1、学号： 09403307 常 州 大 学毕 业 设 计 （ 论 文 ）（2013 届）题 目 生活垃圾资源化处理系统设计 DN1500滚筒筛 学 生 陈 魁 学 院 机械工程学院 专 业 班 级 装备 093 校内指导教师 袁惠新 专业技术职务 教授 校内指导教师 专业技术职务 二一三年五月I生活垃圾资源化处理系统设计DN1500 滚筒筛摘 要：本计算说明书是关于生活垃圾资源化处理系统设计中的滚筒筛设计，主要根据任务所要求的处理量，来计算出滚筒筛的结构尺寸，并且对滚筒筛进行必要的强度校核，最终目的是为了能够制造出投入实际的生活应用的滚筒筛设备，主要设计工作如下：（1）确定设计方案：计算设计参数
2、、确定滚筒筛级数；（2）工艺计算：计算滚筒转速，确定滚筒筛倾斜角，电机功率等；（3）结构设计：根据给定的垃圾处理量，计算出滚筒筛的长度以及直径；通过对城市生活垃圾的特性研究，确定适宜的滚筒筛孔直径；（4）附件设计：破袋机设计，滚筒架设计，齿轮装置设计，滚轮装置设计；（5）滚筒筛的制造安装、检验维修以及日常操作的注意事项；（6）成本估算；设计结果表明：此滚筒筛的设计，可以应用于城市生活垃圾的初步分选中，解决了垃圾在分选中存在的问题，而且滚筒筛的工作效率也能达到所需的经济利益要求。关键词：垃圾特性研究；滚筒筛；破袋机设计；滚筒筛级数IIlife garbage recycling treatmen
3、t system design - DN1500 drum sieveAbstract: The calculation specification is about the drum sieve design of life garbage recycling treatment system design.According to the handing capacity that tasks required,to calculate the structure size of drum sieve and do strength check of the drum screen.The
4、 ultimate goal is to produce the drum sieve equipment that can be applied into the actual life. The main works of this design are as follows:(1) The design is determined. Design parameters, drum sieve series are included.(2) The process is calculated. Determining drum speed, bank angle of the drum s
5、ieve and the power of motor are designed.(3) The structural is designed. The length and diameter of drum sieves are calculated according to the given the handing capacity of garbage.The appropriate diameter of drum sieves are determined through the study of characteristics of city life garbage.(4) A
6、ccessories are designed. The design of the bag breaking machine,the roller frame,the gearing and the roller device are included.(5) The manufacture and installation of the drum sieve , inspection and repair and daily operation notices. (6) The cost is evaluated.The design results show that the desig
7、n of the drum sieve can be applied to primary select of city life garbage.It solves the problems in the separation of garbage , and the efficiency of drum sieve can reach the required economic interests.Key words: study on characteristics of garbage, drum sieve, the design of the bag breaking machin
8、e, drum sieve series.III目 录1.绪论 .11.1 垃圾的来源及处理现状 .11.1.1 工业垃圾 .21.1.2 生活垃圾 .21.2 课题目标、内容和拟解决的关键问题 .51.2.1 课题研究的目标和内容 .51.2.2 课题拟解决的关键问题 .62 确定设计方案 .72.1 垃圾的组分及特性 .72.1.1 国外城市生活垃圾组分 .72.1.2 国内城市生活垃圾组分 .72.2 方案的原理与选择依据 .72.2.1 方案的原理 .72.2.2 滚筒筛内垃圾的运动分析 .92.2.3 方案选择的依据 .153.1 整个生产线工作情况 .173.2 滚筒筛尺寸计算 .
9、173.2.1 城市生活垃圾的密度 .173.2.2 滚筒筛倾角 .173.2.3 滚筒筛直径 D .173.2.4 滚筒体长 L.183.2.5 滚筒筛筛孔确定 .183.3 滚筒体内垃圾重量与电动机功率计算 .213.3.1 滚筒体内垃圾重量 .213.3.2 滚筒筛电机功率 P .213.4 破袋机基本尺寸计算 .224.强度计算 .244.1 齿轮轴径计算 .244.2 滚筒筛总重量计算 .244.3 轴的校核 .254.3.1 齿轮装置轴的校核 .254.3.2 破袋机轴的校核 .265.滚筒筛的操作与维护 .276.设计工作总结及展望 .296.1 设计工作总结 .296.2 设计
10、工作展望 .307.参考文献 .318.致 谢 .33IV术 语 表）滚 筒 筛 的 倾 斜 角 度 （ - ） （临 界 转 速 （ min/rp-nc）滚 筒 筛 直 径 （ m-D ）滚 筒 筛 壁 厚 （-）（滚 筒 筛 体 积 流 量 h/-3nQ ）滚 筒 筛 质 量 （ kg-m）城 市 生 活 垃 圾 密 度 （3b m/t-d ）滚 筒 筛 小 孔 直 径 （ m-d1）填 充 物 系 数 （ %-F ）总 回 收 率 （ %-tR -v速 度 矫 正 系 数K ）垃 圾 滞 留 时 间 （ s-T）重 力 加 速 度 （ 2s/m-g ）单 位 回 收 率 （ %-uR）过
11、 大 的 质 量 流 量 （ h/t-1Q ）筛 下 的 质 量 流 量 （ h/t-2Q）滚 筒 长 度 （ m-L ）滚 筒 旋 转 线 速 度 （ s/m-V）滚 筒 有 料 工 作 转 速 （ r/in-1n ）滚 筒 无 料 工 作 转 速 （ in/r-n2的 转 速 比与 c1- 的 转 速 比与 c2-Vt-）滚 筒 体 内 垃 圾 重 量 （G ）电 动 机 功 率 （ kw-P）破 袋 机 上 层 进 料 面 积 （ 21 m-S ）破 袋 机 下 层 进 料 面 积 （ 22 m-S）（破 袋 机 上 层 轴 间 中 心 距-a1 ）（破 袋 机 下 层 轴 间 中 心
12、距-a2）率 （破 袋 机 液 压 马 达 额 定 功 WPk-0 ）为 抗 扭 截 面 系 数 （3m-t）轴 的 扭 转 切 应 力 （ a-max MP ）轴 的 外 力 偶 矩 （ N-e M）所 需 时 间 （垃 圾 完 成 一 个 抛 落 过 程 s-t1 ）垃 圾 轴 向 运 动 速 度 （ s/m-v）滚 筒 筛 中 孔 直 径 （ m-d2 ）滚 筒 筛 大 孔 直 径 （-d3）运 动 所 需 时 间 （垃 圾 沿 壁 完 成 一 个 圆 周 s-t2 ）脱 离 角 （ -）流 量 ） （滚 筒 筛 的 处 理 量 （ 质 量 h/t-mQ）环 所 滑 过 长 度 （垃 圾
13、 沿 轴 线 完 成 一 个 循 m-L常州大学本科生毕业设计（论文）第 1 页 共 34 页1.绪论1.1 垃圾的来源及处理现状垃圾就是固体废弃物是指人类在消费、生产、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物( 国外的定义则更加广泛，动物活动产生的废弃物也属于此类)，主要包括固体颗粒、垃圾、变质食品、剩菜剩饭、炉渣、污泥、废弃的制品、动物尸体、废旧用品、破损器皿、残次品、人畜粪便等。有些国家把废油、废酸、废碱、废有机溶剂等高浓度带有化学性质的液体也归为固体废弃物。垃圾的分类：按其组成可分为有机垃圾以及无机垃圾；按其形态可分为固态的垃圾、半固态的垃圾和液态（或者气态）垃圾；按其污染特性可分为有
14、害废物和普通废物等等。在固体废弃物污染环境防治法中可将其分为城市固体垃圾、工业固体垃圾和有害垃圾等。固体废弃物概念以及分类固体废弃物：通常是指在日常生产建设、日常生活和其它的活动中产生的污染环境和影响人体生理心理健康的固态、半固态废弃物的总称，通俗地说，就是我们平时所指的“ 垃圾 ”。固体废弃物主要包括城市生活垃圾、工业固体垃圾、农业垃圾和建筑垃圾等。 （1）城市生活垃圾：主要是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物，即城市生活垃圾。其中主要包括居民生活垃圾、医院垃圾、商业垃圾、庭院垃圾、厨余垃圾。一般来说，城市每人每天产生的垃圾量为 12 公斤，产生垃圾的多少和
15、成分与居民的物质生活水平、生活习惯、人们对于废旧物资回收利用的程度、城市的建筑建设情况等有关。如国内的垃圾主要为厨余垃圾，其中含有较多的有机物，湿性打。对于有的城市来说，每年的垃圾产量就十分惊人。随着城市化进程的加快，许多人住在或即将住在城市，然而城市又是高密度人口集中区、环境被改造成人工化的地区，现阶段，城市垃圾所产生的污染问题极为突出。一般来说，垃圾的产量和城市的发达程度有关，城市越发达，垃圾产量越多，城市越不发达，垃圾的产量反而越少，在低水平国家的大城市，每人每天能够产生 0.50.8 千克；在发达国家的大城市，每人每天产生的垃圾通是 1 公斤左右。 22（2）工业垃圾：指在工业、交通等
16、生产活动中产生的采矿废石、选矿尾矿、燃料废渣、化工生产及冶炼废渣等固体废物，又被称为工业废渣或工业垃圾。工业固体废物按照其来源途径以及物理特性大体可以分为六大类。而按照废渣的毒性又可分为有毒废渣和无毒废渣两类，但凡含有氟、汞、砷、铬、铅、氰等及其化合物和酚、放射性物质的均为有毒废渣。 （3）农业垃圾：指在整个农业生产过程中被废弃的有机物，通常我们所说的农业垃圾主要来自粪便以及植物秸秆。农业生产方面每年都会产生大量的废弃物，但是其中有绝大部分并没有被充分利用，相比于国外发达国家的机械化区域性农业化生产，发展中国家农业上的新兴，使得农业垃圾被利用作为沼气能源更具吸引力，近年来，在农业垃圾的处理上，
17、技术发展较快，也较成熟。（4）建筑垃圾：指人们在从事 建设、拆迁、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的常州大学本科生毕业设计（论文）第 2 页 共 34 页废旧混凝土、渣土、废旧砖石和其他废弃物的统称。按产生源分类，建筑垃圾可分为工程5 渣土、拆迁垃圾、装修垃圾、工程泥浆等；按组成成分分类，建筑垃圾中可分为泥浆、渣土、碎石块、混凝土块、砖瓦碎块、废砂浆、废金属、沥青块、废塑料、废竹木等。 然而，在这四种主要垃圾中，农业垃圾和建筑垃圾组分相对而言比较单一，容易分离，也容易集中处理利用，而工业垃圾和生活垃圾组分复杂，特性各异，在处理技术上有待进一步的研究。1.1.1 工业垃圾如今随着社会的日益进步
18、，工业发展飞速，但随之而来的不仅仅是高端科技产品的亮相，还有数不尽的工业垃圾，这些工业垃圾，绝大部分都是产品生产过程中所遗留的废渣或工业下脚料，企业在处理这些垃圾所耗费的费用上也是一笔巨大的数字。然而，这些工业垃圾，虽然不能够直接的被利用，但是经过一定的工艺流程和设备处理，改变一下垃圾的某些物理或者化学性质，垃圾就可以变废为宝。例如：（1）去皮的电缆，剩余下来的细铜线可以经过切割粉碎，变成极细的铜米或铜粉，而铜米是用废线缆生产的一种新的工业原料，它的使用范围和价值已经远远超过了精铜，在电子工业有广泛的用途。目前电子工业的铜箔是采用电积法生产的，原始的技术是以电解铜为原料，但生产效率低，生产成本
19、高，利用铜米取代电解铜，可以使铜箔的生产效率大幅度提高，生产成本大幅度降低。目前国内市场高质量的铜米紧缺，供不应求，销售市场前景很好。 （2）废旧家电，现如今，随着电子市场的不断开拓，电子产品普及率越来越高，更新的也越来越快，而废旧家电，事实上利用价值很高，即时是某个部件损坏，其其他部件仍可以被利用，经过维修处理以及更换某些重要元件，便可以成为一个新的产品，并且这些产品的质量也有所保证，并不会影响客户的使用。这种对废旧垃圾的资源化处理，正是符合了现代社会提倡节约资源，合理利用资源的响应。现代企业中也有许多针对工业垃圾的资源再生公司，例如：常州翔宇资源再生科技有限公司，该公司利用废线路板粉末和废
20、塑料粉末深加工处理，变成脂塑景观制品，既环保又耐用。这种类型的公司有很多，且都具备了一定程度的生产技术和设备要求。 161.1.2 生活垃圾城市生活垃圾，包括厨余垃圾、普通垃圾和庭院垃圾。在所有垃圾种类中，城市生活垃圾占据有重大的比例，而且这类垃圾有几个很“尴尬”的特性：（1）有机物的含量高；（2）垃圾的形状复杂；（3）垃圾的几何尺寸各异。这些特性也导致了垃圾组分的混乱以及垃圾内部含水量较高。这些特性所带来的根本是：分离的效率和纯度很难掌控到一个令人满意的程度。在现有的城市生活垃圾的资源化处理办法中，主要分为两类：（1）焚烧，众所周知，焚烧首先需要燃料的供应，这是一笔巨大的花费；其次，焚常州大
21、学本科生毕业设计（论文）第 3 页 共 34 页烧所带来的烟尘和化学物质流入大气层，污染了空气和环境；最后，运输大批的垃圾和大批的燃料也需要一定的人力物力。所以，在处理技术还不成熟的情况下，虽然这种做法能够大批量的处理垃圾，但是却是违背了保护环境的初衷，也是没有办法中的办法，实属令人无奈。（2）填埋，可以说，这种处理方法和焚烧相比要好一些，可大面积的掩埋地点对于土地资源匮乏的地区来说，是一个不小的问题，而且垃圾的降解周期长，填埋不够深的话时间一久容易发出恶臭。这两种主要的城市生活垃圾的处理办法并不是长久之计，城市化的日益加快，城市人口的不断增加，堆积的垃圾迫切需要一套成熟的设备和流程线来进行处
22、理，可是基于城市生活垃圾的特殊性，技术的发展上还存在一定的难度。 111.1.2.1 城市生活垃圾资源化处理的背景及意义城市生活垃圾的现状已使许多人在担心,垃圾会让城市变成“垃圾城市” 。传统的城市生活垃圾处理方法是垃圾在城市近郊或堆放,或填埋。由此造成的污染十分严重。且不说大量堆放的垃圾产生的令人窒息的恶臭和成群的蚊蝇虫鼠;垃圾在发酵过程中产生的污物不仅污染了堆放场附近的土壤,而且使附近地表水和地下水的水质严重恶化;北风一吹,塑料、废纸等密度较小的污染物随风飘舞,点污染变成了面污染;此外,那些被用普通方法埋在地下的垃圾因发酵产生沼气,成了一颗颗“不定时炸弹” 。生活垃圾中各种对环境有毒有害的
23、物质未经任何处理就融入土壤,潜在危害极大。例如混杂在城市生活垃圾中的大量的废旧电池,除造成酸液污染土壤,还释放出铅、镉、砷等毒性元素,这些毒性元素在土壤中均会被植物和原生动物富集吸收,破坏环境,危害生态系统中的生物物种,直至通过生物链的传递作用最终危害人类自身的健康。城市生活垃圾对我们的生活环境和生态环境的危害不言而喻。因此，迫切需要建立起城市生活垃圾资源化处理的流程，能够缓解不断增加的生活垃圾对人们的健康危害和生活环境的恶化，垃圾处理得当了，不仅能够改善生活环境，提高生活质量，保障人民的健康，而且能够美化我们的城市，树立一个城市的形象。最大化的利用好生活垃圾，这个“放错地方的资源” ，变废为
24、宝，再回收再利用，从中也能获取利益，两全其美。然而，在实行这个流程的过程中最关键的就是处理垃圾的各种设备的设计和制造。 181.1.2.2国内外垃圾分选设备发展现状及趋势(1)国外圾分选设备发展现状及趋势国外垃圾分拣技术的大规模发展始于20世纪70年代前后，30年来经历了“从无到有、逐步完善、成熟优化”的阶段。欧美、日本等经济发达国家在垃圾分拣方面已取得大量开发研制具备特色、性能优良的分拣设备的研究成果，一些公司已具备成套设备的设计、加工制造、工程总承包、运营管理等全方位服务的能力。由于分拣可回收垃圾中的有用物资，因而广泛应用于国外发达国家。 24根据垃圾分拣设备运用的不同工况，我们可将垃圾分
25、拣设备分为前处理分拣设备、干性垃常州大学本科生毕业设计（论文）第 4 页 共 34 页圾分拣设备。分别介绍如下：前处理分拣设备是一种运用于垃圾堆肥、填埋、焚烧的前处理阶段，处理的垃圾对象主要是混合垃圾和分类收集的有机垃圾。这种情况的分拣方法一般采用机械分拣，带有少量的人工分拣。分拣设备主要有：钢板带式输送机、链带式输送机、皮带输送机，破袋机、破碎机、磁力分拣器、滚筒筛、振动筛等；其辅助配套设备包括：抽风除尘除臭系统、污水处理系统和控制系统等。 24干性垃圾分拣处理设备干性垃圾的分拣处理目的在于回收垃圾中的有用资源，在处理消化垃圾的同时，要生产一定的经济效益。因此，国外干性垃圾般都采用人工分拣和
26、机械分拣相组合的分拣方法。分拣设备有：板式输送机、链带式输送机、皮带输送机、破袋机、磁力分拣器、分拣平台、纸张分拣系统、玻璃分拣系统、打包机等；其辅助配套设备包括：抽风除尘除臭系统和控制系统等。主要代表产品包括各类大型破碎机、打包机、分拣输送设备破袋、筛分一体化设备等。(2)国内垃圾分拣设备发展现状在国内，城市生活垃圾分拣设备的开发起步较晚，到目前为此，国内还没有比较成熟的生活垃圾成套分拣设备，目前城市生活垃圾中的资源回收(废品回收)还是大多通过个人收集完成回收量也仅占垃圾有用资源的很小部分。前面已介绍，多年来国内大部分城市生活垃圾都是简单的填埋。近年来，开始对生活垃圾进行堆肥、焚烧、综合处置
27、等。随着这些垃圾处理方式的出现，以及垃圾中有用资源的增多，分拣设备的开发才提上议事日程。就目前来说，分拣设备仅作为垃圾综合处理的前处理设备，(如垃圾堆肥、焚烧前，通过垃圾分拣，弃除部分不适合堆肥和焚烧的杂质)，个别厂家进行了设备开发，并在已建的有限的垃圾处理场得到运用。然而该技术尚不成熟，单体设备(如破袋机、滚筒筛、风选机等)性能差、二次污染严重，设备缺乏系统性、完整性，使用效果并不理想。 24国内现状的典型代表是江苏常州环卫机械厂生产的分拣设备。该套设备包括板式给料机、破袋机、滚筒筛、磁选机、输送带、风选机，运用于常州环卫综合处理场，作为该垃圾综合处理场垃圾堆肥的前处理设备。但使用后证明整个系统配置不合理，二次污染严重，单体设备性能明显低于国外发达国家水平，有垃圾成分多变、工艺不成熟、设备性能有待提高等因素。 241.1.2.3滚筒筛原理及应用特点滚筒筛作为垃圾中转站主要的分选型设备，是垃圾预处理设备的重要组成部分之一，首先被使用在垃圾分选的流程线中。滚筒筛是利用做回转运动的滚筒体将垃圾按粒度进行分级的机械分选设备，整个滚筒体表面打上不同大小的孔，筛体被倾斜安装，物料进入滚筒体内随滚筒体的转动做螺旋状翻动，粒度小于筛孔的垃圾被筛下成为筛下物，留在筛体内的物料成为筛上物，从滚筒体底端排出。
