【正文】 臨沂師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 25 參 考 文 獻(xiàn) [1] 中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào) .國(guó)家環(huán)境保護(hù)局 [J].2021. [2] 楊先海 ,呂傳毅 ,褚金奎 .城市生活垃圾預(yù)處理和資源化研究 [J].再生資源研究 ,2021,1:3133. [3] 裴成虎 .北京市城市生活垃圾管理對(duì)策研究 [J].城市管理與科技 ,2021,5(2)：4750. [4] 鄭澤厚 .中國(guó)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策 [J].湖北大學(xué)學(xué)報(bào) ,1994,16(3)324328. [5] 席俊清 ,蔣火華 ,汪志國(guó) .我國(guó)城市生活垃圾處理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題分析 [J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè) ,2021,19(1):2123. [6] 趙文軍 ,汪群慧 ,孫小紅等 .我國(guó)城市生活垃圾的處理技術(shù)研究 [J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),2021,19(1):6368. [7] 城市生活垃圾處理及污染防治 技術(shù)政策 [J].城建 ,2021,120. [8] 上海市固體廢棄物處理發(fā)展規(guī)劃 [J].上海市市容環(huán)境衛(wèi)生管理局 . [9] 董鎖成，曲鴻敏 .城市生活垃圾資源潛力與產(chǎn)業(yè)化對(duì)策 [J].資源科學(xué)， 2021,23(2). [10] 呂凡 ,何晶晶 ,邵立明等 .易腐性有機(jī)垃圾的產(chǎn)生與處理技術(shù)途徑比較 [J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備 .2021,4(8):4650. [11] 陸衛(wèi)亞 .厭氧發(fā)酵技術(shù)在有機(jī)垃圾處理方面的應(yīng)用 [J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2021,15(6):5557. 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[19] 任。同時(shí)，還應(yīng)運(yùn)用法律、經(jīng)濟(jì)和行 政干預(yù)等手段，鼓勵(lì)社會(huì)的廣泛參與， 充分發(fā)揮社會(huì)力量。食 物垃圾處理器就是把廚房垃圾從源頭消滅的一種方法，但它進(jìn)入千家萬(wàn)戶還須政府的大力支持。 臨沂師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 24 2021 年奧運(yùn)會(huì)將在北京召開，展現(xiàn)給全世界一個(gè)干凈、整潔的城市容貌是全國(guó)人民的希望。由于完全國(guó)產(chǎn)化，使食物垃圾處理器的成本大大降低，整臺(tái)機(jī)器的成本大約為 600 元左右，相對(duì)于國(guó)外上千元的價(jià)格，更容易被百姓接受，而且使用中的投入也 很低，每個(gè)家庭每月為之付出約 元，全年的支出費(fèi)用為 元 。本次設(shè)計(jì)時(shí)所用材料為 1Cr13，而國(guó)外產(chǎn)品選用的材料為 9Cr18，二者都可以滿足使用要求，價(jià)格相當(dāng)， 但是從加工難易程度而言， 9Cr18 為難加工材料，1Cr13 為普通材料 ； 另外，從資源上看，我國(guó)的 Cr 資源稀少，故應(yīng)盡量節(jié)約使用，少用或不用。 ③ 在主要部件組合刀盤和刀片的材料選擇上有所改變。但其體積大、笨重，不適合我國(guó)住宅的實(shí)際情況。 ② 在驅(qū)動(dòng)部件 —— 電機(jī)的選擇上，成功選用國(guó)產(chǎn)直流永磁電動(dòng)機(jī)。 另外，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，人不必守候在旁邊，可以離開，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后可以自行停止。其目的是為了提高安全性 和 方便性。在機(jī)械方面，首先進(jìn)行刀盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)組合式粉碎刀組來(lái)快速完成垃圾的粉碎，然后應(yīng)用 CAXA 電子圖板繪制圖紙，依據(jù)圖紙，加工出各零部件，最后為各零部件的組裝，并驗(yàn)證機(jī)器。 臨沂師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 3 結(jié)論 目前，雖然國(guó)內(nèi) 在 此方面的研究為空白，相關(guān)資料很少，但通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)看，本次設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)的要求。 ③ 在與洗滌盆相連時(shí)，先順時(shí)針擰動(dòng)裝配環(huán)，使裝配環(huán)與處理器分離。彈性墊圈裝好后，可將裝配環(huán)放下，蓋住彈性墊圈并可以輕松的轉(zhuǎn)動(dòng)。 安裝時(shí)需注意： ① 在安裝裝配環(huán)和支撐環(huán)之間的彈性墊圈時(shí)，需提起裝配環(huán)，將彈性墊圈 (大頭向下 )的內(nèi)槽與水槽凸緣底部凸邊卡住。在水槽凸 緣鉚合件內(nèi)安上防濺罩和堵塞。排水彎管套上墊圈和彎管法蘭用螺釘固定在排污口出。組合式刀盤上有高低不同的短軸柱，分別裝有粉碎刀片和擺動(dòng)刀，放入粉碎腔中，在粉碎腔內(nèi)壁裝配有端齒環(huán)和內(nèi)齒環(huán)。 廚房食物垃圾處理器的裝 配 依據(jù)圖紙， 對(duì)加工后的零件進(jìn)行裝配。鎖定裝 配 改進(jìn)為旋轉(zhuǎn)快速鎮(zhèn)定設(shè)計(jì)，使安裝更便利、快捷。 破碎角爪能 360?旋轉(zhuǎn) ， 輕巧靈活 ， 粉碎效果更佳。 粉碎室為鋁壓鑄件 ， 附庸蝕 ， 不生銹。 因此外殼必須選用耐腐蝕、不生銹重量輕的材料。為了防止食物垃圾在粉碎時(shí)濺出，故加一個(gè)防濺罩 [24]。水槽凸緣鉚合件的上半臨沂師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 22 部分 卡在洗滌盆下水口，水槽凸緣鉚合件的下半部分與支撐環(huán)通過(guò)螺紋相連， 裝配環(huán)的卡槽與垃圾處理器的卡鎖連接。它主要有裝配環(huán)、支撐環(huán)、水槽凸緣鉚合件、防濺罩等幾部分。彎管法蘭把排水彎管固定在處理器上，橡膠密封圈防止水分及垃圾殘?jiān)庖纾鹈芊庾饔?。由于我們?yōu)閷?shí)驗(yàn)產(chǎn)品，沒(méi)有自行加工模具生產(chǎn)的能力和必要，所以非主要部件的制作主要選用標(biāo)準(zhǔn)件。而目前在市場(chǎng)上的同類產(chǎn)品都為國(guó)外進(jìn)口電動(dòng)機(jī)，不僅價(jià)格昂貴，而且零部件配套難，維修困難，給顧客的使用帶來(lái)不便。 ③ 電機(jī)槽和換向片，極弧寬度和齒槽的合理配合以達(dá)到減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、噪聲，保證平穩(wěn)運(yùn)行。 永磁直流電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采用了一些特殊技術(shù) ： ① 磁鋼徑、軸向聚磁以加大極弧面來(lái)提高氣隙磁密，從而提高出力及快速響應(yīng)能力。表示，其中 M 為 Ba,Sr,Pb 中的一種或兩種以上的二價(jià)金屬離子， ~ ? ，材料分為各向同性和各向異性兩類。 根據(jù)前面計(jì)算，粉碎刀盤在工作時(shí)，需克服的阻力為 ： 12 1 .9 1 1 .5 4 .5 1 7 .9 ΝF F F? ? ? ? ? ? 刀盤的線速度 2 60 2 4 300 0 57 60 17. 9 m sv R n R??? ? ? ? ? ? ? ? 負(fù)載功率 ： 320 .41 WwP F v? ? ? ? ? 電動(dòng)機(jī)的額定功率 :d d wP P P? ，且留有余量取 ? 320 .41 384 WdP ? ? ? 按以上參數(shù)的選擇，我們最終選取 電機(jī) 的 技術(shù)數(shù)據(jù)如下 ： 轉(zhuǎn)速 ： 3000r min ， 功率 ：390W ， 電壓 ： 220V ， 電流 ： ， 重量 ： 3kg 。類比法就是在調(diào)查同類機(jī)械所采用電機(jī)容量的基礎(chǔ)上，對(duì)主要參數(shù)和工作條件進(jìn)行類比，從而確定電機(jī)所采用的容量。校驗(yàn)的方法較多，工作量很大，而且準(zhǔn)確度也很難把握。若功率選得過(guò)大，設(shè)備投資過(guò)大，造成浪費(fèi)，且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常欠載運(yùn)行，效率較低 ； 反之，若功率選得過(guò)小，電動(dòng)機(jī)將過(guò)載運(yùn)行，造成電動(dòng)機(jī)的過(guò)早損壞。 為使永磁材料在使用時(shí)磁性穩(wěn)定，對(duì)材料必須預(yù)先進(jìn)行穩(wěn)定化處理 ； 高溫或低溫退磁，不同溫度范圍的溫度循環(huán)強(qiáng)制退磁、交流或直流退磁等。 ，磁體尺寸越大、矯頑力越高。 可引起永磁體的材質(zhì)和尺寸比的變化，因而在選用具有低溫退磁性質(zhì)的永磁體時(shí)，應(yīng)使永磁體在最低使用溫度下工作。 ② 外因包括溫度、干擾磁場(chǎng)、機(jī)械力、接觸強(qiáng)磁性物質(zhì)、高能粒子輻照等。但鐵硼易氧化且產(chǎn)生組織的變化。 外界因素能引起磁性能不可逆變化，影響磁穩(wěn)定性的因素有 ： ① 內(nèi)因包括組織變化和磁后效。選用永磁材料要求 ? ?maxBH最大，溫度系數(shù)小，磁穩(wěn)定性高。 永磁材料的種類很多，有鋁鎳鉆系列磁鋼、鐵氧體永磁、稀土永磁等。由于無(wú)需勵(lì)磁線圈，故 省 電且不發(fā)熱，磁路結(jié)構(gòu)精心設(shè)計(jì)，使電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、噪聲低及轉(zhuǎn)速平穩(wěn)。 在直流電動(dòng)機(jī)中，有一種電機(jī)的磁極是用永磁材料 (或加上鐵磁材料 )提供電動(dòng)機(jī)所需要的勵(lì)磁源，從而代替了電磁式直流電動(dòng)機(jī) 中的線圈式磁極。 設(shè)計(jì)中，食物垃圾處理器電動(dòng)機(jī)的特征為頻繁短時(shí)運(yùn)行、快速啟動(dòng)，無(wú)調(diào)速要求。 根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求選擇電動(dòng)機(jī)的類型。 (3) 利用電機(jī)槽和換向片及極弧寬度和齒槽的合理配合達(dá)到減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、嘈聲 ，保證平穩(wěn)運(yùn)行要求。 (1) 磁鋼徑向、軸向聚磁以加大極弧面來(lái)提高氣隙磁密 ， 從而提高出力和快速響應(yīng)能力。磁路結(jié)構(gòu)經(jīng)精心選擇 ， 使電機(jī)具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 ， 過(guò)載能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、 嘈聲低及轉(zhuǎn)動(dòng)平衡等特點(diǎn) ， 電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采用了一些特殊技術(shù)。圖 6 為永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 驅(qū)動(dòng)電機(jī)是 食物垃圾處理器工作能量的提供源， 也是關(guān)鍵部件之一，其性能直接影響著廚房食物垃圾處理器質(zhì)量的好壞。平齒環(huán)和端齒環(huán)共同作用，對(duì)食物垃圾進(jìn)行切、撕、磨等破碎操作。組合刀盤式粉碎刀具有以下作用： ① 對(duì)于硬度較小、粘性 較大的食物垃圾，在可隨電 機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的刀盤上設(shè)置兩個(gè)擺動(dòng)刀，與粉碎室內(nèi)部的端齒環(huán)共同作用， 實(shí)現(xiàn)對(duì)食物垃圾進(jìn)行剪切和機(jī)械撕裂破碎功能。刀盤為組合刀盤， 上面有菱形塊、擺動(dòng)刀及直徑為 3mm 的小孔，擺動(dòng)刀可繞固定軸做 ?90 的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粉碎垃圾。 設(shè)計(jì)中，刀片的半徑 ? 速度 vr???刀 片 2 60nr??? 2 300 0 5 60? ? ? ? 11ms? 則依據(jù)公式 (210) 臨沂師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 ? ?12323 .8 7 1 2r v v r?? ? ? ?刀 片 ? ? ? 216233 0 3 3 ??????? ? ?Μ? 因?yàn)?： Fr? ? ?刀 片 刀 片 故流體對(duì)刀片阻力 ： Fr??刀 片 刀 片 ? ? 又因?yàn)椋? 2F m r??離 ? ? ? rnhd 22 6024ρπ ? ? ? ? 0 3 3 3 22 ????? ? 2 c osF F F F ?? ? ?合 刀 片離 c os 90 ?? ? ? ? 將公式 x Fr? ? ?合 代入 式 (215)得： m a xm a x x ???? ? ?刀 片 2432F r d?? 合 ? 20 3 ? 因?yàn)? 135?? 所以 max R????刀 片 可見(jiàn)， 設(shè)計(jì)中刀片滿足強(qiáng)度要求。 刀片的強(qiáng)度校核 由于刀片與刀盤都繞固定軸旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)形式相同， 所以校核方法相同。 根據(jù)虎克定律 ： dGG dx?? ?? ? ??? (213) 將 式 (213)代入 式 (212)中，并注意到 ddx? 為常數(shù)，于是有 2xAAdd A G d Adx? ??? ?? ? ??? 其中 dAA? 2?是與圓截面有關(guān)的一個(gè)幾何量，以極慣 性 矩 ρI 表示， 所以 x dG dx ??? ? ? xd Gdx ?? ?? ? (214) 臨沂師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 將 式 (214)代入 式 (213)得 ： m a x m a x x ?? ? ?? ? ? ? 圓盤上最大的應(yīng)力應(yīng)在截面周邊各點(diǎn)，故 max??? 代入： m axm ax x ???? ? ?盤 (215) 根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，對(duì)于實(shí)心圓軸的極慣性矩 ： 4 32d? ??? 其中 d 為圓軸橫截面的直徑。 為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力水平應(yīng)該很低，以便有足夠的應(yīng)力儲(chǔ)備 。 N?? 曲線 如 圖 5 所示。刀盤是決定粉碎機(jī)壽命長(zhǎng)短的因素之一，因此，按無(wú)限壽命設(shè)計(jì)，即要求各部件在工 坐載荷作用下具有無(wú)限長(zhǎng)的疲勞壽命。 根據(jù)表 4 的分析可以看出，在滿足使用要求的前提下， 1Cr13 比 9Cr18 易加工， C，Cr 的含量低，價(jià)位大體相當(dāng)，所以，本文 所用 機(jī)器的刀盤及刀片選用 1Cr13 作為材料來(lái)加工。 (1) 材料中 C 的含量越高，其耐腐蝕性越差 ； (2) 在鋼中加入 Cr 能顯著提高鋼的抗氧化作用，增加鋼的抗腐蝕能力，并能提高鋼的強(qiáng)度和耐磨性，從而能顯著提高鋼的力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能，因而在各種用途的鋼中普遍加入數(shù)量不等的 Cr。 在材料的選擇上必須保證它既耐腐蝕、不生銹、滿足一定的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要考慮其機(jī)械加工性和經(jīng)濟(jì)性。 切應(yīng)力的徑向分量