1、编号： _ 毕业论文（设计） 题目 带压缩机构的废弃物回收箱设计 院 （系） 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 学生姓名 王洋 成 绩 指导教师 徐昌贵 （职称） 副教授 2009 年 6月 北京 工商大学 机械工程学院 -机械工程及自动化 摘要 生活垃圾的收运、处理是一个巨大的系统工 程，涉及到从垃圾产生地的收集一直到垃圾的处理方法和垃圾消纳的全过程。为实现垃圾的减容运输，提高运输的效率，解决垃圾在中转站到填埋场的运输过程中对环境的再污染问题，更为有效地利用回收箱容量，进行垃圾的压缩是必要的。目前我国市场上有几种 可压缩垃圾体积的垃圾桶 ，在国外也有一些大型垃圾压缩处理装置，压缩技术正
2、在发展起来，不同的压缩方案渐渐成型。 为实现垃圾的减容运输，提高运输的效率，解决垃圾在中转站到填埋场的运输过程中对环境的再污染问题，更为有效地利用目前的填埋容量。延长填埋场的使用年限，进行垃圾的压缩是必要的。垃 圾压缩的意义主要在于实现垃圾的减容运输和处置，提高设备的使用率，减少运输过程中的消耗。蓬松的垃圾水分含量较高，一般为 40%， 有时甚至高达 60%，而且空隙率大，有压缩的余地。其实质是将填埋场的推土机压实提前到中转站用压缩设备完成，从而优化整个的处置工艺。 关键词 ： 回收箱，垃圾收集桶，压缩，打包，舵机 Abstract The home scrap receives transp
3、orts, processing is a huge systems engineering, involves to has the entire process which from trash the place collection yizhi dao trashs processing method and trash take. In order to realize trash to reduce allows to transport, raises transportations efficiency, solution trash to fills in the stopo
4、ver station buries the field in the transportation process to the environment again contamination concern, uses the recycling tankage effectively, carries on trash the compression is necessary. At present in our country market has several kinds to be possible to reduce trash volume the trash can, in
5、 overseas also has some large-scale trash compression treating plant, the compress technique is developing, the different compression plan takes shape gradually. In order to realize trash to reduce allows to transport, raises transportations efficiency, solution trash to fills in the stopover statio
6、n buries the field in the transportation process to the environment again contamination concern, uses effectively present fills in buries the capacity. The extension fills in buries the field the service life, carries on trash the compression is necessary. Trash compressions significance mainly lies
7、 in realizes trash to reduce allows to transport and handling, raises equipments utilization ratio, reduces in the transportation process the consumption. The fluffy trash moisture content is high, generally is 40%, sometimes even reaches as high as 60%, moreover the percentage of voids is big, has
8、the compression leeway. Its essence is fills in buries the field the bulldozer compaction to arrive the stopover station with to compress ahead of time the equipment to complete, thus optimizes the entire handling craft. Keywords: recycles box; trash gathering tank; compression; pack; servo 北京 工商大学
9、机械工程学院 -机械工程及自动化 目录 摘要 (中文 ) 1 摘要 (英文 ) 2 第 1 章 前言 1 第 2 章 文献综述 2 2.1 城 市垃 圾现 状 2 2.2 垃圾 处理技 术现状及 存在的问 题 2 2.3 改进回收箱的必要性 4 2.4 垃圾的压缩 5 2.5 压缩打包 5 2.6 创新与相关理论 6 2.7 文献 综述总 结 6 第 3 章 回收箱压缩部分的总体设计 8 3.1 回收箱的简介 8 3.2 设计要求 8 3.3 确 定基 本布 局 8 3.4 压缩装置基本布局 9 第 4 章 回 收箱 压缩 功能 设计 10 4.1 压缩功能分析 10 4.2 未来 发展功能
10、11 第 5 章 运动方案的确定 12 5.1 确定运动方案的原则及注意事项 12 5.2 运动方案 12 5.3 运动 方案比 较 13 5.4 回 收 箱体 设 计 13 5.5 回收 箱桶设计 14 第 6 章 压缩传动方案设计 15 6.1 动力选择 15 6.2 运动控制 15 6.3 传动方式选择 15 第 7 章 压缩装置的计算 17 7.1 确定电机功率 17 7.2 舵机选用 17 7.3 压缩机构传动齿轮的强度校核 19 7.4 压缩 机构上危险 轴的校核 22 7.5 压 缩 机 构 的 压 板 最 大 压 力 计 算 25 第 8 章 技术经济分析 30 第 9 章 结
11、束语 31 参考文献 32 谢辞 33 后记 34 附录 35 北京 工商大学 机械工程学院 -机械工程及自动化 第 1 章 前言 垃圾是人类生活的产物，随着经济的发展和物质消费的日趋现代化，城市生活垃圾逐年增多，成为大量废弃物的主要组成部分。城市垃圾已成为严重的社会问题，迫在眉睫，亟待解决。全国 400多座大城市中，有很多城 市存在“垃圾围城城欲摧”的局面。 目前，垃圾问题已成为世界性课题，多年来，世界各地的环保工作者经过不断探索和研究，确定了实现城市垃圾无害化、减量化、资源化的三大目标，并已形成了填埋、焚烧、堆肥、综合处理等几种主要的处理方法。 由此可见，只有寻求一种既经济有效、又无二次污
12、染的解决方案才是真正可行 。下面分析、比较了现阶段垃圾处理技术，探讨了以垃圾压缩解决各种问题的可行性。 我研究设计的 带压缩功能的废弃物 回收箱 适用于各种场合， 现在的回收箱一般都不具有压宿功能，回收箱空间利用率比较低，如果在回收箱内加入一种压宿装置， 就能大大提高回收箱的效率，并且垃圾在运输的过程中不易散发臭喂，很好的制止了二次污染。 垃圾的压缩打包一般在垃圾中转站进行。我们的设想是将这一过程在回收箱内完成，可以实现垃圾的高效、无污染运输和处理。此外，本回收箱还 应 具有新颖可爱的 外观形象，能达到吸引人的目的，同时能增添整体环境的艺术美感， 与人们追求多姿多彩的生活心理相适应。故外观的设
13、计也是我毕业设计一项内容。 第 2 章 文献综述 2.1 城市垃圾现状 随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城镇垃圾的产生量和堆积量均在逐年增加。 8O年代，全国工业固体废物的产生量增长幅度较大，但在 进入 90 年代后，其增长速度略有减缓， 1991年和 1995 年，工业固体废物年产生量分别为 5.88 亿吨和 6.45 亿吨，但同期城镇生活垃圾量却在以10左 右的年增长率递增 。到 1995 年，中国城市总数已达 640 座，垃圾清运量达 10750 万吨。城镇垃圾的增长和构成的变化，主要取决于城镇人口的增长、居民消费水平、消费结构的变化以及煤气普及率的提高、净菜上市和包装食品增加
14、等因素。中国垃圾处理历史数据（资料来源：中国统计年鉴， 1996）同时 居民生活水平和消费结构的改变 不仅影响城市垃圾的产量，也影响着城市垃圾的成分。尤其是近十年来，随着改革开放的进一步深化，居民收人不断增加，人民的生活水平不断提高，包装产品的消费，以及废纸、塑料、玻璃、金属、织物等可回收物的消费不断增加。 2.2 垃圾处理基本流程 垃圾处理基本流程如下图： 图 2-1 垃圾处理流程图 治理城镇垃圾是一个系统工程，包括垃圾的收集、运输、转运、处理及资源利用等环节。目前中国采用的垃圾处理场与资源化技术同世界其他国家一样，主要采用卫生填埋、堆肥、焚烧等方法，其中大部分城市垃圾采用堆放、简易填埋处理
15、，卫生填埋、机 械化堆肥、焚烧处理也有部分应用。北京 工商大学 机械工程学院 -机械工程及自动化 表 1 说明中国城市生活垃圾处理方式（ 1995 年），主要有垃圾制建筑材料（砖）和综合利用等。 处理量 所占比例（） 堆放及简易处理 卫生填埋 高温堆肥 焚烧 其他处理方式 * 232520 51073 7095 2000 1832 78.95 17.34 2.41 0.68 0.62 合计 294520 100 表 2-1 垃圾处理量 2.2 垃圾处理技术现状及存在的问题 2.2.1 垃圾处理技术现状 中国垃圾处理起步较晚，垃圾无害化处理能力较低，曾出现垃圾包围城市 的严重局面。近年来，中国环
16、境卫生行业有了较大的发展，使城镇垃圾处理水平提高，垃圾包围城市的现象有所缓解。据1994年统计，全国城市共有环卫职工约 38万人，拥有各种环卫机械约 34400辆，垃圾处理率达 35.8，建成无害化处理场 609 座，垃圾的无害化处理能力和处理率近几年来增长十分显著。中国主要城市都建立了环境卫生科研机构，开展了城市垃圾处理技术、设备的研究工作。 “八五 ”期间国家即拨款近千万元、 贷款数千万元用于开展城市垃圾堆肥、填埋、焚烧及资源化利用的科研、开发和示范项目的建设。 1. 垃圾焚烧技术 焚烧处 理技术是实现垃圾无害化、减量化、资源化的较好的途径。通过焚烧可以使可燃性垃圾氧化分解，达到减少容积。
17、去除毒性，回收能量以及副产品的目的。然而， 我国中等以上城市的垃圾低位热值一般在 2512 4605 kJ kg 范围内，国内大中城市和经济发达地区还不完全具备焚烧处理垃圾的条件。而一些中小城市尚不具备该条件。又因垃圾焚烧过程中产生的二恶英等有害气体，能引发癌症、皮肤病和生殖障碍，对烟气的处理成本高，同时造成了黑色金属等可资源化有价物的浪费，焚烧处理对垃圾的热值要求高，而我国垃圾有机物含量低，水份含量高，降低了其焚 烧价值。所以现今在全国范围内很难进行大范围的推广和应用。 2. 垃圾堆肥技术 城市垃圾中含有许多的有机物，有机垃圾堆肥后可作为肥料和土壤改良剂施用于农田。这不仅解决了环境污染和垃圾
18、无害化问题，也为农业生产提供了有用物质，从而维持了自然界的良性循环。 3. 卫生填埋技术 卫生填埋是一种垃圾的最终处理方法，其实质是将垃圾铺成有一定厚度的薄层，加以压实，并覆盖土壤。但是，防渗漏处理必须格外小心，并且需要长期严格的安全、环保管理，形成垃圾 土壤 垃圾压层，最后用 0.5以上的土壤层封闭后绿化。由于其工艺简单，投资较 少，在国内外得到了广泛采用，也是我国目前主要的垃圾处理方法。 2.2.2 存在的问题 以上的垃圾处理技术，主要存在以下几个方面的问题： 垃圾焚烧技术的应用取决于热值和燃烧气的控制。并且 燃烧过程中会排放大量废气，造成二次污染；产出毒性很大并有致癌作用 的“ 二恶英
19、” ，这一现象已引起国际社会的高度重视，西方发达国家已在有计划地关闭垃圾焚烧炉 。如果处理不当就 会造成经济负担和二次空气污染。 垃圾堆肥技术 其缺点是工程投资大、生产的肥料肥效低、销售困难； 这项 技术目前仍然是处理成本最为低廉和对垃圾资源化处理的技术措施之一， 但堆肥过程中有机物的分解很难完全，无害化难彻底，堆肥时间长，占地面积大，有机肥的肥效较化肥低，有机肥的推广也较困难。 卫生填埋技术 其缺点是占地面积大、易污染大气和地下水、渗漏水处理难度大； 但是这项技术是处理城市垃圾的最终手段。 2.3 改进回收箱的必要性 虽然 北京总体环境得到了明显好转 ， 但是仍有一些小的地方确被人们忽视了，
20、所以我们经常会看到垃圾桶里只有一半垃圾，但桶边却堆满垃圾，在其附近也经常看到一些回不了家的 垃圾，就连迎接世界友人的天安门广场，也能看到不少垃圾。 通过各种环保资料宣传，发现现存垃圾桶的利用率并不高，人们经常会看到一些回不了家的垃圾，而垃圾桶却都吃不饱，更谈不上分类投放回收利用了。在一些公共场合，虽然到处都有垃圾桶，但由于陈旧无新意，由此可知，大家正确投放垃圾的环保意识亟待提高，同时新型垃圾桶的设计问题摆在了工程设计人员面前。 2.4 垃圾的压缩 根据我国城市垃圾的现状 :城市垃圾中无机成分多于有机成分；不可燃成分多于可燃成份；不可堆肥成分多于可堆肥成分。 按垃圾成分大致有如下比例：炉灰、灰土
21、等无 机成分约占 56%，菜皮及其他食物垃圾约占 36%，纸类、织物类、金属、塑料等不到 10%。 所以采用卫生填埋技术处理城市垃圾才是最终手段， 其缺点占地面积大、易污染大气和地下水可以通过对垃圾的压缩打包来弥补。对城市垃圾的处理，通过收集车直接将垃圾运至填埋场，此时垃圾的压缩对垃圾运输有着重要的意义，不仅提高了垃圾运输车的转载率，就修建垃圾压缩站和压北京 工商大学 机械工程学院 -机械工程及自动化 缩的运行成本与其他垃圾处理技术相比变的更加经济。随着城市的发展、垃圾量的剧增，人们逐渐重视垃圾的压缩，逐渐意识到垃圾压缩的环境和经济效益。国外已经开发出多种垃圾压缩形式， 如中密度和高密度压缩打
22、包，集装箱压缩运输等，并且也有多年的运行管理经验。 垃圾压缩的意义主要在于实现垃圾的减容运输和处置，提高设备的使用率，减少运输过程中的消耗。蓬松的垃圾水分含量较高，一般为 40%， 有时甚至高达 60%，而且空隙率大，有压缩的余地。其实质是将填埋场的推土机压实提前到中转站用压缩设备完成，从而优化整个的处置工艺。 2.5 压缩打包 垃圾的压缩打包一般在垃圾中转站进行。从收集车运至中转站的垃圾，进压缩打包设备进行压实，形成包裹后进行转运，包裹可以分为自成型包裹和加包装的捆扎式包裹，前者对垃 圾性质的要求较高，如垃圾的成分、粒径、含水率等，以保证有足够的粘结力粘结成型。目前国内的垃圾未经严格的分类，
23、各种垃圾混在一起，很难形成自成型的包裹。捆扎式的包裹需要有相应的捆扎设备，较适合目前国内的垃圾状况。 蓬松的垃圾密度为 0.5t/m3 左右，经压缩打包，垃圾的密度可以达到 1t/ m3，考虑大包裹在运输过程膨胀，其密度保持在 0.9t/ m3 左右。垃圾中水分被挤压出来，密实度增加，体积缩小，不仅给运输而且给填埋操作带来极大的方便。其优点主要体现在以下几个方面： 增加垃圾车的运 输效率 .由于垃圾经压缩后体积减少，密度增大，可以更为有效的利用垃圾车的容量 .若采用散装运输， 10t的垃圾车只能装运 5t 的垃圾，压缩打包后可以充分利用 10t 的运输能力 .提高运输效率，其经济效益是明显的
24、.目前， 就 国内首座垃圾 压缩 转运站北京市第四清洁车辆场大屯垃圾转运站，单班设计处理能力每天平均转运垃圾 1500 吨 从中转站运送 1t 垃圾到填埋场的成本是 30 元左右，若按增加运输效率 30%计，在同样车次的情况下，可节约运输成本 30%， 1 年下来可节约近 500 万元。 同样，压缩打包也提高了填 埋场的容积利用率。散装的垃圾经推铺压实后密度可以达到 0.7t/ m3，但散装的垃圾经压缩处理后的密度高，经膨胀后可以达到 0.9t/ m3， 因此可填埋更多的垃圾，延长填埋场的使用年限。 垃圾填埋的操作更加简便，垃圾只需以适当的形式堆放到垃圾填埋场，而勿需推出机推铺、压实作业，一个堆放单元只需一台推土机将两排垃圾块推紧，不留下空隙。 减少了填埋场火灾的可能性及苍蝇的滋生，从而减少困扰填埋场操作人员、管理者以及周边环境卫生问题，节约大笔卫生处理上的支 出。 此法的建设和运行费用比较底（仅是堆肥的 30%，焚烧的 10%），而且操作简单。而且勿需经更多、更复杂的处理手段就可以可以避免垃圾在运输过程中的 “跑、撒、滴、漏 ”对环境造成二次污染。 当然，垃圾的压缩打包亦有不足之处。主要表现在增加了压缩打包设备的费用。但设备费用的增加完全可以从采用压缩打包后所节约的费用中得到弥补。
