垃圾壓縮站設備的設計計算

彭海鴻

（廣州市環境衛生機械設備廠，廣東廣州 510450）

垃圾壓縮站設備的設計計算

彭海鴻

（廣州市環境衛生機械設備廠，廣東廣州 510450）

介紹了垃圾壓縮站的收運模式及垃圾壓縮站設備幾個重要節點的設計計算。

垃圾壓縮站；收運模式；設計計算

0 前言

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

廣環垃圾壓縮站屬于中小型垃圾壓縮站，適用于城鄉垃圾的定點收集和運輸。其設備由垃圾壓縮機、配套車輛、液壓泵站、車廂舉升機構及其它附件組成。

1 垃圾壓縮站的收運模式

廣環垃圾壓縮站的收運模式作業工藝流程（圖1）。其配套的垃圾運輸車車廂和底盤是可分離的。當垃圾車倒車進入站內后，通過導軌裝置的導引，停在指定位置。然后啟動站內液壓泵站，驅動車廂舉升機構的油缸將車廂舉起，底盤脫離開出，繼而將車廂放落地面與垃圾壓縮機對接。垃圾壓縮機的作用在于推送壓縮垃圾進入車廂內，當由手推車、三輪車、朔料膠桶等垃圾收集工具將松散垃圾投入壓縮機的投料腔時，通過液壓泵站的動力驅動油缸使壓縮機推板作往復運動（圖2），不斷對松散垃圾進行壓縮并推入車廂內。當車廂內垃圾裝滿時，車廂舉升機構重新將滿載車廂舉起，放回底盤上，出站運往垃圾終處理場卸掉垃圾。

圖1 作業工藝流程圖

2 車廂舉升機構油缸的設計

2.1 舉升油缸直徑的確定

由于廣環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，所以舉升油缸的設計以34 m3車廂滿載質量為依據。

首先設定液壓系統工作壓力為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，

舉升機構為四支油缸，每支承受的力為:

p－液壓系統工作壓力（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 舉升油缸的靜力穩定性校核

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

圖2 垃圾壓縮站的結構模式

由結構計算知，活塞桿長度為：l=142 cm。

由《機械設計手冊》[1]P148頁公式計算油缸的臨界載荷。

式中：E-彈性模數（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-穩定系數（由《機械設計手冊》[1]表1-82〈84查得）。

式中 P0-臨界載荷（kgf），

由《機械設計手冊》[1]表1-81查的，鋼的穩定裕度為1.5＜3.0。

由此可知，舉升油缸的靜力穩定性沒有問題。

2.3 垃圾壓縮機推板油缸推力的計算

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

根據上圖壓縮站的結構模式，得出推板的壓縮力為：

2.4 鎖緊鉤強度的校核

鎖緊鉤的結構(圖3)。

圖3 鎖緊鉤的結構

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力為：

式中，W為抗彎截面模數。查《機械設計手冊》[1]P107頁表1-63得：

查《機械設計手冊》[1]P462頁表2-5知A3鋼的屈服強度為：σs=22（kgf/mm2）。

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

所以，鎖緊鉤的機械強度足夠。

3 結語

國內外垃圾壓縮站有多種型式，本文介紹的是廣環牌水平平推式E型壓縮站的收運模式和重要節點的設計計算，供同行參考。

［1］成大先.機械設計手冊：第1卷［M］.北京：化學工業出版社，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，大學本科，工程師。研究領域：環衛機械設備的設計和研制。

(編輯：王智圣)

2014－03－26