家用垃圾處理機切塊裝置設計【開題報告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設計開題報告</b></p><p>　　機械設計制造及自動化</p><p>　　家用垃圾處理機切塊裝置設計</p><p>　　1家用垃圾處理機的背景、意義</p><p>　　我們的家庭每天都會產(chǎn)生不少生活垃圾，這其中廚房的食物垃圾是最多的。這些垃圾也讓我們愈來愈頭痛，尤其在炎熱的

2、夏天，食物垃圾易產(chǎn)生臭味，還容易滋生細菌吸引蚊子、昆蟲等，對舒適的家庭生活造成不小的影響。很多人已經(jīng)厭倦了那種每天清理完廚房的各種垃圾后，再拎著垃圾袋跑到樓下去扔垃圾的方式。在國外，人們是怎樣解決這個問題的呢? 答案就是廚房垃圾處理機,一個幾乎家家戶戶的廚房都裝有的小電器。它能粉碎許多食物垃圾，讓您足不出戶就能輕松處理。廚房垃圾處理機安裝非常簡單，只需裝在水糟下面，使用時打開水籠頭一按開關，要處理的垃圾就被磨成粉末沖入下水道了[1]。&

3、lt;/p><p>　　食物垃圾處理器起源于美國。據(jù)有關資料記載, 在上個世紀30年代, 一位名叫約翰?海墨的設計師在自己的地下室設計出了世界上第一臺食物垃圾處理器, 這一富于想象力的設計目的是為了減輕自己妻子廚房事務的負擔, 并且使廚房環(huán)境更干凈一些。產(chǎn)品最初的設計十分簡單。只有一臺用電動機驅動的滾刀式粉碎機,隨后的幾十年,該產(chǎn)品得到了不斷的改進和提高,逐步被消費者所接受,在上個世紀的60 年代,開始在美國市場上形

4、成批量銷售,之后,該產(chǎn)品的實用價值及其優(yōu)點得到了政府和有關部門的認可,并通過倡導安裝,實現(xiàn)了減少活垃圾及排放物,從源頭抓起的目的,進而達到了垃圾的減量化、資源化、無害化的效果。這種食物垃圾處理器目前在美國的家庭中使用率已很高,并由此波及至其他國家。[2]</p><p>　　2家用垃圾處理機切塊裝置的最新成果及動態(tài) </p><p>　　（1）國外餐廚垃圾處理概況</p>&

5、lt;p>　　國外的餐廚垃圾處理裝置大致分機械研磨型和生化處理型。</p><p>　　所謂機械研磨型其原理是通過高速運轉的刀片將裝在內膽里的各種食物垃圾切碎后再將攪拌物沖入下水道，這既解決了水道堵塞帶來的麻煩，又解決了因垃圾腐爛變質而帶來的環(huán)境污染[3]。</p><p>　　早在20世紀40年代，美國就成功地研制開發(fā)出家庭食物垃圾處理機，解決了傾倒家庭食物垃圾和存放的煩惱。如今美

6、國90%以上家庭使用這種機器，一些城市甚至強制使用。在美國，餐廚垃圾產(chǎn)生量較大的單位設置垃圾粉碎機和油脂分離裝置，餐廚垃圾經(jīng)粉碎機粉碎后進入油脂分離裝置，碎料排入下水道，油脂則送往相關加工廠(如制皂廠)加以利用；餐廚垃圾產(chǎn)生量較小的單位，則將其混入有機垃圾中進行處理(前提是美國生活垃圾分類收集的比例很高。廚房垃圾必須分門別類放置：塑料制品、鐵皮罐頭盒、鋁罐飲料等扔入黃色垃圾桶；皮紙扔入藍色垃圾桶；殘羹剩飯等有機物倒入綠色的“生態(tài)桶”；剩

7、下的才倒入黑色的普通垃圾桶)，近時期的發(fā)展則是傾向于采用堆肥工藝制成肥料或加工成動物飼料進行資源化回收利用。</p><p>　　在日本，餐廚垃圾處理也達到了35%以上，松下電子工業(yè)公司于1993年研制MS-N40和MS-N31兩種廚房垃圾處理機，3~4h可以處理0.7Kg垃圾，機器內置臭氧除臭器，用以除去垃圾的多種氣味。而日本精工公司2000年5月成功地開發(fā)出使用磁控管的食物垃圾處理裝置。這種裝置最大的特點是能

8、將食物垃圾的水分蒸發(fā)掉，經(jīng)干燥后磨碎。這種裝置由于采用微波處理，可同時殺滅垃圾中的細菌并防止產(chǎn)生有害氣體，體積如同復印機大小，可放置在室內，底面有輪子可隨意移動，因此對市區(qū)飲食店和小型超市尤為適用，具有廣闊的市場。</p><p>　　近幾年，國外蓬勃興起了一種有機垃圾處理方式——生化處理型餐廚垃圾處理機。根據(jù)出料時間和出料量分為“消滅型”和“堆肥型”。消滅型重在垃圾的減量，適合于居住小區(qū)的有機垃圾就地消納，消除

9、臭味，避免蚊蠅的滋生，減少收集運輸過程中的環(huán)境污染問題。其原理是將催化劑摻進垃圾中，攪拌使分解垃圾的細菌活性化，經(jīng)過數(shù)小時的攪拌后垃圾被分解成水和二氧化碳。其分解使用的催化劑大多為各公司開發(fā)的技術。如日本三洋公司推出的餐廚垃圾處理機，采用微生物來分解垃圾，使垃圾轉化為水和二氧化碳，其產(chǎn)品更適合于城市家庭。堆肥型處理機則是兼顧了餐廚垃圾的減量化和資源化，是一種添加了高效菌種并控制堆肥條件的動態(tài)快速有機垃圾堆肥器[4]。用餐廚垃圾制作有機肥

10、，其基本技術可分為好氧發(fā)酵堆肥法和厭氧發(fā)酵消化法。并且根據(jù)對通風、濕度、攪拌、溫度的不同控制以及菌種和菌種添加方法的不同，可以演變?yōu)槎喾N工藝流程。垃圾堆應該設在堆肥房內，用塑料膜覆蓋。無論是室內堆肥或室外覆蓋堆肥，都應該減少人員接觸垃圾的機會，保護工作人員的身心健康。經(jīng)過堆肥后的垃圾肥效高、肥效快、肥效穩(wěn)定、體積少和致病菌少等優(yōu)點。該方法的不足之處是必須將垃圾堆進行翻堆，這樣才</p><p>　?。?）國內餐廚

11、垃圾處理的狀況</p><p>　　在國內最早推行餐廚垃圾處理機的廠商有美國的艾默生電氣和通用公司，由于進入市場較早，十年來的市場運作給這兩個品牌的餐廚垃圾處理機帶來了極為可觀的市場占有率；之后又有美國擎通集團垃圾處理機介入，其市場份額現(xiàn)已位居第一。同時國內一些廠家也開始研發(fā)各自的產(chǎn)品，如江蘇省某制造有限公司自行研制開發(fā)生產(chǎn)的廚房垃圾粉碎機，主要利用錘頭在高速旋轉時產(chǎn)生的慣性力將垃圾擊碎，再通過齒板、齒田的相對運

12、動進行再次切割、研磨，粉碎后的垃圾隨下水道沖走，處理技術的成熟度還有待于提高[6]。又如中國萬家電器集團有限公司研制的萬家SLC370型食物垃圾處理機，采用濕法厭氧發(fā)酵處理垃圾，將餐廚的食物垃圾粉碎成極小顆粒，進入排水系統(tǒng)，經(jīng)短期發(fā)酵后形成淤泥狀肥料。該方法僅局限于家庭內就地處理食物性垃圾，所以處理規(guī)模小[7]。</p><p>　　3 家用垃圾處理機切塊裝置的研究內容及擬采取的研究方法（技術路線）、研究難點及預

13、期達到的目標</p><p>　　3.1家用垃圾處理機切塊裝置的研究內容</p><p>　　本設計的家用垃圾處理機切塊裝置是對普通家用垃圾處理機的改進。它把研磨機構、擠出機構和切塊機構有機地結合起來應用于廚房垃圾的處理中。研磨部分將眾多的食物垃圾磨成細小的顆?；蛘叻勰?。擠出裝置將研磨后食物顆粒擠成條狀或大塊狀，同時也將其中的水分擠掉。切塊裝置便是將條狀的食物垃圾再進行切塊，以便回收利用。

14、這樣做提高了垃圾的回收利用，同時也避免了經(jīng)研磨后的垃圾直接排入水體而造成水體的污染。切塊裝置內，通過刀具的移動或轉動，將擠出后的垃圾迅速切割掉。設計的基本內容包括市場調研、文獻綜述、外文翻譯、開題報告、切塊裝置總體方案設計和參數(shù)計算、切塊裝置結構設計及相關的強度校核、切塊裝置的運動分析、繪制家用垃圾處理機切塊裝置的整體裝配圖、傳動部分部件裝配圖、關鍵件的零件圖、完成不少于10000字的設計說明書等。</p><p&g

15、t;　　(1)切塊裝置的設計方案</p><p>　　1)切塊裝置的技術參數(shù)</p><p>　　①刀具的切割力為50N，考慮到所切割的是顆粒垃圾，故所需的切割力不用太多，但同時也要保證切割的力度。</p><p>　?、谇懈畹乃俣瓤刂圃?0～60r/min, 并能根據(jù)實際要求實現(xiàn)轉速的調整。</p><p>　?、矍懈钕聛淼膲K狀垃圾控制在5

16、0g左右</p><p><b>　　2)方案分析與比較</b></p><p>　　目前，投入研究的家用垃圾處理方法種類繁多，各種新型垃圾處理機也不斷研制成功并陸續(xù)投入生產(chǎn)。本設計要將切塊裝置引入垃圾處理機的研制。因此，設計處理機時，參考以往家用垃圾處理機設計的成功經(jīng)驗，在此基礎上進行了多個方案的設計比較，現(xiàn)選擇2個方案加以分析。</p><p&

17、gt;　　方案一：采用如同面包切塊機的切割裝置，垃圾的切割由吸入、充填、排出三部分組成。</p><p>　?、傥耄簣D1(1)所示，在曲軸作用下，搖桿6帶動閥4向右移動，面斗與大缸體8的通路被打開。這寸搖桿7帶動大活塞3也向右移動，使大缸體8左腔形成瞬時真空。于是面團12在外界大氣壓力和自身重力作用下，進入大缸體8的左腔，完成吸入過程。</p><p>　　②充填：完成真空吸入面團以后，

18、搖桿6帶動閥4向左移動，將漏斗與大缸體8的通路關閉，使顆粒垃圾與漏斗的顆粒分離。隨后搖桿7帶動大活塞3向左移動，同時卸料擋塊1也向左移動。大缸體左腔的面田由此被推入小缸體2中，帶動小活塞10左移，完成充填過程，見圖1(2)所示。</p><p>　　③排出：充填過程完成以后，小缸體2、小活塞f0同時下移，以使小缸體2內的垃圾與大缸體左腔的垃圾分離，隨之小缸體2端口被打開。這時，搖桿l推動小活塞10向右移動，將塊狀

19、垃圾推出缸體。而后，小缸體向上移動，塊狀垃圾被大缸體8下刮刀從小活塞10的端面上刮掉，并由刮板9將其打落在傳送帶11上，轉入收納盒內。至此垃圾切塊的一個工作循環(huán)結束。下一周期相繼進行，見圖1(3)所示。[8]</p><p>　　圖1真空吸入式切塊原理圖(1)吸入(2)充填(3)排出</p><p>　　1.卸料擋塊 2.小缸體 3.大活塞 4.閥 5.調節(jié)手輪 6.搖桿 7.搖桿 8.大

20、缸體 9.刮板 10.小活塞 11.傳送帶 12.面團</p><p>　　此機構若用于垃圾處理器的切塊機構上，則結構過于復雜，會增大垃圾處理器的體積。</p><p>　　方案二：采用如同面條且切斷機的切割裝置</p><p>　　從擠出裝置中輸出的條狀垃圾塊被送到一對裝有切斷刀的滾輪間，滾輪每回轉一周，垃圾被切成一定長度。其下方的引導定位滾輪夾持著切斷的垃圾塊繼

21、續(xù)向下，等下降到長度的一半時，向右運動的往復折疊導板與垃圾接觸，推向分路傳送帶，垃圾塊在引導定位滾輪和傳送帶間的間隔里折疊成雙層塊。</p><p>　　此切塊裝置原本是用來切斷面條的，面條是條狀的，而我們所要切成的是塊狀的，并且擠出后的食物垃圾顯然要比面條體積更大，質地更堅硬，所以原模原樣的用此機構來作為切塊裝置顯然是不合理的，故如要采用此機構，需對其進行一定的改進。[9]</p><p&g

22、t;　　(2)設計方案的具體內容</p><p>　　制作切割裝置刀具的主要材料為304不銹鋼，因為它耐腐蝕性、耐熱性、低溫強度、機械性能良好，且深沖壓、彎曲等常溫加工性能也較好，故非常適合用來切割有機物。</p><p>　　1)刀具的轉速與功率</p><p>　　影響切塊作用大小的因素主要有刀具的轉速或移動速度、刀具的直徑D與長度L的比值、垃圾條的大小、內部結

23、構、傳動比大小等。刀具的的工作轉速為臨界轉速的0.20～0.36倍?？筛鶕?jù)不同的食物垃圾選用適當?shù)目?、慢兩擋轉速，并且根據(jù)垃圾條的擠出速度計算出刀具的速度，才能選擇電機。</p><p><b>　　2)傳動及調速系統(tǒng)</b></p><p>　　傳動及調速系統(tǒng)控制了整個裝置的運作。主要設計有：</p><p>　　a.各裝置的分布位置<

24、/p><p><b>　　b.補強的計算</b></p><p>　　3)與齒輪連接的軸的設計</p><p>　　此軸直接安接在內齒輪上，當啟動電機，通過此軸帶動齒輪轉動，實現(xiàn)刀具的移動。主要設計有：</p><p><b>　　a.軸的直徑</b></p><p><b

25、>　　b.軸的結構設計</b></p><p><b>　　c.軸的強度校核</b></p><p><b>　　d.套筒的設計</b></p><p><b>　　e.密封圈的設計</b></p><p><b>　　f.軸端擋圈的設計</b

26、></p><p><b>　　4)傳動齒輪</b></p><p>　　傳動齒輪主要設計有：</p><p><b>　　a.齒輪位置的確定</b></p><p>　　b.齒輪的的模數(shù)與齒數(shù)等參數(shù)</p><p>　　c.傳動齒輪的強度校核 </p>

27、;<p><b>　　d.滑動軸承的設計</b></p><p><b>　　5)切塊裝置機架</b></p><p>　　本設切塊裝置的機架由托架和底架組成。托架起電動機的作用；底架主要起支撐作用。主要設計有：</p><p>　　a.托架和底架各桿的尺寸計算</p><p><

28、;b>　　b.機架的強度校核</b></p><p>　　3.2 家用垃圾處理機切塊裝置的研究方法</p><p>　　在市場調研的基礎上，查閱國內外食物垃圾處理機器的最新動態(tài)和相關成果，進行文獻綜述，明確具體的研究方法，提出設計思路，并進行課題的可行性分析。提出不同的切塊裝置結構設計方案，對其切塊部件、傳動機構進行詳細地分析，在對不同設計方案進行比較的基礎上確定并完善具

29、體的結構設計方案。具體步驟為：</p><p>　　a.做市場調研報告，寫文獻綜述；</p><p>　　b.在不同的設計方案基礎上確定總體設計方案；</p><p>　　c.根據(jù)實際需要，進行真空轉鼓結構設計，確定各部件的尺寸；</p><p>　　d.畫出整體裝配圖及部分零件圖。</p><p>　　3.3 家用垃

30、圾處理機切塊裝置研究的難點</p><p>　　作為一項新產(chǎn)品的設計，其中包含許多需要解決的難點，主要有：</p><p>　　a.作為家用的垃圾處理機，其體積應是越小越好，但增加了切塊部分，無疑會增加其體積，這就給設計帶來了不少的難題。</p><p>　　b.切塊機構與上一步機構的完美連接。</p><p>　　c.切塊部分造價應盡量低，

31、以此來降低整體的價格，才能被更多的消費者所接受。</p><p>　　3.4 家用垃圾處理機切塊裝置研究的預期目標</p><p>　　本課題根據(jù)目前廚房食物垃圾和相應切塊裝置結構及傳動設計的現(xiàn)狀與存在的問題，針對家用垃圾處理機切塊裝置的設計要求，設計出可以滿足家庭生活需要、符合制造工藝要求、結構合理可行的食物垃圾切塊裝置。</p><p>　　3.5 家用垃圾處理

32、機切塊裝置研究的創(chuàng)新點</p><p>　　以前的食物垃圾處理器僅有一個研磨裝置，隨著食物被研磨成細小顆?；蛘叻勰┒慌湃胨w，這樣不僅污染了水體，還造成了資源的浪費。此食物垃圾處理器能夠的對食物垃圾進行回收處理，并加以利用，是對能源的一種合理利用。</p><p>　　4研究工作詳細工作進度和安排</p><p>　　1.在2010年12月20日前完成市場調研，并

33、完成文獻綜述初稿。 </p><p>　　2.在2010年12月31日前完成相關外文資料的翻譯（翻譯每篇2000單詞以上的相關外文資料兩篇）、開題報告初稿。 </p><p>　　3.在2011年1月12日前完成外文資料翻譯、文獻綜述、開題報告。 </p><p>　　4.在2011年2月28日前確定切塊裝置總體設計方案草圖。 </p><p&g

34、t;　　5.在2011年3月14日前完成切塊裝置各部分結構設計及相關強度校核。 </p><p>　　6.在2011年3月28日前優(yōu)化并確定切塊裝置總體設計方案，完成計算機繪制的總體結構裝配圖草圖（含傳動部分）。 </p><p>　　7.在2011年4月11日前完成計算機繪制的總體結構裝配圖定稿，完成實習報告。 </p><p>　　8.在2011年4月18日前完

35、成切塊裝置傳動裝置關鍵件的零件圖。 </p><p>　　9.在2011年4月25日前完成傳動裝置關鍵件的零件圖。 </p><p>　　10.在2011年5月9日前完成設計說明書初稿。 </p><p>　　11.在2011年5月16日前完成設計說明書定稿。 </p><p>　　12.在2011年5月22日前完成畢業(yè)設計答辯幻燈資料，準備

36、畢業(yè)設計答辯。</p><p><b>　　5參考文獻</b></p><p>　　[1]謝芳，徐亮. 質量與生活—廚房垃圾處理機，您的家庭需要嗎 [J].中國檢驗免疫,2005(7):62</p><p>　　[2]程秀林.淺談食物垃圾處理器[J].家用電器(11):21</p><p>　　[3]耿土鎖.食物性有機垃

37、圾資源化方法[J]. 貴州環(huán)保科技,2002(12):15-18</p><p>　　[4]敬言.關于普及食物垃圾處理器的思考[J].家用電器，2003(1)86-87</p><p>　　[5]夏越青，周迎艷.上海市餐廚垃圾的管理[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2003(1):43-45</p><p>　　[6]盧明( 廚房垃圾下水道粉碎機[J]中國食品，1999(11)