摘　要：本文就生活垃圾連續(xù)貯集、液壓集運的方案進行了分析、選優(yōu)，并介紹了液壓垃圾集運站的設計概況

關(guān)鍵詞：垃圾; 液壓集運站 ; 卸料門; 推料板 ; 安全聯(lián)鎖 ; 多級伸縮式套筒油缸; 注料口蓋板 ; 單向刮料

一、課題及其背景

前些年，應某市的邀請，本人和單位幾位工程技術(shù)人員一起，參加了液壓生活垃圾集運站設計方案的制訂工作。我們首先對原有的生活垃圾集運狀況進行了調(diào)查。當時，某市共有生活垃圾(人工)集運站十七座，配有美國福特4000-18后裝式封閉壓縮垃圾車六臺。美國福特垃圾車技術(shù)先進、性能優(yōu)良、效率很高。但當時給這些垃圾車上料的方法卻很落后，從集運站轄區(qū)內(nèi)街道及住戶清掃、收集來的垃圾，每天定時用手推車運到集運站集中，然后福特車開到集運站，集運站職工再把手推車上的垃圾一車一車喂進福特車的進料口，由福特車吸收、壓縮進車箱里去，等福特車裝完集運站里的垃圾開出集運站，集運站一天一度的垃圾集運工作即告一段落。

顯然，這樣的集運站方式存在幾個弊病：

1.人工喂料時間太長(給一臺福特車上滿一車垃圾約需二小時)，這就影響了福特車的使用效率;

2.人工上料，垃圾散落，灰塵飛揚，形成垃圾的二次污染;

3.因全市福特車少，每天只能在每一座集運站轉(zhuǎn)運一次，加上集運站又沒有垃圾貯集設備，這樣，每座集運站轄區(qū)內(nèi)的街道、住戶每天只能送出一次垃圾。如果因故錯過這次機會，住戶、街道的垃圾只能過夜存放，這很不利于居民和市區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生;

4.人工上料，四、五個人在二小時內(nèi)把近十噸的垃圾裝上車，裝車現(xiàn)場塵土飛揚，、臭氣熏天，集運站工人既耗費體力，又不利于健康。針對以上情況，某市環(huán)衛(wèi)部門對籌建中的垃圾集運站的使用性能提出了幾點要求。

⑴垃圾集運站應能貯存垃圾，以便讓街道上、住戶的垃圾隨時清理、隨時集中;

⑵集運站貯集垃圾必須做到封閉、壓縮，杜絕垃圾對集運站的污染;

⑶集運站給福特車上料必須用機械化或液壓設備，代替人工作業(yè)。上料速度要快(上滿一車不超過10分鐘)，上料設備務必安全、實用、快捷、簡單;

⑷土建設施盡量利用原有的人工集運站廠房。

二、方案篩選

根據(jù)我們通過現(xiàn)場調(diào)查掌握的情況，根據(jù)業(yè)主的要求，我們很快對機械化垃圾集運站確定了這樣的設計輪廓：

1.集運站設置一個鋼制封閉性垃圾貯槽，貯槽有效容積不小于10m3,貯槽出口高度，出口寬度與福特垃圾車的進料口匹配;

2.垃圾車進入貯槽后必須經(jīng)過壓縮，以便充分利用貯槽的容積。壓縮工作，由安裝在貯槽內(nèi)的推料板來完成;

3.垃圾倒入貯槽，垃圾在貯槽內(nèi)壓縮、垃圾推出貯槽(亦即給福特垃圾車上料)、貯槽進料門啟閉、貯槽出料門啟閉等動作均實行機械化或液壓傳動。

設計輪廓有了，但在采用什么類型的機械化來實現(xiàn)垃圾進槽、垃圾壓縮、垃圾出槽的問題上眾說紛紜，提出不少方案，歸納起來，有以下類型：

⑴卷揚機牽引：完成垃圾壓縮、垃圾出槽以及貯槽門啟閉;

⑵履帶傳動：完成垃圾壓縮和垃圾出槽;

⑶皮帶輸送：完成垃圾壓縮和垃圾出槽;

⑷齒輪—齒條機構(gòu)：完成垃圾壓縮和垃圾出槽;

⑸液壓傳動：完成垃圾進槽、垃圾壓縮和垃圾出槽和貯槽門的啟閉。

全面認真分析了以上方案的利弊優(yōu)劣如下：

A.卷揚機牽引

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單

問題：從設備配置上看，推料板須用兩臺慢速卷揚機從兩側(cè)同時牽引;另外貯槽進料門、貯槽出料門還得各用一臺小卷揚機，這些設備占地面積大，購置費用也不低，且至少得兩人操作;

B.履帶傳動

優(yōu)點：設備耐用

問題：履帶鏈較長，不可能很平穩(wěn)，即使傳送帶上加罩，垃圾泄漏在所難免。同時履帶傳動噪音大，不適合在市區(qū)運行。另外，為了滿足貯存10 m3垃圾的要求，履帶鏈必須做得很寬、很長。這樣，履帶、驅(qū)動輪、導向輪及張緊裝置都得了專門設計、制作，這樣的非標制作，成本太高;

C.皮帶輸送

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低

問題：皮帶承載能力有限，難以承受10 m3壓縮垃圾的載荷;

D.齒輪—-齒條機構(gòu)

優(yōu)點：傳動可靠、結(jié)構(gòu)簡單

問題：現(xiàn)場灰塵多，傳動件易磨損。另外，齒輪、齒條安裝在未經(jīng)加工的鉚焊件上，調(diào)整難度大，容易產(chǎn)生較大的傳動間隙，形成較大的沖擊和噪音;

E、液壓傳動

優(yōu)點：動作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單，可以調(diào)壓、調(diào)速，有利于選用最佳的技術(shù)參數(shù);可以實現(xiàn)動作聯(lián)鎖，有利于安全操作;可以實現(xiàn)過載保護，可以實現(xiàn)半自動化操作。

問題：推料板液壓行程較大，安裝有一定難度;因廠房條件的限制，一些集運站，只能安裝多級伸縮式雙作用油缸，油缸總行程達5米，制造難度大。

經(jīng)過以上方案比較，我們認為A、B、C、D四種方案弊病較多，不宜采用，而液壓傳動優(yōu)點較多，雖有技術(shù)難點，但可以克服，因此是可以實施的。

三、方案的細化

1.運作模式和基本參數(shù)

請參閱附圖一、附圖二、附圖四。垃圾集運站內(nèi)設置一封閉貯槽(型鋼鉚焊件，有效容積不小于10 m3，槽寬1.5 m，貯槽出口底板相對于集運地面高度不小于1 m)，零散垃圾運到集運站后，用提料斗機動提升并倒入貯槽注料口。貯槽注料口每倒進一定垃圾后，可操作電氣按鈕，令貯槽內(nèi)的推料板(參閱附圖三)在液壓缸的帶動下對槽內(nèi)松散垃圾進行壓縮(最大壓力2.45t)，壓縮的目的，一是充分利用貯槽有效空間;二是使垃圾形成斷層，以免垃圾推出槽時互相牽扯。經(jīng)過不斷注入垃圾和若干次壓縮，當貯槽內(nèi)垃圾塞滿后，福特垃圾車開到貯槽出料口前，貯槽出料口門打開(液壓推動)，推料板以足夠的推力(最大可達12 t)，將貯槽內(nèi)經(jīng)過初步壓縮的垃圾，以每分鐘1.86 m的速度，徐徐推出，整個推出時間約為3min。如果垃圾運輸車一時來不及扒進貯槽推出的垃圾，可隨時點動操作按鈕，

(方案一) 附圖一

(方案二) 附圖二

附圖三

附圖四

令推料液壓缸暫時停前進。就是說，通過點動電磁方向閥按鈕，可以較方便地實行推料板斷續(xù)推動，直到貯槽內(nèi)垃圾全部推出為止。

生活垃圾集運站設備采用集中操作臺操制，為了防止操作人員誤操作，設備各相關(guān)動作設置安全聯(lián)鎖裝置。

為了能在出現(xiàn)異常情況時(如停電、設備故障)，生活垃圾集運站仍能實施生活垃圾轉(zhuǎn)運，我們在方案中專門留下應急手推車通道(通道大于1.5 m)。

為了使垃圾初步壓縮泄漏出來的臟水能及時排走，在槽底推料板初始位置有地漏，通市區(qū)下水道。

由于市內(nèi)各生活垃圾集運站所處環(huán)境各不相同

，特別是部分生活垃圾集運站土建施工已經(jīng)完成，土建結(jié)構(gòu)模式不盡相同，針對這一情況，我們在堅持統(tǒng)一的設計基本模式的原則下，各生活垃圾集運站設計方案在某些問題上要因地制宜地予以考慮，以適應各種不同的環(huán)境，各種不同的工況。

2.動力

推料板進退、卸料門啟閉、垃圾槽內(nèi)初步壓縮均采用液壓動力。液壓系統(tǒng)傳動原理見附圖五，液壓系統(tǒng)工作循環(huán)電磁閥動作見附表一。

壓力油由二級葉片泵Y2B-A26C-JE提供。系統(tǒng)有三級壓力(20kg/cm2、40kg/cm2、100kg/cm2)，由三只溢流閥來調(diào)定。三只電磁三位四通閥分別控制卸料門啟閉、垃圾初步壓縮并推料板進退以及提料斗的翻轉(zhuǎn)。負責垃圾初步壓縮的推料板進退的動力液壓油缸有兩種選擇。方案一(見附圖一)是采用油缸DG-J125C-E1L(行程5 m)，當生活垃圾集運站廠房縱深長度較長時，即可采用此油缸，此油缸占地面積較大，但價格較便宜。方案二(見附圖二)是采用多級伸縮式雙作用套筒油缸，行程5 m 。此類油缸長度短，但價格較貴。此方案適用于廠房縱深長度較短的生活垃圾集運站。

液壓傳動系統(tǒng) 附圖五

3.電氣控制及安全聯(lián)鎖裝置

⑴卸料門：設抱閘、門的上、下限位裝置。

a.當抱閘松開后，卸料門可上、下開關(guān)門;

b.當卸料門完全關(guān)閉后，由上限位裝置停止油缸的關(guān)門動作。

⑵注料口蓋板：設關(guān)閉裝置。

a.當推料板在初始位置時，才允許打開蓋板;

b.當推料板在工作過程中蓋板不能打開。

⑶推料板：設初始位置和終止位置裝置。

a.當注料口蓋板關(guān)閉，卸料門關(guān)閉后，推料板在主油缸的低壓力下進行垃圾初壓縮、如油壓力達到規(guī)定值后，主油缸返回帶動推料板返回初始位置;

b.當注料蓋板關(guān)閉、卸料門開后，推料板在主油缸的強力推動下進行垃圾出料，當推料板推到終止位置后停止推進，并返加初始位置。

4.推料板

推料板用八只輪子懸掛在貯槽內(nèi)槽鋼導軌上(其中四只輪子有突緣)，以防止推料板前后左右歪斜發(fā)卡。

為防止推料板后退時將殘留在槽底的垃圾刮到槽體后部，推料板設置專門裝置(見附圖三)，可使推料板后退時，能抬起刮刀片，就是說，推料板后退時，它是不會刮到槽底板的。

5.注料口蓋板

尺寸約為1.5 m×0.9m，帶開合鉸鏈蓋板，啟閉為液壓推動。當初步壓縮垃圾及推出垃圾時，蓋板必須蓋上。當推料板返回后部的初始位置時蓋板方可打開上料，注料口蓋板除了可防止因誤操作將垃圾倒入推料板后部外，還有另一個作用是：蓋板打開并與槽面有一定傾斜角度，能防止注料時垃圾撒到槽面上。

四、成本預測

由于當時設計圖未作，故只能進行制作安裝成本的粗估。每座機械化集運站的制作、安裝費用主要包括以下幾項：

a.非標件制作安裝 總重6t 單價8000元/t 合計4.8萬元

b.外購液壓件價 7萬元

c..外購電氣元件價 0.3萬元

d.其它外購件價 0.2萬元

e.土建改造費用 0.5萬元

考慮到除以上費用外，可能還要發(fā)生其它一些費用，故每座機械化垃圾集運站全部建設費用(不包括原集運站土建資產(chǎn))在12.8萬元～13.6萬元之間。

本設計方案實施后，設備技術(shù)較先進、性能較優(yōu)良，制作質(zhì)量也比較好，基本上滿足了業(yè)主當初對設計提出的要求。

附表一、液壓系統(tǒng)工作循環(huán)電磁鐵動作表

參考文獻：

[1] 《液壓傳動》官忠范主編，北京機械工業(yè)出版社出版.

[2] 《機械設計手冊》第三版(修訂)聯(lián)合編寫組編 化學工業(yè)出版社2004年出版發(fā).