竖直压缩式垃圾中转站总体方案及转运设备研究

论文摘要

近年来,随着我国经济的高速发展,城市化进程不断加快,出现的大量城市生活垃圾的处理问题亟需解决。垃圾中转站作为城市生活垃圾处理系统的中间枢纽,在解决整个垃圾处理问题中起到了非常关键性的作用。本课题来源是大连市科技计划项目(项目编号2010E14SF148),本文结合大连市环卫部门的实际需要,针对竖直压缩式垃圾中转站及其转运设备进行了深入研究。研究设计了竖直压缩式垃圾中转站工艺流程,主要包括：称重、进料、压缩和转运;根据工艺流程特点研究设计了中转站的系统组成。针对竖直压缩式垃圾中转站的工艺特点提出了转运设备的设计,开发了一种专用转运设备——钢丝牵引装置。按照竖直压缩式中转站转运设备的使用要求,钢丝牵引装置能够实现背起竖直放置容器、竖直放置容器、水平放置容器和垃圾自卸四种功能。对钢丝牵引装置的工作状态进行分析,确定了工况一、工况二和工况六为危险工况,并对三个危险工况进行了受力分析和计算。根据受力分析结果,使用Hypermesh和ANSYS对钢丝牵引装置中的翻转机构进行有限元计算和分析,得到了翻转机构在三种工况条件下的整体应力、应变分布情况。通过有限元计算结果我们发现,翻转机构在三个工况条件下的最大等效应力均出现在副车架上；折叠架的应力值比较小：翻转架的应力分布比较均匀。最后,在不改变翻转机构整体结构的前提下,利用HyperMesh中的OptiStruct优化模块分别建立了翻转机构中的翻转架、副车架和折叠架的尺寸优化模型,以模型关键部分的钢板厚度为设计变量进行尺寸优化设计。通过优化设计,得到了钢板厚度变化曲线、质量变化曲线。优化结果表明,翻转机构的总质量减少了16.14%,并且满足任何工况条件下的应力、应变要求；应力、应变分布更加合理。同时,最大限度的减轻转运设备的自重,提高转运效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 垃圾中转站研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 本章小结
• 第二章 竖直压缩式垃圾中转站总体方案设计
• 2.1 竖直压缩式垃圾中转站工艺设计
• 2.1.1 称重
• 2.1.2 进料
• 2.1.3 压缩
• 2.1.4 转运
• 2.2 竖直压缩式垃圾中转站组成
• 2.2.1 称重计量系统
• 2.2.2 进料系统
• 2.2.3 压缩系统
• 2.2.4 转运系统
• 2.2.5 中央控制管理系统
• 2.2.6 除尘除臭系统
• 2.2.7 污水处理系统
• 2.2.8 车辆冲洗系统
• 2.3 竖直压缩式垃圾中转站设备配置
• 2.3.1 设备配置的基本条件
• 2.3.2 设备配置计算
• 本章小结
• 第三章 钢丝牵引装置结构设计与零件选型
• 3.1 钢丝牵引装置的结构设计
• 3.1.1 钢丝牵引装置结构设计的基本要求
• 3.1.2 钢丝牵引装置的结构组成与工作原理
• 3.1.3 钢丝牵引装置总成外廓尺寸
• 3.1.4 钢丝牵引装置纵梁设计
• 3.1.5 钢丝牵引装置横梁设计
• 3.1.6 钢丝牵引装置材料的选择
• 3.2 钢丝牵引装置的工况分析
• 3.3 危险工况计算
• 3.4 钢丝牵引装置关键零部件设计选型
• 3.4.1 液压马达
• 3.4.2 万向联轴器
• 3.4.3 驱动桥
• 3.4.4 钢丝绳
• 3.4.5 绞盘装置
• 3.4.6 液压缸
• 3.5 钢丝牵引装置的三维几何模型
• 本章小结
• 第四章 翻转机构的有限元分析
• 4.1 有限元法的基本原理和分析步骤
• 4.1.1 算法原理
• 4.1.2 基本步骤
• 4.2 前处理软件的选用
• 4.3 翻转机构的有限元前处理
• 4.3.1 建立简化几何模型
• 4.3.2 几何模型导入
• 4.3.3 模型的连接
• 4.3.4 载荷工况和边界条件
• 4.3.5 模型生成
• 4.3.6 单位制与材料性能
• 4.4 翻转机构结果分析
• 4.4.1 许用应力及许用挠度计算
• 4.4.2 工况一结果分析
• 4.4.3 工况二结果分析
• 4.4.4 工况六结果分析
• 4.5 结论
• 本章小结
• 第五章 翻转机构的结构优化设计
• 5.1 优化设计的数学基础
• 5.1.1 结构优化三要素
• 5.1.2 算法原理
• 5.1.3 灵敏度分析
• 5.1.4 近似模型拟合
• 5.2 基于OptiStruct的结构优化设计流程
• 5.3 翻转机构的翻转架尺寸优化设计
• 5.3.1 翻转架优化数学模型
• 5.3.2 优化结果与分析
• 5.4 翻转机构的副车架尺寸优化
• 5.4.1 副车架优化数学模型
• 5.4.2 优化结果与分析
• 5.5 翻转机构的折叠架尺寸优化
• 5.5.1 折叠架优化数学模型
• 5.5.2 优化结果与分析
• 5.6 优化结果分析
• 5.7 优化结果验证
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢