【正文】 粉碎室草圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論 文） 第 18 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 粉碎室 支撐鎖環(huán)建 支撐鎖環(huán)是由連續(xù)三次的接替環(huán)組成，亦可用草繪、旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行建模，如下圖 ，連接部分：它上面是通過(guò)一個(gè)密封圈支撐著它，因?yàn)槊芊馊Φ淖畲笾睆酱笥谥苇h(huán)的上平面直徑，該配合屬于間隙配合；而密封圈是套在水槽凸緣鉚合件的下部分，屬于過(guò)渡配合，因?yàn)槭窍鹉z材料，伸縮性很大，使得密封圈能緊緊套在鉚合件上，保證不脫落。完成后再繞中軸旋轉(zhuǎn)，新建一個(gè)平面，在這個(gè)平面上繪制出水口的實(shí)體，最后完成整體的粉碎室建模 。由于零件數(shù)量眾多，我挑選了幾個(gè)重要的零件介紹其制圖過(guò)程。 AutoCAD 也有很好很便捷的兼容性，它可以兼容各個(gè)操作系統(tǒng)，網(wǎng)上也有很多破解版，從 04 到 14 的版本都有。 AutoCAD 具有全面良好的用戶界面，我們可以通過(guò)命令或者菜單來(lái)繪制圖形。 Proe 繪圖軟件是我在大二期間接觸的，學(xué)了一些基本的繪圖操作，用起來(lái)很方便，很有邏輯性，里面還有很多的功能沒(méi)有學(xué)，是一款非常適合設(shè)計(jì)的軟件。該軟件處于當(dāng)前三維繪圖軟件的領(lǐng)軍地位。該電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：耗電小、散熱快、過(guò)載能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，價(jià)格適中，而且可在國(guó)內(nèi)進(jìn)行維修。 接下來(lái)是通過(guò)計(jì)算來(lái)選擇型號(hào)。而在直流電機(jī)中，永磁式直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)用的永磁材料作為磁極，提供電機(jī)勵(lì)磁源，而且永磁式電機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁線圈，其耗電小 、散熱快、過(guò)載能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，所以設(shè)計(jì)時(shí)可以使用永磁式電機(jī)。 （ 4）重量：因?yàn)殡姍C(jī)是要安裝在食物垃圾粉碎機(jī)的下面，如果電機(jī)重量過(guò)大的話容易壓壞水槽，現(xiàn)在市面上的交流電機(jī)都超過(guò) 7公斤，直流電機(jī)相對(duì)輕點(diǎn)。 （ 2）壽命：基本上交流電機(jī)的使用時(shí)間要長(zhǎng)于直流電機(jī)，但也有個(gè)別特殊的，比如無(wú)刷直流電機(jī)，其使用壽命就比交流電機(jī)長(zhǎng) 。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 粉碎機(jī) 電機(jī)的選擇也是決定其質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，首先電機(jī)容量要適當(dāng)，選高了，工作效率低；選低了，容易過(guò)載，使電機(jī)報(bào)廢，在電機(jī)上有絕緣物質(zhì)，它可以用來(lái)降溫，因?yàn)闇囟纫坏┥仙?，電機(jī)容易燒壞，在選擇 電機(jī)時(shí)，一定要考慮其容量，還有其電流類別、最大轉(zhuǎn)速、重量等。 （ 4） 按其用途劃分：控制用電機(jī)和驅(qū)動(dòng)用電機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)劃分：交流換向電機(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 交流電機(jī)可劃分為：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)和三相電機(jī)。 （ 1）可以按種類劃分：直流電機(jī)和交流電機(jī)。定子由鐵心、繞組和機(jī)座組成，其中定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論 文） 第 15 頁(yè) 共 37 頁(yè) 由 的硅鋼片層層疊壓而成，其中間的絕緣體可以降低渦流損耗。 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、定子等零件組成。 圖 組合 刀盤(pán) 電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的工作原理 電動(dòng)機(jī)是一項(xiàng)偉大的發(fā)，它的工作原理就是利用電磁感應(yīng)原理 ，可以將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)工作。 組合式的粉碎刀盤(pán)的特點(diǎn)： （ 1） 這樣一套由固定和旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)組成的粉碎刀盤(pán)，可以解決硬度不一和化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜的廚余垃圾，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的組合刀盤(pán)的粉碎破壞下，達(dá)到了設(shè)計(jì)的最初要求， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論 文） 第 14 頁(yè) 共 37 頁(yè) 即把廚余垃圾粉碎到 5mm 以下的流體。還有分布在刀盤(pán)周圍的圓形通孔，便于 粉碎后的垃圾流體排走，在刀盤(pán)直徑周圍還有一圈環(huán)形磨盤(pán)，和圓形刀盤(pán)的材料一樣，當(dāng)圓盤(pán)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，廚余垃圾會(huì)飛向四周，設(shè)置這樣的環(huán)磨盤(pán)同樣起到了粉碎垃圾的效果。 刀盤(pán)的外形結(jié)構(gòu) 在我國(guó)，廚余垃圾的種類有很多，其軟硬程度、化學(xué)性質(zhì)等都有較大的區(qū)別，根據(jù)這樣的性質(zhì)特點(diǎn)，可以采用組合式的粉碎刀盤(pán)，如下圖 。 校核刀片的強(qiáng)度 因?yàn)榈镀S著刀盤(pán)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也是做定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可定義 r 刀 =。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力應(yīng)該設(shè)計(jì)的低點(diǎn)，最大的提高其工作壽命。而水平起始點(diǎn)的橫坐標(biāo) Ne 大約為10^7，我們定義 N=Ne 的區(qū)域?yàn)闊o(wú)限壽命區(qū)。 圖 ? N曲線圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論 文） 第 11 頁(yè) 共 37 頁(yè) 可以看見(jiàn)在? N曲線圖的右側(cè)是一條無(wú)限接近水平的漸近線，水平線起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值我們一般稱為疲勞極限。 所以在滿足食物垃圾粉碎機(jī)對(duì)刀盤(pán)設(shè)計(jì)要求的情況下，我們選用 1Cr13作為刀盤(pán)的材料。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論 文） 第 10 頁(yè) 共 37 頁(yè) 表 2 材料 1Cr13和 9Cr18的參數(shù) （ 1）一般知道一個(gè)材料中的 C 含量高的話，形成的微型原電池就越多，腐蝕鐵越快，其耐腐蝕能力越差； （ 2）一般合金中有 Cr 元素，其對(duì)鋼具有很大的強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度、硬度和耐腐蝕性，同時(shí)提高了鋼的耐熱性 ；特別在高的合金范圍內(nèi)，使鋼成為了強(qiáng)氧化酸類的克星，大大加強(qiáng)了其耐腐蝕性，由此可見(jiàn) Cr 全方面提高了鋼的品質(zhì)。因?yàn)樗心シ鬯楦鞣N類的垃圾，防銹是必須的，進(jìn)進(jìn)出出都是水，生銹了就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)了；有些食物垃圾還有腐蝕作用，所以防腐蝕也是要求刀盤(pán)具備的；還有就是它的強(qiáng)度和剛度；考慮完那些，還要考慮適用加工性和經(jīng)濟(jì)性。 可得其徑向分量 F 切徑向 =σ ai sinφ (1) 可以分析得知，切應(yīng)力徑向動(dòng)量的增長(zhǎng)與流水轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力相等，方向相反； F 離 = ρω 2 δ r (2) 其中δ：是流水轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的厚度；ω：轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度； r：轉(zhuǎn)盤(pán)的半徑； 從上述兩個(gè)等式可以看出 F 切徑向 和流水離心力成正比： F 切徑向 =σ ai sinφ ～ ρω 2 δ r （ 3） 轉(zhuǎn)換下可得 :σ ai ～ ρω 2 δ r/sinφ 另外切應(yīng)力的正向分量 : F 切軸向 = σ ai cosφ (4) 由于切應(yīng)力的正向分量 : F 切軸向 = μ（ ?μ /?y） y=0 (5) 可用量級(jí)來(lái)表示，即： σ ai cosφ～μ v / δ (6) 查看書(shū)籍可知： v =ω． r (7) 由（ 6）、（ 7）可得： σ ai cosφ～μω r/ δ 由（ 3）、（ 7）可得： ρω 2δ r cosφ /sinφ ～μω r/ δ 可知φ是常量，與轉(zhuǎn)盤(pán)半徑?jīng)]有任何關(guān)系（下述等式亦成立）； 所以可把上述式子轉(zhuǎn)化為δ 2～μ /ρω （ 8） 由運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)： Γ =μ /ρ （ 9） 其中Γ：運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)定義 （水溫 10℃ 以下取 1 106） ；μ：粘度系數(shù)；ρ ：密度 由（ 8）、（ 9）可得：δ 2 ～Γ /ω → δ～（Γ /ω） 1/2 (10) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論 文） 第 9 頁(yè) 共 37 頁(yè) 由（ 10）、（ 3）可得： σ ai ～ρω 2 r（Γ /ω） 1/2 Ｍ正比于σ aiｓ （面積） 力臂：Ｍ～πρ r4 ω（Γω） 1/2 查資料可以得知，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)半徑為 r,軸向速度為 v，它的系數(shù)是 ，所以： M=ρ r4ω（Γω） 1/2 = v/rρ r4（Γω） 1/2 =ρ v(Γ v/ r)1/2 (11) 食物垃圾粉碎機(jī)可把廚余垃圾粉碎為 35mm 的細(xì)小顆粒，另外選定刀盤(pán)轉(zhuǎn)速 n=2800r/min。隨著流水不斷的流到轉(zhuǎn)盤(pán)上面作這樣一個(gè)定量循環(huán)操作，其實(shí)這個(gè)過(guò)程中流水對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)的施加的阻力很大。 （ 1） 流體旋轉(zhuǎn)阻力矩 我們假設(shè)一個(gè)半徑為 R 的圓盤(pán)在靜止的流體中旋轉(zhuǎn)，通過(guò)圓盤(pán)中心的轉(zhuǎn)軸與圓盤(pán)垂直。 分析刀盤(pán)的受力情況和選擇刀盤(pán)的材料 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論 文） 第 8 頁(yè) 共 37 頁(yè) 刀盤(pán)工作的載荷 刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)因?yàn)榕c廚余垃圾的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，需要克服阻力，為了保證刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的強(qiáng)度，首先要對(duì)刀盤(pán)進(jìn)行載荷力學(xué)分析。其中電機(jī)和刀盤(pán)是食物垃圾粉碎機(jī)的關(guān)鍵部位，它們的好壞直接左右了粉碎效果。電機(jī)安裝在處理室的下面，主要是為粉碎機(jī)提供動(dòng)力來(lái)源。如圖 所示。下圖 。而在使用食物垃圾粉碎機(jī)，有以下幾點(diǎn)好處： （ 1） 大大減少城市垃圾收運(yùn)處理量，減輕了交通堵塞和美化了市容； （ 2） 大大增加了填埋場(chǎng)的壽命，同時(shí)提高了焚燒廠的收益，減輕污染； （ 3） 杜絕了臭 氣，這樣使小區(qū)保持清新的空氣，利于身心健康； （ 4） 降低垃圾的含水率，減輕垃圾對(duì)車子的腐蝕； （ 5） 盡可能的避免了廚余成分對(duì)垃圾可回收成分造成的麻煩，促進(jìn)了資源回收利用； 結(jié)論結(jié)果來(lái)看，使用食物垃圾粉碎機(jī)具有經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，我們應(yīng)該借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家推薦居民們來(lái)使用，將我們生活的城市凈化的干凈美麗。 環(huán)境層面分析 目前比如說(shuō)廣州，一天的生活垃圾產(chǎn)量達(dá) 6600 噸， %的有機(jī)物中有腐蝕性，約 3865 噸 /日，其中大部分垃圾居民生活的廚余垃圾部分。 處理廚余垃圾的收益估算 首先是以焚燒廠處理垃圾成本為例，經(jīng)計(jì)算得知實(shí)際處理成本約為 元 /噸，該成本沒(méi)有計(jì)入灰渣的處理成本；然后是廚余垃圾消耗的處理成本估算，由于廚余垃圾是焚燒的負(fù)面因子， 消耗成本高，所以要調(diào)整系數(shù)為 ，計(jì)算得出其處理成本為 = 元 /噸；城市垃圾的收運(yùn)成本計(jì)約為 80 元 /噸，其收運(yùn)成本約為 80元 /噸 =120 元 /噸；而廚余垃圾處理后的減量化和資源回收的效益總計(jì)約為 元 /噸；所以用粉碎機(jī)處理垃圾的總收益為 +120+= 元 /噸。如果不出現(xiàn)特殊情況，食物垃圾粉碎機(jī)可以使用大概在 1520 年左右 ，差不多是用了 16000 次，假設(shè)粉碎機(jī)的價(jià)格以 1500 元 /臺(tái)計(jì)算，使用的折舊費(fèi)為每次 元。 2 食物垃圾粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 食物垃圾粉碎機(jī)的可行性分析 經(jīng)濟(jì)層