及人民物质生活水平的逐步提高，城市生活垃圾的产生总量大幅度增加，我国城镇生活垃圾日产量人均为0.5～1.0 kg，并以年均约10%的速度递增，垃圾问题已构成了对我国城市环境的严重威胁，因此，垃圾处理问题便成为最棘手亟需解决的难题。

广环垃圾压缩站属于中小型垃圾压缩站，适用于城乡垃圾的定点收集和运输。其设备由垃圾压缩机、配套车辆、液压泵站、车厢举升机构及其它附件组成。

1 垃圾压缩站的收运模式

广环垃圾压缩站的收运模式作业工艺流程（图1）。其配套的垃圾运输车车厢和底盘是可分离的。当垃圾车倒车进入站内后，通过导轨装置的导引，停在指定位置。然后启动站内液压泵站，驱动车厢举升机构的油缸将车厢举起，底盘脱离开出，继而将车厢放落地面与垃圾压缩机对接。垃圾压缩机的作用在于推送压缩垃圾进入车厢内，当由手推车、三轮车、朔料胶桶等垃圾收集工具将松散垃圾投入压缩机的投料腔时，通过液压泵站的动力驱动油缸使压缩机推板作往复运动（图2），不断对松散垃圾进行压缩并推入车厢内。当车厢内垃圾装满时，车厢举升机构重新将满载车厢举起，放回底盘上，出站运往垃圾终处理场卸掉垃圾。

图1 作业工艺流程图

2 车厢举升机构油缸的设计

2.1 举升油缸直径的确定

由于广环垃圾压缩站配套车辆系列有20.7 m3、25.6 m3、27 m3、34 m3等几种，所以举升油缸的设计以34 m3车厢满载质量为依据。

首先设定液压系统工作压力为p= 130(kgf/cm2)，压缩后垃圾的密度为700(kg/m3)。

34 m3车厢满载垃圾质量为：

G1=34×700=23 800kg，

车厢自重为：G2=6720kg，

车厢满载整重为：

G=G1+G2=23 800+6 720=30 520kg，

举升机构为四支油缸，每支承受的力为:

p－液压系统工作压力（kgf/cm2），

A－油缸有效断面积 （cm2），

由圆的面积公式：A=πR2，

得出油缸缸筒半径为：

油缸直径为：D=2R=2×4.32=8.64cm，

取油缸直径为：

D=11 cm。

2.2 举升油缸的静力稳定性校核

由压缩站的结构模式(图2)可以看出，当举升油缸活塞靠近缸体顶盖时，活塞缸的外伸部份长，稳定性最差。此外，根据缸体的固定方式及其对活塞杆的约束情况，活塞杆可近似看作一端自由、另一端固定的压杆。

图2 垃圾压缩站的结构模式

由结构计算知，活塞杆长度为：l=142 cm。

由《机械设计手册》[1]P148页公式计算油缸的临界载荷。

式中：E-弹性模数（kg/cm2），

J=Jmin-油缸活塞杆截面的中心距中的最小值（cm4），

l-活塞杆长度（cm），

η-稳定系数（由《机械设计手册》[1]表1-82〈84查得）。

式中 P0-临界载荷（kgf），

由《机械设计手册》[1]表1-81查的，钢的稳定裕度为1.5＜3.0。

由此可知，举升油缸的静力稳定性没有问题。

2.3 垃圾压缩机推板油缸推力的计算

取推板油缸缸经为:D=115(mm)；液压系统工作压力为：p=130（kgf/cm2）。

根据上图压缩站的结构模式，得出推板的压缩力为：

2.4 锁紧钩强度的校核

锁紧钩的结构(图3)。

图3 锁紧钩的结构

其所承受的力为：

作用在锁紧钩的弯矩为：

M=F′l=12 632.5×9.28=117 229.6kgf·cm，

锁紧钩中部横截面面积为：

A1=10.5×6=63cm2，

拉力和弯矩作用下的正应力为：

式中，W为抗弯截面模数。查《机械设计手册》[1]P107页表1-63得：

查《机械设计手册》[1]P462页表2-5知A3钢的屈服强度为：σs=22（kgf/mm2）。

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

所以，锁紧钩的机械强度足够。

3 结语

国内外垃圾压缩站有多种型式，本文介绍的是广环牌水平平推式E型压缩站的收运模式和重要节点的设计计算，供同行参考。

［1］成大先.机械设计手册：第1卷［M］.北京：化学工业出版社，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

彭海鸿，男，1963年生，广东海丰人，大学本科，工程师。研究领域：环卫机械设备的设计和研制。

(编辑：王智圣)

2014－03－26