垃圾压缩机构结构设计与研究

2020-06-30陈欢

设备管理与维修 2020年12期

陈欢

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安 710300）

0 引言

随着人们生活水平的不断提高，生活垃圾的产生量与日俱增，如何将城市垃圾进行收集、运输和处理已经变成亟待解决的难题。应运而生的垃圾压缩站已成为城市垃圾综合处理系统的中枢，垃圾处理系统可将松散的垃圾压缩成饼状，减少垃圾聚集的空间，避免在运输过程中因掉落而产生的2 次污染，对整个垃圾处理具有重要意义[1-3]。

针对垃圾处理系统中垂直式垃圾压缩机进行分析，并对主要部件压缩机构进行结构设计与研究，提出设计时的关键要素，为产品的生产加工提供依据。

1 垂直式垃圾压缩机的整体布局及结构

垂直式垃圾压缩机主要是利用压头的重力对垃圾箱内的垃圾施加竖直向下的作用力，具有压缩力度大、压紧压实效果好等诸多优点[4-5]，其工作原理如图1 所示。

从图1 中可知，垂直式垃圾压缩机主要完成以下动作：一是竖直上下直线运动完成垃圾压缩的循环往复；二是水平方向运动将垃圾推出贮存或与垃圾转运车进行对接。

从整体结构来看，可将垂直式垃圾压缩机分为2 大部分，分别是压缩机构和垃圾箱体，如图2 所示，压缩机构主要实现竖直上下运动完成垃圾压缩，垃圾箱体主要实现水平运动完成垃圾贮存和推出。此结构设计的优点主要有以下4 个方面：①能够有效避免多液压缸在垃圾压缩接力过程中出现的停顿现象，避免多缸在配合过程中对液压电气控制系统的要求过高；②减少了多液压缸在运动过程中的能量损耗，减少了所需结构钢材的重量，降低了成本；③避免了多液压缸在安装过程中的人员操作危险，提高了垂直式垃圾压缩机的整体强度；④降低了垂直式垃圾压缩机在土建安装时的房屋要求，减少了建造成本。

图1 垂直式垃圾压缩机工作原理

图2 垂直式垃圾压缩机结构

2 压缩结构设计与研究

压缩机构是垂直式垃圾压缩机整个结构中最为重要的一部分，主要是完成垃圾的压缩，具体的动作可分为2 部分，一是在空载运行时，可以实现压缩机构的快进快退；二是在进行压缩时，可以实现缓慢加压、缓慢退出。此动作设定可以提高整个压缩机构的效率，能够保证整机在良好的状态下运行。

从图3 可以看出，压缩机构包含压缩油缸、压头和立柱总成3 大部分，其中压头的主要作用是与压缩油缸进行有效连接，在压缩垃圾时不断增大与垃圾接触的面积，一般而言，压头上安装有球头座，球头座的主要目的是在压缩垃圾时使压缩油缸能承受一定的偏载，延长压缩油缸的使用寿命。

2.1 压缩油缸的设计

压缩油缸带动压头完成垃圾压缩，而在压缩油缸与压头之间，采用球铰的方式进行联接，球铰联接可在一定范围内任意偏转，当垃圾不平整压缩时，压缩油缸不受偏载的影响，有效保护了压缩油缸。

2.2 压头的设计

图3 压缩机构

在压头的设计过程中，要充分考虑到压头实际的工况以及垂直式垃圾压缩机现场装站的地基可能产生的误差等情况，必须要对压头与垃圾箱体的压缩腔四周的间隙进行优化设计。通常要保证间隙的尺寸在50～60 mm，保证在有轻微的倾斜运动时，压头在上下运行过程中不触碰到箱体，保证在压缩垃圾时也无垃圾的溢出。

2.3 立柱总成的设计。

从图4 可知，立柱总成结构主要由立柱、三角连接架、保险装置及承重梁等部分组成。在压缩机构压缩垃圾时，压缩油缸将受到的反作用力传递到承重梁上，承重梁将受到一个垂直向上的拉力，在提起箱体时，承重梁将受到一个垂直向下的拉力，最大拉力为压缩箱与垃圾块最大重量之和。立柱总成各个组成部分的功能如下：

（1）立柱。立柱是垂直站压缩系统的支撑，为压头和箱体的升降提供导向。为保证设备的高度和抗拉抗压强度，立柱选用方管，方管两端连接板采用30 mm 厚的钢板，立柱在于承重梁和地基连接处采用M24 的螺栓连接。

（2）三角连接架。立柱四周布置4 个三角连接架，主要作用是分担承重梁受力，能够固定立柱，保证整个结构的稳定，防止承重梁变形。三角架支撑管选用矩形管，三角连接架两端连接立柱和承重梁。

（3）承重梁。承重梁的主梁采用拱形结构设计，主梁中间放置压缩油缸，主梁中心上下面为平面，上下装配压缩油缸的固定板，在承重梁受力情况下，拱形主梁可以将垂直方向的受力向边梁、四周的横梁或竖梁转移，大大提高了承重梁的承载能力。拱形主梁采用8 mm 厚的钢板焊接而成，边梁和其余横梁、竖梁采用槽钢，整个承重梁结构设计能满足整机作业时的强度和刚性要求。

（4）保险装置。保险装置主要是由保险油缸、连杆和保险钩3 部分组成，当垃圾箱需要维修保养时，可通过压缩油缸先将垃圾箱提升至安全高度，再通过安装在顶梁之上的保险油缸推动连杆，连杆带动保险钩勾住压台之上安装的横梁，可为进一步维修操作提供安全、可靠的保障。