家用垃圾处理机挤出装置设计【开题报告】.doc

1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 家用垃圾处理机挤出装置设计 1 选题的背景、意义 人们的生活水平提高后，生活垃圾也随着越来越多，其中家庭产生的垃圾占了很大的比例。这样就带来了垃圾后处理的问题。 处理垃圾的主要方法有填埋、焚烧、填肥。但是垃圾数量的不断增多，使得使用填埋的办法出现了新的问题，因为我国土地资源是十分有限的。与此同时，填埋还会造成渗漏，破坏土地以后的使用；焚烧可以很快地减少垃圾的固体量，有关资料显示是原来垃圾量的 5%-15%。但由于厨房垃圾的所占比重大，使得垃圾处理需要添加额外的油来助燃，增 加了处理垃圾的成本。另外，只有部分的垃圾焚烧产生的热量达到了可以发电的标准，这对于

2、资源的循环利用十分的不利。垃圾填肥大多时候会使得生长出来的蔬菜中重金属的含量超标，人们食入蔬菜以后对身体产生不利的影响。还有用厨房的垃圾来喂养家禽，家禽容易由此而得病。这样的不良家禽进入菜市场，对人的健康会产生间接危害。 这样家用垃圾处理机的推出就迫切了，该机器是起源于美国，上世纪四十年代，一名叫约翰 .海墨的设计师为减轻妻子厨房负担设计，也同时为了保持厨房的干净卫生。最初的设计是十分简单的，只需要一个用电机驱动的滚刀。在这以后 的几十年，处理机得到了不断地发展，也慢慢得到更多人的接受。 20 世纪 80年代纽约市政府曾联合美国环保局、城市管道部门、国家卫生部等多个不同部门，进行一项为期 3

3、年的联合调查，综合评价垃圾处理机的使用对城市周围的水质、城市管道、污水处理厂、耗水量和耗电量的影响，垃圾处理器对城市周围水质没有任何不良影响，城市管道没有被堵塞，相对增加污水处理的负担，耗电量和耗水量有所增加，大大降低垃圾的数量，由于固体垃圾处理费用远高于废水处理费用，所以总地来说处理器推广使用可以为国家整体节约成本。从此，垃圾处理机开始在美国进行批量销 售，不少城市甚至以法律形式强制市民使用。现在，在美国，家用垃圾处理机普及率达到在 95%以上，居于世界第一。随后，澳大利亚、日本、法国等国家都相继开始研究和使用垃圾处理器，日本处理机普及率达到了在 35%以上。在上个世纪的九十年代末，垃圾处理

4、机开始进入中国。美国艾默生电气公司 ISE 系列、美国通用电器 Dispose 系列、美国挚通公司 U 系列等几种品牌的食物垃圾处理器垄断了中国市场。开始时，我国处理机设计直接照搬外国的处理机，使得生产得到的处理机不适合中国特定的厨房环境。国外处理机是采用交流电动机，交流电动机的特点是 结构相对简单，转速范围大，维护十分方便，但它运行同时产生的噪音大，体积庞大，重量大。国外生产的处理机的售价高，中国家庭一般难以承受他们的出售价。 国外生产的垃圾处理机为处理生活垃圾提供了一条崭新的途径，我国也可以努力研发一系列垃圾处理机，同时垃圾处理机有以下优点： 1)大大缩小易腐烂生活垃圾数量，为提高生活环境

5、质量作贡献 我们国家对生活垃圾的处理原则是垃圾的减量化、无害化和资源化。减量化排在首位，说明它极其的重要。家用垃圾处理机可以对家庭里的垃圾进行初步处理，不但减少了垃圾的总体堆放量，同时还有利于保持生 活环境整洁，有效地预防由细菌引起的各类疾病发生。 2)使得垃圾再处理更趋于简单化 家庭生活垃圾中水的含量是很高的，对于垃圾焚烧十分不利。家用垃圾处理机把生活垃圾变成一颗颗小的颗粒，顺着下水道水流到达污水处理厂。可以有效提高生活垃圾中高热量垃圾的比重，这样的垃圾在火力发电站焚烧就可以有效用于发电，提高资源的再次利用率。当然，经过处理的垃圾拿来填埋，也是可以大大减少垃圾液体渗漏，相对地延长了填埋场地的

6、使用寿命。 3)给我们带来较大的经济和社会效益 1 我国经济和科技水平还不是很发达，把国家财政中相当部分投入到 垃圾的处理是不现实的，国内的固体垃圾处理厂在早年引进国外先进技术，但是由于缺少科学管理和资金再投入，很多的都是已经处于半停产了。城市的一些社区虽然引进了家用垃圾生化处理机，但最后由于其使用成本太高，已经超出了普通百姓的支付能力范围。现在将要研制的家用垃圾处理机将会成为一种面向普通家庭、饭店和宾馆的小型机器，与国外同类产品相比，具有体积小，成本低和经济耐用的一些特点。加上在政府相关政策引导和鼓励下，一方面可以唤起大众的环境保护意识，充分依靠大家来保护我们赖以生存的环境；另一方面，政府可

7、以把节省下来的大量开支（ 城市生活垃圾的运输费等）来开发垃圾处理项目的新产品。 4)减少厨房尤其是存放垃圾桶的橱柜内的臭气。 5)使清除家庭垃圾成为一项轻松的工作。 6)对于市政和交管来说，增加污水中易腐性有机物含量，有利于污水处理厂的生化工艺，减少垃圾车数量和垃圾污水渗漏对地面产生的影响。 7)对于开发商来说：可以增加楼盘的卖点，将减少小区物业管理环境卫生工作，提高小区生活品质，美化小区的环境。 8)可作为“分类收集”的配套设施，为分类收集的深入开展提供突破口，从而进一步提高垃圾处理水平，提高城市形象。 家用垃圾处理机挤出装置作为 处理机中的一个部分，它位于经过处理后垃圾的出口。其中将符合小

8、于一定毫米的垃圾有效排出是重要的，这样可以再在处理器的入口处加入生活垃圾。 2 相关研究的最新成果及动态 螺杆挤出机不仅能够用于树脂的加工和造粒，还能用于分离树脂中未经过反应的单体、水分和溶剂，包括聚合后的干燥工程，使过程趋于简单化 2。 挤出工艺对机头的要求，机头需要对胶料产生一定的后坐力，使胶料能够在这里翻转，然后融合。机头温度要能够进行有效的控制。机头内表面要保持光滑，需要呈流线型 3。 双菱牌系列橡胶挤出机是由沈阳橡胶机械厂生产的。可以 把产品分为：热喂料橡胶挤出机、冷喂料橡胶挤出机和销钉式冷喂料橡胶挤出机三种机型，共计 9种规格。热喂料橡胶挤出机有 XJ 的三种不同规格，用于挤压制造

9、内胎、胎面、垫带等一系列的橡胶半成品，螺杆及衬套是用氮化钢制成的，它们有足够的强度和耐磨性。减速机齿轮要平稳，这样产生的噪声小，经过国家质量监测中心好几次检测其主要技术性能指标，它们均符合国家标准 GB10481-10482-89 与GB95012-89 相关的技术要求 4。 在公伯峡大坝施工 GB 填料挤出机实际应用中，配置用于施工的平台车，有利于高陡边坡的施工，从而降低 了施工风险 5。 锥形双螺杆塑料挤出机机筒的内孔表面进行处理，对氮化钢进行氮化，深度不得小于 0.4mm，硬度不得低于 700HV，但脆性不得大于 2 级。各管路应密封良好，总装后应应该进行水压试验，使管路没有渗漏 6。

10、双轴搅拌挤出机应该有良好的接地装置和明显的接地标志，设备安装完毕应进行检测，接地电阻值应该不大于 4。操纵机构应便于实现远距离控制 7。 在动态三螺杆挤出机机组中，为了强化反应的效果，将由电磁场引起的振动力场引入到反应挤出的全过程，从而达到控制交联反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品物 理化学性能的目的。强化振动的引入使高分子多相体系物料加工中的高分子链及链段可以产生周期性、多方向瞬时的负压冲量与扩散，强化了相之间的传质与传热，使能量的有效利用率得到提高 8。 新型橡胶挤出机与普通橡胶挤出机相比较是采用了检测器，有利于自动化的控制 9。 往复式阻尼型单螺杆挤出机和双螺杆挤出机的特点进行比

11、较，单螺杆挤出机的螺杆长径比是比较小的；单螺杆挤出机螺杆截面螺纹形状是矩形的；单螺杆挤出机的功率消耗和双螺杆挤出机的比较是小的；前者的螺杆温度控制是容易的；单螺杆挤出机的设备自清洗能力很好，而双螺杆挤出 机的是较好；换色和换涂料品种的方便程度是单螺杆挤出机的好；双螺杆挤出机设备维修是容易的；单螺杆挤出机对物料中金属异物是比较敏感的 10。 挤出成型具有下面的特点：生产过程是连续的，因而其产品也一般是连续的；生产效率高，应用范围广：投资少，见效快。挤出成型的产品广泛应用于农业、建筑业、石油化工业、机械制造业、国防工业 11。 螺杆挤出机的工作原理 -固体物料进入螺杆挤出机后，随着螺杆回转，被螺纹

12、强制向前推进，逐步被压缩、熔融、混合、均化，最后从螺杆头部挤出。螺杆工作部分按其作用不同，分为进料段、压缩段和 计量段 12。 挤出机趋向高效专业化 -随着成本竞争日益加剧，高效挤出机的需求量猛增，在提高挤出机的生产效率中，采用缩减生产步骤的技术，例如将混炼造粒和挤出成型工序合二为一的“一步挤出工艺”发展非常迅速 13。 3 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 课题的研究内容是家用垃圾处理机挤出装置设计 : 1) 本课题将采用单螺杆挤出机构。 2) 突变型的螺杆有较短的压缩段，会对物料产生巨大的剪切，适用于粘度低的物料，而厨房垃圾的粘度低，故选用突变型螺杆。

13、 3) 采用整体料筒，这样可以简化装配 工作。整体料筒是在整体坯料上加工出来的。 4) 挤出机构传动系统采用交流整流子电机 /变频电机 -齿轮减速箱。该传动系统的力首先由电机传到皮带，然后传递到减速箱，再由减速箱传到齿轮，齿轮与螺杆固结在一起。 5) 与挤出机相连的前进部分是机头，采用直通式挤棒机头。该机头的平直部分的直径较小，利于增加机头的压力。机头出口处的扩张角为 45 度，便于棒中心区快速补料。 研究的难点是确定单螺杆的加料段长度、压缩段长度和均化段长度，螺杆的长径比和压缩比，螺杆的头部形状，挤出机的外径大小。加料口的截面形状也是要合理选择的 14。要测出机 头压力值，以便进行螺杆强度、

14、刚度的计算 15。 预期的目标是使螺杆的刚度、强度符合要求，螺杆的公称直径和总长度符合实际的情况，挤出垃圾比较顺利。 4 研究工作详细工作进度和安排 1)在 2010 年 12 月 20 日前完成市场调研，并完成文献综述初稿。 2)在 2010 年 12 月 31 日前完成相关外文资料的翻译（翻译每篇 2000 单词以上的相关外文资料两篇）、开题报告初稿。 3)在 2011 年 1 月 12 日前完成外文资料翻译、文献综述、开题报告。 4)在 2011 年 2 月 28 日前确定挤出装置总体设计方案草图。 5)在 2011 年 3 月 14 日前完成挤出装置各部分结构设计及相关强度校核。 6)

15、在 2011 年 3 月 28 日前优化并确定挤出装置总体设计方案，完成计算机绘制的总体结构装配图草图（含传动部分）。 7)在 2011年 4月 11日前完成计算机绘制的总体结构装配图定稿，完成实习报告。 8)在 2011 年 4 月 18 日前完成挤出装置传动装置关键件的零件图。 9)在 2011 年 4 月 25 日前完成传动装置关键件的零件图。 10)在 2011 年 5 月 9 日前完成设计说明书初稿。 11)在 2011 年 5 月 16 日前完成设计说明书定稿。 12)在 2011 年 5 月 22 日前完成毕业设计答辩幻灯资料，准备毕业设计答辩。 5 参考文献 1王静泉 . 厨房

16、食物垃圾处理器的研制 D.吉林农业大学硕士学位论文，2005-06-01:1-7. 2冯连芳，王嘉骏 .反应器 M.化学工业出版社 .2010-04-01. 3张秀英 .橡胶模具设计方法与实例 M.化学工业出版社 .2004-01 4贾丕仁 .中国辽宁货典沈阳卷 M. 5李海潮 .混凝土面板堆石板施工技术及应用 公伯峡大坝施工理论与实践M. 6JB/T 6492-92 中华人民共和国锥形双螺杆塑料挤出机 S.赵欣棣，丁梦桃，王军 .1993-07-01. 7JC/T 662-1997 中华人民共和国建材行业标准双轴搅拌挤出机 S.靳革，周长胜，高正茂，蒋榴芬 .1997-06-01. 8赵艳志

17、，瞿金平，何和智 .动态三螺杆挤出机制备热塑性硫化胶的研究 J.华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心 . 9刘玉田 .新型橡胶挤出机 B.中橡集团 沈阳橡胶研究设计院 .2008-03-14. 10南仁植 .粉末涂料与涂装技术 M.化学工业出版社 .2003-10. 11戴亚春 .现代模具成型设备 M.2009-08:190. 12刘红波，郝宏强 .精细化工设备 M.科学出版社 .2009-07. 13刘功 .挤出机趋向高效专业化 N.中国化工报 .2007-7-20. 14吴清鹤 .塑料挤出成型 M.化学工业出版社 .2004-10. 15郭英 .螺杆挤出机 M.纺织工业出版社 .1986-10.