垃圾压缩中推板的使用

　　1 推板结构工作原理和设计要求

　　压缩装置是垃圾压缩机的主体。垃圾在压缩机体腔内压缩，通过压缩油缸的上下运行，控制推板的运动，完成对垃圾的压缩和提升装车等工作。压缩装置由推出液压缸、推板和推出架组成。推出液压缸固定于基台上，其活塞杆前部装有推板，液压缸的活塞杆、推板、推出架三件固接，活塞杆前行时，推板、推出架同步向前运动，直至把收集箱内的垃圾压缩成块并推上运输车。

　　推板的结构对垃圾压缩装置的工作性能有重要影响。因此对垃圾压缩机推板结构有以下设计要求。

　　1）机构元件应具有足够的强度和刚度。推板既是压缩装置的传力部件，又是受力部件，所以，其强度和刚度既要满足来自推杆的径向力载荷要求，又要满足垃圾压缩块的反作用力载荷要求。

　　2）良好的耐蚀性。生活垃圾成分复杂，含有较多的酸、碱物质，湿度较大（含有重量比大于25% 的水分），对机体金属材料具有一定的腐蚀性。压缩推板直接接触垃圾成分，受垃圾压缩废液的腐蚀性强，而且是垃圾压缩的主推板，其使用寿命直接影响到压缩效果。所以，需采取适当的防腐措施保证其使用寿命。

　　3）合理的结构设计。结构设计要合理，易于生产制造，便于其他零部件的安装、调整与维修，并具有良好的工艺性。

　　4）经济合理。推板结构既要保证质量可靠，又要经济合理，在保证质量的基础上，尽可能降低成本。

　　5）良好的压缩效果。要采用先进的结构设计，以保证推板对垃圾具有良好的压缩效果。

　　2 结构优选当前国内外垃圾压缩机多采用普通平面结构推板进行垃圾块压缩，这种推板的优点是结构简单，但存在的问题是靠近垃圾箱侧壁的垃圾压缩倍数较小，从而影响了垃圾集装箱的装载容量，会造成运输中的亏载现象。近来，一些学者提出了锥形结构的推板设计，这种结构的优点是能对垃圾产生侧方向的压力，增大了集装箱边角处的压力，有利于提高垃圾箱的装载能力；而且，此结构的推板在相同功率下，压缩效果比平板结构好。

　　1）锥形板结构强度高于平板结构。推板的动力来源于液压缸，传送液压动力的是推杆，而推杆面积较推板面积小得多，所以，推杆顶面所接触的推板面域（一般在推板的中心）压力强度*大，致使推板这部分面域*容易遭到损坏，导致推板报废；而锥形结构推板，中心厚度大，也就意味着具有更高的抗破坏能力。

　　2）锥形板结构更节省材料。推板中心受液压强度*大，即推板中心与推杆接触的面域是推板强度的*薄弱处，如果要保证推板的强度，应使推板中心与推杆接触的面域的材料厚度至少符合强度要求，除此面域以外的其他面域则不必达到此厚度要求。因为平板结构处处厚度相同，所以，其厚度必然以中心处与推杆接触的面域材料厚度为基准，而锥形结构推板则不需要板的厚度处处相等，可以根据需要来设计，这样就减少了材料的浪费。

　　3）锥形板能耗比平板结构低。对平板结构而言，在垃圾压缩过程中，平板受到垃圾的阻力，由于平板结构垃圾阻力作用面平行于推杆推力作用面，所以推杆动力至少要等于阻力，才能压缩垃圾；对于锥形板结构而言，推板同样受到垃圾的阻力，但由于锥形板的锥形角度把来自垃圾的阻力分解成更小的力，这意味着推杆动力只需要克服比阻力小的分力就可以压缩垃圾了，而所需的液压动力相对平板结构而言就小得多了。所以，相同的垃圾压缩效果，锥形板结构所需的动力更小，即消耗的能量更低。

　　3 推板结构改进

　　推板压缩垃圾完成后，快退时如果仅采用锥形推板结构，势必会将压缩机体箱内的的垃圾倒挂出来，而倒挂出来的垃圾则又会进入环境，导致二次污染。所以，还需对此推板结构进行相关计算和设计，避免推板退出时的垃圾倒挂现象，消除垃圾的二次污染。

　　3. 1 尺寸计算和结构强度计算

　　推板是压缩垃圾的传力部件，它的形状尺寸决定垃圾压缩块的宽度和高度，所以，在知道垃圾压缩块尺寸规格的基础上，可以根据推板和压缩块之间的几何关系设计确定推板的尺寸参数。

　　垃圾压缩块的参数为（长 × 宽 × 高）：V块= 1. 2 m × 1. 5 m × 1. 2 m所以，可以得到推板的宽度和高度参数：S板= 1. 5 m × 1. 2 m由于推板的材料厚度要根据其所承载的应力决定，所以需要进行计算而定。

　　推板选用材料为 Q345普通碳钢，设计推杆的直径d 为100mm，则其与推板接触面域的面积 S 为：S = π d 2 / 4 = 3. 14 × （100）2 / 4 = 7 850 mm 2则推杆面域在液压作用下对推板所产生的压力强度 P 为：P = P板S板/ S（1）式中： P板为推板压缩垃圾的压强，MPa； S板为垃圾压缩块的截面积，m 2。

　　推板压缩垃圾所需的*大压强为350 kPa，所以 P板取此*大值350 kPa；根据垃圾压缩块的规格可求得，S板= 1. 5 m × 1. 2 m = 1. 8 m 2。把 S、P板、S板的数据代入式（ 1 ） 可求得 P 的值为80 255 kPa，即推杆对推板的局部压力强度为80. 255 MPa；对于 Q345钢材而言，钢板的厚度等于10 mm 时，它的抗剪应力为145 MPa，这意味着钢板的厚度 t＞10 mm 时，钢板强度是足够的。

　　所以，设计推板*薄处的厚度 t = 10 mm，推板前面锥形角度为150°，背面锥形角度为120°，并根据其几何关系可以计算出相应的参数数据，得出其具体的结构尺寸数据。

　　3. 2 立体模型模拟分析根据以上这些数据参数，利用 Pro / E 软件，建立锥形推板的立体模型，并通过软件功能对其进行材料+++++++++编辑++++++++++，设定相关材质参数。

　　根据各部件的尺寸规格，利用 Pro / E 软件建立各部件的立体模型，设定各部件的材料参数，输入到SolidWorks 软件中，运行 COSMOS 指令，模拟实际受力，分析各部件的形变及应力分布状况，以验证设计的可靠性。把用 Pro / E 建立的底板模型输入到 Solid- Works 软件中，执行相关参数设定，得到了如下的分析结果及结论。

　　1）当推杆对推板产生的压力强度不超过145 MPa时（相当于推板对垃圾产生的压力强度不超过632 MPa时），锥形推板结构未发生形变，分析效果如图7所示。

　　2）锥形推板结构在推杆压力强度大于145 MPa 时开始形变，当压力强度达到160 MPa 时，推板中心结构仍然保持相对完好，只是边缘结构已被破坏，如图8所示，这证明了中心结构强度的高可靠性。

　　4 结论

　　本文设计的推板产生的*大压力强度也只有350 kPa，远远小于632 MPa（相当于推杆对推板产生145 MPa 的压力强度），而此压力强度仍未导致锥形推板产生形变。所以，得出结论：在设计压力下，本文设计的锥形结构推板具有足够的结构强度，不会因强度问题导致推板部件的报废，优于平板结构推板，具有较高的可靠性。