用于垃圾處理的過濾滾筒篩設(shè)計方案

用于垃圾處理的過濾滾筒篩設(shè)計 方案 第一章 緒 論 第一節(jié) 研究的目的與意義 生活垃圾是指在日常生活中或者為城市日常生活提供服務(wù)的活動中產(chǎn)生的固體廢物，以及法律、行政法規(guī)規(guī)定視為城市生活垃圾的固體廢物，是人類生活中必產(chǎn)生的一種成分相當(dāng)復(fù)雜的異質(zhì)混合體。主要包括裝修后的磚瓦陶瓷、渣土、散落的砂漿和混凝土碎塊、細(xì)屑玻璃、金屬等各種裝飾裝修和包裝廢物餐廚類垃圾主要包括蔬菜、植物及動物等尸體，水果果皮及果核等廢舊家電類大件垃圾主要包括家用和單位用的木質(zhì)廢家具及廢家電等集貿(mào)市場類垃圾，主要包括菜皮、禽類和水產(chǎn)類加工廢物等。 日常生活中，生活垃圾幾乎已經(jīng)無處不在。每天我們都在生產(chǎn)無數(shù)的生活垃圾。 而隨著生活水平的日益提高，生活垃圾的成分日趨復(fù)雜，垃圾處理處置方法與消融減容的矛盾日益突出，危害越來越嚴(yán)重，成為世界性的一大公害。垃圾的產(chǎn)生著伴隨異味、細(xì)菌、環(huán)境污染。垃圾處理問題已經(jīng)成為必須面對的一大難題。而對于城市這樣人口密集的地方，垃圾處理問題尤為突出。 據(jù)資料顯示，我國目前城市年人均垃圾產(chǎn)量為 440 千克。垃圾量的增長速度已經(jīng)快于增長速度。與此同時，我國的垃圾處理率僅為 57. 3%，真正達(dá)到處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和資源化利用的比例更低，大量的城市垃圾以露天堆積的方式堆積在城市周圍，或僅僅簡易填埋處理，對 城市居民的身心健康和周圍環(huán)境帶來嚴(yán)重的危害，用大量的土地填埋、焚燒帶來空氣污染，而且也造成垃圾中的許多可回收利用的資源的極大浪費(fèi)。 因此，城市垃圾分類回收能更好地實現(xiàn)垃圾資源化，是垃圾產(chǎn)業(yè)化的必由之路。隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，我國垃圾資源化的能力也將得到更大發(fā)展。垃圾資源化帶來的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益均是客觀的。 1 噸廢紙，可造 好紙，可節(jié)省木材，可少砍棵 17 大樹，節(jié)約堿 300生產(chǎn)等量紙減少污染 74%，廢塑料占生活垃圾的 %3 一 7%， 1 噸廢塑料可回?zé)?600鉛汽油和柴油 1 噸易拉罐熔化后可結(jié)成 1 噸 很好的鋁塊，可少采 20 噸鋁礦，廚房垃圾經(jīng)過生物技術(shù)就地處理堆肥，每噸可生產(chǎn) 有機(jī)肥料。垃圾分類回收后，使有用的垃圾重新進(jìn)入到物質(zhì)的循環(huán)過程中，使垃圾達(dá)到減量化。降低垃圾運(yùn)輸、處理費(fèi)用，增加經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)今，居民大多還是將各種垃圾混合投放，制約了垃圾無害化處理的發(fā)展。因此在我國， 垃圾無害化處理依然是個難題，垃圾分類成為垃圾處理過程中的瓶頸。我國城市居民垃圾分類意識欠缺，可回收物垃圾桶形同虛設(shè)。北京市市政管理委員會高級工程師王維平曾告訴記者說“目前城市中大部分居民還沒有對生活垃圾進(jìn)行分類的習(xí)慣，這是造成 大量可回收物進(jìn)入填埋場的原因之一。但是，居民分類意識的形成并非一日之功。所以，目前，只能依靠機(jī)械或者手工來完成垃圾分類的工作。由于垃圾場的環(huán)境十分惡劣，因此，為了解放這部分的人力，垃圾分類處理設(shè)備就尤為重要。集中處理垃圾的設(shè)備，通常包含幾個部分，即：破袋機(jī)，篩選機(jī)，和后期的分類機(jī)。 破袋機(jī)主要用于破開塑料垃圾袋，使里面的垃圾可以充分混合，打散，利于下一步的過濾篩分。 篩選機(jī)主要根據(jù)垃圾的形狀顆粒大小，把垃圾初步分為幾類。每類中都包含幾種甚至十幾種垃圾。 后期的分類機(jī)形式比較多樣，效果也不一而足。一般可以借助 風(fēng)能，電磁能等實現(xiàn)。目前還有很多需要分類，卻沒有切實有效的方法分類的垃圾，如廢舊的手機(jī)電池。目前，借助人工的力量分選。 篩選即把生活垃圾按顆粒大小初步分類，為后續(xù)的具體分類奠定一定的基礎(chǔ)，減小后續(xù)分類的難度。篩選的效率一定程度上影響后續(xù)的具體化分類和回收處理。因此，設(shè)計一個效率比較高的垃圾篩選機(jī)時垃圾分類處理的關(guān)鍵。 第二節(jié) 國內(nèi)外研究概況 一、國外垃圾分類和垃圾處理現(xiàn)狀 國外一些發(fā)達(dá)國家從 60 年代起由于資源緊張和環(huán)境惡化就開始重視和研究垃圾分類收集問題，并于 70 年代逐步開始實施垃圾分類收集和處理。國外 的垃圾分類收集水平較高，也比較細(xì)致，這主要與國外發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)水平、居民較高的文化素養(yǎng)以及政府的大量資金投入以及相應(yīng)政策的制定、配套設(shè)施的建設(shè)等息息相關(guān)。 日本，被賦予“不產(chǎn)生廢料垃圾”的美譽(yù)。日本垃圾分類精細(xì)，垃圾最大分類有可燃物、 不可燃物、資源類、粗大垃圾，這幾類再細(xì)分為若干子項目。在回收方面，有的社區(qū)擺放著一排分類垃圾箱，有的沒有垃圾箱而是規(guī)定在每周特定時間把特定的垃圾放在特定地點，有專人及時拉走，送到各種垃圾處理場廠。 日本垃圾處理方式多樣，最要有垃圾焚燒、垃圾生物降解。垃圾再利用方面，最要有以焚燒生 活垃圾時產(chǎn)生的灰渣、污泥等廢棄物為主原料生產(chǎn)環(huán)保水泥新型可再生利用的樹脂材料的應(yīng)用及回收垃圾發(fā)電廢紙?zhí)幚淼取Ｔ诶幚矸矫鎽?yīng)用的設(shè)備主要是廚房垃圾縮減機(jī)、廢油分解機(jī)等。 美國和德國主要采用立法的方式對垃圾的回收、處理和綜合利用進(jìn)行規(guī)范管理，以達(dá)到垃圾減量化、資源化，回收利用和回收再利用的目的。 目前一些發(fā)達(dá)國家的絕大部分垃圾通過分選，回收金屬、紙張、塑料等，易腐有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵制沼氣和有機(jī)肥，對不能回收和發(fā)酵的廢物則進(jìn)行焚燒，實現(xiàn)了最大程度、最低成本和最簡易作業(yè)地回收資源，實現(xiàn)了垃圾處理的減量化和資源化。其垃圾的分類收運(yùn)分類處置流程圖如下： 圖 1進(jìn)國家及地區(qū)垃圾分類收運(yùn)、分類處置流程 發(fā)達(dá)國家選擇生活垃圾處理方式的一般原則是：首先是通過分類收集盡可能對生活垃圾中的有用物質(zhì)進(jìn)行回收和循環(huán)利用；其次是盡可能對生活垃圾中的可生物降解物進(jìn)行堆肥處理；再次是盡可能對生活垃圾中的可燃物進(jìn)行焚燒處理；最后是對不能進(jìn)行其他處理的垃圾進(jìn)行填埋處置。 1、提倡分類收集和回收利用 對生活垃圾盡可能進(jìn)行回收和循環(huán)利用，最有效的途徑是盡可能對生活垃圾實施分類收集。這是發(fā)達(dá)國家在實踐中形成的共識。 2、鼓勵有機(jī)垃圾堆肥處理 生活垃圾堆肥（包括厭氧消化）處理在發(fā)達(dá)國家也屬于資源回收利用的范疇，生活垃圾分類收集方式為其 提供了良好的發(fā)展條件。在各種堆肥方法中，目前應(yīng)用最多的仍是條形堆肥和家庭倉式堆肥等低成本堆肥系統(tǒng)。 3、穩(wěn)步發(fā)展垃圾焚燒技術(shù) 垃圾焚燒處理已有一百多年歷史，但出現(xiàn)有控制的焚燒（煙氣處理、余熱利用等）只是近幾十年的事。它與垃圾填埋處理相比，具有占地面積小、選址較容易，處理快速、減量化顯著，無害化較徹底以及可回收焚燒余熱等優(yōu)點，在發(fā)達(dá)國家得到越來越廣泛的應(yīng)用。預(yù)計在將來垃圾焚燒技術(shù)仍會繼續(xù)得到發(fā)展。 4、衛(wèi)生填埋是垃圾處理的基本方式 二、國內(nèi)垃圾分類及垃圾處理現(xiàn)狀 我國現(xiàn)行生活垃圾的處理方法，同樣是堆肥、焚燒和 衛(wèi)生填埋。但是，由于我國在垃圾源頭收集的部分就沒有做到分類收集，致使后續(xù)的處理受到影響。玻璃等不易降解成分的存在使堆肥的質(zhì)量下降，同時毒重金屬等的物質(zhì)會下滲到地下水中，造成水污染。因此，要耗費(fèi)大量人力物力制造防水層來防止這些問題。含有塑料袋組分的垃圾焚燒時，會產(chǎn)生大量的二噁英等物質(zhì)，極大污染環(huán)境。 因此在處理垃圾的系統(tǒng)中，需要一系列的設(shè)備來完成對垃圾的分類。特別是，可回收物、玻璃和塑料袋等分選出來，減少資源的浪費(fèi)，減少處理垃圾的危害。 目前分類處理工藝主要有以下三種： 第一種方式為直接進(jìn)行人工初選，然后 進(jìn)行篩選和人工分選。這種方法的水平比較低，主要用于國內(nèi)生活垃圾處理廠比較簡陋的工藝方式。 第二種方式為先對袋裝生活垃圾進(jìn)行破袋，再進(jìn)行篩選和人工分選。 第三種方式為在對袋裝垃圾進(jìn)行破袋后，對生活垃圾中的大塊物料進(jìn)行選擇性破碎和分選，再進(jìn)行篩分和人工分選。 國內(nèi)對于垃圾的處理，有兩個大的方向，一方面針對大中型垃圾處理場，有一整套的垃圾處理設(shè)備，從運(yùn)輸?shù)蕉逊?，焚燒的處理終端。但大多都經(jīng)過粉碎處理，垃圾分類處理的效果不明顯。垃圾分類處理的設(shè)備目前比較欠缺。另一方面，出現(xiàn)了很多小型的針對小型垃圾的分類機(jī)，直接分類到 終端。分有機(jī)物和無機(jī)物等幾類。 這類垃圾分類機(jī)械申請了專利，大部分垃圾分類機(jī)的分類原理主要是以生活垃圾的體積大小、輕重、軟硬上通過機(jī)械運(yùn)動而分類。還有一些是基于全自動智能垃圾分類機(jī)的研究。 現(xiàn)介紹一種湖南省岳陽市風(fēng)景園林管理局的鄧忠廉設(shè)計的垃圾分類機(jī)，如圖所示。 圖 1圾分類機(jī)（引用） 1 漏斗型 ; 2 垃圾桶震動電動機(jī) ; 3 圓錐型震流機(jī) ; 4 電機(jī) ; 5 旋轉(zhuǎn)圓盤分類臺 ; 6 五色垃圾袋 ; 7 垃圾傾卸平臺8 固定工作臺 ; 9 分類垃圾投入口 ; 10 五色袋分流縱向輸送帶 ; 11 五色袋分流橫向輸送帶 ; 12 五色 袋分流縱向輸送 . 圓錐型震流機(jī)內(nèi)安裝震動電動機(jī)和與圓錐型震流機(jī)相連接的震動板，圓錐型震流機(jī)的錐體下部與漏斗型垃圾桶的下部形成卸料出口。旋轉(zhuǎn)圓盤分類臺的中央軸裝有傘齒輪，旋轉(zhuǎn)圓盤分類臺電機(jī)固定在分類臺中央，且電機(jī)軸上裝有傘齒輪與中央軸傘齒輪嚙合。固定操作臺上均布設(shè)置有座登，座登一側(cè)設(shè)有分類垃圾投入口，垃圾投入口連接通道至輸送帶。垃圾分類機(jī)的工作過程汽車將五色袋裝垃圾運(yùn)到垃圾傾卸平臺上，經(jīng)自卸裝置將垃圾翻到入漏斗型垃圾桶中，再經(jīng)圓錐型震流機(jī)將垃圾均勻震流滑落到旋轉(zhuǎn)圓盤分類臺上。震動滑流在旋轉(zhuǎn)臺邊的五色垃圾袋， 工人坐在固定工作臺周圍座登的座位上，迅速撿起自己規(guī)定的某種色袋投放到分類垃圾投入口內(nèi)，垃圾袋便會落到五色袋分流縱向輸送帶上，經(jīng)輸送再分別落到五色袋分流橫向輸送帶上，再匯總落到五色袋分流縱向輸送帶上，自動送入腐殖、塑料、紙品、金屬、其他五個不同的分類車間。本垃圾分類機(jī)的優(yōu)點和效果利用重力落差，實現(xiàn)物流自動化，方便流水式生產(chǎn)操作機(jī)械傘型震動機(jī)防止垃圾箱出口堵塞，自動旋轉(zhuǎn)工作臺太方便工人分撿自己份內(nèi)的色袋，操作十分方便。五色袋投入口的刷色與投入袋色同，避免了操作投錯。 兩縱一橫輸送帶，讓垃圾自動分類送入五個分類車 間徹底細(xì)分類，實現(xiàn)了垃圾分類自動、快捷、方便、規(guī)范化的目的。本分類機(jī)的主要缺點需要工人分揀垃圾，設(shè)備龐大、投資大，垃圾減量化效果不佳。 第三節(jié)主要研究內(nèi)容 調(diào)查城市生活垃圾的組成，研究垃圾的最終處理去向，并由此分析垃圾的分類處理方式。調(diào)查垃圾處理設(shè)備的現(xiàn)狀，并針對大中型垃圾處理廠的垃圾處理設(shè)備欠缺的現(xiàn)狀，根據(jù)生活垃圾組成成份及物理特征制定垃圾篩選流程，設(shè)計一種集中處理垃圾的垃圾篩選設(shè)備。主要針對目前的垃圾篩選設(shè)備存在的問題，設(shè)計一種滾筒篩，達(dá)到初步解決這些問題的效果。主要通過利用篩孔的大小、形狀和排列解決垃圾纏繞篩孔的問題。同時設(shè)計一種裝置來實現(xiàn)二次破袋，提高混合垃圾接觸滾筒篩的機(jī)會，提高篩選的效率。并根據(jù)目前垃圾的日產(chǎn)量，設(shè) 計滾筒篩的尺寸，工作能力，并研究垃 圾的運(yùn)行軌跡，設(shè)置放置的傾斜角度的研究，設(shè)計出一套完整的篩選工具，令其具有一定實用性，以便投放市場，大量使用。 第二章 總體方案設(shè)計 第一節(jié) 對城市生活垃圾的組分研究 對北京城市垃圾組分分類研究。自 2010 年 11 月到 2011 年 3 月，統(tǒng)計 1000 個垃圾袋，確定垃圾袋的直徑通常為 軸有下滑趨勢只產(chǎn)生靜摩擦力，軸向力平衡。 (二 )、承重軸的校核 根據(jù)滾動支撐的特點和滾筒的重力，初步設(shè)計軸的直徑為 200核軸的彎扭組合強(qiáng)度和鋼度 1. 軸的受力分析簡圖： 求支撐反 力： 水平力為 直力為 . 做水平彎矩圖： 做垂直彎矩圖： 做合成彎矩圖： 支撐軸所受扭矩為： 彎扭組合當(dāng)量彎矩： = = = 軸的剛度校核 根據(jù)材料力學(xué)的公式校核軸的鋼度 當(dāng)量直徑為： =軸上 140均布徑向載荷為 q= 支承軸采用 40 彈性模量為 E=211 截面慣性矩為 則軸中間的撓度為： 許用撓度為 L=核合格。 承重軸的尺寸如下： 第四節(jié)軸承的選擇和校核 一、 小齒輪軸軸承選擇 (一 )、選擇軸承型號 軸小齒輪連接軸的軸承：根據(jù)軸承所受徑向力和軸向力及處于低轉(zhuǎn)速選用角接觸球軸承。運(yùn)轉(zhuǎn)中存在中等沖擊載荷。 軸上齒輪受切向力，軸向力，徑向力。齒輪分度圓直徑為 輪的轉(zhuǎn)速n=90r/承的預(yù)期壽命為 45000，初選 型號為 根據(jù)軸的直徑和受力特點選取軸承， 軸承型號為 7326徑 130，外徑 280，寬度 58。軸承屬 7000，接觸角為 25 (二 )、校核小齒輪傳動軸軸承 1. 兩軸承所受到的徑向載荷 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系。其中，為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線 =N 2. 求兩個軸承的計算軸向力 角接觸球軸承，軸承派生軸向力，其中 e 為判斷系數(shù)， e= 動載荷系數(shù) = . 初步計算當(dāng)量動載荷 ：中等沖擊： . 驗算軸承壽命：因為 ,所以按軸承 1 的受力大小驗算 5 年每年 300 個工作日計算。 =5 300 24=36000 小時，校核合格。 (三 )、軸上鍵的校核 1. 與小齒輪連接的鍵： 選用 A 型平鍵，得： d=28 L=175 h=16據(jù)式 故鍵強(qiáng)度符合要求，校核合格。 2. 與聯(lián)軸器相連的鍵： 選用 A 型平鍵，得：根據(jù)軸的直徑為 60 b=18 L=100 h=11鍵強(qiáng)度符合要求，校核合格。 二、 承重軸的軸承選擇 (一 )、選擇軸承型號 由于承重軸需要成周來自滾筒篩重力的分力產(chǎn)生的徑向力和軸向力，但軸向力小于徑向力，選擇用角接觸球軸承。軸承型號為 7214寸為：內(nèi)徑 70徑 125度 24基本額定動載荷 生力 Fd=e=a/Fre，x=y=a/ 、與傳動件及聯(lián)軸器相配合的軸肩端面取 、平鍵鍵槽工作面取 工作面取 、與滾動軸承相配合的軸肩端面， d80 （ 2）、齒輪：查齒輪表面粗糙度 、齒輪工作面、齒頂圓、與軸肩配合的端面取 、軸孔取 、平鍵鍵槽取 作面）； 工作面）。 4、合理標(biāo)注形狀和位置公差 （ 1）、軸：取公差等級為 8 級， 推薦標(biāo)注項目有圓柱度、圓跳動度、對稱度。 （ 2）、齒輪：取公差等級為 8 級， 推薦標(biāo)注項目有圓柱度、圓跳動度、對稱度。 第五章 通用減速器和聯(lián)軸器的選擇 第一節(jié)通用減速器的選擇 根據(jù)市場上已有的通用減速器的傳動比，選定通用減速器選定傳動比為 減速器所需額定功率為： 式中 計算功率（ 額定功率（ 啟動系數(shù) 由于垃圾處理系統(tǒng)啟動并不頻繁，啟動系數(shù)取 1，有中等沖擊載荷，使用工況系數(shù)取 1 選用定軸通用減速器要求高速軸的轉(zhuǎn)速低于 1500r/輪圓周速度不大于 20m/s，工作溫度要求在 +45之間。 滾筒篩工況符合要求。 根據(jù)以上信息，選取 減速器，公稱傳動比為 8，實際傳動比為 用減速器安裝在傾斜的支架上，支架前有突起，平衡傾斜軸向力。 第二節(jié)聯(lián)軸器的選擇 在減速器輸出軸與工作機(jī)之間聯(lián)接用的聯(lián)軸器，因軸的轉(zhuǎn)速較低、傳遞轉(zhuǎn)矩較大，又因減速器與工作機(jī)常不在同一機(jī)座上，要求由較大的軸線偏移補(bǔ)償，應(yīng)選用承載能力較高的剛性可移式聯(lián)軸器。查表得選用 號的軸孔直徑為 60 的凸緣聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩 30 Nm K= 型平鍵，鍵已校核過。 彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù) 型號 公稱 轉(zhuǎn)矩T/(Nm) 許用 轉(zhuǎn)速 n/（ r 1） 軸孔 直徑 d/孔 長度 L/徑 D/料 軸孔 類型 鍵槽 類型 50 3600 60 107 160 型 A 型 第六章 整體支架和防護(hù)罩的設(shè)計 一、 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)各個承重零件的受力、大小和相互之間的位置設(shè)計支架。 在安裝軸承座的位置和齒輪箱的位置，需要有傾斜 4的斜面，并且，厚度應(yīng)保證能夠支撐整個設(shè)備的重力，因此選用整塊厚度為 100鋼板，上部加工出 4的傾斜面。并在下底面焊接柱狀支腿，在支腿之間焊接橫向鋼板用于加強(qiáng)支撐的強(qiáng)度。表面應(yīng)做處理如涂漆等，減少腐蝕生銹的危險。 二、 防護(hù)罩設(shè)計 由于垃圾的成分復(fù)雜，且又有比較大的異味，因此需加裝防護(hù)罩將整體機(jī)械包裹起來，防護(hù)罩可采用薄鋼板制成，呈長方形。將筒壁四周，包含傳動機(jī)構(gòu)和原動機(jī)在內(nèi)包裹起來，筒口兩邊也需要一定寬度的擋板，防止垃圾向外飄散。 結(jié) 論 本文論述了目前分類回收處理垃圾的狀況和所需設(shè)備，并針對垃圾分類處理的一個環(huán)節(jié)，即垃圾按照顆粒大小篩分的環(huán)節(jié)，設(shè)計了垃圾篩選設(shè)備。隨著人類對科學(xué)技術(shù)研究的不斷深入，定會出現(xiàn)更多更好的垃圾處理設(shè)備，來解決越來越嚴(yán)重的垃圾圍城的狀況。 本文設(shè)計的垃圾分類處理系統(tǒng)過濾篩，主要針對垃圾集中處理的場合，處理的混合型未經(jīng)分類處理的生活垃圾。由于滾筒體是可以拆卸的