一种外置动力源举升式地埋垃圾箱的创新设计
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摘 要：分析了传统举升式地埋垃圾箱的使用现状，针对其不足，提出了一种新型的外置动力源举升式地埋垃圾箱。动力源的外置或车载设计，从而避免雨水等恶劣环境造成动力源的损坏，节约了维护成本，安全可靠;且降低了地埋深度，增强了可布置性。此外，还实现了两种投料方式;无需专门油缸即可实现上盖板的开启和闭合。
关键词：外置动力源 举升式 地埋垃圾箱 创新设计
中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（c）-0062-03
近年来，随着人们消费水平与消费量的提高，所产生的生活垃圾也急剧增多。垃圾处理分收存、转运和处理三个步骤。其中，垃圾的收存是处理垃圾的前提必要条件，主要有两种方式，地上垃圾收放和地下垃圾收放[1]。相对于地上垃圾收放系统带来的蚊蝇滋生、污水横流、臭气扰民等诸多“邻避效应”问题，地下垃圾收放系统能更好地解决城市垃圾的分类、储存及清运，更加环保并节约空间。
早在20世纪60年代，瑞典、挪威和丹麦等欧洲国家就开始使用地下垃圾收放方式，如今韩国、马来西亚、香港和上海等地也已安装使用，通常也称地埋式垃圾箱。地埋式垃圾箱分为吸取式地埋垃圾箱、提升或举升式地埋垃圾箱及气力运输式地埋垃圾箱三类。它们都是要由地上和地下两部分构成，地上部分是垃圾投放区域，包括外桶和垃圾投放口，整体构造与现有垃圾桶基本类似，置于地表以上，起到投放垃圾的作用。地下部分是垃圾存放区域，包括由混凝土或钢构件筑成的存放空间和垃圾收集箱，当垃圾储存到一定体量后，由专用垃圾运送车取出、运输到垃圾处理点进行处理[2]。
提升或举升式地埋垃圾箱因适合使用的场地广泛，垃圾池容积大，操作省力方便;且在外桶造型上有极大的设计空间，可融入设计美学和城市符号，优势明显，得到了广泛的应用[2，3]。本文针对传统举升式地埋垃圾箱的缺点，进行了创新设计，将动力源外置或车载，从而根本性地提高了可靠性、降低了故障率、节约了制造和维护成本。
1 传统举升式地埋垃圾箱结构组成
如图1所示，传统举升式地埋垃圾箱地上部分的外桶和地下部分的收集箱，两部分通常设计成可分开的独立活动单元.地上部分的外桶设计有垃圾投入口或投料器;收集箱收集到一定量的垃圾后，通过盖板油缸将上盖板顶开;然后由顶出油缸将垃圾箱举升至地面高度，环卫工人将垃圾箱拖出清空，或将满箱拖至泊桶车上集中清运处理，或使用专业的垃圾清运车将收集箱清空。对于大容积垃圾箱，使用钩车拖出带走，更换新箱。
2 傳统举升式地埋垃圾箱缺点分析
传统举升式地埋垃圾箱需要在在地下放置动力源，通过油缸直接举升垃圾箱放置平台，所需油缸举升力大，成本高。且油缸的行程必须大于垃圾箱的高度，使得水泥坑的深度较深，在布置过程中，难以避让地下水电气光缆等管线。同时，多油缸举升垃圾箱放置平台，存在不同步现象，造成平台整体稳定性不好，有侧倾、变形可能。将动力源安置在地埋坑内，有损坏和安全风险，维护维修不方便。
其次，也存在投料方式只能通过投料器或投料口投放垃圾，形式单一;盖板需要通过油缸开启，增加了成本与控制难度;收集箱体需要设置出渣口，密封性差，有液体垃圾或污水容易泄漏;无专门装置收集垃圾箱内垃圾等不足。
3 外置动力源举升式地埋垃圾箱的结构设计
针对以上缺点，如图2所示，设计了新型的举升式地埋垃圾箱，它主要由水泥坑、举升架总成、支撑框架总成、上盖总成、投料器、垃圾箱、连杆机构等组成。举升架总成通过化学锚栓固定于水泥坑底部;支撑框架总成通过螺栓与水泥坑连接，支撑框架与水泥坑间增加密封胶。
如图3所示，上盖总成包括大盖、小盖和铰链等。小盖后侧用铰链安装于大盖上侧，内侧装有气弹簧助力，前侧通过转锁与大盖锁止。大盖后侧用铰链装于支撑框架上，两侧通过连杆与举升架上的连杆支架连接，投料器装于小盖上方。
如图4所示，剪叉举升架总成主要由底框架、桁架1、桁架2、桁架3、桁架4、举升油缸、连杆支架、限位板和平台板等组成。桁架之间通过销轴连接形成剪叉运动机构，桁架1下端与底框架铰接式连接，桁架2下端装有滚轮置于底框架轨槽内，桁架4上端与平台板底部铰接式连接，桁架3上端装有滚轮置于平台板底部轨道槽内，连杆支架一端装于桁架4的长轴上，另一端与桁架2的长轴连接。油缸缸套端装于桁架2上，活塞杆端与桁架3连接。外置式动力源或车载动力源驱动油缸伸缩，举升或回收桁架2和桁架3，桁架4和桁架3随动，平台板和连杆支架在桁架4和桁架3作用下随油缸伸缩上下移动。垃圾箱放置于平台板上，随平台板上下移动，平台板上装有垃圾桶限位板。
4 外置动力源举升式地埋垃圾箱工作状态分析
4.1 投料口盖打开投料
如图2所示，居民或行人用脚踩下投料器脚踏，投料器投料口盖打开后，零散垃圾或袋装化垃圾可经外桶落入下方的垃圾箱。
4.2 小盖板开启环卫车投料
如图5所示，打开小盖板上的转锁，轻提小盖板，在气弹簧的作用下小盖板将自动缓慢开启;开启到极限位置后，环卫工人可将小三轮环卫车内的垃圾，直接倒入下方的垃圾箱内。倾倒垃圾结束后，下按小盖板至转锁工作锁紧小盖板。
4.3 垃圾收集车清空垃圾桶
垃圾收集车停靠在地埋垃圾箱侧边，取出垃圾车或外置动力单元的进出油管，与举升式地埋垃圾箱上的快换接头对接。启动动力源，驱动举升油缸外升工作，剪叉举升架升高，力传递给连杆机构，将上盖总成顶开的同时，将放置垃圾箱的平台举升至路面高度，如图6所示。
垃圾收集车通过提料机构，将垃圾箱提挂，并倾倒垃圾箱内垃圾。卸完料，垃圾收集车提料机构将垃圾箱放回原位。
操作动力源，举升油缸收缩，剪叉举升架下降。举升架平台和垃圾箱下降，连杆机构随举升架下降，拉下盖板，至上盖成闭合状态，如图2所示。
5 结语
与内置动力源驱动油缸直接举升的地埋垃圾箱相比，新型举升式地埋垃圾箱采用外置动力源或车载动力源，通过剪叉举升架完成垃圾箱的整体升降运动，提高了平稳性，降低了地埋深度，增强了可布置性;且可实现手投料和小型环卫车倒料两种投垃圾方式。这些创新设计降低了制造和安装成本，提高了工作效率，安全可靠，易于维护，且避免视觉和嗅觉的污染，美化了环境。目前这一产品已经广泛在实际中量产使用，得到了用户的一致肯定。
参考文献
[1] 周军，赵锦涛，张毅，等.地埋式垃圾箱的智能改进设计与实现[J].新疆农机化，2019（3）：43-46.
[2] 何立.地埋垃圾收运系统探讨与设计[J].浙江树人大学学报：自然科学版，2017，17（1）：62-66.
[3] 宋曼，吴驰宇，阎文舟，等.地埋式垃圾收集系统研究进展[J].轻工机械，2014，32（4）：105-109.
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