趙　黎，吳祥海

（1.山東水利職業(yè)學(xué)院，山東 日照 276826；2.曲阜恒威水工機(jī)械有限公司，山東 曲阜 273125）

河道漂浮物粉碎脫水?dāng)D壓機(jī)的研制與應(yīng)用

趙黎1，吳祥海2

（1.山東水利職業(yè)學(xué)院，山東 日照 276826；2.曲阜恒威水工機(jī)械有限公司，山東 曲阜 273125）

【摘要】介紹了自行開(kāi)發(fā)和研制的具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的河道漂浮物粉碎機(jī)，主要用于河道漂浮物的粉碎，單機(jī)粉碎效果好，有利于污物的運(yùn)輸和后續(xù)處理。設(shè)備采用了獨(dú)特的刀片結(jié)構(gòu)和排列形式，整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，粉碎效率高。

【關(guān)鍵詞】河道漂浮物；粉碎脫水?dāng)D壓機(jī)

近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，工業(yè)廢棄物和生活垃圾也越來(lái)越多。當(dāng)大量的河道漂浮物被回轉(zhuǎn)式清污機(jī)清理出以后，堆放在露天環(huán)境里，形成二次污染。現(xiàn)在對(duì)清理出的污物不經(jīng)處理，直接人工裝運(yùn)，把污物送到垃圾處理站進(jìn)行處理。由于河道漂浮物品種多樣，樹(shù)枝、雜草、棍棒、塑料袋、舊衣物等等，不經(jīng)壓縮處理，非常蓬松，直接裝車(chē)，占據(jù)的空間大，一車(chē)的裝載量很少，耗費(fèi)更多的人力、物力和財(cái)力。根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)研發(fā)出河道漂浮物粉碎機(jī)，將河道清理出的污物粉碎后，污物體積大大減小，直接袋裝運(yùn)輸，安全方便，大大降低了運(yùn)輸成本，同時(shí)對(duì)污物的后續(xù)處理提供了有利條件，深受用戶喜愛(ài)。

1　設(shè)備簡(jiǎn)介

1.1結(jié)構(gòu)組成

如圖1所示，河道漂浮物粉碎機(jī)是由進(jìn)料斗、電機(jī)、減速器、機(jī)架、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、刀片和出料螺旋機(jī)構(gòu)等組成。

1.2設(shè)備的工作原理

皮帶運(yùn)輸機(jī)傳送污物入粉碎機(jī)料斗，通過(guò)控制進(jìn)料板的開(kāi)合度控制進(jìn)入粉碎機(jī)的污物數(shù)量，污物進(jìn)入粉碎機(jī)以后，粉碎機(jī)主、從動(dòng)軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)，主、從動(dòng)軸上的刀片互相嵌入，首先對(duì)其進(jìn)行沖擊剪切，接著進(jìn)行擠壓破碎，破碎后的污物從齒隙間漏下，進(jìn)入螺旋擠壓機(jī)，螺旋擠壓機(jī)葉片是變距螺旋葉片，螺距逐漸變小，對(duì)進(jìn)入的污物進(jìn)行擠壓脫水，擠出的液體從篩孔中流出，集中在接水斗內(nèi)從管道內(nèi)流出，濃縮后的污物從出料口送出。

圖1河道漂浮物粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2　主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算

2.1粉碎機(jī)粉碎能力計(jì)算

粉碎機(jī)具有強(qiáng)制排除特征，其處理能力近似等于其通過(guò)能力，生產(chǎn)能力計(jì)算方法是：粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力等于將滾齒看做物料時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)兩輥間的物料的總體積減去所有滾齒所占的體積。

式中：Q為粉碎機(jī)的粉碎能力，m3/h；K為物料的填充系數(shù)通常?。?.4-0.6）；V1為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)兩齒輥之間的物料的總體積，m3/h；V2為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)兩輥之間的所有滾齒的體積，m3/h。

圖2V1計(jì)算簡(jiǎn)圖

假定與輥齒接觸的物料以輥齒在該點(diǎn)的線速度運(yùn)動(dòng)，以圖2為數(shù)學(xué)模型可以解得：

式中：L為滾軸有效長(zhǎng)度，m；a為滾軸中心距，m；D1為輥齒大徑，D1=(2R-h)，m；R為滾軸半徑，m；n為齒輥轉(zhuǎn)速，rad/s；M為兩齒輥上安裝的總齒數(shù)；V0為單個(gè)齒的體積，m3。

2.2雙齒輥功率計(jì)算

粉碎功耗學(xué)說(shuō)，目前公認(rèn)的有表面積學(xué)說(shuō)，體積學(xué)說(shuō)和裂縫學(xué)說(shuō)。以較流行的裂縫學(xué)說(shuō)為理論基礎(chǔ)，經(jīng)數(shù)學(xué)誘導(dǎo)，得出物料破碎所消耗的功W為：

式中：D0為給料質(zhì)量80%所通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸的徑粒，μm；d為產(chǎn)品質(zhì)量80%所通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸的徑粒，μm；W1為功指數(shù)，J/kg，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。

破碎機(jī)裝機(jī)功率可通過(guò)下式計(jì)算：

式中：K為調(diào)整系數(shù)，中碎時(shí)K值取1。

計(jì)算所得主要技術(shù)參數(shù)如表1示。

表1主要技術(shù)參數(shù)表

3　主要結(jié)構(gòu)

1）機(jī)架：由型鋼及鋼板焊接而成，起主要的支撐作用。

2）主動(dòng)軸：是由六角鋼加工而成，材料為30CrMo。主動(dòng)軸上裝有15片刀片，刀片上帶有齒，由42CrMo材料制成，刀齒排列方式是成30°螺旋角，保證進(jìn)料的穩(wěn)定性。

3）從動(dòng)軸：是由六角鋼加工而成，材料為30CrMo。從動(dòng)軸上裝有14片刀片，刀片上帶有齒，由42CrMo材料制成，刀片從右邊第一個(gè)起，依次往左裝配，刀齒排列方式是成30°螺旋角，保證進(jìn)料的穩(wěn)定性。螺旋軸兩端軸承為調(diào)心滾子軸承，能彌補(bǔ)主軸受載后軸的變形過(guò)大造成工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生噪音和加速軸承的磨損。

主從動(dòng)軸是該機(jī)的核心部件，刀片交錯(cuò)排列，互相嵌入，并保證相鄰刀片之間的間隙。

4）控制部分：為了保證粉碎機(jī)的正常運(yùn)行，必須對(duì)進(jìn)料的數(shù)量進(jìn)行控制。從皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送的污物數(shù)量不定，忽多忽少，如果進(jìn)入粉碎機(jī)的污物量過(guò)多，會(huì)對(duì)設(shè)備造成過(guò)載損害。所以在進(jìn)料斗的下端設(shè)有控制機(jī)構(gòu)，用來(lái)控制污物進(jìn)入粉碎機(jī)的數(shù)量，控制部分是由進(jìn)料板、連桿、重錘、鏈板、銷(xiāo)軸等組成，是一種特殊的連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)重錘的重力，調(diào)節(jié)進(jìn)料板的開(kāi)合度?？刂七M(jìn)料數(shù)量。該裝置無(wú)需液壓、氣動(dòng)控制裝置，節(jié)省了能源。

5）傳動(dòng)裝置：是選用電機(jī)與減速器一體的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)累積誤差小，震動(dòng)小，同時(shí)安裝空間小，節(jié)省了占地面積。

4　工藝流程

河道漂浮物→回轉(zhuǎn)式清污機(jī)→皮帶運(yùn)輸機(jī)→粉碎機(jī)→皮帶運(yùn)輸機(jī)→裝車(chē)。

5結(jié)語(yǔ)

污物粉碎機(jī)研制成功以后，首先在曲阜恒威水工機(jī)械有限公司試車(chē)，運(yùn)行情況良好，下一步要大力推廣，解決污物運(yùn)輸難題，并對(duì)污物的后續(xù)處理提供有利條件，給企業(yè)帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（責(zé)任編輯遲明春）

【中圖分類(lèi)號(hào)】TV85

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-10-0019-02

收稿日期：2015-03-12

作者簡(jiǎn)介：趙黎（1968—），男，工程師