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袋装生活垃圾破碎设备缠绕问题研究
发布时间：2013-09-05 07:54 来源：未知
1、引 言
破袋破碎机也称破袋机或破碎机（又称给料机）是城市袋装生活垃圾处理工艺的重要环节。在垃圾卸料场内，由工人对原生垃圾进行翻拣，选出外形尺寸大的垃圾和缠绕物等成分后，由装载车送到垃圾仓，再由行车、抓斗送到破袋破碎机。袋装垃圾在破袋破碎机中实现破袋和部分破碎。目前，我国城市袋装垃圾处理尚处在研发阶段。破袋破碎问题是垃圾分选预处理必须解决的问题。由于国内城市生活垃圾是混合袋装收集，含有软、硬、脆、韧等各种物料，成分复杂，含水率较高，垃圾的流动性能差，故增大了破袋破碎设备的设计难度。垃圾缠绕问题就是一个不可忽视的问题，因为缠绕常迫使机器停车，如果经常停车排除缠绕物将会降低生产率、增大劳动强度和成本。笔者从垃圾缠绕物受力的角度分析造成缠绕的原因，确定形成缠绕的条件，导出数学表达式，分析垃圾破碎设备主要参数对缠绕的影响，并提出防止缠绕的一些结构措施。
2、破碎设备研究现状
目前，大多数城市袋装生活垃圾破袋破碎机的基本结构如图1所示。在主轴1上装有刀片架2，破碎（破袋）刀片3通过销轴安装刀片架上，刀片在刀片架上能摆动一定角度，以实现选择性破碎和自我保护功能。为达到较好的选择性破碎的目的和防止卡料现象的发生，一般的选择性破碎机中设置有避让装置4。根据垃圾的复杂程度，为确保破碎（破袋）和选分质量，通常的选择性破碎机设计成两级（或两级以上）破碎。为防止垃圾中的挠性物质（如线绳和垃圾袋等）的缠绕和大块的无机物的卡料，一般的袋装垃圾破碎（破袋）机设置有清料装置。主轴、刀片架和破碎（破袋）刀片组成的回转体称为转子。当袋装垃圾进入破碎机中，首先受到旋转的破碎（破袋）刀片3冲击与切割而被破碎，被破碎的垃圾再进入下一级破碎仓受到进一步的破碎和分选。
3、产生缠绕条件
为便于分析缠绕物（垃圾中的布类、线绳、电线、塑料袋等挠性物）缠绕在破袋破碎机主轴上的原因，忽略垃圾缠绕物的形状和尺寸。假定破碎机主轴表面光滑，暂不考虑轴系具体结构，并假定主轴为光轴（等径轴）。垃圾缠绕物在破碎机主轴表面上的受力情况如图2所示。此时，垃圾受到重力m、离心力、支反力Ⅳ和摩擦力F。作用。垃圾缠绕物在瞬时能停留在破碎机主轴表面上，并随主轴一起转动一定角度的必要条件为：
4、引起缠绕的其它因素
缠绕的发生还与缠绕物的刚度有关，缠绕物的刚度越大，越不容易弯曲，要发生缠绕现象所需的外力F就越大；缠绕物的刚度越小，越容易弯曲，发生缠绕现象所需的外力F就越小，越容易缠绕。当缠绕物的刚度一定时，F值将随主轴半径R的增大而减小；但当主轴半径R很小时造成缠绕需要的F将会增大，因此减小了缠绕趋势。
另外，造成缠绕的可能性还与主轴表面状态、表面形状及结构等因素有关。
5、防止缠绕的结构措施
采用较合理的结构对避免或减轻垃圾缠绕十分有利。图3为防止垃圾缠绕在刀齿上，可采用伸缩式刀齿结构，即在工作区刀齿伸出破袋，在非工作区刀齿缩进。
实践表明，破袋破碎机旋转主轴与机架之间的间隙处是最容易发生缠绕的地方。为避免或减轻垃圾的缠绕，在该处考虑安装光滑的凸缘防缠罩，这样可降低缠绕的可能性。如图4所示，在垃圾缠绕物可能进入的缝隙入口处，利用防缠罩和和档环相结合的方式把缝隙遮盖起来，避免缠绕，此处的档环应使用埋头紧定螺钉固定。如图5所示，利用防缠罩将转筒与侧壁之间的缝隙遮盖起来。
6、结 论
由于我国城市生活垃圾是混合袋装收集，垃圾成分复杂，另外在垃圾破碎过程中除破碎刀对垃圾的破碎力作用以外，垃圾之间的相互碰撞、缠绕、摩擦使垃圾的运动关系变得十分复杂，因此，影响城市袋装生活垃圾破碎设备缠绕的因素很多。造成缠绕的因素除主轴角速度w，主轴半径R，摩擦系数u，主轴的结构形式以及主轴的表面状态以外，还有垃圾缠绕物的形状、尺寸、比重、刚度、湿度等因素有关。然而，垃圾缠绕到破碎机主轴上的必要条件的研究对于分析和认识缠绕问题有极其重要的作用。笔者从缠绕物受力的角度分析了造成缠绕的原因，形成缠绕的必要条件，及垃圾破袋破碎设备主要参数对缠绕的影响，并提出了防止缠绕的一些结构措施，为进一步研究防缠绕问题提供了重要参考。
