水平垃圾压块机结构改进设计与有限元分析

摘要

水平垃圾压块机是城市生活垃圾转运站的关键压块设备。它借助于液压系统的驱动把垃圾压缩成块，能增大垃圾转运量，提高转运效率。然而，目前很多水平垃圾压块机存在结构不合理，可靠性较低等问题。本文根据水平垃圾压块机的实际工作情况，对其结构进行了分析与设计，并对各关键机构利用有限元分析来进行优化改进。
　　首先，根据垃圾压块机的功能特性和工作要求，计算出推压头的尺寸并进行强度校核。因不同的推压头形状对垃圾的压实度有较为显著的影响，故使用UG软件对推压头进行了三种形状的三维建模。这为后面对推压头进行有限元分析和优化改进奠定基础。
　　其次，在正常工作情况下，对锁紧机构的原理和实际工作要求进行分析后，找出影响锁紧机构工作性能的关键变量，然后对模型进行改进设计，确定模型的最佳机构，使最小的锁紧油缸驱动力能产生最大的锁紧力。将几种不同形式的举升机构进行分析，得出最优化结构，并对其液压系统进行仿真。
　　最后，根据垃圾压块机的技术参数和各部件的受力情况，计算出在正常工作情况下，各部件所受到的载荷大小。分析各部件的运动情况，确定其主要的受力面。然后将用UG软件建立的各部件的三维模型导入ABAQUS中进行有限元分析。对三种形式的推压头进行有限元分析，获得了各自应变和应力的大小以及分布位置，以确定最优化的结构。对锁紧机构针对改进前后的机构进行对比分析，根据应力应变分布云图对锁紧钩进行优化改进设计。对箱体进行优化改进，使其在满足条件的情况下尽可能节约成本。优化设计后的分析结果显示模型符合刚度和强度要求。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 课题来源与主要任务

1.2 本课题研究目的及意义

1.2.1 城市生活垃圾的现状

1.2.2 垃圾压缩中转站的研究前景

1.2.3 新型研究垃圾压块设备方法的重要意义

1.3 垃圾压块机的发展和存在的问题

1.3.1 垃圾压块机在国内外的发展状况

1.3.2 垃圾压块机存在的问题

1.4 水平垃圾压块机的研究

1.4.1 水平垃圾压块机的研究意义

1.4.2 主要存在问题

1.5 本文主要研究内容

2 水平垃圾压块机的结构分析

2.1 水平垃圾压块机概述

2.1.1 水平垃圾压块机功能和工作特性

2.1.2 垃圾压块机的主要参数

2.2 水平垃圾压块机的推压机构

2.3 水平垃圾压块机的举升机构

2.4 水平垃圾压块机的锁紧机构

2.5 本章小结

3 有限元法的基础研究和软件的介绍

3.1 有限元法的弹性力学基础

3.1.1 弹性力学的基本理论

3.1.2 弹性力学中的基本方程

3.1.3 有限元法的基本思想

3.2 软件介绍

3.2.1 UG软件介绍

3.2.2 ABAQUS软件介绍

3.3 水平式垃圾压块机关键设备的有限元思想

3.4 本章小结

4 水平垃圾压块机各部件改进设计

4.1 推压头的设计

4.1.1 推压头形状的研究

4.1.2 推压头载荷的计算

4.1.3 推压头尺寸计算和结构强度校核

4.2 锁紧机构的分析与改进设计

4.2.1 锁紧钩的受力

4.2.2 锁紧钩的改进

4.3 举升机构分析与仿真

4.3.1 水平式垃圾压块机举升机构工作原理

4.3.2 举升油缸的类型

4.3.3 举升机构中举升油缸推力的计算

4.3.4 举升机构力学分析

4.4 建立三维模型

4.4.1 箱体的模型建立

4.4.2 推压头的模型建立

4.3.3 锁紧钩的模型建立

4.5 本章小结

5 水平垃圾压块机关键部件的有限元分析

5.1 箱体的有限元分析

5.1.1 改进前箱体的有限元分析

5.1.2 改进后箱体的有限元分析

5.2.3 分析结果

5.2 推压头的有限元分析

5.3 锁紧钩的有限元分析

5.3.1 原始锁紧机构的有限元分析

5.3.2 改进后的锁紧钩的有限元分析

5.3.3 分析结果

5.4 本章小结：

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文