1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 关于家用垃圾处理机切块装置设计 1 前言 我们的家庭每天都会产生不少生活垃圾，这其中厨房的食物垃圾是最多的。这些垃圾也让我们愈来愈头痛，尤其在炎热的夏天，食物垃圾易产生臭味，还容易滋生细菌吸引蚊子、昆虫等，对舒适的家庭生活造成不小的影响。很多人已经厌倦了那种每天清理完厨房的各种垃圾后，再拎着垃圾袋跑到楼下去扔垃圾的方式。在国外，人们是怎样解决这个问题的呢 ? 答案就是厨房垃圾处理机 ,一个几乎家家户户的厨房都装有的小电器。它能粉碎许多食物垃圾，让您足不出户就能轻松处理。厨房 垃圾处理机安装非常简单，只需装在水糟下面，使用时打开水笼头一按开关，要处理的垃圾
2、就被磨成粉末冲入下水道了。 厨房垃级处理器在国内可以说是一种新型的厨房卫生设备 ,属于家用的清洁、环保类产品 ,该产品通常安装在厨房的洗碗槽出水口处 ,工作时 ,它将厨房中(或人们用餐后的 )各种食物垃级 (如肉骨头、鸡骨头、鱼骨鱼刺、蛋壳、瓜皮、果核、菜叶以及其他残羹剩饭等 )轻而易举地粉碎成细小的颗粒和糊浆状 ,通过下水管道随水自然排出 ,免除了当前采用的塑料袋装 ,集中堆积处理的许多弊端 , 清洁环境、卫生高效。 食物垃级处理器起源于美国。据有 关资料记载 , 在上个世纪 30 年代 , 一位名叫约翰 海墨的 设计师在自己的地下室设计出了世界上第一台食物垃级处理器 , 这一富于想象力的设
3、计目的是为了减轻自己妻子厨房事务的负担 , 并且使厨房环境更干净一些。产品最初的设计十分简单。只有一台用电动机驱动的滚刀式粉碎机 ,随后的几十年 ,该产品得到了不断的改进和提高 ,逐步被消费者所接受 ,在上个世纪的 60 年代 ,开始在美国市场上形成批里销售 ,之后 ,该产品的实用价值及其优点得到了政府和有关部门的认可 ,并通过倡导安装 ,实现了减少活垃级及排放物 ,从源头抓起的目的 ,进而达到了垃级的 减量化、资源化、无害化的效果。这种食物垃级处理器目前在美国的家庭中使用率已很高 ,并由此波及至其他国家。 2 主题 1）国外餐厨垃圾处理概况 由于一般家庭厨房的面积有限，每种垃圾单独回收，会影
4、响厨内的日常操作，所以就地减量化处理是餐厨垃圾处理的基本立足点，于是一些小型餐厨垃圾处理机应运而生。国外的餐厨垃圾处理装置大致分机械研磨型和生化处理型。 所谓机械研磨型其原理是通过高速运转的刀片将装在内胆里的各种食物垃圾切碎后再将搅拌物冲入下水道，这既解决了水道堵塞带来的麻烦，又解决了因垃圾腐烂变质而带来的环境污染 1。 早在 20世纪 40年代，美国就成功地研制开发出家庭食物垃圾处理机，解决了倾倒家庭食物垃圾和存放的烦恼。如今美国 90%以上家庭使用这种机器，一些城市甚至强制使用。在美国，餐厨垃圾产生量较大的单位设置垃圾粉碎机和油脂分离装置，餐厨垃圾经粉碎机粉碎后进入油脂分离装置，碎料排入下
5、水道，油脂则送往相关加工厂 (如制皂厂 )加以利用；餐厨垃圾产生量较小的单位，则将其混入有机垃圾中进行处理 (前提是美国生活垃圾分类收集的比例很高。厨房垃圾必须分门别类放置：塑料制品、铁皮罐头盒、铝罐饮料等扔入黄色垃圾桶；皮纸扔入蓝色垃圾桶；残羹 剩饭等有机物倒入绿色的“生态桶”；剩下的才倒入黑色的普通垃圾桶 )，近时期的发展则是倾向于采用堆肥工艺制成肥料或加工成动物饲料进行资源化回收利用。 在日本，餐厨垃圾处理也达到了 35%以上，松下电子工业公司于 1993年研制MS-N40和 MS-N31两种厨房垃圾处理机， 34h可以处理 0.7Kg垃圾，机器内置臭氧除臭器，用以除去垃圾的多种气味。而
6、日本精工公司 2000年 5月成功地开发出使用磁控管的食物垃圾处理装置。这种装置最大的特点是能将食物垃圾的水分蒸发掉，经干燥后磨碎。这种装置由于采用微波处理，可同时杀灭垃圾中 的细菌并防止产生有害气体，体积如同复印机大小，可放置在室内，底面有轮子可随意移动，因此对市区饮食店和小型超市尤为适用，具有广阔的市场。 近几年，国外蓬勃兴起了一种有机垃圾处理方式 生化处理型餐厨垃圾处理机。根据出料时间和出料量分为“消灭型”和“堆肥型”。消灭型重在垃圾的减量，适合于居住小区的有机垃圾就地消纳，消除臭味，避免蚊蝇的滋生，减少收集运输过程中的环境污染问题。其原理是将催化剂掺进垃圾中，搅拌使分解垃圾的细菌活性化
7、，经过数小时的搅拌后垃圾被分解成水和二氧化碳。其分解使用的催化剂大多为各公司开发的技术 。如日本三洋公司推出的餐厨垃圾处理机，采用微生物来分解垃圾，使垃圾转化为水和二氧化碳，其产品更适合于城市家庭。堆肥型处理机则是兼顾了餐厨垃圾的减量化和资源化，是一种添加了高效菌种并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥器 。用餐厨垃圾制作有机肥，其基本技术可分为好氧发酵堆肥法和厌氧发酵消化法。并且根据对通风、湿度、搅拌、温度的不同控制以及菌种和菌种添加方法的不同，可以演变为多种工艺流程。垃圾堆应该设在堆肥房内，用塑料膜覆盖。无论是室内堆肥或室外覆盖堆肥，都应该减少人员接触垃圾的机会，保护工作人员的身心健康。 经
8、过堆肥后的垃圾肥效高、肥效快、肥效稳定、体积少和致病菌少等优点。该方法的不足之处是必须将垃圾堆进行翻堆，这样才能增加厌氧菌种和垃圾的接触机会，提高垃圾厌氧发酵的速度和确保垃圾处理的效果，尤其是对致病菌的去除效率。该法的堆肥时间应该在23周以上才能使厌氧反应较彻底 【】 。 制作饲料是餐厨垃圾的第二大用途，技术主要有高温消毒法和好氧发酵法。如韩国通常采用微生物菌种集中处理餐厨垃圾来制造饲料。餐厨垃圾收运后，分拣出大骨头、汤勺等坚硬固体杂物，然后进入粉碎机粉碎，高温消毒后，将微生物、碎玉米、糖等添加剂充分混合 后装桶直接送往禽畜牧场。一套这样的系统可处理餐厨垃圾 5t/d，靠出售饲料就能维持运转。
9、据了解，这种微生物不仅能分解食物，还能防止饲料变质，他们正在积极开发“食物残渣加工回收利用”的设备，目的是更好地对餐厨垃圾进行回收利用 。 2）国内餐厨垃圾处理的状况 在国内最早推行餐厨垃圾处理机的厂商有美国的艾默生电气和通用公司，由于进入市场较早，十年来的市场运作给这两个品牌的餐厨垃圾处理机带来了极为可观的市场占有率；之后又有美国擎通集团垃圾处理机介入，其市场份额现已位居第一。同时国内一些厂家也开始研发各自的产品，如 江苏省某制造有限公司自行研制开发生产的厨房垃圾粉碎机，主要利用锤头在高速旋转时产生的惯性力将垃圾击碎，再通过齿板、齿田的相对运动进行再次切割、研磨，粉碎后的垃圾随下水道冲走，处
10、理技术的成熟度还有待于提高 5。又如中国万家电器集团有限公司研制的万家 SLC370型食物垃圾处理机，采用湿法厌氧发酵处理垃圾，将餐厨的食物垃圾粉碎成极小颗粒，进入排水系统，经短期发酵后形成淤泥状肥料。该方法仅局限于家庭内就地处理食物性垃圾，所以处理规模小。 垃圾处理器是由研磨、挤出切块等部分组成的，切块部分在其它产品上的应用有很多， 如面包切块机、面条切块机中就业用到了切块结构。 3）面包切块机 （ 1）切块原理图 为面包切块机工作原理示意图图面包切块机外形简图 图：面包切块机外形简图 面块的分割由吸入、充填、排出三部分组成。其原理如下： 吸入：图 2(1)所示，在曲轴作用下，摇杆 6带动阀
11、 4向右移动，面斗与大缸体 8的通路被打开。这寸摇杆 7带动大活塞 3也向右移动，使大缸体 8左腔形成瞬时真空。于是面团 12在外界大气压力和自身重力作用下，进入大缸体 8的左腔，完成吸入过程。 充填：完成真空吸入面团以后，摇杆 6带动阀 4向左移动，将面斗与大缸体8的通路关闭，使面块与面斗的面团分离。随后摇杆 7带动大活塞 3向左移动，同时卸料挡块 1也向左移动。大缸体左腔的面田由此被推入小缸体 2中，带动小活塞10左移，完成充填过程，见图 2(2)所示。 排出：充填过程完成以后，小缸体 2、小 活塞 f0同时下移，以使小缸体 2内的面块与大缸体左腔的面团分离，随之小缸体 2端口被打开。这时
12、，摇杆 l推动小活塞 10向右移动，将面块推出缸体。而后，小缸体向上移动，面块被大缸体 8下面刮刀从小活塞 10的端面上刮掉，并由刮板 9将其打落在传送带 11上，转入搓圆工序。至此面包切块的一个工作循环结束。下一周期相继进行，见图 2(3)所示。 图 2真空吸入式切块原理图 (1)吸入 (2)充填 (3)排出 1.卸料挡块 2.小缸体 3.大活塞 4.阀 5.调节手轮 6.摇杆 7.摇杆 8.大缸体 9.刮板 10.小活塞 11.传送带 12.面团 (2)传动原理面包切块机的传动系统如图 3所示，该机的动力由电机 1，经一级三角带轮 2、 3及一级链轮 4， 9减速，传至帆布带轮轴 (帆布带
13、轮图中未表示 )。 图 3面包切块机的传动系统图 1.电机 2、 3三角带轮 4.链轮 5.曲柄 6.齿轮 7.曲柄 8.连杆 9.链轮 10.卸料挡块 11.小活塞 12.小缸体 13.大缸体 14.大活塞 15.阀杆 16.定量指针 17.卸料控制块 18.丝杆 19.手轮 20、 21.摇杆 22、 23.连 杆 24.曲柄 25、 26.齿轮 27.连杆 轴一方面驱动帆布带运行，将切好的面块输送至搓圆机；另一方面 1(经同轴安装的齿轮 26及介轮 25、齿轮 6带动裴有三个曲柄 5、 7、 24的曲轴转动。在轴与链轮 9间用过载销钉连接，以保证机器在超负荷条件下安全停车。 曲柄 24转
14、动，经连衍： 22，摇杆 20及连杆 27，使大活塞 14作水平直线往复运动，以完成推送面团动作。大活塞 14的行程及相对位置通过调节连杆 22的长短及手轮 (图 2)来实现。 曲柄 7转动，经连杆 23、摇杆 2l，使阀杆 15作水平直线往复运功，以实现开闭大缸体入 面口 13的动作。阀杆 15的行程位置由连杆 22的长短控制。同时，通过摇杆 21的摆动又带动卸料控制块 17及挡块 10作水平方向的间歇往复移动，以完成小活塞 11推动定量面块排出的操作。小活塞 11的相对位置行程由手轮 19回转，经丝杆 18，带动卸料控制挡块 17移动来实现。 曲柄 5转动，经连杆 8，带动小缸体 12作垂
15、直方向的直线运动，以配合完成卸料切块的操作要求 6。 此机构若用于垃圾处理器的切块机构上，则结构过于复杂，会增大垃圾处理器的体积 4)面条切块装置 面进入油炸机之前，趁其尚具有一定的柔韧性进行定量切块，切成每 块 lOOg的叠成双层的面块，再经分路装置把原来 3 路面块分成 6 路，最后送人油炸机。完成此操作采用如图 14-7所示的定量切断二折式切块装置和图 14-8所示的滑槽式自动分路输送装置。 从蒸面机中输出的已蒸熟的面条被送到一对装有切断刀的滚轮间，滚轮每回转一周，面条被切成一定长度。其下方的引导定位滚轮夹持着切断的面条继续向下，等下降到面条长度的一半时，向右运动的往复折叠导板与面条接触
16、，推向分路传送带，面条在引导定位滚轮和传送带间的间隔里折叠成双层面块。同时被切断折叠的 3 个面块落在一片钢丝网软片上。该网可在链条的带动下 向前运动，也可在两根钢棍上作横向移动。在输送链带的下方装有一个“八”字形的导向滑槽，每一片钢丝网的边缘装有一个销轴，销轴在左滑道时，该片钢丝网载着 3 个面块向左运动；销轴在右时向右运动，如此完成分路动作。定量切块装置的动力同蒸面机共用。 图 14-7 定量切断二折式切块装置示意图 1.蒸熟的面条 2.回转式切断刀 3.引导定位滚轮 4.成形的面块 5.分路传送带 6.摆杆轴 7.摆杆 8.往复式折叠导板 9.蒸面机输送带 面条较之我们平常的厨房垃圾要柔
17、软的多，因此此机构若是用于家用垃圾处理器，在切块力度上需加以提高。 3 总结 随着人们环境保护意识的提高，以及餐厨圾便于单独收集的特点，完全可以逐步实现餐厨垃圾单独收集与处置，从而能够减轻城市生活垃圾的处理难度，具有广阔的市场前景，所以需要我们加快对餐厨垃圾处理机器的开发和研制，在 减少垃圾体积，除去垃圾臭味的同时，探索进一步如何降低小型生化处理设施成本及运行成本，便于进一步推广和应用。另外由于生物处理可以将垃圾分解成水和二氧化碳，因此，可以预测将来的食物垃圾处理机必然会由机械研磨型向生化处理型转变，其市场潜力是巨大的。 4 参考文献 1耿土锁 .食物性有机垃圾资源化方法 J. 贵州环保科技 ,2002(12):15-18 2敬言 .关于普及食物垃圾处理器的思考 J.家用电器， 2003(1)86-87 3夏越青，周迎艳 .上海市餐厨垃圾的管理 J.环境卫生工程， 2003(1):43-45 4孙向军，冯蒂，吴冰思，等 .上海市泔脚垃圾的处理及管理 J 环境卫生工程，2002,9(10):130-132 5卢明 ( 厨房垃圾下水道粉碎机 J中国食品， 1999(11):39-39 6程凌敏等 .面糖食品厂工艺设计 M. 农业出版社 ,1988. 7张裕中主编 .食品加工技术装备 M.中国轻工业出版社 ,2000.
