.课题研究目的和意义
随着居民生活水平的提高与城市化水平进程的加快，我国城市生活垃圾生产量急剧增加[1]。目前，我国城市垃圾的积存量约60×10t，人均年产垃圾约在
450~500kg左右，还在以每年8%~10%的增长速率增加。我国成了世界上垃圾包袱最重的国家之一，研究和探索城市生活垃圾循环利用和处理已成为一个刻不容缓的问题[2-4]。
以城市垃圾处理的无害化、减量化、资源化资源化为指导，根据垃圾处理的“可持续发展性”评价数学模型，本文设计了城市生活垃圾处理处置全过程，详见图1。
因此，本机构设计有很深远的现实意义，“变废为宝”企业东京湾有很多，我国也应该建设类似企业，加大对垃圾起重机的研究开发与改进[5]。
2.课题研究发展趋势
目前，通用的分类方法根据起重机的操作系统分为手动、半自动和全自动化三种。
2.1手动控制
起重机的移动、升降、抓取、投料等动作均由手动完成。
2.2半自动控制
起重机作业流程的部分动作由控制系统自动化完成。常见的为手动抓取完成后，自动移向进料口，自动称重计量并投料。
2.3全自动控制
当进料口需要供料的信号传来时，起重机自动运行，从泊车位置启动、移向进口料，称重计量、投料、返回泊车位置。垃圾的搬运也是自动完成。
在全自动控制方式下仍具有自动控制功能，且手动优先，即任何时候只要操纵手动手柄，自动控制方式即停止，并转入手动状态。
在德国、美国、日本及芬兰等发达国家、半自动和全自动控制的垃圾搬运起重机已经形成系列生产，广泛应用于垃圾焚烧工程。国内刚刚起步，应用的半自动控制垃圾搬运起重机多为进口，国产设备尚处于研制阶段[6]。
3.课题主要研究内容
垃圾焚烧起重机是用于生活垃圾焚烧发电
垃圾焚烧起重机工作过程：
到垛：由于国内的生活垃圾含水量较高，燃烧值较低，垃圾在贮在坑内需停留一定的时间，通过自然压缩和部分发酵，降低含水量，提高热值。新旧垃圾的搅拌混合可缩短发酵时间。另外，由于生活垃圾的组成复杂，成分变化大，为避免进炉垃圾性质波动过大，需要对坑内垃圾进行必要的搅拌与混合。
抓取：将靠近卸料门的垃圾运到贮坑的其他地方，避免卸料门的拥堵，调节坑内垃圾数量，使之贮存三五天的垃圾焚烧量。
投料：当焚烧炉进料口的垃圾不足时，起重机抓取内的生活垃圾垃圾中发酵好的垃圾进行至进料口上方，给垃圾焚烧炉的进料漏斗加料[6]。
它通过悬挂的液压抓斗实现对垃圾的抓取，投放工作。目前，对抓斗的研究多集中于研究抓斗的力能参数化及如何提高抓取效率等[7]。在我国，以孙鸿范，肖乾信，畅启仁及包起帆等为代表的动态仿真模型，开发了仿分析的应用软件，完成了四重抓斗机构的三维建模、分析与优化及对双瓣、多瓣、木材、电动液压抓斗设计参数化绘图，抓斗优化设计、抓斗辅助绘图工具库等软件的开发工作[8、
9]。对于工程液压多瓣抓斗，国外已有产品用于多领域，但国内仅少量文献提及其优点及发展趋势，其工程设计处于研发阶段。
一般，每个垃圾焚烧发电系统需要两台垃圾焚烧起重机，一台用于抓料、投料等工作，另一台用于垃圾的到垛等工作。工作过程中要求两台起重机不能碰撞。其保护系统包括：终端限位保护电气联锁保护、电气联锁保护、正位检测保护和载货台断绳保护。这里要求设计适用于起升高度35米，提升重量为8吨的起重机。 垃圾焚烧起重机作为非标特种起重机具有以下特点：
（1）工作环境恶劣：温度高、湿度大、灰尘多、气体腐蚀性强；
（2）工作负荷繁重：年平均工作时间8000h、满载率高、工作频繁；
（3）维护保养困难：工作环境恶劣，垃圾腐烂的多种有害气体增加了工作难度；
（4）可靠性要求高：如起重机出现故障无法及时弥补，将影响焚烧炉进料，造成垃圾焚烧瘫痪。
垃圾焚烧起重机的总体布局图及结构示意图：
技术要求：
1. 起重机最大提升重量不超过8吨；
2. 起重机最大提升高度：35m；
3. 起重机最大提升速度0～150mm/s；
4. 起重机最大前后移动速度0～1000mm/s；
5. 起重机跨度不小于28米。
4.课题需要解决的问题：
国内垃圾抓斗（具）技术现状及未来发展方向、抓斗（具）在应用过程中的常见问题处理、国内垃圾处理现状及本行业发展趋势、全（半）自动垃圾抓斗起重机在垃圾处理行业中的重要地位及使用维护过程中注意事项等方面仍需要进行了深入的探讨和分析。
至今，北京起重院已承接了国内、外73个垃圾处理项目，提供了148台垃圾抓斗起重机。经过更新换代，北京起重院研制的垃圾抓斗起重机已经发展到拥有多种控制方式、多种称量方式、多种国内领先技术的系列化、模块化垃圾抓斗起重机产品。
垃圾抓斗起重机产品的控制原理钢、丝绳的损伤形式及其防治措施、防碰天车装置的研制、起重机小车行程锚定装置、起重机卷筒装置的结构改进和设计、结构形式、操作注意事项、日常维护等多方面问题仍需要进一步研究。
对垃圾起重机的控制工作分为晃动控制和位置控制。由于负载惯性及悬索的柔性制造的系统的振动模态的存在，起重机的天车启动、制动会产生负载晃动。近些年来发展出来的控制方法有：输入指令整形控制、最优控制及反馈控制等[10、11]。
北京良乡地区的高架轨道事故,需要对小车行程加入锚定装置就可以避免事故的发生，避免对国家造成损失[12-13]。
综上所述可以看出，配套件和原材料供应不足的问题，是目前行业普遍面临的共性问题。 但是由于技术理念、技术手段以及企业技术队伍实力的提高，国内大型起重机的研制势在必行。若想赢得更多用户的支持，获得市场的认可，还应持
续不断的提升产品性能、质量和可靠性，而自主创新技术的研发和结构的精细设计与制造是产品持久生存的根本条件[14、15]。
5.毕业设计周任务完成表格
3月14日 ～ 3月20日
3月21日 ～ 3月27日
3月28日 ～ 4月3日
4月4日 ～ 4月10日
4月11日 ～ 4月17日
4月18日 ～ 4月24日
4月25日 ～ 5月1日
5月 4 日 ～ 5月10日
5月11日 ～ 5月17日
5月18日 ～ 5月23日
5月23日 ～ 5月25日
5月25日 ～ 5月28日
5月29日 ～ 5月31日
6月 1 日 ～ 6月 4 日
6月 5 日 ～ 6月10日 熟悉毕业设计任务书，检索相关文献，编制文献综述和开题报告等；
制订初步设计方案，撰写前期报告，提交前期报告；
制定初期方案，选择起重机类型，起重机梁的校核计算；
各标准件的规格；
绘制装配草图；
撰写中期报告；
提交中期报告；
绘制整体装配图；
绘制零件图，电气原理图等；
编写设计说明书初稿；
上交论文初稿；
完善设计资料；
上交论文定稿；
根据答辩委员会意见修改，整理、装袋、上交最终稿；
修改，答辩。
6.参考文献:
[1] 董锁成,曲鸿民.城市生活垃圾资源化潜力与产业化对策.生态环境与保护.2001,(6): 1
[2] 刘评宇,马骥.轮循环经济发展的必然性.生态经济.2002,(4): 23-25
[3] 杨永乐,等.以人与自然为本构建可持续发展循环经济体系.研究与发展管理.2001,13(3): 1-3
[4] 邓丽萍.电力勘测设计.2004,(3): 59-63
[5] 钱铮.“变废为宝”企业.新华每日电讯.2007,(003): 1
[6] 刘胜武,郎运鸣,李树梁.垃圾搬运起重机.起重运输机械.2000,(12): 13-15
[7] 高英杰，张永垒,李东海.工程多瓣液压抓斗的设计与研究.第四届全国流体传动机控制学术会议.
[8] 秦永宏.抓斗斗底板有限元方法的分析与研究.上海：上海海运院,2002.
[9] 朱甫洪.大吨位多瓣电动液压猪都机构特性.起重运输机械.1996,(7): 23-24
[10] 戴士杰,赵雷.桥式起重机防晃动控制综述.机械设计及制造.2008.(11): 234-235
[11] HangfayM.Omar,ALiH.Nayfeh.Gantrycranes gain scheduling feedback controlwith friction compensation.Journal of Sound and Vibration,2005,281: 1-20
[12] 凌波.起重机小车行程的锚定.宁波机械.2006,(1): 45-46
[13] 丁敏,张德文,张延宗,黎汉民.大跨距门式起重机小车脱轨问题的分析及其改造.2005,(4): 4-5
[14] 王克鹏.国内垃圾抓斗技术研讨会.起重机械.2010.(8): 9
[15] Danny Ratner,Phillip McKerrow.Navigating an outdoor robot along continuous landmarks with ultrasonic sensing[J]. Robotics and Autonom ous Systems, 2003,45: 45-48
.课题研究目的和意义
随着居民生活水平的提高与城市化水平进程的加快，我国城市生活垃圾生产量急剧增加[1]。目前，我国城市垃圾的积存量约60×10t，人均年产垃圾约在
450~500kg左右，还在以每年8%~10%的增长速率增加。我国成了世界上垃圾包袱最重的国家之一，研究和探索城市生活垃圾循环利用和处理已成为一个刻不容缓的问题[2-4]。
以城市垃圾处理的无害化、减量化、资源化资源化为指导，根据垃圾处理的“可持续发展性”评价数学模型，本文设计了城市生活垃圾处理处置全过程，详见图1。
因此，本机构设计有很深远的现实意义，“变废为宝”企业东京湾有很多，我国也应该建设类似企业，加大对垃圾起重机的研究开发与改进[5]。
2.课题研究发展趋势
目前，通用的分类方法根据起重机的操作系统分为手动、半自动和全自动化三种。
2.1手动控制
起重机的移动、升降、抓取、投料等动作均由手动完成。
2.2半自动控制
起重机作业流程的部分动作由控制系统自动化完成。常见的为手动抓取完成后，自动移向进料口，自动称重计量并投料。
2.3全自动控制
当进料口需要供料的信号传来时，起重机自动运行，从泊车位置启动、移向进口料，称重计量、投料、返回泊车位置。垃圾的搬运也是自动完成。
在全自动控制方式下仍具有自动控制功能，且手动优先，即任何时候只要操纵手动手柄，自动控制方式即停止，并转入手动状态。
在德国、美国、日本及芬兰等发达国家、半自动和全自动控制的垃圾搬运起重机已经形成系列生产，广泛应用于垃圾焚烧工程。国内刚刚起步，应用的半自动控制垃圾搬运起重机多为进口，国产设备尚处于研制阶段[6]。
3.课题主要研究内容
垃圾焚烧起重机是用于生活垃圾焚烧发电
垃圾焚烧起重机工作过程：
到垛：由于国内的生活垃圾含水量较高，燃烧值较低，垃圾在贮在坑内需停留一定的时间，通过自然压缩和部分发酵，降低含水量，提高热值。新旧垃圾的搅拌混合可缩短发酵时间。另外，由于生活垃圾的组成复杂，成分变化大，为避免进炉垃圾性质波动过大，需要对坑内垃圾进行必要的搅拌与混合。
抓取：将靠近卸料门的垃圾运到贮坑的其他地方，避免卸料门的拥堵，调节坑内垃圾数量，使之贮存三五天的垃圾焚烧量。
投料：当焚烧炉进料口的垃圾不足时，起重机抓取内的生活垃圾垃圾中发酵好的垃圾进行至进料口上方，给垃圾焚烧炉的进料漏斗加料[6]。
它通过悬挂的液压抓斗实现对垃圾的抓取，投放工作。目前，对抓斗的研究多集中于研究抓斗的力能参数化及如何提高抓取效率等[7]。在我国，以孙鸿范，肖乾信，畅启仁及包起帆等为代表的动态仿真模型，开发了仿分析的应用软件，完成了四重抓斗机构的三维建模、分析与优化及对双瓣、多瓣、木材、电动液压抓斗设计参数化绘图，抓斗优化设计、抓斗辅助绘图工具库等软件的开发工作[8、
9]。对于工程液压多瓣抓斗，国外已有产品用于多领域，但国内仅少量文献提及其优点及发展趋势，其工程设计处于研发阶段。
一般，每个垃圾焚烧发电系统需要两台垃圾焚烧起重机，一台用于抓料、投料等工作，另一台用于垃圾的到垛等工作。工作过程中要求两台起重机不能碰撞。其保护系统包括：终端限位保护电气联锁保护、电气联锁保护、正位检测保护和载货台断绳保护。这里要求设计适用于起升高度35米，提升重量为8吨的起重机。 垃圾焚烧起重机作为非标特种起重机具有以下特点：
（1）工作环境恶劣：温度高、湿度大、灰尘多、气体腐蚀性强；
（2）工作负荷繁重：年平均工作时间8000h、满载率高、工作频繁；
（3）维护保养困难：工作环境恶劣，垃圾腐烂的多种有害气体增加了工作难度；
（4）可靠性要求高：如起重机出现故障无法及时弥补，将影响焚烧炉进料，造成垃圾焚烧瘫痪。
垃圾焚烧起重机的总体布局图及结构示意图：
技术要求：
1. 起重机最大提升重量不超过8吨；
2. 起重机最大提升高度：35m；
3. 起重机最大提升速度0～150mm/s；
4. 起重机最大前后移动速度0～1000mm/s；
5. 起重机跨度不小于28米。
4.课题需要解决的问题：
国内垃圾抓斗（具）技术现状及未来发展方向、抓斗（具）在应用过程中的常见问题处理、国内垃圾处理现状及本行业发展趋势、全（半）自动垃圾抓斗起重机在垃圾处理行业中的重要地位及使用维护过程中注意事项等方面仍需要进行了深入的探讨和分析。
至今，北京起重院已承接了国内、外73个垃圾处理项目，提供了148台垃圾抓斗起重机。经过更新换代，北京起重院研制的垃圾抓斗起重机已经发展到拥有多种控制方式、多种称量方式、多种国内领先技术的系列化、模块化垃圾抓斗起重机产品。
垃圾抓斗起重机产品的控制原理钢、丝绳的损伤形式及其防治措施、防碰天车装置的研制、起重机小车行程锚定装置、起重机卷筒装置的结构改进和设计、结构形式、操作注意事项、日常维护等多方面问题仍需要进一步研究。
对垃圾起重机的控制工作分为晃动控制和位置控制。由于负载惯性及悬索的柔性制造的系统的振动模态的存在，起重机的天车启动、制动会产生负载晃动。近些年来发展出来的控制方法有：输入指令整形控制、最优控制及反馈控制等[10、11]。
北京良乡地区的高架轨道事故,需要对小车行程加入锚定装置就可以避免事故的发生，避免对国家造成损失[12-13]。
综上所述可以看出，配套件和原材料供应不足的问题，是目前行业普遍面临的共性问题。 但是由于技术理念、技术手段以及企业技术队伍实力的提高，国内大型起重机的研制势在必行。若想赢得更多用户的支持，获得市场的认可，还应持
续不断的提升产品性能、质量和可靠性，而自主创新技术的研发和结构的精细设计与制造是产品持久生存的根本条件[14、15]。
5.毕业设计周任务完成表格
3月14日 ～ 3月20日
3月21日 ～ 3月27日
3月28日 ～ 4月3日
4月4日 ～ 4月10日
4月11日 ～ 4月17日
4月18日 ～ 4月24日
4月25日 ～ 5月1日
5月 4 日 ～ 5月10日
5月11日 ～ 5月17日
5月18日 ～ 5月23日
5月23日 ～ 5月25日
5月25日 ～ 5月28日
5月29日 ～ 5月31日
6月 1 日 ～ 6月 4 日
6月 5 日 ～ 6月10日 熟悉毕业设计任务书，检索相关文献，编制文献综述和开题报告等；
制订初步设计方案，撰写前期报告，提交前期报告；
制定初期方案，选择起重机类型，起重机梁的校核计算；
各标准件的规格；
绘制装配草图；
撰写中期报告；
提交中期报告；
绘制整体装配图；
绘制零件图，电气原理图等；
编写设计说明书初稿；
上交论文初稿；
完善设计资料；
上交论文定稿；
根据答辩委员会意见修改，整理、装袋、上交最终稿；
修改，答辩。
6.参考文献:
[1] 董锁成,曲鸿民.城市生活垃圾资源化潜力与产业化对策.生态环境与保护.2001,(6): 1
[2] 刘评宇,马骥.轮循环经济发展的必然性.生态经济.2002,(4): 23-25
[3] 杨永乐,等.以人与自然为本构建可持续发展循环经济体系.研究与发展管理.2001,13(3): 1-3
[4] 邓丽萍.电力勘测设计.2004,(3): 59-63
[5] 钱铮.“变废为宝”企业.新华每日电讯.2007,(003): 1
[6] 刘胜武,郎运鸣,李树梁.垃圾搬运起重机.起重运输机械.2000,(12): 13-15
[7] 高英杰，张永垒,李东海.工程多瓣液压抓斗的设计与研究.第四届全国流体传动机控制学术会议.
[8] 秦永宏.抓斗斗底板有限元方法的分析与研究.上海：上海海运院,2002.
[9] 朱甫洪.大吨位多瓣电动液压猪都机构特性.起重运输机械.1996,(7): 23-24
[10] 戴士杰,赵雷.桥式起重机防晃动控制综述.机械设计及制造.2008.(11): 234-235
[11] HangfayM.Omar,ALiH.Nayfeh.Gantrycranes gain scheduling feedback controlwith friction compensation.Journal of Sound and Vibration,2005,281: 1-20
[12] 凌波.起重机小车行程的锚定.宁波机械.2006,(1): 45-46
[13] 丁敏,张德文,张延宗,黎汉民.大跨距门式起重机小车脱轨问题的分析及其改造.2005,(4): 4-5
[14] 王克鹏.国内垃圾抓斗技术研讨会.起重机械.2010.(8): 9
[15] Danny Ratner,Phillip McKerrow.Navigating an outdoor robot along continuous landmarks with ultrasonic sensing[J]. Robotics and Autonom ous Systems, 2003,45: 45-48