1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 家用厨房垃圾处理机压条装置设计 1 选题的背景、意义 我国目前城市垃圾主要以生活垃圾为主，而生活垃圾中又以厨房垃圾为主。因厨房垃圾与人人有关，天天排放，所以量大。我国城市生活垃圾主要有以下几大类：纸、塑料、布、橡胶、木料、金属、石砂及厨房垃圾（包括炉灰和残剩的动植物等），而这些生活垃圾中的有用之物多被拾破烂者捡出换钱了，剩下的主要是不能换钱的厨房垃圾和少量不好收集的碎纸塑料等。所以，最终需要处理的城市垃圾主要是厨房垃圾。应该设计垃圾处理机来处理这类厨房垃圾这类 家用垃圾处 理机 优点如下： （ 1)对居民来说： 减少厨房尤其是存放垃圾桶的橱柜内的臭味；减
2、少孳生蟑螂、细菌的可能；使清理排放家庭垃圾成为一项轻松干净的工作；有利于保持楼梯间和居住小区的卫生环境。 （ 2)对环卫部门和物业管理来说： 改善环卫作业环境；有效减少垃圾产量； 减少垃圾收运过程的二次污染； 减少垃圾收运处理的难度和成本。 （ 3)对市政和交管部门来说： 增加污水中易腐性有机物的含量，有利于污水处理厂的生化工艺；减少垃圾车的数量和垃圾污水滴漏对路面的污染。 （ 4)对环境和资源回收来说： 减少厨余垃圾对可回收物的污染， 提高资源回收率；改善填埋场和焚烧厂的处理工况，减少渗滤液、沼气、烟气等污染物的排放。 家庭垃圾处理机可以有效杜绝臭气污染，有利于保持室内和小区的良好环境；显著
3、减少城市垃圾收运处理量，减轻增多垃圾车带来的交通堵塞和影响市容；有效降低生活垃圾含水率，减轻城市垃圾对收运容器和车辆的污染腐蚀，避免垃圾车运输过程中的污水滴漏；延长填埋场的使用寿命，提高焚烧厂的运营效益，减轻对环境的污染；最大限度地避免厨余成分对垃圾中可回收成分的污染，促进资源回收利用；新型垃圾处理机具有广阔的市场前景，应进一步开发研制和推广应 用。 目前国外一些发达国家普遍采用在厨房配置餐厨垃圾处理装置、将破碎后的餐厨垃圾排入市政下水管网的方法。 目前国内的处理方式是装入垃圾袋，放到小区垃圾桶，混装运到垃圾填埋地或者垃圾处理厂，对生活垃圾没有进行有效的分类和再利用。从环保、资源再利用和生活方
4、便等方面考虑，需要设计新型的家用垃圾处理机。 食物垃圾处理机作为一种新兴的厨房家电产品，不仅本身带给消费者以健康舒适的厨房环境，促进家人健康。更为重要的是实现了垃圾资源化生态化处理。顺应了国家及社会对垃圾进行分类处理的要求。 厨房食物垃圾器是一个有着广阔前景 的产业，目前市场正处于导入期向成长期的过渡阶段，可以预测，在很短的时间内，食物垃圾处理机将出现销量“井喷”，并领导现代厨房的第二次健康革命。 2 垃圾处理机及其压条装置的最新成果及动态 世界上有 50 个国家没有限制使用 厨房垃圾处理机 ，包括美国、加拿大、墨西哥、澳洲、新西兰和许多欧洲国家。其中美国、丹麦、芬兰和挪威等国家要求新建住宅必
5、需安装；而比利时、法国、德国、荷兰、卢森堡和葡萄牙，既不允许也不鼓励家庭安装使用。 家庭 厨房 垃圾处理发展方向 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，处理技术的成熟度还有待于提高。 美国作为 厨房垃圾处理机
6、的发明国，是应用最普遍的国家， 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，碎料排入下水道，油脂则送往相关加工厂加以利用；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。 按处理方式分 为 粉碎
7、型 和 甩干型 。 粉碎 型 ： 将食物垃圾经过研磨 ,粉碎后与水混合成液态状直接冲入下水道 。 甩干型 ： 将食物垃圾水分与固态物质分离后从水盆下水排走水分 ,留下固太物质压缩成块状方便保存及处理 。 按电机类型分为 直流型和交流型。直流型 :空转转速较高， (约 2800转 /分 )，一般来说效率及扭力要大于交流型电机，但负荷工作（有食物垃圾进入时）转数在 1000转左右 /分，噪音也会随之增大，多用在例如家用吸尘器、搅拌机等小型电器中，使用寿命约 12年，但成本很低，所以直流型电机的食物垃圾处理器价格都很低，一般只有交流型电机产品价格的一半以下，是经济人士的首 选；交流型 :空转转速较低
8、 ,(约 1800转 /分 )，但负荷工作（有食物垃圾进入时）转数和噪音都不会发生任何变化，多用在例如洗衣机、工业用吸尘器等动力强劲型电器中，使用寿命约 58年，但由于制造成本较高，所以整机价格也较高，是时尚、专业人士的选择。 挤压成型有颗粒状和棒状两大类。根据成型主要工艺特征的差别，国内外生产工艺大致可划分为湿压 (冷压 )成型、热压成型、碳化成型等 3种。按成型加压的方法不同来区分，技术较为成熟、应用较多的加工机有辊模挤压式 (包括环模式和平模式 )、活塞冲压式 (包括机械式、液压式 )、螺旋挤压式等 三种机型，其中辊模挤压式成型机采用的是湿压 (冷压 )成型工艺，活塞冲压式、螺旋挤压式成
9、型机都采用的是热压成型工艺。 螺旋挤压成型技术是目前最常采用的技术，螺旋挤压成型机的优点：一是成品密度高，二是成品质量好。缺点 :一是产量低，二是能耗高，三是易损件寿命短，四是原料要求苛刻。 活塞冲压技术的优点是成型密度较大，允许物料水分高达 20%左右：但是因为油缸往复运动间歇成型，生产率不高，质量不稳定，且活塞式的成型模腔容易磨损。 辊模挤压 成型技术是在颗粒饲料生产技术基础上发展起来的，用 辊模挤压式成型机不需要外部加热，即可 使物料软化和粘合。一般在 10%40%之间均能成型，相比于螺旋挤压和活塞冲压而言， 辊模挤压式 成型法对物料的适应性最好。 环模挤压成型技术主要以木屑和刨花粉为原
10、料的颗粒成型机，但其使用寿命短，使用成本高，难以大面积推广，但也为 辊模挤压 成型技术的发展打下了良好的基础。 平模挤压成型技术的工艺水平和主要加工物料对象方面与国外有差距， 2000年农业部南京农业机械化研究所承担了农业部引进国际先进农业科学技术项目（“ 948”项目）。在引进 38-780大型平模式制粒机的基础上。结合我国实际，又进行了多处技术改进和创新。 平模挤压成型技术的优点，一是原料适应性广，二是出料的密度和大小比较一致。三是使用寿命比较长。四是可以通过液压式中央螺母调节装置使压 辊 同步升降，操作简单。 通过上述比较本次垃圾处理机压条装置的设计拟采用交流电螺旋挤压成型技术。 螺旋挤
11、压技术特点：费用低廉，使用可靠，生产连续工作。并且在物料挤压过程中逐步受到揉练、混合，使挤出时物料更加均匀，通常螺旋挤压机有多种形式，主要分为单螺旋和双螺旋两种，单螺旋挤压成型机则最为常用，也是最基本的一种，螺旋挤压在过去以及目前多数行业的应用中，大多数还是采用以经验公式设计为主 ，合理的方法应该是在确定了挤压物料的流变特性和挤压机的工作能力之后，再进行挤压设备的一些参数的确定和设计，揉螺旋挤压机的转速、功率；螺杆长度、直径、螺距等。 3 垃圾处理机压条装置拟采取的研究方法、研究难点及预期达到的目标 3.1 研究内容 本设计项目的内容是对厨房垃圾处理机压条装置的研究和设计。挤压物料在挤压料筒内
12、的运动及受力情况分析。 3.1.1 螺旋挤压物料的运动，对于平均螺旋升角为 设定其螺距和螺旋槽深为一常数，而且螺旋与料筒内壁之间为紧密配合没用间隙。挤压螺旋的转速为 N 时物料的挤出流速率为 Q。由于 螺旋升角的影响，螺旋槽的宽度在螺旋直径方向是变化的，根据研究结果可知，挤压物料在螺旋槽内流动可按整体的“柱塞”流动来处理。 3.1.2 物料运动受力分析。在螺旋槽内任取一微小单元，物料流体单元受流动方向前后端的压力。当出现稳态时，料筒内作用于挤压物料微单元的反力与螺旋槽产生拖拉力。从分析后可以得出挤压力与螺旋槽的横截面面积成反比，与螺旋长度成正比，而与螺旋升角的正弦成反比。也可以解释目前在实际应
13、用中将螺旋末端螺距变小的原因，这样做是为了获得较高的挤压压力。 3.1.3 挤压物料通过机头的压力降，机头的模口具有一 定的锥度。其作用有两个方面，一是逐渐消除挤压螺旋导致物料的旋转运动，另一个是变径到所需挤压制品的几何尺寸。 3.1.4 机嘴中物料的流动压力，机嘴中物料的流动压力应大于通道中物料流体所需的压力与各部分通道所产生的压力降之和，才能保证螺旋挤压挤出产物。 通过对螺旋挤压成型物料运动与受力分析及设计思想，再进行垃圾处理机压条成型时，设计制造出单螺旋压条装置进行应用。对于易磨损的部件制成可更换的吗，并且更换后能保证挤压胚体准确的几何尺寸。 3.2 技术路线及方法 厨房垃圾处理机压条装
14、置的设计须按照以下几个步骤 进行。 3.2.1 可行性分析 在 市场调研的基础上，查阅国内外食物垃圾处理机器的最新动态和相关成果进行 可行性分析。 3.2.2 电动机的选择 根据垃圾处理机的体积或重量大致确定压条装置的结构，初步确定电动机型号，了解所使用的电动机与设计压条装置有关的技术参数。 3.2.3 压条部件的有关计算 （ 1）零件工作尺寸的计算； （ 2）部件材料的确定； （ 3）压条成型物料流变性的确定； （ 4）压条成型体积流速率的计算； （ 5）成型所需挤压力的确定； （ 6）压条成型所需功率计算； 3.2.4 压条传动机构设计 （ 1）压 条机构的分析； （ 2）压条机构的组成；
15、 （ 3）设计压条机构运动简图； （ 4）确定压条机构运动的条件； （ 5）接触面的强度计算； （ 7）物料进出口的设计。 3.2.5 压条装置总体尺寸的确定，选择构架 压块机已逐渐标准化，根据生产厂家提供的机械图册，进行选择，在以上压条机构零部件设计基础上初步绘出压条机构的完整结构图。 3.2.6 压条装置参数的校核 （ 1）接触强度的校核； （ 2）挤压压力的校核； （ 3）弯曲疲劳强度的校核； （ 4）处理机及压条装置安装部分相关尺寸校核，包括闭合高度，挤压行程，、总体安装尺寸 等几方面的相关尺寸校核。 3.2.7 压条装置总装图和零件工作图的绘制 压条装置总图绘制必须符合机械制图国家标
16、准，其画法与一般机械图画法原则上没有区别。主要绘制整 体装配图、传动部分部件装配图、关键件的零件图 。压条装置总装图应该包括必要尺寸，如构件尺寸，外形尺寸，特征尺寸，装配尺寸，极限尺寸（活动机构移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等。应首先认真绘制，而其余零部件应尽量采用标准件。 3.3 研究难点 （ 1）压条装置零件的设计与技术路线； （ 2）传动结构设计； 3.4 预期达到的目标 通过本次毕业设计能更 好的掌握压条装置的设计方法和传动机构的设计原理，对绘制整 体装配图、传动部分部件装配图、关键件的零件图 更加熟练，并能将其用于生产实践。 4 研究工作详细进度和安排 （ 1）在 2011
17、年 2 月 28 日前确定压条装置总体设计方案草图。 （ 2)在 2011 年 3 月 14 日前完成压条装置各部分结构设计及相关强度校核。 （ 3)在 2011 年 3 月 28 日前优化并确定压条装置总体设计方案，完成计算机绘制的总体结构装配图草图（含传动部分）。 （ 4)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。 （ 5)在 2011 年 4 月 18 日前完成压条装置传动装置关键件的零件图。 （ 6)在 2011 年 4 月 25 日前完成传动装置关键件的零件图。 （ 7)在 2011 年 5 月 9 日前完成设计说明书初稿。 （ 8)在 2
18、011 年 5 月 16 日前完成设计说明书定稿。 （ 9)在 2011 年 5 月 22 日前完成毕业设计答辩幻灯资料，准备答辩。 5 参考文献 1 葛乐通 ,施昱 ,沈惠平 ,等 . 城市食物垃圾饲料化处理技术及制备研制 J .江苏工业学院学报 ,2003 ,15 (3) :36 39. 2卢明 . 厨房垃圾下水道粉碎机 J . 中国食品 . 1999 (11): 39-39. 3王向会，李广魏，孟虹，等 . 国内外餐厨垃圾处理状况概述 J . 环境卫生工程 . 2005, 13 (2): 41-43. 4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-
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