《《创新设计邓楼》word版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《创新设计邓楼》word版（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录摘要- 1 -1绪论- 1 -1.1厨房食物垃圾处理的紧迫性- 1 -1.2厨房食物垃圾的特征及其危害- 1 -厨房食物垃圾的特征- 2 -厨房食物垃圾的危害- 2 -1.3食物垃圾处理的方法- 2 -1.4方案论证- 2-2厨房食物垃圾处理器的设计- 3-2.1厨房食物垃圾处理器的可行性分析- 3 -2.2厨房食物垃圾处理器的工作原理及组成- 3 -厨房食物垃圾处理器的工作原理- 3 -厨房食物垃圾处理器的组成- 5 -2.3粉碎刀盘组合刀具结构设计- 6 -刀具基本尺寸的确定- 6 -粉碎刀盘的力学分析及材料的选择-6-粉碎刀盘的强度校核- 9-刀片的强度校核- 12 -粉碎刀盘的结构
2、设计- 13 -2.4驱动电机的选择- 14 -电动机种类的选择- 14 -2.5其它部分设计- 16 -2.6厨房食物垃圾处理器的装配- 16 -3结论- 17 -参考文献- 18 -谢辞- 18 - 摘要本设计依据我国实际情况，研制适合本国的厨房食物垃圾预处理装置食物垃圾处理器。垃圾处理器的驱动电机和粉碎刀盘为机器的关健部分，直接影响机器的使用效果，所以本设计着重对粉碎刀盘和驱动电机进行设计论述。对于粉碎刀盘和刀片，先对工作载荷进行力学分析，计算流体阻力，进而选择材料及对刀盘、刀片进行强度校核。根据我国食物垃圾的特点，设计采用组合刀盘式粉碎刀。设计中驱动电机的运行特征为时间短，启动频繁，断
3、续工作，其性能直接影响着厨房食物垃圾处理器质量的好坏，本设计采用电机为永磁直流电动机，它的优点是结构简单、体积小、出力大、效率高。此次设计的食物垃圾处理器，避免了目前同类产品完全采用交流电机、选用昂贵材料的做法，使机器的制造和使用成本降低。关键词：食物；垃圾；刀盘；永磁电机1绪论1.1厨房食物垃圾处理的紧迫性随着我国经济的发展，城市生活水平的提高和人口的增长，人们在不断美化居室的同时，也在追求厨房的整洁、卫生和科学化。然而，人们在厨房精工细作时，往往会忽略一个严重的问题，即食物垃圾或下角料的处理，从而造成生活垃圾的排放量急剧增长。目前，我国生活垃圾日处理量仅占垃圾生产总量的45%，有近一半的生
4、活垃圾不能及时处理而随意堆置，剩饭和剩菜以及下角料等常常倒入洗涤盆的下水管内，如不及时处理，这些食物垃圾就会堵塞下水道并在下水道内腐烂、发臭，造成细菌滋生、老鼠横行、污水横流，严重污染家庭和公共场所环境，夏天尤其严重，由此给生活带来许多麻烦，严重的影响着人们的生活环境和身体健康。1.2厨房食物垃圾的特征及其危害1.2.1厨房食物垃圾的特征食物垃圾主要是指在食物加工和饮食消费过程中产生的易腐烂、易生物降解的废弃物，是城市生活垃圾的主要组成部分，与其他垃圾相比，具有含水量、有机物含量、油脂含量及盐分含量高，营养元素丰富等特点，具有很大的回收利用价值。一般在食品加工过程中产生的食物残余称为厨余，饮食
5、消费后的食物残渣称为浴脚，从化学成分上看主要是淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等。1.2.2厨房食物垃圾的危害厨房食物垃圾中含有大量易腐物质，而我国垃圾收集容器和运输车辆对其并不适宜，从而带来在垃圾收集和运输过程中的二次污染。同时，食物垃圾因其含水量大，又是垃圾填埋场的渗滤液的主要来源。由于食物垃圾易腐烂，产生臭气污染大气的同时还使苍蝇，嶂螂等害虫横行，传播疾病。加之人们环保意识比较薄弱，在一些城郊结合区，可以看见餐厨垃圾被随意倒入阴沟、路边，严重影响了市容环境卫生。再者，我国有把餐厨垃圾作为牲畜饲料的习惯，一些垃圾的细菌、重金属会通过牲畜的内脏危害人体的健康，更有甚者，有一些不法之徒为了谋
6、求暴利，降低成本，甚至用“浴水油”提炼色拉油来加工食品，毒害百姓。厨房的食物垃圾易腐烂、有异味、滋生细菌、招引小虫，成为挥之不去的家庭污染源。食物垃圾占50%左右。解决食物垃圾对家庭的污染已成为提高家庭生活质量的标志之一。近几年，食物垃圾处理器在韩、日等国也得到了高速发展。在北京一些大批量高档精装修房已使用了食物垃圾处理器，业内人士表示，食物垃圾处理器与微波炉等家用电器一样，将成为家居厨房的标准配置。 1.3食物垃圾处理的方法由于我国垃圾没实行分类管理，所以厨房食物垃圾混合在城市生活垃圾中做一般常规处理。1卫生填埋、2焚烧、3堆肥、4作牲畜饲料。1.4方案论证方案一：设计的机器利用活动齿盘和固
7、定齿盘间的高速相对运动，使被粉碎物经齿冲击、磨擦及物料彼此间冲击等综合作用获得粉碎。这种机器结构简单、坚固、运转平稳、粉碎效率良好，被粉碎物可直接由主机磨腔中排出，粒度大小通过更换不同孔径的筛网获得。机壳内壁全部经机加工达到表面平整光滑，改变了老机型内壁粗糙、粉尘堆积的现象，但是作为食物垃圾处理器我们需要的是占地面积小，便于连接，同时耗电量能被一般家庭所接受。方案二：设计的机器工作原理在刀盘高速旋转时，被处理物不会与刀盘同步旋转，从而产生一个速度差，加上离心力对被处理物的作用，使被处理物与刀盘的运动又不同向，这样，依靠内齿环和端齿环及高速旋转刀共同对被处理物的破碎，撕拉等作用，使食物垃圾迅速变
8、为3-5mm颗粒。垃圾处理器由投入口、粉碎室、驱动电机和排污口四部分组，驱动电机为处理器提供动力来源，粉碎室内装有多重多向粉碎功能的粉碎刀盘，是食物垃圾进行粉碎的场所，驱动电机和粉碎刀盘是垃圾处理器的关键部分，直接影响垃圾处理器的使用效果，这种机器更加适合我国的食物结构和住宅特点。避免了目前同类产品完全采用交流电机、国外进口电机、选用昂贵材料的做法，使机器的制造和使用成本降低，满足一般家庭的使用需要。因此，我们决定采用第二个方案。2厨房食物垃圾处理器的设计2.1厨房食物垃圾处理器的可行性分析固体垃圾的破碎装置有碾磨、剪切、粉碎等多种方式，这是固体垃圾处理的预处理阶段。本文所要设计的厨房食物垃圾
9、处理器就是利用粉碎、剪切等方法把厨房食物垃圾快速粉碎成的颗粒状，通过下水装置排入污水管道系统。排入污水管道的垃圾，其颗粒越小或密度越接近于水的密度，则颗粒不会沉淀。据上海市环境研究所和美国宾夕法尼亚的环境工程研究院最近联合调查显示，经美国挚通公司的U系列食物垃圾处理器处理过的食物垃圾在单位体积内的分子数平均低于水分子的含量，食物垃圾的沉淀量少。废水由高处依靠重力作用以一定的流速流入污水管道系统。由于在进行污水管道的水力学设计时，其原则是：不冲刷、不淤积、不溢流、要通风。所以在我国规定，污水沟道的最小流速为。被粉碎到一定粒度的颗粒进入下水道后，在此流速下完全可随水流沿城建管道送入生活污水处理厂进
10、行处理21。食物垃圾处理器的工艺流程图如图1所示。220V交流电源水旋转电机食物垃 圾食物垃圾处理器粉碎室粉碎刀 组5的颗粒流入下水道污水处理厂图1食物垃圾处理器的工艺流程图2.2厨房食物垃圾处理器的工作原理及组成2.2.1厨房食物垃圾处理器的工作原理厨房食物垃圾处理器就是把废弃食物倒入水池，随水流下，落入粉碎室内腔的转盘1上。盘中短柱轴2上装有两只可动破碎角爪3，盘上下各有一把三角形粉碎刀4，其根部相连。前部短片呈齿爪状，位于垂直方向有夹角的个平面内。盘上可动破碎角爪与盘下粉碎刀组成旋转刀组如图2所示。粉碎室内壁由两个半圆圈组合成一体，并且包裹住转盘，但留有一定的间隙。它与转盘之间有一定间隙
11、。半圆圈如图3所示。旋转刀组图2半圆圈图3转盘由下部高启动转矩永磁电机驱动高速旋转，依靠内齿环和端齿环及高速旋转的刀共同对被处理物进行破碎，撕拉等作用，通过固定刀组与旋转刀组实现多重多向粉碎功能。落入粉碎室的水果皮、鱼肉碎骨、果壳、蛋壳、剩饭、剩菜、蔬菜皮、咖啡渣、茶叶等废弃物通过切、敲、磨、捣、撕等多重机械粉碎迅速变成微小颗粒,与水混合成糊状浆液，使食物垃圾迅速变为颗粒，随水流冲入下水道。这种垃圾处理方式不会阻塞化粪池，使食物残渣容易清理，厨房环境更加清洁23。2.2.2厨房食物垃圾处理器的组成设计的厨房食物垃圾处理器主要有入口部分、粉碎室、驱动电机和排污管组成，食物垃圾处理器工作原理如图4
12、所示。图4食物垃圾处理器工作原理图粉碎室下部侧壁设有排污管(出水弯管)，室内装有多重多向粉碎功能的固定刀组和旋转刀组，旋转刀组由安装在带孔转盘上下两面的粉碎刀组成。当水池内的食物垃圾，经入口进入粉碎室，随水流下，便落入粉碎室内腔的转盘上盘中短轴上装有两只可动锥形破碎角爪，盘上有菱形粉碎刀，盘上可动破碎角爪与固定粉碎刀组成旋转刀组。粉碎室内壁四周嵌有套装成一体的由内齿环和端齿圈组成，作为固定刀组的齿形碾磨环，它与转盘之间有一间隙，转盘由永磁电机驱动高速旋转，通过固定刀组与旋转刀组实现多重多向粉碎功能。落入粉碎室的水果皮、鱼刺、碎骨、蛋壳、剩饭菜等废物通过切、撕、磨等多种刀具粉碎迅速变成小于的微小
13、颗粒，随水流冲入下水管，这样就避免了下水管的堵塞。其中驱动电机和粉碎刀盘为垃圾处理器的关键部分，它们的好坏直接影响食物垃圾处理器的使用效果。2.3粉碎刀盘组合刀具结构设计2.3.1刀具基本尺寸的确定食物垃圾研磨机的最关键部件是粉碎刀盘的结构设计，由于它独特的位置和功能,在设计时必须保证它既耐腐蚀、不容易生锈，又要满足一定的强度和刚度，根据这些特点，我们选取1Cr13不锈钢材料，其材料参数为：弹性模量，泊松比，密度。接口及刀盘尺寸的确定是参考我国厨房洗涤盆下水口的结构尺寸及食物垃圾多、硬、杂、粗等特点，目前我国厨房洗涤盆下水口的结构尺寸基本上是统一的，直径为，只是在轮廓上有大小、深浅之分。经计算
14、确定了刀盘的直径：，厚度：。2.3.2粉碎刀盘的力学分析及材料的选择.粉碎刀盘工作的载荷：组合刀盘工作时需克服阻力，为确保刀盘有足够的强度，设计刀盘时首先应对刀盘所承受的载荷进行分析。我们把刀盘理想为一个绕中心轴旋转的一块薄板，在它上面作用流体旋转阻力矩以及破碎食物垃圾(削、撕、磨)时的阻力。(1)流体旋转阻力矩设一个半径为R的圆盘，在本来静止的流体中旋转，转轴通过圆盘的中心且与圆盘垂直。由于圆盘旋转时，紧靠圆盘的流体层被圆盘上的摩擦阻力带动作圆周运动，受惯性力的作用流体层往外流，并在圆盘的外缘处离开圆盘；而新的流体层则逼近圆盘，并依次外抛。这样，经过一个短暂的起始阶段后，便建立了一个定常流动
15、，它对圆盘的旋转施加了相当大的阻力。设：圆盘上单位体积的流体，切应力的方向与圆盘成角。切应力的径向分量(2-1)径向动量的增长同被圆盘带着转动的流体的离心力相平衡，(2-2)为被带着转动的流体层的厚度的量度,为圆盘旋转的角速度，r为圆盘半径，故切应力的径向分量与r成比例，即：(2-3)即：应力的周向分量(2-4)按其量级可表示为(2-5)圆盘的旋转速度等于旋转角速度乘以圆盘的半径所以(2-6)将式(2-3)代入式(2-6)得：由实验可知：与半径无关，为一个常量，则化简上式得：(2-7)根据运动粘性系数定义： (2-8)为运动粘性系数，为粘性系数，为密度将式(2-8)代入式(2-7)得：(2-9)将式(2-9)代入式(2-3)得：由于为常量，所以转矩与面积力臂成比例对于半径为r和周向速度为V的圆盘，其系数为，且，故阻力矩为依据食物垃圾迅速变为颗粒的设计结果要求。在实验基础之上，设计中选取刀盘的转速为23.1430000.057/60使用计算旋转圆盘上流体阻力矩的公式：(2-10)由此可以得出，流体阻力矩由公式 (2-11)得： 所以流体阻力为：(2)
