Классификация машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов

УДК 625.08

КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН ДЛЯ СБОРА И ВЫВОЗА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ

ОТХОДОВ

© 2011 г. Р.В. Каргин

Шахтинский институт

Shakhty Institute

Выполнен анализ конструкций машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов. Отмечены особенности их принципа действия, назначения и области применения. Установлено, что существующая классификация не в полной мере отражает разнообразие конструктивных исполнений машин для сбора и вывоза ТБО в мире на современном этапе. Внесены новые классификационные признаки и предложена классификация машин для сбора и вывоза ТБО

Ключевые слова: машина для сбора и вывоза ТБО; конструкция; классификация.

Analysis of the construction of machines for collecting and removing hard everyday waste products has been fulfilled. The peculiarities of the principle of their action, purpose and the of usage have been pointed out. It was found out that the existing classification does not fully reflect the structural variations of vehicles for collecting and disposal of solid domestic waste in the world used nowadays. New classification indications and classification of machines for collecting and removing hard everyday waste products have been offered.

Keywords: a machine for collecting and removing hard everyday waste products; construction; classification.

Начальное звено в технологической цепочке утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) — специальные мобильные установки, называемые мусоровозами. У них может быть различное назначение, в соответствии с которым их комплектуют всевозможным оборудованием.

В большинстве случаев в качестве транспортной базы применяются двухосные или трехосные шасси стандартных грузовиков, доработанные под монтаж специальных надстроек и оборудования. Такой подход объясняется высокими показателями технической и экономической эффективности. Создание автомобилей оригинальной конструкции, как правило, разработанных с использованием уже выпускаемых узлов и агрегатов, вызвано стремлением превзойти характеристики серийных машин, которые не обеспечивают выполнение компоновочных, функциональных, а также иных требований, предъявляемых к некоторым типам мусоровозов. Отличия специально разработанных для мусоровозов шасси заключаются в несущих рамах оригинальной конструкции, кабинах, дублирующих органах управления и т.д. [1, 2].

Мусоровозы подразделяются на три основные группы: контейнерные, кузовные и транспортные [3].

Контейнерные мусоровозы представляют собой самоходные шасси, снабженные подъемно-транспортным оборудованием. Оно позволяет поднимать с земли, устанавливать на шасси, транспортировать, а при необходимости разгружать специальные съемные контейнеры (бункеры, платформы) с различными видами отходов. Их главное достоинство — относительная простота, а также использование одного автомобиля для последовательного обслуживания нескольких контейнеров по мере накопления отходов. Самый главный недостаток — невозможность их уплотнения. Между собой упомянутые машины различаются конструкцией контейнеров и устройством погрузочно-разгрузочного механизма. Открытые контейнеры позволяют собирать любой мусор, в том числе и крупногабаритный, тогда как их закрытые разновидности рассчитаны в основном на бытовые отходы. Вместимость контейнеров колеблется от 3 до 40 м3. Подъемно-транспортное оборудование выполнено в виде портального механизма или продольно расположенной рамы, которая снабжена устройствами для перемещения и фиксации контейнеров нескольких типов.

Относящиеся ко второй группе кузовные мусоровозы получили наиболее широкое

распространение. Они отличаются значительным разнообразием технического исполнения. Машины классифицируют по месту расположения загрузочного устройства (заднее, боковое или переднее), способу уплотнения отходов и полезному объему кузова. В зависимости от грузоподъемности базового шасси, мусоровозы можно условно разделить на малотоннажные (вместимостью 2—8 м3), среднетоннажные (9—15 м3) и большегрузные (16—32 м3). Важнейший показатель, характеризующий эффективность работы мусоровоза,— степень (коэффициент) уплотнения твердых бытовых отходов. Чем она выше, тем большее количество отходов способна транспортировать машина и тем совершеннее ее конструкция. В настоящее время границы коэффициента уплотнения составляют от 1,9 до 7. Такой разброс объясняется не только прочностью кузова и типом уплотняющего устройства, но и свойствами самого мусора. Форма поперечного сечения кузова имеет прямоугольное (иногда со скругленными стенками), реже — круглое сечение.

Широкое распространение нашли мусоровозы с задней загрузкой (рис. 1). Они хорошо приспособлены для работы в стесненных условиях и могут использоваться там, где отсутствует контейнерная система сбора бытовых отходов. Большинство машин данного типа представляет собой грузовое шасси 1, на котором смонтирован кузов коробчатой формы 2 с шарнирно прикрепленным к нему задним бортом.

В его нижней части установлен приемный ковш 3 (загрузочный бункер), являющийся основанием для крепления подающей (верхней) плиты прессующего механизма, с которой шарнирно связана поворотная прессующая (нижняя) плита. Для привода обоих элементов служат гидроцилиндры. Загрузка мусора в приемный ковш осуществляется вручную или механизированным способом с помощью опрокидывателя (гидроманипулятора), который обеспечивает выгрузку содержимого стандартных уличных контейнеров различных типов. Внутри кузова находится перемеща-

емая гидроцилиндром выталкивающая плита, являющаяся его подвижной передней стенкой.

Рабочий процесс происходит следующим образом. Прессующая плита разворачивается в исходное положение — назад, а подающая плита по боковым направляющим опускается вниз. Далее прессующая плита предварительно уплотняет мусор, находящийся в загрузочном бункере и разгружает его. После поворота плиты начинается цикл уплотнения и вытеснения мусора в кузов. По мере заполнения кузова выталкивающая плита отодвигается накапливаемыми отходами в переднюю часть кузова, обеспечивая оптимальную степень уплотнения. Во время разгрузки гидроцилиндры поднимают задний борт, а выталкивающая плита вытесняет мусор из кузова. Для сбора жидких фракций мусора в нижней части заднего борта под кузовом установлены специальные баки. Микропроцессорное управление рабочими органами сделало возможным выполнение технологических операций в автоматическом, полуавтоматическом или ручном режиме. Конструкция многих современных мусоровозов с задней загрузкой позволяет перегружать бытовые отходы непосредственно из малотоннажных машин в большегрузные без заезда на специальную уравнительную площадку. Для этой цели кузов более легкого мусоровоза при помощи гидропривода поднимается на необходимую высоту.

Чаще применяемыми становятся мусоровозы с задней загрузкой, выполненные несколько по иной схеме. Задний борт таких машин оборудован загрузочным ковшом, который для заполнения бытовыми отходами с помощью гидравлики опускается вниз. Погрузка мелкого мусора происходит вручную, а содержимого контейнеров — с помощью гидроманипулятора. После этого подъемный механизм перемещает загрузочный ковш вверх, поворачивает его и высыпает мусор в кузов машины. Поворотная толкающая плита, шарнирно соединенная с задней частью крыши кузова, уплотняет мусор, одновременно переме-

Рис. 1. Мусоровоз кузовной с задней загрузкой

щая его к передней стенке. Выгрузка бытовых отходов осуществляется самосвальным способом и с помощью толкающей плиты. Подъем заднего борта обеспечивают гидроцилиндры.

Альтернативой мусоровозам с задней загрузкой являются машины с боковым расположением погрузочного механизма (таблица).

плиты. Она же, наряду с опрокидыванием кузова, обеспечивает выгрузку бытовых отходов, доставленных на полигон или мусороперегрузоч-ную станцию. Некоторые мусоровозы с боковой загрузкой для повышения поперечной устойчивости во время работы оснащают выдвижными опорами.

Технические характеристики кузовных мусоровозов с боковой

загрузкой

Характеристики Марка мусоровоза

К0-440-3 К0-440-4 МКМ-2 МКМ-35 К0-440-5

Базовое шасси ГАЗ-3307

Вместимость кузова, м3 7,5 10,0 10,0 18,0 22,5

Масса загружаемых отходов, кг 3220 4300 4350 6500 9300

Грузоподъемность манипулятора, кг 500 500 700 700 500

Масса спецоборудования, кг 900 2600 2555 3350 4130

Масса полная, кг 7850 11000 11000 16000 20500

Эти установки предназначены для механизированного сбора бытовых отходов из стандартных контейнеров. Кузов, смонтированный на раме автомобиля шарнирно, сзади закрыт бортом, а спереди — толкающей плитой (рис. 2).

Загрузка мусора через люк в крыше кузова производится при помощи манипулятора, который обеспечивает захват, подъем, опрокидывание, встряхивание и возврат контейнера на место (рис. 3). Рабочая зона погрузочного устройства позволяет осуществлять работу с несколькими контейнерами без передвижения машины. Перемещение отходов по ширине кузова (разравнивание) для равномерного заполнения осуществляется ворошителем. Мусор уплотняется в кузове при помощи периодически перемещающейся от передней стенки к заднему борту толкающей

Прогресс, достигнутый в последнее время, привел к появлению мусоровозов с боковой загрузкой, оборудованных пресс-камерой. Это устройство непосредственно соединено с основным кузовом, но имеет меньшее, чем у него, поперечное сечение. Внутри пресс-камеры, стенки которой сделаны очень прочными, находится уплотняющая подвижная плита бульдозерного типа, также обладающая высокой прочностью.

Гидроманипулятор загружает бытовые отходы из стандартного контейнера в пресс-камеру через люк в ее крыше. Перемещение уплотняющей плиты к заднему борту приводит к одновременному уплотнению мусора и вытеснению его в основной объем кузова. Благодаря такой схеме достигается высокая степень уплотнения твердых бытовых отходов в объеме кузова меньшем, чем у ранее упомянутых конструкций. Выгрузка мусора

осуществляется самосвальным способом при подъеме гидрофицированного заднего борта.

Мусоровозы с передним расположением загрузочного устройства имеют главное достоинство-создание наиболее благоприятных условий для работы оператора, который, благодаря хорошей обзорности и высокой механизации технологических операций, может управлять всеми рабочими процессами, не выходя из кабины. Помимо этого, значительно облегчается маневрирование, что особенно важно при движении в стесненных условиях. Конструктивное исполнение мусоровозов данного типа, за исключением подъемного механизма, очень сходно с устройством их аналогов с боковой загрузкой. Следует отметить, что указанная техника отечественными предприятиями не выпускается.

Применение транспортных мусоровозов связано с развитием технологии двухэтапного вывоза бытовых отходов. При этом существуют две разновидности транспортных средств. Первая предусматривает использование длиннобазного большегрузного шасси либо автопоезда, на которые монтируется погрузочно-разгрузочное оборудование для работы со съемными кузовами типа «муль-

тилифт». Пока один из кузовов загружается предварительно уплотненным мусором, другой, уже заполненный, транспортируется на полигон, где разгружается самосвальным способом. Таким образом уменьшаются простои техники и, как следствие, достигается высокая производительность.

Вторая разновидность транспортного мусоровоза - автопоезд, состоящий из седельного тягача и полуприцепа, на котором установлен кузов с подъемным задним бортом и выталкивающей плитой. Погрузка отходов в таком случае производится через люк в крыше, а разгрузка-с помощью выталкивающей плиты, которая, к тому же, осуществляет дополнительное уплотнение мусора.

Эффективность эксплуатации транспортных мусоровозов выше, так как количество рейсов обычных машин меньшей вместимости, перевозящих в этом случае бытовые отходы не на полигон, а на мусороперегрузочную станцию, возрастает в несколько раз. Далее используется транспортный мусоровоз, по условиям рентабельности радиус действия которого должен быть не менее 20-50 км, а полезный объем кузова достигать 50 м3 [4].

Г

: {) *

f—R= Hill

Рис. 3. Технология работы контейнерного мусоровоза с боковой загрузкой: а — в — захват, подъем, опрокидывание и опускание контейнера; г — е — разравнивание, уплотнение и выгрузка ТБО

Контейнерные мусоровозы (бункеровозы) серий МКС и МСКС объемом от 7,5 до 27 м3 и грузоподъемностью 5—13,5 т оснащены подъемно-транспортным оборудованием портального типа и устройствами с центральной продольно расположенной рамой (система ШиШЩ^. Машины с задней загрузкой с нижним и верхним расположением приемного ковша, объединенные в семейства МКЗ, МКЗ «Экопресс» и МКТ, способны перевозить в своих мусоросборниках от 10 до 18 м3 бытовых отходов массой от 3,3 до 10,5 т. Коэффициент уплотнения мусора — от двух до шести. Аналогичные показатели у мусоровозов, получивших обозначение МКМ и МКБ, которые оборудованы боковыми погрузочными манипуляторами, 6—21 м3 и 2,5—9 т соответственно при

степени уплотнения два или три. Установки с цифровым индексом 25, 35 и 45 снабжены пресс-камерами.

Выполненные исследования показали, что в настоящее время существует достаточно большое количество типов машин и оборудования для сбора и вывоза твёрдых бытовых отходов, имеющих различную конфигурацию, грузоподъёмность, принцип действия, назначение, область применения и выпускаемые различными заводами-изготовителями, как отечественными, так и зарубежными. В основу классификации таких машин [5] положены следующие основные признаки: грузоподъёмность машины; принцип загрузки кузова; тип привода; наличие или отсутствие уплотнения в кузове и т.п.

Спиральный

захват-опрокиды ва-тель

С задней схемой загрузки

Ковшовый захват-опрокидыватель

С механизмом отходов разравнивания в кузове

С механизмом уплотнения

Непрерывного действия

Без механизма разравнивания

отходов в кузов

I

Б

ез механизма уплотнения

Рис. 4. Классификация машин для сбора и вывоза ТБО

Анализ известных конструкций мусоровозного транспорта на основе нормативно-технической документации [6—8] позволил внести дополнения в существующую классификацию машин для сбора и вывоза ТБО [9] (см. рис. 4). Следует отметить, что предложенные классификационные признаки можно разделить на 2 группы:

1) относящиеся ко всем типам машин;

2) отражающие конструктивные особенности отдельных групп машин.

Все машины классифицируются:

1) по грузоподъёмности:

а) лёгкие, грузоподъёмностью до 8 т;

б) средние, грузоподъёмностью 10—20 т;

в) тяжёлые, грузоподъёмностью более 20 т;

2) по типу привода:

а) с гидравлическим приводом;

б) с механическим приводом;

в) с комбинированным приводом;

3) по типу машины:

а) кузовные;

б) для перевозки контейнеров;

в) бункеровозы:

- со съёмным бункеросборником;

- с непосредственной загрузкой в бункер. Кузовные машины и машины для перевозки

контейнеров делятся в свою очередь на машины открытого и закрытого типа.

4) по способу загрузки:

а) с механизированной загрузкой манипулятором;

б) со смешанной загрузкой манипулятором и вручную.

5) по применяемой схеме механизированной загрузки:

а) с боковой загрузкой;

6) с фронтальной загрузкой; в) с задней загрузкой;

б) по типу спецоборудования для механизированной загрузки:

а) манипуляторы с «вилочным» захватом;

б) манипулятор с «боковым захватом»;

в) спиральные захваты-опрокидыватели;

г) ковшовые захваты-опрокидыватели. Манипуляторы с «вилочным» и «боковым»

захватом могут располагаться как справа, так и слева относительно базового шасси автомобиля;

Поступила в редакцию

7) по наличию или отсутствию разравнивания отходов в кузове:

а) с механизмом разравнивания отходов в кузове;

б) без механизма разравнивания отходов в кузове.

8) по наличию механизма уплотнения:

а) без механизма уплотнения;

б) с механизмом уплотнения:

- периодического действия;

- непрерывного действия.

Литература

1. Баловнев В.И., Данилов Р.Г. Базовые автомобили и тягачи строительных, дорожных и коммунальных машин.М., 2000. 69 с.

2. Ермилов А. Б. Расчет и проектирование спецавтомобилей для сбора и вывоза твердых отходов. М., 1988. 89 с.

3. Машины для городского хозяйства / Г. Л. Кара-бан, В. И. Баловнев, И. А. Засов, Б. А. Лифшиц. М., 1982. 394 с.

4. Твердые бытовые отходы (сбор, транспорт и обезвреживание): справочник / В.Г. Систер, А.Н. Мирный, Л.С. Скворцов [и др.]. М., 2001. 319 с.

5. Машины для содержания и ремонта городских и автомобильных дорог: учеб. пособие для вузов по дисциплине «Дорожные машины» для специальностей 170900, 230100, 150600 и 291800 / В. И. Баловнев, М. А. Беляев и др.; под общ. ред. В. И. Баловнева. 2-е изд., доп. и перераб. М.; Омск, 2005. 768 с.

6. Коммунальная техника 2001: каталог-справочник. М., 2001. 176 с.

7. Глазов А. А., Манаков Н. А., Панкратов А. В. Строительная, дорожная и специальная техника отечественного производства: краткий справочник. М., 2000. 816 с.

8. Глазов А. А., Манаков Н. А., Панкратов А. В. Строительная, дорожная и коммунальная техника зарубежного производства: краткий справочник. М., 2000. 528 с.

9. Каргин Р. В. Конструктивный анализ машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов // Погрузоч-но-транспортные, строительно-дорожные и коммунальные машины. Технический сервис и конструкции: сб. науч. тр. / Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск, 2004. С. 13-18.

16 декабря 2010 г.

Каргин Роман Владимирович — канд. техн. наук, доцент, Шахтинский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Тел. (8636)-22-10-89. E-mail: karro1@aaanet.ru

Kargin Roman Vladimirovitch — Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Shakhty Institute (Branch) South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Tel. (8636)-22-10-89. E-mail: karro1@aaanet.ru