生活垃圾资源化处理系统设计_dn1500滚筒筛毕业设计计算说明书(编辑修改稿)

生活垃圾资源化处理系统设计_dn1500滚筒筛毕业设计计算说明书(编辑修改稿)内容摘要：

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，我们可将垃圾分拣设备分为前处理分拣设备、干性垃圾分拣设备。 分别介绍如下： 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 4 页 共 34 页 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。 [24] 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。 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 5 页 共 34 页 图 由于我国的城市生活垃圾在源头上的分类与发达国家还存在差距，而且从垃圾的组分上看，其组分复杂，有机物占据更大比例，含水量高，因此，在初级分选上，要做到高效率分选很有难度，然而滚筒 筛在初级分选设备中，结构简单可靠，有较大的处理能力，也有相对较高的分选效率，处理成本低，一定程度上适合我国国情下的城市生活垃圾分选。 也得到了广范的应用。 课题目标、内容和拟解决的关键问题 课题研究的目标和内容 （ 1）根据给定工艺参数确定设计参数，如 滚筒转速 、 电机功率 等。 （ 2）进行设备 结构的设计 与确定及尺寸的计算与设计等。 （ 3） 独立 完成与课题密切相关的一篇英文资料的翻译（数量按学校毕业设计指导书的规定）。 （ 4）根据所学过的相关知识进行设备的工艺计算。 （ 5）学习相关的设计规定、标准，设备 的 技术特性 的确定、撰写技术要求等 等。 （ 6）按 照 现行的国家规范、标准进行 手工 图 的 绘制（ A0 手工图 1 张 以 及 CAD 图 1 张，其它 零件图 CAD 图 若干 ）。 （ 7）按学校给定毕业设计指导书的要求完成毕业设计说明书（含中英文摘要）。 对本设计进行评述，最终掌握此类设备设计的整个步骤、内容和相关的要求。 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 6 页 共 34 页 课题拟解决的关键问题 在现有的滚筒筛技术上，做出大胆的改进，基于垃圾特性的复杂，国内外并没有滚筒筛的准确计算公式，大都是经验公式，所以应对不同的情况，需要在尺寸上，甚至是结构上有大的改变，来提高设备的运行能力和 处理能力，这将是本课题拟解决的关键性的问题所在。 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 7 页 共 34 页 2 确定设计方案 国外城市生活垃圾组分 表 国外生活垃圾中各组分平均含量 (湿基 ) 有机物 塑料 纸类 玻璃 纤维 剩余物 木块 矿物 金属 橡胶 % % 28% % % 6% % % % % 从表 可以看出，国外发达国家的垃圾组分有机物含量较少，其处理的侧重点不同，因此，国外先进设备的引进并不能解决国内垃圾处理的问题，我们只能够借鉴国外设备设计的关 键技术，提高和改进设备的性能，使之能够应用于国内的处理现状。 国内城市生活垃圾组分 表 国内生活垃圾中各组分平均含量 (湿基 ) 有机物 塑料 纸类 玻璃 纤维 剩余物 木块 矿物 金属 橡胶 % % % % % % % % % % 从表 ，生活垃圾中有机物、塑料、纸、纤维、玻璃的含量较高。 含水量高就导致了分离困难，这就是国内与国外在分离设备的研究上存在的差别。 研究表明，具有资源化潜力的物质为有机物、粒径大于 40 mm 的塑料、粒径大于 80 mm的纸、粒径大于 120 mm玻璃、粒径大于 80mm的纤维及金属。 而我们需要针对的就是有机物在处理过程中出现的问题以及商榷找出其需要客服的困难，最终找到解决问题的办法。 方案的原理与选择依据 方案的原理 滚筒筛的原理：由电机、减速器带动齿轮转动，通过链条与 4 个摩擦轮中靠近驱动一端的 2 个摩擦轮相连，从而带动 4 个摩擦轮转动， 利用内装刀具的筒体回转运动和筛网，将袋装垃圾进行破袋、分级。 粒度小于筛孔的物料被筛出，大于筛孔的留在筛体上直至从筒体尾部排出。 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 8 页 共 34 页 而此设计方案与以往的 滚筒筛有所区别，滚筒内不再安装破袋刀片，这使得滚筒的转速大大提高，保证了在减小滚筒长度的同时，并不会降低滚筒的处理能力，而代替刀片起到破袋作用的是一个单独的破袋机，所以此方案不仅要设计滚筒筛还需设计一个附件破袋机。 破袋机：破袋机是一种对袋装粉状或颗粒状的物料进行机械式破袋的设备。 而此方案所要用到的是关于破除城市生活垃圾中含有的垃圾袋的破袋机，此破袋机的原理是通过平排放置的两根轴，轴上装有圆环型的破袋刀具，通过电机输送功率，带动轴旋转，利用刀具破袋。 图 破袋机示意图（侧视） 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 9 页 共 34 页 由于在滚筒筛内装破 袋刀具，考虑到破袋效率，往往滚筒筛的转速不能过大，所以，此方案设计时把破袋功能直接转化成一套设备，这样能够大大提高滚筒筛工作效率，提高处理量。 P在 平面内的运动和分析 图 垃圾在滚筒体内运动分析（立体） 单元体 P 在 xoy平面内的运动如图 ，其运动过程分为两部分： B点到 o点的圆周运动、o点到 D点再到 B1点的抛物线运动，具体的运动方程如下： 圆周运动方程：    trs inrs iny trc o src o sx   （ ） 抛物线运动方程：    2gt21c o svty s invtx   （ ） 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 10 页 共 34 页 图 垃圾在 xoy平面内的运动轨迹 式中： r—单元体 P在 xoy 平面内距筛体轴线的距离； t—单元体 P的 运动时间 ； v—在 xoy 平面内单元体 P脱离时的线速度； ω—滚筒筛的角速度； θ—单元体 P的脱离角。 由单元体 P的运动方程可以得出其运动轨迹方程，具体如下 ： 圆周运动轨迹方程： Rr  0rr s inyr c o sx 222 ）（）（  () 抛物线运动轨迹方程： 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 11 页 共 34 页 Rr  0r s in2 xx co ty 32  () 根据方程式 ()和 ()不难解出任意圆和抛物线两条曲线的交点坐标分别为原点 o（ 0， 0）和（ 4rsin2θ cosθ， 4rsinθ cos2θ）。 若 r＝ R (R为滚筒筛的半径 ) 时，即 垃圾 位于筛体的内壁处，两条曲线的交点分别为（ 0， 0）和（ 4Rsin2θcosθ， 4Rsinθcos2θ）。 为了获得较高的筛分效率，应使物料在筛体内作较大的翻动，使物料在筛体内能够获得最大抛落落差，即要求图 ）（ BD yy 取最大值。 将方程 ()对 x求导可得：  3rs inxc otdxdy  若 0dxdy ，可得：  cosrsinx 2D 将 Dx 代入方程 ()，可得：  2c osrs in21y D 而  2c osrsin4y B ，则：  22 c o sr s in4c o sr s in21yy  ）（ BD 令 0d yyd  ）（ BD ，可解得：  2 6 o t  ， 由上述计算可得，当 θ=176。 时， ）（ BD yy  值最大，物料在滚筒筛内翻动也最充分。 [12] 计算滚筒转速 如图所示 , 随着滚筒体转速的增加 , 垃圾抛落点也开始提高 , 当垃圾抛落点增加 到某值时 , 离心力将大于垃圾重力 , 此时 , 垃圾发生离心运动，垃圾越过顶点不再落下。 综上所述， 垃圾重力和离心力运动的临界条件是： GP （ ) 式中： P离心力（ kN) G垃圾重力（ kN） 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 12 页 共 34 页 图 垃圾在滚筒体内运动分析（平面） 设垃圾滚筒体线 速度为 v，当垃圾上升到 A 点时：  c o ss i n/mv 2 GRNP  或 () 式中：）的法向分力（垃圾重力 NG k ）滚筒体半径（ mR 将 mgG 代入（ ）得：  cosgsinv 2 R () 因 30/nv 1R ，代入式 ()得：  s inc osg30n 1  R () 式中）垃圾滚筒筛工作转速（ r/min1，取 2s/ ， g ，于是： ）（ m in/rs inco s30n 1  R () 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 13 页 共 34 页 如上所述，当滚筒体达到临界转速 时，垃圾升至顶点 Z 不再落下。 此时， cosGP ，90 ， 1sin  ， RD 2 ，从而得： ）（ m in/4c o sc o sc o s30n cDR () 式中 D滚筒体内径（ m） 从式 （ ）可以 看出 ， 与 D关系 是 呈反比 ，因此，可以推算出垃圾在滚筒筛筒体内的离心运动状态是从滚筒体的外层向内层逐渐减小的过程。 换而言之，把垃圾滚筒筛筒体的工作状态分为若干层的话，那么当垃圾在筒体的最外层处于最有利的工作条件时，剩下的垃圾在内层则处于筛分不理想状态。 要想所有的垃圾都处于较好的筛分状态，则 设计垃圾滚筒筛时 可以把所有垃圾假定于某一缩聚层上，然后，保证缩聚层的垃圾处于最好的工作转速状态，。