Коммунальные машины

Введение

 

Сбор и утилизация твердых бытовых отходов (ТБО) одна из важных задач муниципальных служб городов и поселков, а также эксплуатационных служб автомобильных дорог общего назначения. Рост объемов производства приводит и к увеличению отходов. Так, например, по состоянию на конец 90-х гг. из Нью-Йорка ежедневно вывозилось до 30000 т мусора, из Москвы – 8500 т, в Казахстане, а именно в Карагандинской области количество вывозимого мусора составило 1154 т [1]. Учеными установлено, что количество отходов в мире увеличивается на 3-10 % быстрее, чем население Земли. По мнению специалистов, если не применять современные технологии утилизации, то к 2125 г. вся не возделываемая под сельскохозяйственные культуры территория Земли будет отведена под полигоны для захоронения ТБО [1]. Ограниченность природных ресурсов и ухудшающаяся экологическая обстановка заставляют применять на производствах безотходную технологию, а предметы бытового пользования производить утилизируемыми.

Строительство мусоросжигающих электростанций и мусороперерабатывающих заводов, развернутое в 60-х гг., не решает проблему утилизации полностью, в атмосферу  выбрасывается большое количество токсичных продуктов горения [1]. Развитие технологий уничтожения мусора связано с комплексной переработкой ТБО и полной утилизацией вторсырья. Реализуется комплекс мер, обеспечивающих частичную или полную утилизацию отходов: установку на улицах и во дворах контейнеров, предназначенных для определенных видов отходов, строительство специальных автокомбинатов, мусоропрессовочных, мусороперегрузочных и мусоросортировочных станций. В коммунальном хозяйстве и дорожной службе мусоровозы работают с накопительными контейнерами различной вместимости и назначения. Бытовой мусор накапливается в дворовом накопительном контейнере. Создана система машин для сбора и вывоза ТБО, в которой сочетаются традиционные и новые технологии, учитываются действия объективных факторов, присущих эксплуатации. Отечественные производители освоили серийный выпуск системы современных машин для сбора и вывоза ТБО, построенных на модульном принципе [1].

Первые мусоровозы, изготовленные  на базе грузовых автомобилей, появились  на рубеже XIX и XX вв. [1]. Это были обычные грузовики с высокими деревянными бортами и оцинкованным изнутри кузовам. Первой механизированной операцией стала разгрузочная. На машине была смонтирована поворотная крановая установка с ручной тросовой лебедкой. Мусоровозы оснащали кузовом, который разгружался благодаря повороту грузовой платформы вокруг горизонтальной оси под тяжестью груза.

В настоящее время машины для  сбора и вывоза ТБО имеют различную  конструкцию и грузоподъемность. Машины такого типа классифицируются по грузоподъемности, принципу загрузки кузова, наличию или отсутствию уплотнения отходов в кузове, характеру движения уплотняющего устройства (периодический, непрерывный) и др.

Наибольшее распространение получили коммунальные машины, в которых для  уплотнения бытовых отходов применяется  специальный механизм, который приводится в действие телескопическим трехступенчатым  гидроцилиндром [1]. Следует отметить, что рабочие режимы, которые обеспечивает данный гидравлический механизм уплотнения, прежде всего, связаны с развитием значительных усилий, которые из-за конструктивных особенностей крепления гидроцилиндра создают на его третьей телескопической секции изгибающие моменты, приводящие к преждевременному выходу из строя уплотнительных элементов и возникновению задиров на штоке.

Изложенное обуславливает необходимость  проведения исследований по совершенствованию  конструкции гидропресса коммунальной машины, обладающего более высокой эксплуатационной надежностью, требуемым ресурсом наработки на отказ и хорошей ремонтопригодностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Анализ предметной области, общая характеристика объекта исследований

 

1.1 Конструкция и особенности применения коммунальных машин

 

Мусоровозы с боковой загрузкой  кантователем. Дворовые накопительные контейнеры имеют разную вместимость (количество выбрасываемого мусора в разных районах неодинаково), поэтому мусоровозы оборудовались кантователями-манипуляторами для опорожнения контейнеров различной вместимости. В узких дворах большому мусоровозу маневрировать сложно. Малые мусоровозы с кантователями создавались для работы в стесненных условиях (рисунок 1.1). В состав спецоборудования мусоровозов с боковой загрузкой входят: надрамник, кузов, толкающая (прессующая) плита, разравниватель (ворошитель), двух- или трех функциональный гидроманипулятор, гидросистема. На надрамнике установлен цельнометаллический кузов, который сзади закрыт подъемным бортом, а спереди - толкающей плитой. Задний борт шарнирно соединен с кузовом, открывается и закрывается при помощи гидроцилиндров, установленных с обеих сторон кузова. Гидроманипулятором осуществляется захват, подъем, опрокидывание, встряхивание и установка контейнера на место. Перемещение мусора по ширине кузова для равномерного заполнения производится разравнивателем, установленным на толкающей плите. На моделях с большим объемом кузова имеется пресс-камера, которая подает отходы по мере заполнения загрузочного приемного бункера. ТБО выгружают из мусоровоза толкающей плитой при одновременном опрокидывании кузова. Большинство мусоровозов с боковой загрузкой предназначены для загрузки ТБО и контейнера вместимостью 0,75 м³ [1]. Мусоровозы с боковой загрузкой имеют недостаток. Вываливаемый из контейнера мусор при небольшом ветре падает на землю. Крышки люка, находящиеся во время загрузки в открытом положении, не помогают.

Мусоровозы  с механизированной задней загрузкой  кантователем появились в городах РФ в середине 90-х годов, хотя их используют для сбора мусора из контейнеров с конца 50-х [1]. Мусоровозы оборудованы кантователями контейнеров и могут работать с несколькими типами контейнеров вместимостью от 35 л до 3,5 м³ (рисунок 1.1) [1]. Мусоровозы с задней загрузкой оборудованы более мошной прессующей плитой, обеспечиваюшей степень уплотнения 1 к 5 (рисунок 1.1). Мусоровозы с ручной задней загрузкой используются только при уборке урн, малогабаритных контейнеров вместимостью до 100 литров, коробок и мешков с мусором. Mycopовоз с задним самопогрузчиком используют в небольших городах и поселках где нет возможности содержать контейнеры для сбора ТБО [1].

Машины производства Рижского завода оснащены задним загрузочным ковшом, который загружают вручную. Ковш поднимается и опрокидывает мусор в кузов со стороны заднего борта.

Наибольшее распространение получили мусоровозы, в которых имеются  загрузочно-уплотнительный механизм и  выталкивающая плита. Последняя  выполняет роль подпрессовывающей стенки при загрузке к уплотнении отходов. Загрузочные механизмы с качающейся плитой нашли большое распространение в мусоровозных машинах средней грузоподъемности (11-15 т). Схемы имеют более высокие энергетические возможности. Это позволяет при загрузке кузова подвергать отходы значительному уплотнению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – подъемный  задний борт; 2 – гидроцилиндр  заднего моста; 3 – кузов для  сбора мусора; 4 – прессующая плита; 5 – камера для прессования  мусора; 6 – приемный бункер; 7 –  гидроцилиндр прессующей плиты; 8 – трехфункциональный манипулятор; 9 – захват для контейнера; 10 –  внешний пульт управления; 11 –  запорный механизм заднего борта.

 

Рисунок 1.1 – Большегрузный мусоровоз кузовного типа с боковой загрузкой

 

Мусоровоз с задней загрузкой типа «Rotopress» имеет вращающийся кузов, принцип работы которого напоминает работу шнека (рисунок 1.2), загрузка в бункер конического типа осуществляется из контейнеров при помощи кантователя или вручную. Вращаясь в загрузочном бункере, мусор по шнеку заднего борта попадает в цилиндрический кузов. Кузов начинает вращаться по часовой стрелке, мусор, попадая на направляющие винтовые ребра (шнеки) лабиринтного уплотнителя, перемещается к передней стенке кузова. На конце загрузочного бункера смонтированы режущие кромки, которые по мере вращения кузова выполняют роль измельчителя крупных отходов. Измельченные отходы приобретают большую подвижность и более равномерно распределяются по всей длине кузова. При выгрузке задний борт поднимается, кузов вращается в обратную сторону, и мусор подается назад по направляющим ребрам лабиринтного уплотнителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – рабочие  площадки для обслуживающего  персонала; 2 – софиты рабочего  освещения; 3 – откидной задний  борт; 4 – гидроцилиндры привода  заднего борта; 5 – передающийся  кузов для сбора мусора; 6 –  лабиринтный уплотнитель; 7 – противоподкатный  брус; 8 – гидростатический привод  мусора; 9 – ведомый круг с зубчатым  венцом; 10 – подшипник качения  кузова; 11 – шнеки кузова; 12 –  режущие кромки для измельчения  мусора; 13 – шнек для сжатия  мусора.

 

Рисунок 1.2 – Большегрузный мусоровоз с роторным кузовом и задней загрузкой

 

Мусоровозы  с задней загрузкой имеют электронное  управление уплотнителем, который может  работать в трех режимах: ручном, полуавтоматическом и автоматическом. Некоторые мусоровозы (FAUN) оснащаются не одним, а двумя загрузочными бункерами и, соответственно двумя мусоросборочными кузовами. Это позволяет загружать контейнеры разными видами отходов.

Мусоровозы с фронтальной загрузкой используют с конца 80-х годов. Машина представляет соединение фронтального погрузчика и транспортного мусоровоза (рисунок 1.3). Однако большие габариты транспортного мусоровоза и маневрирования. Такие машины удобно использовать при опорожнении евроконтейнеров вместимостью 2,0-5,0 м³ [1]. Загрузка контейнера с отходами производится кантователем через люк в верхней части кузова. Разгрузка кузова осуществляется либо самосвальным способом с одновременной подачей прессующей плиты назад, либо только прессующей плитой. Все операции по загрузке и разгрузке водитель выполняет из кабины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – гидроцилиндры  горизонтального положения захватов  кантователя; 2 – стрела кантователя; 3 – защитный козырек; 4 – окно  приемного бункера; 5 – кузов для  сбора мусора; 6 – выталкивающая  плита; 7 – гидроцилиндр заднего  борта; 8 – подъемный защитный  борт; 9 – ресиверы гидро –  и пневмосистем; 10 – противоподкатный  брус; 11 – гидроцилиндр положения  стрелы кантователя; 12 – гидроцилиндр  захвата кантователя; 13 – фиксаторы  и захваты для евроконтейнеров; 14 – приемный захват кантователя; 15 – кантователь. 

 

Рисунок 1.3 – Большегрузный мусоровоз кузовной с передней загрузкой

 

Крупные контейнерные и бункерные мусоровозы с погрузочно-разгрузочным устройством  «Multilift» предназначаются для перевозки отходов в съемных крупных контейнерах и бункерах. Контейнер или бункер по мере используется для вывоза крупногабаритных отходов и строительного мусора. Существуют несколько типов машин: мусоровозы с кантователем или гидроманипулятором для загрузки мусора в специальный контейнер закрытого типа; металловозы с гидроманипулятором для погрузки грейфером скрапа и крупного мусора; самосвалы с портальным механизмом (т. н. самосвалы бункеровозы) для перевозки съемного контейнера; специализированные автомобили и прицепы с подъемно-транспортным механизмом типа «Multilift» для перевозки сменных мусоросборочных контейнеров и специализированных кузовов. Мусоровозы для перевозки нескольких контейнеров-накопителей применяли в коммунальном хозяйстве до середины 90-х г [2]. На мусороперерабатывающем заводе кузов снимают и на его место ставят другой Техническое решение такого типа позволяет перевозить контейнер с отходами (токсичные и химические отходы, строительный мусор, производственные отходы, отработанное твердое топливо, шлак и т. д.) железнодорожным речным или морским транспортом далеко за пределы его загрузки. Металловозы, оснащенные гидроманипулятором с грейферным хватом или краном, могут, помимо скрапа и металлолома, перевозить отходы производства, крупногабаритные предметы, кузова автомобилей. Самосвалы-бункеровозы с портальным механизмом загрузки и выгрузки благодаря своей универсальности получили широкое распространение. Они используются для сбора и вывоза крупногабаритного бытового и строительного мусора, Производственных отходов (стружка, пустая порода). Машины работают со сменными контейнерами открытого и закрытого типов различной вместимости и назначения, а также могут перевозить малогабаритную строительную технику на специальных платформах, без применения каких-либо дополнительных подъемных механизмов.

Контейнер с помощью портала  снимается с рамы и устанавливается  на ровную площадку под загрузку. Загрузка контейнера производится вручную или погрузочными средствами. В состав специального оборудования самосвала входят: контейнер, рама, портал, аутригеры, гидравлическая система.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – съемный контейнер заднего  типа; 2 – скоба подъема заслонки; 3 – подъемная заслонка; 4 – крышка  приемного бункера; 5 – камера  для прессования мусора; 6 – стрела  гидроманипулятора; 7 – место водителя; 8 – трехфункциональный манипулятор; 9 – внешние пульты управления; 10 – захват гидроманипулятора; 11 – погрузочно – разгрузочная  рама; 12 – ролики контейнера.

 

Рисунок 1.4 – Большегрузный мусоровоз со сменными контейнерам – накопителями и системой «мультилифт»

 

Выгрузка  мусора – самосвальная. Автомобили с подъемно-транспортным механизмом типа «Multilift» широко используются в коммунальном хозяйстве для перевозки крупных мусоросборочных контейнеров и специализированных кузовов (рисунок 1.4). Автомобили такого типа начали применять в 60-е гг [2]. в сельском хозяйстве и строительстве. Использование кузовов «Multilift» позволяет минимизировать время погрузки, транспортировки и разгрузки кузова минимум в два раза. Кузов  загружается в отсутствие автомобиля, который в это время транспортирует др угой кузов с грузом. Применение двух-трех автомобилей, оснащенных подъемно-транспортным механизмом типа  «Multilift», в одном автохозяйстве позволяет существенно сократить простои в 3-4 раза и снизить издержки в 2,5-3 раза [2].

Мусоровозы с боковой загрузкой  монтируют на базе серийных автомобилей. Специальное оборудование машины состоит из кузова, толкающей плиты, манипулятора, гидравлической системы и механизмов привода. Кузов закреплен шарнирно на надрамнике, соединенном с лонжеронами автомобиля и выполненным сварным из специальных гнутых профилей и листовой стали. Кузов впереди закрыт толкающей плитой, а сзади крышкой, подвешенной на петлях к верхнему поясу кузова. Крышка зафиксирована и прижимается к заднему профилю кузова двумя захватами через резиновую прокладку. Сверху в передней части кузова имеется загрузочное отверстие, во время транспортных переездов закрытое двухстворчатой крышкой. Манипулятор состоит из основания - рамы, стрелы, каретки и захвата, которые функционируют с помощью гидроцилиндров, Толкающая плита перемещает отходы из зоны загрузки в заднюю часть кузова с одновременным их уплотнением. При перегрузке мусора из контейнеров, особенно при большом их отдалении от машины, т е. когда стрела манипулятора работает на большом вылете, используют гидравлический домкрат.