基本信息
- 项目名称：
- 非接触式全自动多功能环卫车
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 随着国民经济的高速发展，人们生活水平的不断提高及环保意识的增强，城乡居住地生活垃圾的收集与处理问题越来越受到重视，尤其是可回收与不可回收垃圾的分类清理将成为推动社会文明发展的必然产物；目前大多数城市的散堆垃圾，垃圾桶内垃圾仍是人工清理，一是容易传染疾病，严重威胁环卫工人的身体健康 ; 二是工作效率低 , 容易产生二次染。 其次，我国大多数城市的散堆垃圾和垃圾桶垃圾都未分类投放和分类清理回收，垃圾混合现象比较严重，这就为垃圾处理带来了一系列问题：一是堆积如山的混合垃圾在进行分类处理时，工作量大，耗能高，成本高，效率低，造成能源浪费。二是大部分有害垃圾未进行分类处理直接填埋，对环境造成了永久性污染。针对这个问题，我们设计了非接触式全自动多功能环卫车，非接触式全自动多功能环卫车解决了这一系列问题，是具有科技含量和环保理念的新型产品，对垃圾进行全自动分类回收处理，从源头上解决了这一问题。从而提高人们的环保意识，推进城市环境卫生朝着规范化方向发展。 本环卫车利用机械手取代手工作业，对散堆垃圾和垃圾桶垃圾进行全自动清理，以液压为动力，采用机电液一体化技术，借助机、电、液自动控制系统和监控装置，全部实现自动化作业。该车集散堆垃圾、垃圾捅自动清理、压缩、自卸、密封、垃圾分类处理、分类回收等多项功能于一体。前支臂工作系统主要是把垃圾桶的垃圾进行分类清理回收；后支臂机械抓斗工作系统主要是对垃圾堆进行抓取清理，并配合后垃圾斗联合使用，提高工作效率；车厢内置压缩装置，实现反复压缩，提高垃圾装载运输效率；可回收垃圾，从车厢侧面卸载，不可回收垃圾从车厢后部卸载；垃圾的清理与运输实现全部密封，清洁卫生。 本环卫车的设计有利于实现城市生活垃圾投放分类化和无害化的目标，符合当今世界环保建设的需要，它的推广和普及将会给城市生活垃圾的处理带来一次技术性的革命。 技术参数:载重5t，车厢容积18m3，前支臂抓举重量100kg，后支臂抓取重量50kg，后垃圾斗提升重量200kg，垃圾桶直径400mm，高900mm，垃圾清理效率为50桶/小时。
- 详细介绍：
- 1、工作原理 该车工作 系统都是以液压为动力，通过电磁阀、节流阀和行程开关等对动作进行控制，实现安全、可靠地完成各种动作。 1.1前机械手 前机械手主要是将可回收垃圾桶的垃圾和不可回收垃圾桶的垃圾分别进行清理。开始工作前，先自动打开车厢顶部的密封盖，工作支臂缓慢放下，前爪张开，支臂伸出，前爪抓紧垃圾桶后，支臂上升处于垂直位置后，回转电机驱动支臂旋转一定角度使垃圾桶到达车厢顶部，利用翻转电机把垃圾桶旋转180º，将垃圾倒入可回收或不可回收车厢内，然后，前爪再反向旋转180º，桶盖由于重力作用自动合上，支臂返回，把垃圾桶放回原位，支臂收拢。此时，车厢顶部的密封盖关闭，完成了垃圾桶自动清理的全过程。 1.2后支臂抓斗 在工作时，首先把后支臂提升，把抓斗从垃圾斗内伸出，然后旋转一定角度到垃圾堆的上方，打开抓斗，支臂下放抓取垃圾后，支臂提升并旋转到垃圾斗的上方，抓斗打开将垃圾放入垃圾斗内，重复循环上述动作，直到把垃圾装完为止。 1.3组合使用垃圾斗 待垃圾斗装满垃圾后，在一对同等规格液压缸的作用下，垃圾斗自动上升，达到限定位置时，垃圾斗翻转，顶开后门窗盖板，垃圾自动倒入不可回收车厢内，然后，垃圾斗自动翻转并下降，完成一次散堆垃圾清理动作。 1.4压缩 当后垃圾斗将散堆垃圾导入车厢后，紧贴车厢后盖的压缩版在液压缸作用下，将垃圾进行反复，累积压缩，提高垃圾装载运输效率。 1.5可回收与不可回收垃圾自动卸载 自动卸载分两套系统一套是后卸式，一套是侧卸式。后卸式卸载不可回收垃圾，侧卸式卸载可回收垃圾。 车厢内装满垃圾后，运输到垃圾站（场），后卸式车厢后盖自动打开，用液压缸及推板把垃圾从车厢内推出，完成自动卸载。然后，推板返回原位，后盖自动关闭。侧卸式车厢侧门在液压缸的作用下自动打开，利用连杆滑轮机构将侧卸式车厢底板拉倾斜45°，垃圾自动卸载，侧门自动关闭，完成自动卸载过程。 2、结构特点及技术参数 2.1结构特点 该车分为两部分：一部分是以汽车底盘为运输行走机构，另一部分是作业工作机构；在总体布置上，采用1：3容积车厢，两套工作支臂，后垃圾斗，压缩板，卸载板，密封盖，监控装置。车厢根据可回收与不可回收垃圾排放量按体积比1：3划分。在驾驶室与车厢的结合部，安装一套工作支臂，左右都可以清理垃圾桶的垃圾，便于观察和操作，这种布置方式减小了车体宽度，提高了通行能力，工作支臂采用伸缩式结构，以减小车体的高度，扩大活动范围。在车厢的后盖上，安装一套机械抓斗，用来清理散堆垃圾，车厢后盖同时安装有垃圾斗，将机械手多次抓取的垃圾一次性倾倒入车厢，两者组合使用，效率高、能耗低。垃圾压缩板安装在不可回收车厢内，与车厢后盖紧密相接，实现散堆垃圾反复压缩并保证垃圾倾倒干净彻底。卸载板分别置于可回收与不可回收车厢内，分别以旋转和水平运动完成垃圾卸载工作。车厢顶部自动开启、关闭密封盖，保证了垃圾在清理与运输过程中不造成二次污染。顶部安装有监控装置以便驾驶员在驾驶室就能完成垃圾全自动的清理工作。 为了与该车配套，我们设计制造了配套垃圾桶。该桶桶盖最大张角为 88º ，桶高为 0.9m, 直径为 0.4m, 容积为 0.1m³ 。 2.2技术参数 载重5t，车厢容积18m3，前支臂的摆角为120º，垃圾桶的最小抓取距离（离车体边缘）⒈6m，最大抓取距离⒊5m，抓举重量为100kg，垃圾桶清理效率为50桶/小时，垃圾桶容积:0.13m3。后支臂抓斗摆角为180º，纵向工作长度2.1m,横向工作长度4 5m。斗容:0.3m3，后支臂抓取重量为50kg。后垃圾斗提升重量为200kg，垃圾桶直径0.4m，高0.9m，垃圾清理效率为50桶/小时。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计、发明目的和基本思路 目前城市的环境卫生还比较差 , 很多城市的散堆垃圾、垃圾桶垃圾仍然是手工清理，这不仅加大了环卫工人的劳动强度，而且容易传染疾病，严重威胁环卫工人的身体健康 ; 工作效率低 , 容易产生二次污染。 城市散堆垃圾和垃圾桶垃圾都未分类投放，垃圾混合现象比较严重，这就为垃圾分类处理带来了一系列问题，针对此问题，我们设计了非接触式全自动多功能环卫车，对散堆垃圾和垃圾桶垃圾进行全自动分类回收，降低处理成本，提高工作效率。 2.创新点 2.1该车集散堆垃圾、垃圾捅清理、压缩、自卸、密封、垃圾分类处理、分类回收等多项功能于一体，全部实现自动化作业。 2.2垃圾自动清理、分类回收的全过程在该车作业中一次完成，大大减少了垃圾处理中间环节，降低成本。 2.3运用机械手对散堆垃圾和垃圾桶垃圾进行全自动清理，减轻了环卫工人的劳动强度，改善作业条件，提高工作效率。 3.技术关键和技术指标 3.1技术关键： 3.1.1前后机械手的动作原理分析、结构设计、动作的灵敏性及可靠性。 3.1.2后垃圾斗的提升、翻转、垃圾入口处密封盖的自动打开等动作的实现，结构布置及动作的连动性。 3.1.3车厢内部结构布置，压缩机构的压缩方式和结构设计。 3.1.4液压泵（气）的连动控制方式，保证各种动作的自动性和连惯性。 3.2技术指标：该车的垃圾清理效率为50桶/小时，载重量5t，车厢容积18m3，前支臂抓举重量100kg，后支臂提升重量200kg。
科学性、先进性
- 1.与现有产品比较 目前，市场上还未有垃圾分类处理回收车，现有的环卫车只能应用于混合垃圾装运，功能单一，不能满足垃圾分类回收的要求。全自动节能型多功能环卫车的设计，将机械手的动作原理巧妙的应用于本环卫车上，实现旋转、提升、翻转等各种动作，完成垃圾桶垃圾的机械化自动清理。环卫工人的劳动强度和作业条件大大改善。在车厢后部设计安装散堆垃圾自动清理机构（后机械手），工作范围大，适应性强，工作条件不受任何限制，垃圾清理干净、彻底，不留死角。车厢内垃圾可进行压缩和自卸，机械化程度高。本作品填补了国内外散堆垃圾、垃圾桶自动清理设备和垃圾分类回收设备的空白。 2.技术经济分析 本设备垃圾桶的清理效率是人工的10倍，散堆垃圾的清理效率是人工的30倍，垃圾自动清理、分类回收处理的全过程在该车作业中一次完成，减少了垃圾处理中间环节，垃圾处理能耗降低了40％。
获奖情况及鉴定结果
- 1. 作品在中南地区港澳特区第三届大学生创新设计与制造大赛获一等奖。 2. 作品在2008年取得第一批湖南省大学生研究学习和创新性实验计划项目（一万元经费支持）。 3. 作品正在科技厅等相关部门进行技术结果鉴定。
作品所处阶段
- 样机制作已基本完成，已进入修改完善阶段 。
技术转让方式
- 目前正在与湖南环卫机械厂洽谈准备技术转让。
作品可展示的形式
- 实物、产品 ，模型 ，图纸 ，磁盘 ，现场演示 ，图片 ，录像 ，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明和适应范围 本环卫车，主要用于街道、小区等地的垃圾堆和垃圾桶的清理。利用机械手、机械抓斗和自动分类装置实现垃圾桶、垃圾堆、自动清理、垃圾分类、压缩、自卸、密封运输等多项功能。 2.技术特点和优势 2.1将机械手的动作原理巧妙运用于本环卫车上，实现旋转、提升、翻转等各种动作，实现自动化作业。 2.2在车厢后部设计安装散堆垃圾自动抓装机构（后机械手）和垃圾斗提升机构，机械手工作范围大，适应性强，垃圾清理干净、彻底，不留死角。提升机构将垃圾斗自动提升、翻转将垃圾倒入车厢内，完成全自动作业过程。 2.3车厢内对垃圾分类存放,并进行压缩和自卸，机械化程度高。 3.市场分析和经济效益预测 据预测到2010年要清运的城市垃圾在3.4亿吨以上，而且还以每年8%的速度递增。国家规定每万人需配备２台环卫车辆，目前仅仅达到１台／万人，全国大约有40%环卫器具、车辆等需要更新，每年约有1000万吨城镇垃圾需要分类处理。所以该车市场前景和经济效益十分可观。
同类课题研究水平概述
- 国外研究现状： 国外环卫车辆还没有提出全自动分类处理的概念，目前澳大利亚、日本、有半自动环卫车辆，根据我们所查阅的资料，目前国外的环卫设备基本上有如下几种：侧壁式垃圾车、摆臂式垃圾车等。 侧壁式垃圾车等主要是采用侧壁链轮、链条结构用人工将垃圾桶移到提升架上，通过提升机构将垃圾桶提升、翻转自卸完成垃圾清理，然后垃圾桶下放靠人工移回原位，基本上属于半自动作业。 摆臂式垃圾车主要是用于垃圾斗的转运作用，垃圾斗可自动吊上吊下。该车的特点是货斗与车体分开，能实现一台车与多个货斗联合作业，循环运输，充分提高了车辆的运输能力，特别适用于短途运输，如环卫部门对城镇垃圾的清理、运输等。为了不使装载的轻飘货物在运输中飘落，此车型可设计成全封闭结构。但这些设备都解决不了散堆垃圾和垃圾桶垃圾的自动清理问题，满足不了环卫工人的要求。 国内研究水平： 目前的环卫设备主要有扫路车、吸污车、洒水车、压缩式垃圾车等。 扫路车主要是以清扫路面垃圾为主，改变了人工清扫路面垃圾的现状，通过吸入式传送方式将垃圾吸入箱体，结构简单易维修，该设备广泛适用于城市道路、广场、机场、港口、高速公路及大型厂矿的清洁保洁作业。 吸污车广泛适用于雨水井、检查井、沉淀井及各种沟渠内的污泥、粪便或石油化工厂污水池淤积物的抽吸、装运和排卸。 洒水车主要用于大中小型城市路面冲洗，树木、绿化带、草坪绿化，道路、厂矿企业施工建设，高空建筑冲洗。 目前国内外散堆垃圾及垃圾桶的全自动清理设备还处于空白，市场上还未出现相应的对垃圾进行分类回收的环卫车，垃圾的清理仍然是人工作业。 以上是国内外同类产品的情况，因此我们根据全新的垃圾清理概念和作业方式和人们对新事物的接受、认同过程，设计研制了全自动垃圾分类清理车。随着全自动环卫处理车步入市场。无论从技术性、先进性、安全性、可靠性及工作效率，无疑会具有强大的市场竞争力。
