1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 家用垃圾处理机粉碎装置 的 设计 一 、 前言 垃圾是人类生活中必然要产生的废弃物品 ,随着都市规模的不断扩大 ,人口的高度集中 ,生产活动的不断发展 ,垃圾的数量也在不断增加 ,有人做过粗略统计 ,全球每年产生的垃圾近 100 万吨。垃圾给人类造成的危害是长远的。主要有：直接污染地面水 ,地下水 ,污染土壤 . 通过发酵产生有毒气体和沼气污染大气 ,通过复杂的物理、化学作用产生有毒物质危害动植物生存。因此 ,专家们认为垃圾的多少 ,垃圾的成份及如何处理利用垃圾都能反应出一个国家的科技水平、文化程度和 生活状况 1。 虽然在传统观念中，垃圾生产后很快就
2、会丢弃，不会对环境造成太大影响。但事实上据研究表明，有 15%-25%的厨房垃圾都属于食物垃圾，它们非常潮湿而且容易渗漏，即使是短期放置，残羹剩菜也会散发气味、吸引蚊虫，称谓有害细菌的天堂 2。 使用食物垃圾处理器后，处理因日常饮食产生的食物垃圾就变得快捷和方便多了。将食物垃圾直接放入食物垃圾处理器后，可以避免有害生物的暗地滋生。在使用食物垃圾处理器之前，不需要对食物碎屑进行特殊处理。只需数秒钟，它们便从厨房中消失。害虫和异味也变少了，厨房就可以成为家庭活 动和社交聚会的更佳场所 3。 二 、 主题 1.粉碎方法 图 1-1 破碎方法 粉碎的方法很多，常见的有如下几种。 1）击碎：物料在瞬间受
3、到外来冲击力的作用被破碎。冲击破碎的方法很多，如静止的物料受到外来冲击物体的打击被破碎；高速运动的物料撞击钢板而物料被破碎；行动中的物料相互撞击而破碎等。此法适用于脆性物料的破碎。 2）压碎：在两个工作面之问的物料，受到缓慢增长的压力作用而被破碎 的方法称为压碎。此破碎方法适用于破碎大块硬质物。 3）磨碎：物料受到两个相对移动的工作面的作用 ，或在各种形状的研磨 体之间的摩擦作用而被粉碎的方法称为磨碎。该法主要适用于研磨小块物料。 4）折碎：物料在受到两个相互错开的凸棱工作面间的压力作用而被破碎 的方法。此法主要适用于破碎硬脆性物料。 5）劈碎： 物料在曲个尖棱工作面之间，受到尖棱的劈裂作用而
4、被破碎的 方法。此法多适用于破碎脆性物料 4。 2.粉碎机械分类 图 1-2 粉碎机械 1）颚式破碎机：活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动，物料在两颚板之间被压碎。 2）圆锥式破碎机：外锥体是固定的，内锥体被安装在偏心 轴套里的立轴带动作偏心回转，物料在两锥体之间受到压力和弯曲力的作用而破碎。 3）辊式破碎机：物料在两个作相对旋转的辊筒之间被压碎。若两个辊筒的转速不同时，还会起到部分磨碎作用。 4）锤式破碎机：物料受到快速回转部件的冲击作用而被破碎。 5）轮碾机：物料在旋转的碾盘上被圆柱形碾轮压碎和磨碎。 6）反击式破碎机：物料被高速旋转的板锤打击，使物料弹向反击板撞击 5。 3.国内外粉碎
5、设备的发展现状 粉碎是当代飞速发展的经济社会必不可少的一个工业环节。粉体技术被看作是高技术工业最重要 的基础技术之一。在各种矿石、金属、非金属、化工原料及建筑材料的加工过程中，粉碎作业要消耗巨大的能量，而且又是低效作业。这是由于在物料粉碎过程中，会产生发热、振动和摩擦等作用，使能源大量消耗，因而多年来人们一直在研究如何节能、高效地完成粉碎的过程从理论研究到创新设备 (包括改造旧有的设备 )直至改变生产工艺流程。 近年来，国外对超细粉碎及分级设备、工艺、微缅颗粒粒度测定等方面的研究十分活跃，这是由于国外在复合材料、新型陶瓷、电子材料等许多尖端技术方面迅速发展而决定的 6。在先进的工业化国家，微米
6、级超细粉碎设备 已渡过了其发明时期，而进入成熟、配套、完善的阶段，设备研究朝着亚微米级超细粉碎和微米级精密分级的方向发展。粉碎技术的发展主要表现在产品微细化、微粉功能化、设备自动化、节能新工艺和新设备及低污染高强度材料的应用等方面 7。 我国自 20 世纪 80 年代以来，粉碎工程学术界较为活跃，其主要目标在于提高粉碎过程的效率和满足工业上某些物料产品的粒度要求 8。对粉碎机研究的大规模兴起始于 8O 年代中期，当时主要注意力在两方面：其一是湿式超细粉碎机、搅拌球磨机和塔式磨机的研究；其二是干式气流粉碎机的研究 9。当时，我国 主要以引进国外先进的设备和技术为主，同时，国内技术人员进行了大量研
7、究开发工作，经过十几年的努力，国内已能生产各种气流磨、高速冲击磨、搅拌磨、振动磨有的设备在性能上已接近国外同类设备的水平 10。但总的说来，与国外的先进技术设备相比，我国的超细粉碎技术仍存在一些问题：已研制出的各种型号规格的超细粉碎设备中，有些在结构设计、材质及加工精度等方面，与国外先进设备相比还有一定差距；产品的深加工档次低、系列少，对用户的需求针对性差；缺步高效的超细分级设备与粉碎设备配套 11。 4.各类粉碎设备及其特点 12-16 机械冲击式粉碎机是利用目绕水平或垂直轴高速旋转的回转转子上的冲击元件 (锤头、叶片、棒体等 )对物料进行撞击，并使其在定子与转子间、物料颗粒间产生高频度的相
8、互强力冲击、剪切作用而粉碎的设备。其特点是粉碎比大、运转稳定，适合于中软硬度物料的粉碎。粉碎成品的颗粒细度和形态由转子上锤头的运动状态和定子间间隙来决定。低速冲击可得细长的颗粒，而高速冲击则易得物料结晶状态相同的颗粒。 1)锤片式粉碎机：主要由进料口、转子、销连在转子上的锤片、筛片以及出料口等部分组成。按照不同的进料方向，又可以把这类粉碎机分为切向式 、轴向式和径向式三种前两种粉碎机一般配用的动力比较小，生产率比较低，多为中、小型粉碎机；后一种粉碎机一般配用的动力比较大生产率比较高，多为大、中型粉碎机。 2)齿爪式粉碎机：主要由进料斗、动齿盘转子、定齿盘、包角为 360 度的环筛和排料口等组成
9、。可用于谷物等的粉碎。齿爪式粉碎机的特点是结构简单、粉碎室比较窄、筛片包角为 360 度、生产效率比较高但噪声和粉尘比较大。 3)涡轮式粉碎机：其特点是粉碎物温升比较低，适合于粉碎脱脂大豆、米、小麦粉、食盐、矿物质添加剂和颜料等。 8O 以上的粉碎物可以通过 o 15 o、1 mm 的筛孔。 4)立式高速冲击粉碎机：主要由给料机、粉碎器和分级器三部分组成。给料机包括料斗和给料螺旋。粉碎器由动齿盘 (它是一个旋转的圆盘，在其周边垂直地均布安装着打击棒柱或齿爪 )gl 环状的固定磨圈 (有槽形的和光面的 )所组成。分级器是一个旋转的圆盘在其周边装有叶片，有长叶片、短叶片和斜叶片等型式可供选用。在粉
10、碎区和分级区之间有分隔的导向环，其作用时是使未达到粒度要求的物料在其闻作闭路回转流动，并继续被破碎。工作时，物料从给料螺旋送入后在动齿盘和固定磨圈之间受到棒柱或齿爪以 11o m s 的线速度的 冲击、剪切和搓擦等作用而粉碎。该机适用于涂料、食品、医药品、台成树脂等弱热性物质的粉碎。 5)卧式微粉碎机：这是一种水平轴、双室、气流分级式粉碎机，主要基于冲击粉碎原理工作在粉碎的同时能够进行分级和清除杂质。它由水平轴上安设的两个申联的粉碎一分级室和风机组成。两申联的粉碎一分级室之间用隔环分隔，第二粉碎室粉碎力更强 (转子的圆周速度较大 )，故为细磨区。细粉随气流由风机排出机外捕集。此机的特点是采用两
11、极串联粉碎装置故粉碎效率高能耗较低；产品粒度细 (平均粒径 3 100“ m)；机内设有排渣装置可将难以粉碎的 杂质排除，故产品纯度高；负压操作，可减少粉尘对环境的污染。适用于莫氏硬度低于5 级的物料，例如涂料、颜料、非金属矿、化工原料、农药等的微粉碎。 气流粉碎机是以高速气流 (3OO-500 m s)为动力和载体，使物料颗粒在高速运动中相互碰撞、摩擦和剪切而使物料粉碎。优点为产品不受污染，能保持原来的纯度和白度；能保持原结晶状态，如长径比。气流磨的缺点：披处理的物料不能含水，气流中湿度也不能高，因此气流进入前应有去湿 (或油气 )装置；电耗高，平均每吨产品耗电为 100 1000 kwh，
12、个别物料高达 2000 kwh，气流 磨比机械方式粉碎的能耗要高出数倍。 1)扁平式气流粉碎机：此机亦称圆盘式气流磨。物料由汾丘里喷嘴加速到超音速导入粉碎室；高压气流进入气流分配室，分配室与粉碎室相通，气流在自身压力下，强行通过研磨喷嘴时产生高达每秒几百米至上千米的气流速度，物料在高速旋流的带动下作循环运动，颗粒间、颗粒与机体问产生相互冲击、碰撞、摩擦而被粉碎。粗粉在离心力作用下甩向粉碎室周壁作循环粉碎而微粉在离心气流带动下被导入粉碎机中心出口管进入旋风分离器加以捕集。 2)超音速喷射式粉碎机：亦称 P J M 气动射流磨。该粉碎机适用于粉碎低熔点食品和热敏性物料，能保存物料原有的芳香味。国产
13、超音速喷射式粉碎机主要有 GTM 一 10 型、 BQF 一 200 型和 BQF 一 280 型等气流超音速喷射式粉碎机。 3)立式环形喷射式粉碎机：叉称循环管式气流磨，它具有分级的特点。其成品粒度可达 3-0 2 m，广泛地应用于填料、颜料、金属、化妆品、医药品、食品、磨料以及具有热敏性、爆炸性的化学品等的超细粉碎。 5.粉碎设备的发展趋势 鉴于粉碎技术及设备的应用涉及化工、冶金、建材、电子、化工、医药、农业等许多领域的广泛性，以及被粉碎材料种类的多样性，尤其是当代高新 技术发展对材料深加工制备提出越来越高的要求：粒度微细化、粒度分布均匀化或颗粒形状特定化、品质高纯化、表面处理功能化等等，
14、必将促使粉碎技术与设备的不断发展。其发展和研究的主要方面应包括： 1)开发粉碎与分级相结合的闭路工艺及设备，从而降低能耗，提高生产率； 2)提高和改进现有粉碎设备的性能，降低生产成本，增加品种和机型； 3)实现工艺研究和设备开发的一体化，针对具体物料特性，进行设备开发设计； 4)重视粉碎基础理论的研究。 三 、 总结 经过大量的文献翻阅，了解到家用垃圾的硬度不是很高，我们可以利 用高速旋转的刀片达到粉碎效果。 随着人们环境保护意识的提高，以及餐厨垃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
15、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。 四 、 参考文献 1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. 2卢明 .厨房垃圾下水道粉碎机 J.中国食品 ,1999,(11):39 39. 3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. 4陆振曦赫守道、食品机械原理与设计 M北京 ： 中国轻工业出版社， 1999 5江晶 .环保机械设备设计 M.北京：冶金工
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