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本文是围绕广西自治区自然科学基金资助项目“城市生活垃圾压缩特性研究及垃圾压缩机构创新设计”展开的。
随着城市生活垃圾数量的不断增加,实行生活垃圾压缩转运势在必行。垂直垃圾压缩机是垂直压缩式垃圾中转站的关键、核心设备之一,其主要功能是利用液压系统的驱动将收集到中转站的垃圾压缩成块,实现垃圾减容,能增大转运量,提高转运效率。
本文以垂直垃圾压缩机为研究对象,对其进行了结构设计、零部件三维实体建模、组件虚拟装配、刚体运动学仿真分析、结构静力学有限元分析及设计改进。论文的主要工作如下:
1.分析确定垂直垃圾压缩机的工作环境为整体式提升、地坑式垂直压缩垃圾中转站,然后根据垂直垃圾压缩机的实际工作要求,对其整机结构及其各个部件进行了设计,重点完成了压力装置的三联油缸的设计。
2.利用Pro/ENGINEER软件对垂直垃圾压缩机各个零、部件建立三维实体模型,并进行干涉检查分析,完成了组件的虚拟装配。
3.经由Mechanism/Pro接口模块,将Pro/ENGINEER虚拟装配模型导入ADAMS/VIEW中,建立虚拟样机模型,完成运动学仿真分析,获得了压头在压缩过程中的速度、加速度、位移随时间变化的曲线,找到了垂直垃圾压缩机压缩过程运动轨迹的极限工况,并确定为有限元分析的工况。
4.在ANSYS中建立三联油缸、机架及液压活塞杆的有限元分析模型,获得垂直垃圾压缩机的运动极限工况时的变形、应力结果,并根据分析结果确定了液压缸选型设计的正确性,对分析结果中最大应力超出材料的屈服极限值的机架进行了局部改进设计,并重新分析,验证了改进的正确性。
文中所用到的虚拟样机技术和有限元分析的相关方法和结论,有助于垂直垃圾压缩机的工程设计与改进,对产品的研发和提高产品质量有着重要指导意义。