地埋式垃圾壓縮機的設(shè)計終版

1、.wd學(xué)號10110110531畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文地埋式垃圾壓縮機設(shè)計教 學(xué) 系：機電工程系 指導(dǎo)教師：專業(yè)班級：機 自 1105 學(xué)生姓名： 二O一四年六月畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書學(xué)生姓名戴世峰專業(yè)班級機自1105指導(dǎo)教師劉清元職稱副教授設(shè)計(論文)題目地埋式垃圾壓縮機設(shè)計設(shè)計論文主要內(nèi)容：地埋式垃圾壓縮機參數(shù)：箱體容積6m3，壓縮力4噸。根據(jù)給定的參數(shù)設(shè)計地埋式垃圾壓縮機，包括構(gòu)造設(shè)計、液壓傳動設(shè)計，并制定垃圾壓縮機的控制方案，據(jù)此完成垃圾壓縮機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。同時要求完成圖紙總量折合不少于兩張A0圖紙，提交全部設(shè)計文檔及存儲光盤。要求完成的主要任務(wù)及其時間安排:1查閱文獻資料1周

2、2完成地埋式垃圾壓縮機總體技術(shù)方案設(shè)計及論證，撰寫開題報告2周3完成機械構(gòu)造、液壓傳動局部設(shè)計，繪制總裝配圖和液壓原理圖5周4完成控制局部設(shè)計，包括硬件和軟件設(shè)計3周5編寫設(shè)計說明書2周必讀參考資料：1 彭文生主編. 機械設(shè)計 M. 北京：高等教育出版社書. 20212 曾勵 編著. 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計M. 北京：高等教育出版社 2021.3 張利平 主編. 液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2021.4 趙燕主編. 傳感器原理及應(yīng)用，北京：北京大學(xué)出版社，2021；5 趙燕主編. 可編程控制器原理和應(yīng)用 M. 北京：北京大學(xué)業(yè)出版社， 2021. 指導(dǎo)教師簽

3、名： 教研室主任簽名： 畢業(yè)設(shè)計論文開題報告題目地埋式垃圾壓縮機設(shè)計1. 目的及意義含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析：隨著社會的進步，文明的開展，城鎮(zhèn)人口將進一步增多，人口密度將進一步加大，隨之而來的問題也將越來越多。其中垃圾得不到有效的處理將會嚴重影響人們的生活質(zhì)量，甚至威脅到人們的安康、生命，所以如何妥善的處理這些人口生產(chǎn)出的垃圾便是其中一個重大的問題。而目前國內(nèi)外處理垃圾主要有：衛(wèi)生填埋、生化堆肥、垃圾燃燒、資源化利用這四種處理方法。衛(wèi)生填埋不同于一般的填埋，為了防止填埋廢物與周圍環(huán)境接觸，尤其是防止地下水污染，在設(shè)計上除了必須嚴格選擇具有適宜的水文地質(zhì)構(gòu)造和滿足其他條件的場址外，還要求在填埋場底

4、部鋪有一定厚度的黏土層或高密度聚乙烯材料的襯層，并具有地表徑流控制、浸出液的收集和處理、沼氣的收集和處理、監(jiān)測井及適當?shù)淖罱K覆蓋層的設(shè)計。生化堆肥那么是處理與利用同在的一種垃圾處理方法，是利用垃圾或土壤中存在的細菌、酵母菌、真菌和放線菌等微生物，使垃圾中的有機物發(fā)生生物化學(xué)反響而降解(消化)，形成一種類似腐蝕質(zhì)土壤的物質(zhì)，用作肥料并用來改進土壤。垃圾堆肥技術(shù)在中國農(nóng)業(yè)活動中早有應(yīng)用，而作為科學(xué)進展研究探討此法那么始于1920年。按細菌分解的作用原理，分為高溫好氧法和低溫厭氧法堆肥。按堆肥方法，分為露天堆肥法和機械堆肥。堆肥法操作一般分為4步：預(yù)處理，剔出大塊的及無機雜物，將垃圾破碎篩分為勻質(zhì)狀

5、，勻質(zhì)垃圾的最正確含水率為45-60%，碳氮比約為(20-30)：1，達不到需要時可摻進污泥或糞便；細菌分解(或稱發(fā)酵)，在溫度、水分和氧氣適宜條件下，好氧或厭氧微生物迅速繁殖，垃圾開場分解，將各種有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的肥料；腐熟，穩(wěn)定肥質(zhì)，待完全腐熟即可施用；貯存或處置，將肥料貯存，無機雜物另作填埋處置。 垃圾燃燒是一種較古老的傳統(tǒng)的處理垃圾的方法，而現(xiàn)代各國相繼建造燃燒爐，使垃圾燃燒法成為城市垃圾處理的主要方法之一。將垃圾用燃燒法處理后，垃圾能減量化，節(jié)省用地，還可消滅各種病原體，將有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物。但美中缺乏的是：垃圾燃燒法會對設(shè)備要求極高，一般的燃燒爐在燃燒后都會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)

6、二惡英，并排入空氣中。而二惡英為國際一級有害物質(zhì)，其毒性是砒霜的900倍。因此，垃圾燃燒法在國內(nèi)外已開場進入萎縮期。目前有超過15個國家和地區(qū)，通過了對燃燒垃圾的局部禁令。資源化利用是將指將廢物直接作為原料進展利用或者對廢物進展再生利用。2021年8月中華人民共和國全國人民代表大會常務(wù)委員會通過的?中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟促進法?規(guī)定，“縣級以上人民政府應(yīng)當統(tǒng)籌規(guī)劃建立城鄉(xiāng)生活垃圾分類收集和資源化利用設(shè)施，建立和完善分類收集和資源化利用體系，提高生活垃圾資源化率?！翱h級以上人民政府應(yīng)當支持企業(yè)建立污泥資源化利用和處置設(shè)施，提高污泥綜合利用水平，防止產(chǎn)生再次污染?！霸趶U物再利用和資源化過程中，應(yīng)當

7、保障生產(chǎn)平安，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國家規(guī)定的標準，并防止產(chǎn)生再次污染。“企業(yè)事業(yè)單位應(yīng)當建立健全管理制度，采取措施，降低資源消耗，減少廢物的產(chǎn)生量和排放量，提高廢物的再利用和資源化水平。該法仍提出，“循環(huán)經(jīng)濟開展規(guī)劃應(yīng)當包括規(guī)劃目標、適用范圍、主要內(nèi)容、重點任務(wù)和保障措施等，并規(guī)定資源產(chǎn)出率、廢物再利用和資源化率等指標。 該法還要求“國務(wù)院標準化主管部門會同國務(wù)院循環(huán)經(jīng)濟開展綜合管理和環(huán)境保護等有關(guān)主管部門建立健全循環(huán)經(jīng)濟標準體系，制定和完善節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和廢物再利用、資源化等標準。從以上四種處理方法可見，無論哪種處理方法都需要很大的場地，都不能在人口密集的市中心，這就涉及到了垃圾的運輸，為了降

8、低運輸本錢我們就需要先將垃圾收集并壓縮然后再運去進展垃圾處理。因而我們就有必要設(shè)計并生產(chǎn)壓縮垃圾的設(shè)備，將設(shè)備埋于地下既可以節(jié)約土地資源又可以美化周圍環(huán)境，就促成了這次課程設(shè)計地埋式垃圾壓縮機的設(shè)計。這種地埋式垃圾壓縮機適用于目前國內(nèi)大中小城市的各個社區(qū)，學(xué)校，醫(yī)院等地方，社區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院收集垃圾存放于這種地埋式垃圾壓縮機中，然后垃圾運輸車再及時的將垃圾運往各個垃圾處理廠，應(yīng)用范圍極廣更加大了研究的可行性。2. 根本內(nèi)容和技術(shù)方案： 在整體構(gòu)造設(shè)計上，可形成A、B兩種方案，不過A方案對兩梁穿插點的連接要求較高，箱體抬升后底部兩端的力變化較大故對底部兩液壓缸要求也較高，顯然將帶來更高的本錢，而B

9、方案只需將液壓缸的行程設(shè)置好，箱體就可以穩(wěn)定的抬升，因而選用B方案。地埋式垃圾壓縮機的構(gòu)造組成包括：箱體構(gòu)造、液壓系統(tǒng)、噴霧沖洗除臭系統(tǒng)、污水收集排放系統(tǒng)、電氣控制和操作系統(tǒng)。其總體技術(shù)要求如下：1主要構(gòu)造件：機架采用分裝式，便于拆卸、安裝、轉(zhuǎn)移；壓縮主油缸，需保證壓縮油缸同步及安裝要求；橫向內(nèi)部需加裝加強梁，確保大壓力壓縮垃圾時，立柱不產(chǎn)生局部變形；2壓頭與橫柱之間采用導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置必須采用可自由轉(zhuǎn)運的浮動滑塊，壓頭偏擺時，滑塊滑動能大面積與橫柱接觸，確保橫柱不產(chǎn)生局部變形；3電器系統(tǒng)采取PLC程序控制方式，壓縮過程為全自開工程；關(guān)鍵元件(例如：可編程控制器、斷路器、交流接觸器、擴展模塊

10、、傳感器、穩(wěn)壓電源)等使用優(yōu)質(zhì)進口件；4所有構(gòu)造件外表經(jīng)噴丸(砂)處理，再噴涂高防腐油漆，提高防腐能力和整機壽命；5平安裝置：地埋式垃圾壓縮機加裝防箱體墜落裝置的平安鉤裝置，平安鉤油缸加裝液壓反響，電氣上設(shè)有互鎖，確保提箱后的平安性。平安鉤裝置的開啟與鎖緊必須采用液壓油缸控制，采用高強度調(diào)制處理，及自動化控制，實現(xiàn)各動作之間的互鎖，確保整機平安性；6污水收集排放系統(tǒng)：垃圾箱內(nèi)部、中門，推鏟內(nèi)設(shè)有專門的污水收集及排放裝置，地坑內(nèi)四周設(shè)有導(dǎo)流通道，進入收集池后集中處理排放，保證站內(nèi)環(huán)境。3. 進度安排：查閱文獻資料1周完成地埋式垃圾壓縮機總體技術(shù)方案設(shè)計及論證，撰寫開題報告2周完成機械構(gòu)造、液壓傳

11、動局部設(shè)計，繪制總裝配圖和液壓原理圖5周完成控制局部設(shè)計，包括硬件和軟件設(shè)計3周編寫設(shè)計說明書2周4. 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日鄭 重 聲 明本人的畢業(yè)論文設(shè)計是在指導(dǎo)教師劉清元的指導(dǎo)下獨立撰寫完成的。如有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)標準和侵權(quán)的行為，本人愿意承當由此產(chǎn)生的各種后果，直至法律責(zé)任，并愿意通過網(wǎng)絡(luò)承受公眾的監(jiān)視。特此鄭重聲明。畢業(yè)論文設(shè)計作者簽名： 年 月 日目 錄摘 要IAbstractII緒論11構(gòu)造設(shè)計32液壓缸的設(shè)計32.1液壓缸工作壓力確實定32.2液壓缸內(nèi)徑確實定42.3液壓缸的行程42.4液壓缸長度確實定52.5液壓缸缸體壁厚確實定52.6

12、活塞桿長度確實定53液壓缸的強度計算與校核53.1液壓缸缸體壁厚的強度計算與校核53.2活塞桿穩(wěn)定性計算與校核63.3實際尺寸確實定74液壓站的設(shè)計74.1尺寸確實定74.2液壓站的工作原理74.3各類閥的工作原理85控制系統(tǒng)的設(shè)計95.1控制器的工作原理95.2控制器的選型105.3控制系統(tǒng)要求125.4控制系統(tǒng)的設(shè)計13設(shè) 計 總 結(jié)16參 考 文 獻17致謝17摘 要隨著人們生活水平的提高，對環(huán)境的要求越來越高，而垃圾的處理更是關(guān)乎到最根本的生活環(huán)境，這次畢業(yè)設(shè)計我們就討論下垃圾壓縮機的設(shè)計。壓縮機的主要構(gòu)造件采用分裝式，便于拆卸、安裝、轉(zhuǎn)移；壓縮主油缸，需保證壓縮油缸同步及安裝要求；橫

13、向內(nèi)部需加裝加強梁，確保在大壓力壓縮垃圾時，立柱不產(chǎn)生局部變形；壓頭與橫柱之間采用導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置又做加強梁用，確保橫柱不產(chǎn)生局部變形；電器系統(tǒng)采取PLC程序控制方式，壓縮過程為全自開工程；所有構(gòu)造件外表經(jīng)噴丸砂處理，再噴涂高防腐油漆，提高防腐能力和整機壽命；電氣上設(shè)有互鎖，確保提箱后的平安性。污水收集排放系統(tǒng)：垃圾箱內(nèi)部、中門，推鏟內(nèi)設(shè)有專門的污水收集及排放裝置，地坑內(nèi)四周設(shè)有導(dǎo)流通道，進入收集池后集中處理排放，保證站內(nèi)環(huán)境。相信在不久的將來，人們生活的環(huán)境會越來越好，而垃圾處理的方式會越來越自動化。關(guān)鍵詞：生活水平；壓縮機；液壓缸；導(dǎo)向裝置；平安性；自動化控制AbstractWith t

14、he improvement of people's living standards, increasing demands on the environment, and waste disposal is essential to the basic living environment, we will discuss the next graduation garbage compressor design. The main structure of the use of sub-mounted compressor for easy removal, installati

15、on, transfer; master cylinder compression, compression cylinders need to ensure synchronization and installation requirements; need to install internal transverse reinforcement beam, ensure that when large pressure compressed garbage, column does not produce Between the head and the horizontal colum

16、n guides, guide and strengthen Beam made to ensure that no cross-pillar local deformation; localized deformation electrical system to take PLC program control, the compression process is fully automated engineering; all structural surface byblasting (sand) treatment, and then spray paint high corros

17、ion and improve corrosion resistance and whole life; has electrically interlocked to ensure the safety of the suitcase. Sewerage disposal system: the trash inside the door, push the shovel equipped with a dedicated sewage collection and disposal system, the pit is surrounded by a diversion channel,

18、centralized treatment after discharge into the collection tank to ensure the station environment. I believe that in the near future, people will be getting better and better living environment, and waste disposal methods will become increasingly automated.Key words：Living standard；compressors；hydrau

19、lic cylinders；guide, security；automation and control緒論建立部、國家環(huán)境保護總局、科學(xué)技術(shù)部于2000年6月聯(lián)合發(fā)文要求：“積極開展垃圾分類收集，垃圾收集和運輸應(yīng)密閉化，防止暴露、散落和滴漏，鼓勵采用壓縮式垃圾收集處理和運輸方式，盡快淘汰敞開式收集和運輸方式。生活垃圾壓縮機正是適應(yīng)時代的要求而設(shè)計的，它固定安裝在垃圾轉(zhuǎn)運站內(nèi)，其功能是將集中于中轉(zhuǎn)站的垃圾倒入該垃圾壓縮機的收集箱中，經(jīng)過擠壓、傾倒的反復(fù)過程把松散垃圾擠壓成高密度塊狀，并用推出裝置將垃圾塊從收集箱中推至垃圾運輸車上，然后將其運輸至垃圾處理廠進展最終處理，防止對環(huán)境的二次污染。1、

20、城市生活垃圾的處理現(xiàn)狀城市生活垃圾是人們在日常生活中或為城市日常生活提供效勞的活動中產(chǎn)生的固體廢物。100多年以前，世界人口數(shù)量較少，城市化水平較低及人們的生活水平尚未到達較高的標準，因此，城市生活垃圾的數(shù)量是很少的，且多為無機物及容易腐爛的菜葉、果皮核等。當時，城市生活垃圾對我們生活的周圍環(huán)境幾乎沒有不良的影響，所以，對于它的處理也沒有提到正式日程上來。20世紀中葉，隨著工業(yè)化進程的加快，經(jīng)濟的高速開展，城市人口密度的增大及城市人均生活水平的提高，人口越來越多的向城市涌入，引起了城市垃圾的急劇增加。由于人們的環(huán)保意識比擬淡薄及沒有意識到生活垃圾的危害性，城市居民無序傾倒垃圾并任其堆置而不采取

21、防污染的措施，導(dǎo)致城市生活垃圾的環(huán)境問題越來越突出，大量的垃圾污染了環(huán)境，對城市居民的安康和生存構(gòu)成了嚴重的威脅，已成為社會的一大公害。如塞拉里昂首都弗里敦露天堆放的垃圾，使病菌橫行，連續(xù)二次發(fā)生霍亂，大量的人口死亡。再如，1978年美國的Love Canal河事件(羋振明，1988)，致使里根政府下令關(guān)閉學(xué)校、工廠并遷出當?shù)鼐用瘢悦庠馐艹鞘猩罾廴径斐傻沫h(huán)境危害。由于城市生活垃圾對環(huán)境危害極大，并嚴重阻礙當?shù)氐慕?jīng)濟開展，因此，如何高效、平安地處理城市生活垃圾己成為各國政府城市開展中急需解決的主要問題之一。2、生活垃圾的組成生活垃圾的成分復(fù)雜且多變，其成分及成分間的關(guān)系與當?shù)氐膰裆a(chǎn)

22、總值及居民的消費水平有關(guān)，表現(xiàn)出很強的地域性及時間性(陳海濱、楊倫全，1996)。一般地，經(jīng)濟不興旺地區(qū)的生活垃圾以無機物居多，而經(jīng)濟興旺地區(qū)以有機物居多，其中塑料、廢紙的高含量尤為突出，表現(xiàn)出塑料、廢紙的含量與當?shù)氐慕?jīng)濟水平具有較好的相關(guān)性。生活垃圾的成分還與當?shù)氐哪茉礃?gòu)造有關(guān)，由過去的煤炭作為主要燃料轉(zhuǎn)化為以天然氣作為主要燃料。煤燃燒后會產(chǎn)生大量的廢渣，而氣體燃燒幾乎不產(chǎn)生廢渣生活垃圾的成分不外乎以下內(nèi)容：可降解有機物如食物(蔬菜、肉骨等)、廢紙、塑料、纖維織物、草木樹葉等；無機物如磚瓦土石、玻璃、金屬、陶瓷等。生活垃圾成分確實定一般采用分揀法(甄金環(huán)，1990)，即現(xiàn)場隨機采取代表性生活

23、垃圾土樣，置于城市郊區(qū)某開闊處風(fēng)干，稱取風(fēng)干后生活垃圾土樣約20kg，手工分揀出玻璃、金屬、陶瓷、磚瓦±石、塑料、纖維織物等。3、生活垃圾的處理方法生活垃圾的處理一般有三種方法：堆肥法、燃燒法及衛(wèi)生填埋法。1堆肥法生活垃圾堆肥是綜合處理的一種方法，堆肥的最關(guān)鍵設(shè)備為發(fā)酵倉，發(fā)酵倉的好壞直接關(guān)系到發(fā)酵的時間、質(zhì)量與環(huán)境污染等，發(fā)酵堆肥是在控制生活垃圾的濕度、含水量、通風(fēng)量、碳氧化等工藝條件下，利用微生物對生活垃圾中的有機物進展生物降解，使之成為具有良好的穩(wěn)定性的腐殖土狀的有機肥料?，F(xiàn)代堆肥工藝大多采用好氧工藝，發(fā)酵溫度為6070。C，可以消滅大局部病菌微生物，對有機物的分解比擬徹底，堆

24、肥時間短。試驗證明，堆肥溫度保持3天以上，就能殺死生活垃圾中的寄生卵、病原微生物和雜草種子，到達堆肥無害化的目的，為保持已形成的腐殖質(zhì)和微量的氮、磷鉀肥等，應(yīng)使腐爛的肥料保持平穩(wěn)，有機成分應(yīng)處于好氧和厭氧的條件下，有機的堆肥場當作低級的肥料或土壤團粒調(diào)節(jié)使用，可減少化肥的使用量，對絕大多數(shù)的土壤具有明顯的改進作用。2燃燒法對發(fā)熱值大于3349KJkg的生活垃圾，置于特制的垃圾燃燒爐內(nèi)，在7501000的溫度下燃燒，利用燃燒產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生蒸汽，用于發(fā)電或發(fā)熱。對燃燒技術(shù)研究開發(fā)最早的是德國，隨后許多興旺國家如美國、英國、法國、日本等也進展了這方面的研究工作。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前世界上約有4000座

25、現(xiàn)代化的垃圾燃燒爐在運行，我國深圳、北京、天津等地也相繼投產(chǎn)了垃圾燃燒設(shè)備。由于我國的垃圾成分不同于一些興旺國家的垃圾成分，沒有分揀，垃圾中的有機物含量較低，我國中等以上城市的低位發(fā)熱量一般在25124605KJkg，所以應(yīng)根據(jù)我國的特點研究開發(fā)自己的燃燒裝置。3填埋法目前，我國生活垃圾的處理方法以填埋為主，堆肥和燃燒為輔，80年代以前，垃圾一般都是露天堆放，場內(nèi)揀垃圾的人很多，有的垃圾場常住人口就有50多人，垃圾管理混亂，填埋作業(yè)面太大，不能當天覆土，因此，蚊蠅孳生，環(huán)境效果很差，造成環(huán)境污染，達不到衛(wèi)生填埋的要求。隨著人們對環(huán)境保護的曰益重視，各級政府部門的大力投入，各地已建成了許多大型生

26、活垃圾填埋場，衛(wèi)生填埋是生活垃圾的最終處理方法。衛(wèi)生填埋場設(shè)有防滲漏的襯墊系統(tǒng)、氣體控制系統(tǒng)、滲濾液收集與排出系統(tǒng)、最終覆蓋系統(tǒng)等。襯墊系統(tǒng)一般有滲透系數(shù)很小的材料組成，襯墊可分為單層粘土襯墊、單層土工膜襯墊、雙層土工膜襯墊、單層復(fù)合襯墊、雙層復(fù)合襯墊等。目前最理想、最有效的襯墊為雙層復(fù)合襯墊；氣體控制系統(tǒng)：生活垃圾中的有機物降解會產(chǎn)生大量的氣體，氣體的主要成分為甲烷(沼氣)和二氧化碳，這些氣體可用排氣井或排氣槽排出，排出的氣體可用于供熱或作為其他能源加以利用；滲濾液收集與排出系統(tǒng)：由于大氣降水、地下水的入侵、對垃圾的壓榨及有機物的降解等，會產(chǎn)生大量的滲濾液，滲濾液可通過第一道滲濾液收集系統(tǒng)集

27、中收集，然后利用潛水泵進展排除，少量的滲濾液還會滲至第二道滲濾液收集系統(tǒng)，這一般可用小童徑的管子即可排除。綜上所述，鑒于目前我國經(jīng)濟條件及技術(shù)條件的限制，絕大局部的生活垃圾仍采用填埋法進展處理，燃燒與堆肥僅處理少局部垃圾，燃燒僅在有限的幾個大城市中運行，況且堆肥及燃燒后的殘渣也要填埋處理，因此，填埋特別是衛(wèi)生填埋，將是我國垃圾處理的主要方向，即使一些經(jīng)濟興旺的國家，填埋也占較大的比例。為了提高現(xiàn)代化市政環(huán)衛(wèi)裝備技術(shù)水平、為市民提供良好的公共設(shè)施效勞和生活環(huán)境，對城區(qū)生活垃圾進展處理壓縮后再運輸是有現(xiàn)實意義的、也是必要的，這可使生活垃圾收集運輸工作向清潔生產(chǎn)、低污染高效率方向開展。該生活垃圾壓縮

28、機經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后降低了整機的高度，減少了垃圾站的占地面積，節(jié)約了本錢，提高了作業(yè)效率，優(yōu)化了居民的生活環(huán)境，提升了社區(qū)整體形象及品味。無二次污染的垃圾儲運是21世紀清潔的環(huán)衛(wèi)模式。1構(gòu)造設(shè)計設(shè)計要求箱體容積6m3，那么設(shè)計垃圾箱尺寸為1500*1500*3000，壓縮方向為3000mm方向，壓縮液壓缸不僅要壓縮，還需要將垃圾推入垃圾裝卸車上，液壓缸的行程需到達3200mm，得出垃圾壓縮機的總長在6500mm左右，整體局部需要從地下抬升出來到達車的高度，抬升液壓缸的行程需到達2700mm，得出整個系統(tǒng)的高度在4200mm左右，液壓站放在液壓箱下方，壓縮箱的下方放廢液箱，液壓站、抬升液壓缸、廢液箱都

29、固定在鋼筋混凝土上，控制系統(tǒng)設(shè)計在一邊，方便司機控制。2液壓缸的設(shè)計液壓缸的主要參數(shù)的設(shè)計計算設(shè)計液壓缸時，必須對整個系統(tǒng)工況進展分析，確定最大負載力，根據(jù)負載力和速度決定液壓缸的主要構(gòu)造尺寸，然后根據(jù)使用要求確定構(gòu)造類型、安裝空間尺寸、安裝形式等，之后再進展構(gòu)造設(shè)計。由于單活塞液壓缸在液壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用比擬廣泛，因而它的有關(guān)參數(shù)計算和構(gòu)造設(shè)計具有一定的典型性。目前液壓缸的供貨品種、規(guī)格比擬齊全，用戶可以在市場上購置到。廠家也可以根據(jù)用戶的要求設(shè)計、制造，用戶一般只要提出液壓缸的構(gòu)造參數(shù)及安裝形式即可。2.1液壓缸工作壓力確實定液壓缸所能克制的最大負載和有效作用面積間的關(guān)系可用下式表示：F=p

30、A*106 2-1式中，F(xiàn)-液壓缸的最大負載力，包括工作負載、摩擦力、慣性力等；p-液壓缸的工作壓力MPa；A-液壓缸活塞的有效作用面積。上式說明，給定液壓缸的最大負載后，液壓缸的工作壓力越高，活塞的有效工作面積就越小，液壓缸的構(gòu)造就越緊湊，但假設(shè)系統(tǒng)壓力高，對液壓元件的性能及密封要求也相應(yīng)提高。在確定工作壓力和活塞直徑時，應(yīng)根據(jù)工況要求、工作條件以及液壓元件供貨等因素綜合考慮。不同用途的液壓機械，工作條件不同，工作壓力的范圍也不同。機床液壓傳動系統(tǒng)使用的壓力一般為28MPa，組合機床液壓缸的工作范圍為34.5MPa，液壓機常用壓力為2132MPa，工程機械選用16MPa較為適宜。液壓缸標準使

31、用壓力系列表2-1 表2-1 液壓缸標準壓力系列 MPa2.54.06.31016202531.5402.2液壓缸內(nèi)徑確實定液壓缸的內(nèi)徑一般根據(jù)最大工作負載來確定。液壓缸的有效工作面積為A=F/p=D2/4 2-2活塞桿的直接由受力情況決定，受拉力時取0.30.5D，受壓力時取0.50.7D。計算出活塞直徑D、活塞桿直徑d后，再圓整到標準值。液壓缸內(nèi)徑系列和活塞桿直徑系列見表2-2和表2-3表2-2液壓缸內(nèi)徑系列 mm810121620253240506380100125160200250320400500表2-3活塞桿直徑系列 mm456810121416182022252832364045

32、505663708090100110125140160180200220250280320360400動力較小的液壓設(shè)備，除上述計算方法外，也可按往返速比確定液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d。液壓缸的速比系列見表2-4表2-4液壓缸的速度比值系列1.061.121.251.41.622.55活塞運動速度的最高值受活塞桿密封圈以及行程末端緩沖裝置所承受的動能限制，一般不大于1m/s，最低值那么以無爬行現(xiàn)象為前提，通常應(yīng)大于0.10.2m/s。2.3液壓缸的行程液壓缸的活塞桿行程系列見表2-5表2-5活塞桿行程系列 mm2550801001251602002503204002.4液壓缸長度確實定液壓

33、缸的長度L根據(jù)工作部件的行程長度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長度不大于液壓缸直徑的2030倍。2.5液壓缸缸體壁厚確實定液壓缸缸體壁厚可根據(jù)構(gòu)造設(shè)計確定。當液壓缸工作壓力較高和缸內(nèi)徑較大時，還必須根據(jù)材料力學(xué)的公關(guān)公式進展強度校核。2.6活塞桿長度確實定活塞桿直徑確定后，還要根據(jù)液壓缸的長度確定活塞桿的長度。對于工作行程首要的活塞桿，當活塞桿長度與活塞桿直徑之比大于10時，必須根據(jù)材料力學(xué)的有關(guān)公式對活塞桿進展穩(wěn)定性校核。3液壓缸的強度計算與校核3.1液壓缸缸體壁厚的強度計算與校核缸筒是液壓缸中重要的零件，當液壓缸的工作壓力較高和缸筒內(nèi)徑較大時，必須進展強度校核。中、高壓液壓缸一般用無縫鋼

34、管制作缸筒。當D/10時，按薄壁筒計算公式校核，即3-1式中，-薄壁筒壁厚Py-試驗壓力，當液壓缸額定壓力pn16MPa時，py=1.5pn，當pn16MPa時，py=1.25pn；缸筒材料的許用應(yīng)力，= 為材料的抗拉強度，n為平安系數(shù)，當D/10時，一般取n=5。當缸筒的D/10時，稱為厚壁筒，高壓缸的筒大都屬于此類。應(yīng)按壁厚的公式進展校核，即 3-2式中各符號的意義同前。3.2活塞桿穩(wěn)定性計算與校核活塞桿受軸向壓力作用時，有可能產(chǎn)生彎曲，當此軸向力到達臨界值Fk時，會出現(xiàn)壓桿不穩(wěn)定現(xiàn)象，臨界值Fk的大小與活塞桿長度、直徑以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。只有當活塞桿的計算長度l10d時，才進

35、展活塞桿的縱向穩(wěn)定性計算。其計算按材料力學(xué)的有關(guān)公式進展。使液壓缸保持穩(wěn)定的條件為 3-3式中，F(xiàn)液壓缸承受的軸向壓力；Fcr活塞桿不產(chǎn)生彎曲變形的臨界力；Ncr穩(wěn)定性平安系數(shù)，一般取26。Fcr可根據(jù)細長比l/k的范圍按下述有關(guān)公式計算：當細長比l/kmi時，為 3-4當細長比l/kmi，且mi=20120時，為 3-5式中，l安裝長度，其值與安裝形式有關(guān)；K活塞桿最小截面的慣性半徑，；m柔性系數(shù)，對鋼取m=85；i由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值可參考有關(guān)文獻；E活塞桿材料的彈性模量，對鋼取E=2.06*1011Pa；J活塞桿最小截面的慣性矩；f由材料強度決定的實驗值，對鋼取f4.9*

36、108Pa；A活塞桿最小截面的面積；a實驗常數(shù)，對鋼取a=1/5000。當細長比l/k20時，缸具有足夠的穩(wěn)定性，不必校核。3.3實際尺寸確實定設(shè)計任務(wù)書要求系統(tǒng)壓縮力為4t當系統(tǒng)壓力為1MPa時，每平方厘米提供的力為100N而系統(tǒng)壓力一般保持在36MPa，那么可以計算出缸1活塞截面面積至少為100平方厘米，由于行程太長，考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性，活塞桿不能太細。應(yīng)選用HSGK01-200-140E-3522-800型號液壓缸通過三維軟件solidworks可以計算出上升箱體總體積為：579183.9cm2總質(zhì)量為：579183.9cm2*7.85g/cm2=4546.5936Kg四個液壓缸的活塞桿質(zhì)

37、量為：10445cm2*7.85g/cm2*4=328Kg垃圾壓縮后的密度為0.7t/m3，那么垃圾的質(zhì)量為2.1t，由于垃圾中的元素的不確定性，假定垃圾的質(zhì)量為3t；四個液壓缸需要克制的壓力為：4546.5936Kg+328Kg+3000Kg=7.875t那么每個液壓缸所承受的壓力為1.968t可計算出缸2活塞面積至少為：50cm2，同樣由于穩(wěn)定性的問題，選用HSGK01-100-70E-3522-800型號液壓缸。4液壓站的設(shè)計4.1尺寸確實定液壓系統(tǒng)需要液壓油的量為：V=*52*4*250+*102*350=60000cm3那么液壓站需要的容積為90000cm3設(shè)計液壓站尺寸為1050*

38、1000*10004.2液壓站的工作原理液壓原理圖如下列圖所示： 圖4-1 液壓原理圖電磁換向閥控制液壓缸的伸縮，疊加式液控單向閥保證液壓缸的自鎖，同步閥保證了四缸同步，溢流閥控制系統(tǒng)的最高壓力。4.3各類閥的工作原理4.3.1疊加式液控單向閥的工作原理疊加式液控單向閥主要由鋼制閥體、一個或兩個單向閥、先導(dǎo)級活塞組成。單向閥的主閥芯內(nèi)有先導(dǎo)錐閥芯，通過它保證單向閥翻開.當油液由A1流向A2,單向閥翻開，同時先導(dǎo)級活塞被推至右位，通過先導(dǎo)錐閥芯的作用單向閥翻開.當進油口A1和B1出現(xiàn)失壓，彈簧作用力將閥芯緊壓在閥座上，切斷了單向閥與執(zhí)行機構(gòu)之間的油路。4.3.2疊加式節(jié)流閥的工作原理節(jié)流閥是通過

39、改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制流體流量的閥門。它的外形構(gòu)造與截止閥并無區(qū)別，只是它們啟閉件的形狀有所不同。節(jié)流閥的啟閉件大多為圓錐流線型，通過它改變通道截面積而到達調(diào)節(jié)流量和壓力的作用。4.3.3疊加式溢流閥的工作原理在靜態(tài)時閥關(guān)閉，A口壓力作用于閥芯，同時，壓力經(jīng)過節(jié)流孔作用在閥芯的彈簧側(cè)，并經(jīng)過節(jié)流孔作用于先導(dǎo)閥芯上。如果A口壓力上升并超過彈簧的設(shè)定值，先導(dǎo)閥芯克制彈簧力開啟，油液可從閥芯的彈簧側(cè)、節(jié)流孔流入T口,所產(chǎn)生的壓降使閥芯隨之移動，這就使油口A和T連通，而彈簧設(shè)定壓力不變?？刂朴蛷膬蓮椈汕唤?jīng)油口T向外部回油。測壓口(8)可對壓力進展檢測。4.3.4同步閥的工作原理分流時, 壓力油從

40、P口進人閥體, 壓力差將掛鉤閥芯拉開, 使閥芯上的二次節(jié)流口內(nèi)棱邊對準閥體沉割槽內(nèi)棱邊。油液分別經(jīng)過左右兩側(cè)一次節(jié)流孔和二次節(jié)流口流入兩個液壓執(zhí)行器。當兩執(zhí)行器負載一樣時 ,A、B口油壓相等, 閥芯處于中位, 兩側(cè)二次節(jié)流口阻力一樣,A、B兩支路流量相等。當A、B口負載壓力不等時, 流過兩側(cè)一次節(jié)流孔的流量會發(fā)生變化, 例如負載大的一側(cè)的流量會有所下降, 使該側(cè)一次節(jié)流孔壓降減小, 該側(cè)控制腔壓力升高, 破壞了掛鉤閥芯的平衡, 使閥芯向負載小的一側(cè)運動, 從而關(guān)小負載小側(cè)的二次節(jié)流口, 增大該側(cè)二次節(jié)流口阻力, 直到閥芯重新平衡為止。到達平衡時, 左右控制腔壓力幾乎相等, 兩側(cè)固定韋流孔的壓降

41、相等, 因制造時盡量使兩側(cè)固定節(jié)流孔面積相等, 所以兩側(cè)流量幾乎相等, 即油液被等量分流了。5控制系統(tǒng)的設(shè)計5.1控制器的工作原理當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。1輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣完畢后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)

42、也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，那么該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進展邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變

43、化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的但凡用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令那么可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像存放器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像存放器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。3輸出刷新階段當掃描用戶程序完畢后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和

44、數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。5.2控制器的選型機械手控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計上應(yīng)考慮到系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元件連接的靈活性和方便性，控制器應(yīng)選擇有極高可靠性、專門面向惡劣的工業(yè)環(huán)境設(shè)計開發(fā)的工業(yè)控制器。5.2.1國內(nèi)應(yīng)用較多的西門子S7-300型PLC。圖5-1 SIEMENS SIMATIC S-700 PLC西門子S7-300型PLC的優(yōu)點該機的特性有針對低性能要求的模塊化中小控制系統(tǒng)；可配不同檔次的CPU，可選擇不同類型的擴展模塊；可以擴展多達32個模塊；模塊內(nèi)集成背板總線，網(wǎng)絡(luò)連接 - 多點接口 (MPI),

45、-PROFIBUS或-工業(yè)以太網(wǎng)； 通過編程器PG訪問所有的模塊；無插槽限制；借助于“HWConfig工具可以進展組態(tài)和設(shè)置參數(shù)；循環(huán)周期短、處理速度高；指令集功能強大包含350多條指令，可用于復(fù)雜功能； 產(chǎn)品設(shè)計緊湊，可用于空間有限的場合； 模塊化構(gòu)造，設(shè)計更加靈活； 有不同性能檔次的CPU模塊可供選用；功能模塊和I/O模塊可選擇； 有可在露天惡劣條件下使用的模塊類型。S-700 PLC工作原理PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。OB1 是用于循環(huán)處理的組織塊主程序，它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序組織塊中斷。·在起動完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1，在OB1 中可以調(diào)用其它邏輯塊(F

46、B, SFB, FC 或SFC)。·循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。·在循環(huán)程序處理過程中，CPU 并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU 內(nèi)部的輸入/輸出過程映像區(qū)在CPU的系統(tǒng)存儲區(qū)5.2.2三菱FX2N 系列三菱FX2N系列簡介FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進的系列。由于FX2n系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。圖5-2 FX2N系列可編程控制器概述1控制16256點。2內(nèi)置8

47、K容量的RAM存儲器，最大可以擴展到16K。3CPU運算處理速度0.08S/根本指令。4在FX2N系列右側(cè)可連接輸入輸出擴展模塊和特殊功能模塊。5根本單元內(nèi)置2軸獨立最高20kHz定位功能(晶體管輸出型 。6快速斷開端子塊，其采用優(yōu)良的可維護性快速斷開端子塊，即使接著電纜也可以更換單元。7時鐘功能和小時表功能，所有的FX2N PLC中都有實時時鐘標準。8持續(xù)掃描功能，為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時間定義操作周期。9輸入濾波器調(diào)節(jié)功能，可以用輸入濾波器平整輸入信號在根本單元中x000到x017。10注解記錄功能，元件注解可以記錄在程序存放器中。11在線程序編輯，在線改變程序不會損失工作時間或停頓生產(chǎn)運

48、轉(zhuǎn)。12RUN/STOP 開關(guān)，面板上運行/停頓開關(guān)易于操作。13遠程維護，遠處的編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通信來監(jiān)測、上載或卸載程序和數(shù)據(jù)14密碼保護，使用一個八位數(shù)字密碼保護您的程序?！綽】功能開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要-模擬I/O，高速計數(shù)器。定位控制到達16軸，脈沖串輸出或為J和K型熱電偶或Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊。對每一個FX2n主單元可配置總計達8個特殊功能模塊。比照選擇FX2N系列PLC。5.3控制系統(tǒng)要求壓縮缸的換向由系統(tǒng)壓力決定，當環(huán)衛(wèi)工人倒完垃圾按下按鈕后，壓縮開場，系統(tǒng)壓力慢慢上升，系統(tǒng)壓力大于能夠提供4.5t的壓力時，電磁換向閥換向，收縮到起始位置停頓；抬升缸由司機控制，當司機按動按鈕時，電機轉(zhuǎn)動-箱體上升-