畢業(yè)設(shè)計(jì)---食品垃圾處理器說明書

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要</p><p>　隨著生活結(jié)構(gòu)的改變，煤渣所占生活垃圾的比例逐漸減少，食物垃圾成為生活垃圾的一個主要組成部分。由于我國垃圾尚未實(shí)行規(guī)范分類管理，所以廚房食物垃圾混合在城市生活垃圾中做一般常規(guī)處理。目前美國、日本等國家都已普遍使用廚房食物垃圾粉碎機(jī)。本文依據(jù)我國實(shí)際情況，研制適合本國的廚

2、房食物垃圾預(yù)處理裝置——廚房食物垃圾粉碎機(jī)，使居民在家中可以直接時廚房垃圾進(jìn)行初步處理。設(shè)計(jì)中首先對在我國使用廚房垃圾粉碎機(jī)進(jìn)行可行性分析，然后研究其工作原理和工作特性，制定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行關(guān)鍵零件的材料選擇、密封件的選擇和電機(jī)的選擇。重點(diǎn)進(jìn)行了粉碎刀盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸計(jì)算以及強(qiáng)度校核，以及其他部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后運(yùn)用Auto-CAD軟件繪制設(shè)計(jì)圖紙。關(guān)鍵詞：食物垃圾 永磁電機(jī) 單穩(wěn)電路 組合刀盤</p><p>

3、<b>　　目　錄</b></p><p>　　1　緒論- 1 -</p><p>　　1.1　廚房食物垃圾處理的緊迫性- 1 -</p><p>　　1.2　廚房食物垃圾的特征及其危害- 2 -</p><p>　　1.2.1　廚房食物垃圾的特征- 2 -</p><p>　　1.2.2

4、　廚房食物垃圾的危害- 3 -</p><p>　　1.3　食物垃圾處理的方法- 3 -</p><p>　　1.3.1　衛(wèi)生填埋- 3 -</p><p>　　1.3.2　焚燒- 3 -</p><p>　　1.3.3　堆肥- 4 -</p><p>　　1.3.4　作牲畜飼料- 4-</p>

5、<p>　　1.4 處理器的作用及發(fā)明靈感- 5-</p><p>　　1.4.1　處理器的作用- 5 -</p><p>　　1.4.1　處理器的應(yīng)用現(xiàn)狀- 5 -</p><p>　　1.4.1　處理器的發(fā)明靈感- 7 -</p><p>　　1.5　課題研究的意義- 7 -</p><p

6、>　　1.6　廚房垃圾處理器面臨的問題- 8-</p><p>　　2　廚房食物垃圾處理器的設(shè)計(jì)-9 -</p><p>　　2.1　外殼的材料選擇- 9 -</p><p>　　2.2　密封件的選擇- 9 -</p><p>　　2.3　方案的確定- 12-</p><p>　　2.4　粉碎刀盤以及刀

7、具的設(shè)計(jì)- 12-</p><p>　　2.4.1　刀具基本尺寸的確定-12-</p><p>　　2.4.2　粉碎刀盤的力學(xué)分析- 12 -</p><p>　　2.4.3　粉碎刀盤的強(qiáng)度校核-14 -</p><p>　　2.4.4　刀片的強(qiáng)度校核- 17 -</p><p>　　2.4.5　粉碎刀盤的結(jié)

8、構(gòu)設(shè)計(jì)- 18 -</p><p>　　2.5　驅(qū)動電機(jī)的選擇- 18 -</p><p>　　2.5.1　電動機(jī)種類的選擇- 19 -</p><p>　　2.6　控制電路的設(shè)計(jì)- 22-</p><p>　　2.6.1 電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能- 22 -</p><p>　　2.6.2 驅(qū)動電路的系統(tǒng)

9、原理- 22 -</p><p>　　2.7　處理器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 24-</p><p>　　2.8　處理器的工作原理- 26-</p><p>　　2.9　處理器圖紙的繪制- 26-</p><p>　　2.10　處理器的裝配- 27 -</p><p>　　3　結(jié)論- 28-</p>&l

10、t;p>　　參 考 文 獻(xiàn)- 29 -</p><p>　　謝　辭- 30 -</p><p><b>　　1　緒論</b></p><p>　　1.1　廚房食物垃圾處理的緊迫性</p><p>　　隨著生活條件的改善，人們面對越來越多的城市生活垃圾，這些垃圾意味著大量的浪費(fèi)并污染土地以及地下水。這些嚴(yán)重破壞著

11、環(huán)境和人類得健康。現(xiàn)在，隨著生活結(jié)構(gòu)的變化，一方面食物的浪費(fèi)已經(jīng)有著重要的地位，食品垃圾具有很高的水分，熱值低，易腐爛。在另一方面，它含有豐富的營養(yǎng)元素，可以成為寶貴的資源。如加拿大，日本許多發(fā)達(dá)國家都采取了有效措施處理廢物。我們的政府仍然在摸索，以達(dá)到管理垃圾和資源回收的目的減少浪費(fèi)。我們國家的垃圾仍然不能分類處理，處理的首要方式還是垃圾填埋，它操作方便并且可以處理多種類型的廢物，但它需要大量金錢并浪費(fèi)很大一塊土地，此外，垃圾的滲濾液

12、會污染地下水，第二種方法就是焚燒垃圾，以高溫燃燒垃圾。它可以迅速減少城市生活垃圾并且余熱可以發(fā)電，提供熱能，但在垃圾中有大量的食物垃圾，減少了燃燒的熱值，因此也增加了成本。第三，施肥，這是處理食物垃圾的一個好方法，但是這有可能導(dǎo)致重金屬進(jìn)入有機(jī)肥內(nèi)，如果糧食吸收了這種肥料，那么最終他將會損害人的健康，因?yàn)闆]有良好的衛(wèi)生條件，會生出許多病菌，損害牲畜和人。所以這是個很緊迫的任務(wù)，找到一個合適的方法來處理食物垃圾。根據(jù)食品垃圾的特點(diǎn)，本文設(shè)

13、計(jì)一種新</p><p>　　在我國，垃圾處理主要采用填埋技術(shù)，但填埋的技術(shù)不過關(guān)，在耗費(fèi)大量財(cái)力的同時產(chǎn)生垃圾的二次污染，嚴(yán)重影響著人們的正常生活環(huán)境。垃圾產(chǎn)量的迅速增長，己經(jīng)制約了城市的發(fā)展，我國政府對垃圾處理問題高度重視，在不斷的增大投資力度，加強(qiáng)垃圾的處理。同時，還制定了一系列相關(guān)政策及規(guī)范，提出了“以減量化為基礎(chǔ)，以無害化為主體，以資源化為目標(biāo)”的方針。目前，結(jié)合我國生活垃圾的特點(diǎn)，開發(fā)較為有效的處理技

14、術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急。</p><p>　　近幾年來，由于人們生活水平的提高，生活結(jié)構(gòu)的改變，生活垃圾的成分也發(fā)生了很大變化。集中供熱和煤氣的廣泛應(yīng)用，使垃圾成分中煤灰的比例大為減少，而食物垃圾的數(shù)量越來越大，占城市生活垃圾總量的50%，并呈上升趨勢。在上海，每天產(chǎn)生生活垃圾約1.3萬噸，其中70%為食物垃圾，每年處理的總量達(dá)300萬噸。在北京，每天產(chǎn)生的剩飯、剩菜就達(dá)1600多噸，每月回收饅頭20噸左右，相當(dāng)于14

15、0人一年的口糧，而且春節(jié)期間至少增加50%以上[9]。從環(huán)境衛(wèi)生角度看，食物垃圾是一種污染，但從資源角度看，它也是一種再生資源，這些被丟棄的有機(jī)物可通過生物技術(shù)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，而去掉有機(jī)物的生活垃圾用來焚燒發(fā)電，可有效的緩解能源危機(jī)，具有生態(tài)環(huán)境效益和社會效益。</p><p>　　1.2　廚房食物垃圾的特征及其危害</p><p>　　1.2.1　廚房食物垃圾的特征</p>

16、<p>　　食物垃圾主要是指在食物加工和飲食消費(fèi)過程中產(chǎn)生的易腐爛、易生物降解的廢棄物，是城市生活垃圾的主要組成部分[10]，在城市垃圾中所占比例北京37%，天津54%，上海59%，沈陽62%，深圳57%，廣州57%，濟(jì)南41%。與其他垃圾相比，具有含水量、有機(jī)物含量、油脂含量及鹽分含量高，營養(yǎng)元素豐富等特點(diǎn)，具有很大的回收利用價值。一般在食品加工過程中產(chǎn)生的食物殘余稱為廚余，飲食消費(fèi)后的食物殘?jiān)Q為浴腳，從化學(xué)成分上看主

17、要是淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類和無機(jī)鹽等。</p><p>　　食物垃圾的來源比較集中，主要是城鎮(zhèn)菜場垃圾、餐館飲食垃圾、家庭廚房垃圾及各種市場的瓜果皮等城鎮(zhèn)垃圾。我國食品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，食物垃圾呈現(xiàn)多、硬、雜、粗等特點(diǎn)。</p><p>　　1.食物垃圾具有較低的發(fā)熱值</p><p>　　發(fā)熱值又稱發(fā)熱量，是指1的垃圾完全燃燒后所釋放出的熱量，人們常用發(fā)熱值來衡量或表

18、示垃圾作為燃料的價值和能力。由于食物垃圾的水分含量很高，所以其單位質(zhì)量的低位熱值在2100-3100左右，(當(dāng)垃圾的平均低位熱值高于3349時，焚燒過程不用添加任何助燃劑，高于4180時可進(jìn)行余熱利用如發(fā)電)故需加入燃油或煤等助燃，增加成本，同時要注意控制溫度，防止灰塵、二惡英等有害物質(zhì)產(chǎn)生。</p><p>　　2.營養(yǎng)元素高，可實(shí)施資源化</p><p>　　食物垃圾中營養(yǎng)元素含量高，

19、干物料中粗脂肪約為29%，是大豆的1.5倍；粗蛋白約占20%，是玉米的2倍，有實(shí)驗(yàn)表明粗脂肪消化率為88.26%，粗蛋白消化率為89.63%，其消化率與常規(guī)飼料相近，是生產(chǎn)綠色飼料最理想的原料。但是由于我國垃圾不是分類處理，各種垃圾都混合在一起，導(dǎo)致大量營養(yǎng)元素的浪費(fèi)。</p><p>　　1.2.2　廚房食物垃圾的危害</p><p>　　未經(jīng)處理的餐廚垃圾危害很大，其中可能含有口蹄疫、

20、豬瘟病菌、弓形蟲、沙門氏菌、旋毛蟲、彎曲桿菌等，如果直接用以飼養(yǎng)畜禽，會對畜禽健康形成較大威脅，并可能通過畜禽體內(nèi)毒素、有害物質(zhì)的積累對人體健康帶來危害，從而造成人畜之間的交叉感染，因此這種食物鏈銜接形式隱藏著巨大的病原體轉(zhuǎn)移與擴(kuò)散的威脅。</p><p>　　廚房食物垃圾中含有大量易腐物質(zhì)，而我國垃圾收集容器和運(yùn)輸車輛對其并不適宜，從而帶來在垃圾收集和運(yùn)輸過程中的二次污染。同時，食物垃圾因其含水量大，又是垃圾填

21、埋場的滲濾液的主要來源。由于食物垃圾易腐爛，產(chǎn)生臭氣污染大氣的同時還使蒼蠅，嶂螂等害蟲橫行，傳播疾病。加之人們環(huán)保意識比較薄弱，在一些城郊結(jié)合區(qū)，可以看見餐廚垃圾被隨意倒入陰溝、路邊，嚴(yán)重影響了市容環(huán)境衛(wèi)生。再者，我國有把餐廚垃圾作為牲畜飼料的習(xí)慣，一些垃圾的細(xì)菌、重金屬會通過牲畜的內(nèi)臟危害人體的健康，更有甚者，有一些不法之徒為了謀求暴利，降低成本，甚至用“浴水油”提煉色拉油來加工食品，毒害百姓。廚房的食物垃圾易腐爛、有異味、滋生細(xì)菌、

22、招引小蟲，成為揮之不去的家庭污染源。食物垃圾占50%左右。解決食物垃圾對家庭的污染已成為提高家庭生活質(zhì)量的標(biāo)志之一。近幾年，食物垃圾處理器在韓、日等國也得到了高速發(fā)展。在北京一些大批量高檔精裝修房已使用了食物垃圾處理器，業(yè)內(nèi)人士表示，食物垃圾處理器與微波爐等家用電器一樣，將成為家居廚房的標(biāo)準(zhǔn)配置。 </p><p>　　1.3　食物垃圾處理的方法</p><p>　　由于我國垃圾沒實(shí)行分類

23、管理，所以廚房食物垃圾混合在城市生活垃圾中做一般常規(guī)處理。</p><p>　　1.3.1　衛(wèi)生填埋</p><p>　　將運(yùn)送到填埋場的生活垃圾攤鋪- 壓實(shí)- 再攤鋪- 再壓實(shí), 依次循環(huán)操作, 當(dāng)天填埋作業(yè)結(jié)束后及時覆土, 在壓實(shí)過程中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行消毒, 以抑制蚊蠅鼠害的繁衍。同時對垃圾填埋場在水平方向和垂直方向分別進(jìn)行防滲處理, 并將垃圾滲濾液及填埋場產(chǎn)生的氣體進(jìn)行收集后集中處理

24、。此方法處理城市生活垃圾技術(shù)成熟, 所需設(shè)備簡單, 一次性投資相對較低, 作為垃圾大規(guī)模處理國內(nèi)外一直占據(jù)很大比例, 缺點(diǎn)是沒有將垃圾資源化, 而且填埋場占地面積較大。</p><p><b>　　1.3.2　焚燒</b></p><p>　　利用高溫使垃圾中的碳水化合物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水, 同時在高溫下殺滅垃圾中的細(xì)菌、病毒, 并對垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的熱能進(jìn)行合理的

25、利用, 對焚燒產(chǎn)生的煙氣要進(jìn)行嚴(yán)格的處理, 以防煙氣中的二惡英等多氯苯物質(zhì)對大氣造成二次污染。垃圾焚燒處理對垃圾的熱值要求很高, 要求每千克垃圾熱值不宜低于4 000 千卡。在日本，垃圾焚燒量超過66%。其缺點(diǎn)是產(chǎn)生煙塵污染，投資大。我國引進(jìn)的垃圾焚燒設(shè)備，若處理100垃圾，其建設(shè)成本接近1億元人民幣口，中等城市的財(cái)政難以承受。另外，我國的垃圾結(jié)構(gòu)也不適合焚燒。</p><p><b>　　1.3.3　

26、堆肥</b></p><p>　　堆肥是對垃圾進(jìn)行資源化利用的有效方式。在人工控制的厭氧、好氧條件下, 利用自然界中的各種微生物, 對垃圾中的各種動、植物性有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解, 形成穩(wěn)定的腐殖質(zhì), 同時殺滅垃圾中的多種致病微生物, 達(dá)到資源化和無害化的目的。堆肥處理垃圾在工藝上分為好氧法和厭氧法兩種, 其區(qū)別在于微生物的種類和降解時所處的狀態(tài)。好氧堆肥法是利用好氧微生物在有氧狀態(tài)下對垃圾的有機(jī)成分進(jìn)行分

27、解達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài), 并利用微生物降解過程中放出的熱量殺滅垃圾中的寄生蟲及致病微生物。好氧堆肥法發(fā)酵周期短、滅菌徹底, 是目前垃圾堆肥的主要方式。厭氧堆肥由于其發(fā)酵周期長、堆溫低等缺點(diǎn)較少采用。堆肥法處理城市生活垃圾通過前期分選對垃圾中的有用成分進(jìn)行有效回收利用, 其堆肥可以作為土壤改良劑施用于農(nóng)田, 也可以進(jìn)一步加工成高效復(fù)合肥, 是目前較多采用的一種處理方式。但垃圾堆肥要求垃圾中有機(jī)物含量較高, 一般以不低于40%為宜。</p&g

28、t;<p>　　1.3.4　作牲畜飼料</p><p>　　由于食物垃圾中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，長久以來，許多農(nóng)民到各飯店、餐館收集泔水，然后未經(jīng)任何處理直接運(yùn)回喂豬生產(chǎn)垃圾豬。另外，泔水在運(yùn)輸途中容易變質(zhì)，嚴(yán)重的影響著人們以及牲畜的身體健康。歐洲在1997-1998年間就發(fā)生過因垃圾飼料引起的Swine Fever疾病，導(dǎo)致家畜集體死亡的事件。在我國，北京、上海等地也都先后明令禁止運(yùn)用此類垃圾喂牲畜

29、。</p><p>　　由此可見，食物垃圾因其特有的性質(zhì)以及傳統(tǒng)的不合理的處理方法，給人們造成危害的同時也使資源白白的浪費(fèi)，故找尋合適的處理食物垃圾方式是一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。</p><p>　　1.4　處理器的作用、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)明靈感</p><p>　　1.4.1處理器的作用</p><p>　　食品垃圾處理器提出了一種新的理念，在處理垃圾的

30、時候節(jié)約了電和水，它為餐館和公共機(jī)構(gòu)等餐飲服務(wù)處提供了廢料一種新方法。商用的食品垃圾處理器，通過刀片粉碎處理食品垃圾，在使用的時候需要通水以冷卻以及潤滑，電機(jī)的控制電路能保證電機(jī)與供水閥門關(guān)聯(lián)工作以保證最高的使用效率以節(jié)約水和電。食品垃圾處理器的控制電路采用電子定時器驅(qū)動多元開關(guān)。在運(yùn)行過程中調(diào)節(jié)各控制繼電器的運(yùn)行周期以保證各繼電器之間的配合。最好將控制繼電器的運(yùn)行周期調(diào)節(jié)一致，采用循環(huán)運(yùn)作的方式以節(jié)約水電，不僅要優(yōu)化各繼電器的運(yùn)行周期

31、，而且電機(jī)的運(yùn)作也是間接性的，在每個電機(jī)運(yùn)行的周期內(nèi)，確保提供水和電，在你按下開關(guān)后垃圾處理器就會處于工作狀態(tài)直到你再次按下開關(guān)關(guān)閉處理器。由于垃圾處理器的工作是間接性的，所以刀片的磨損很低，而且也很節(jié)能。</p><p>　　1.4.2處理器的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p><b>　?。ㄒ唬﹪?lt;/b></p><p>　　世界上有50個國家沒有

32、限制使用廚房垃圾（粉碎）處理機(jī)，包括美國、加拿大、墨西哥、澳洲、新西蘭和許多歐洲國家。其中美國、丹麥、芬蘭和挪威等國家要求新建住宅必需安裝；而比利時、法國、德國、荷蘭、盧森堡和葡萄牙，既不允許也不鼓勵家庭安裝使用。 美國作為廚房垃圾（粉碎）處理機(jī)的發(fā)明國，是應(yīng)用最普遍的國家，至1997年已有上百萬家庭安裝使用，其中多數(shù)是住宅開發(fā)商和市民的自發(fā)行為。紐約市經(jīng)過21個月的調(diào)查和評估后，推薦并立法要求安裝廚房垃圾（粉碎）處理機(jī)。歐盟經(jīng)

33、過充分的論證，也于2003年要求15個成員國根據(jù)污水處理普及情況推廣處理機(jī)。（二）國內(nèi) 廚房垃圾（粉碎）處理機(jī)在國內(nèi)的推廣是從九十年代開始的，有十余個品牌的產(chǎn)品，外觀和結(jié)構(gòu)大同小異。由于一直沒有政府的行政力量介入，加上市民接受新事物有一個過程，推廣進(jìn)程緩慢。九十年代末上海和北京市政府開始重視，加上各商品樓盤注重打造“綠色小區(qū)”、“環(huán)保小區(qū)”的賣點(diǎn)，目前已有數(shù)十個小區(qū)統(tǒng)一安裝了廚房垃圾（粉碎）處理機(jī)，數(shù)量近萬臺。因居民使用后反映

34、效果好，近年有日益增加的趨勢。在廣州市推廣廚房垃圾（粉碎）處理機(jī)的可行性分析（一）技術(shù)層面（</p><p>　　在上世紀(jì)九十年代末，食物垃圾處理器進(jìn)入中國?，F(xiàn)在，美國艾默生電氣公司的工SE系列、美國通用電器的Dispose系列、美國摯通公司的U系列等幾種品牌的食物垃圾處理器壟斷中國，但中國自行研制的適合我國的食物垃圾處理器卻仍為空白，相關(guān)資料很少。由于直接照搬國外產(chǎn)品，它不適合中國的住房特點(diǎn)和飲食結(jié)構(gòu)。首

35、先，國外機(jī)器采用交流電動機(jī)，交流電動機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速范圍廣，維護(hù)方便，但它噪音大，體積大且笨重，歐美國家廚房的水槽偏厚，可以承受住大壓力，可中國水槽薄，食物垃圾處理器很容易把水槽壓壞。同時，機(jī)器使用中產(chǎn)生的大噪音也是不容忽視的因素。另外，國外機(jī)器價格太高，一般百姓難以承擔(dān)。像美國摯通公司生產(chǎn)的U-308型食物垃圾處理器價格為1580元，而insinkerator公司生產(chǎn)的同規(guī)格產(chǎn)品價格竟為2500多元，如此高的價格為食物垃圾處理

36、器在中國的廣泛推廣設(shè)置了障礙。</p><p>　　鑒于以上因素，研制一款適合我國國情的食物垃圾處理器十分必要。</p><p>　　1.4.3 處理器的發(fā)明靈感</p><p>　　這個發(fā)明是一種全新的處理廢棄物的發(fā)明，特別是食品垃圾，在將垃圾排出去之前先研磨粉碎，然后再沖進(jìn)下水道。在這個系統(tǒng)中有著自動控制裝置可以節(jié)約電能節(jié)約用水，減少磨損，一般用于類似于食品加

37、工廠等地方。</p><p>　　1.5課題研究的意義</p><p>　　國外成功的應(yīng)用食物垃圾處理器來減少食物垃圾的經(jīng)驗(yàn)，為我們處理日益增加的食物垃圾開辟了一條新途徑，從而呼喚適合我國的食物垃圾處理器。另外，從源頭解決處理廚房食物垃圾污染的研究還是有很多優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。ㄒ唬p少易腐垃圾數(shù)量，提高環(huán)境質(zhì)量</p><p>　　

38、目前，國家對生活垃圾的處理原則是垃圾的減量化、無害化和資源化。而減量化位居第一位，可見其重要性。廚房垃圾處理器為食物垃圾的破碎預(yù)處理裝置，可對廚房垃圾進(jìn)行初步處理，不但減少垃圾的堆放量，同時確保人們有一個健康、整潔的生活環(huán)境，進(jìn)而減少疾病的傳染。</p><p>　?。ǘ┯诶脑偬幚?lt;/p><p>　　由于廚房垃圾含有大量的水分，給垃圾的焚燒帶來很大的困難，上海浦東垃圾焚燒廠現(xiàn)在就是

39、依靠添加輔助燃料如油進(jìn)行垃圾焚燒，這樣一方面增加垃圾成本，另一方面在能源緊缺的中國還造成能源的大量浪費(fèi)。但是若把廚房垃圾在源頭切斷，則可大大的提高生活垃圾的焚燒熱值，同時對垃圾填埋產(chǎn)生的滲漏問題也可大大改觀。</p><p>　?。ㄈ┯薪?jīng)濟(jì)、社會效益</p><p>　　由于我國經(jīng)濟(jì)與科技水平還不十分發(fā)達(dá)，高額投入垃圾處理有較大困難，許多固體垃圾處理廠在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)后，由于缺乏科學(xué)的

40、管理和資金的支持，處于半停產(chǎn)狀態(tài)；一些小區(qū)雖然引進(jìn)廚房垃圾的生化處理機(jī)，但其使用成本太高，己經(jīng)超出百姓的支付能力范圍。擬研制的食物垃圾處理器作為一種面向家庭、賓館及飯店的小型機(jī)器，突有體積小，成本底，經(jīng)濟(jì)耐用的特點(diǎn)，可以被人們所接受。加上政府在政策和輿論大力宣傳引導(dǎo)，實(shí)行鼓勵政策，一方面提高了百姓的環(huán)境參與意識，充分調(diào)動社會力量保護(hù)環(huán)境。另一方面，政府還可把節(jié)省下來的大量開支(例：二次污染治理費(fèi)、城市生活垃圾運(yùn)輸費(fèi))用來研制、開發(fā)垃圾處

41、理的新項(xiàng)目。</p><p>　　廚房的食物垃圾易腐爛、有異味、滋生細(xì)菌、招引小蟲，成為揮之不去的家庭污染源。食物垃圾占50%左右。解決食物垃圾對家庭的污染已成為提高家庭生活質(zhì)量的標(biāo)志之一。近幾年，食物垃圾處理器在韓、日等國也得到了高速發(fā)展。在北京一些大批量高檔精裝修房已使用了食物垃圾處理器，業(yè)內(nèi)人士表示，食物垃圾處理器與微波爐等家用電器一樣，將成為家居廚房的標(biāo)準(zhǔn)配置。 </p><p>

42、　　食物垃圾處理器是一種現(xiàn)代化的廚房電器，通過改變食物垃圾的形態(tài)來進(jìn)行及時的食物垃圾無害化處理，能夠?qū)⑹澄锢鬯槌蓾{狀液體或極小顆粒直接從下水管道排出，可輕松實(shí)現(xiàn)即時、方便、快捷的廚房清潔，避免食物垃圾因儲存而滋生病菌、蚊蟲和異味，從而有效優(yōu)化家居環(huán)境，并徹底解決下水道容易堵塞的問題。 </p><p>　　家庭食物垃圾處理器可以解決家庭垃圾的煩惱--輕松處理食物殘?jiān)⑹Ｓ辔?，讓廚房生活更輕松;使家庭環(huán)境得到改

43、善--解決垃圾變質(zhì)引發(fā)的環(huán)境污染，讓家庭和社區(qū)不再存放食物垃圾;由此讓家庭告別臟、亂的垃圾環(huán)境，遠(yuǎn)離病菌、蚊蟲、蟑螂的困擾。 </p><p>　　食物垃圾處理器在歐美國家使用率非常高，一些國家已經(jīng)立法推廣。這種設(shè)備給家庭帶來了舒適健康的生活空間。食物垃圾通過處理后排放，不會對下水管道產(chǎn)生影響，更不會堵塞下水道。其帶來的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益驚人，前景十分看好。 </p><p>　　1.6

44、 廚房垃圾處理器面臨的問題</p><p>　　在歐美市場，食品垃圾處理器已經(jīng)成為一種必備的家用電器，50％以上的家庭都會安裝。如果人口眾多的中國市場也能如此，食品垃圾處理器廠商們簡直可以點(diǎn)錢點(diǎn)到手抽筋。但理想與現(xiàn)實(shí)總是相距太遠(yuǎn)，要說服家庭為此買單，太難了。在家居建材購物中心居然之家的北四環(huán)店里，即使銷售人員一遍又一遍地介紹這個產(chǎn)品的好處，比如用普通型號的垃圾處理器，一般家庭一天的電費(fèi)才5分錢；幾塊錢買一噸水，至

45、少能沖一個月。雖然說得口干舌燥，但是他們依然無法讓垃圾處理器像其他廚房電器一樣受到歡迎?！傲闶凼袌鎏y做了?！狈綉c如是感嘆。他曾任國內(nèi)一家食品處理器生產(chǎn)廠家—北京九次方公司的銷售經(jīng)理，在過去的兩年中，一直從事該產(chǎn)品的推廣。</p><p>　　“中國的食品垃圾里有大量的骨頭，而在中國出售的產(chǎn)品，大多都按國外的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，大骨頭根本打不碎?！狈綉c說，更糟糕的是，食品垃圾處理器要卡在廚房水槽下面，約3公斤重的處理器高速

46、旋轉(zhuǎn)起來，會對水槽產(chǎn)生巨大壓力，而中國家庭的水槽大多不符合標(biāo)準(zhǔn)，長期使用會損壞水槽。此外，中國小區(qū)的下水管道寬度也不夠，容易堵塞。即使產(chǎn)品賣出去，也會面臨大量售后問題。就因?yàn)檫@些，方慶最終選擇了轉(zhuǎn)行。</p><p>　　這也是大多數(shù)食品垃圾處理器生產(chǎn)廠商面臨的問題。</p><p>　　2　廚房食物垃圾處理器的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1　處理器外殼的材料選擇

47、 </p><p>　?。ㄒ唬┩鈿げ牧系倪x擇</p><p>　　根據(jù)廚房食物垃圾粉碎機(jī)獨(dú)特的安裝位置(在洗滌盆下，空間狹小且潮濕)和安裝形式(必須采用立式、臥式達(dá)不到理想的效果)。因此外殼必須選用耐腐蝕、不生銹、重量輕的材料。滿足要求的首選材料是塑料，但塑料成型時，必須先制造模具，由于模具造價較高，制造模具相應(yīng)地提高了磨碎機(jī)的成本；因此，可以選用不銹鋼做成一個法蘭筒，套住電機(jī)，上蓋可以采

48、用尼龍材料棒以減輕重量，這樣不但外觀美麗，而且也非常安全，同時又保護(hù)了電機(jī)。</p><p><b>　　2.2密封件的選擇</b></p><p><b>　　（一）密封原理</b></p><p>　　機(jī)械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻

49、漏的軸封裝置。 </p><p>　　常用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)由靜止環(huán)（靜環(huán)）1、旋轉(zhuǎn)環(huán)（動環(huán)）2、彈性元件3、彈簧座4、緊定螺釘5、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈6和靜止環(huán)輔助密封圈8等元件組成，防轉(zhuǎn)銷7固定在壓蓋9上以防止靜止環(huán)轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)往往還可根據(jù)它們是否具有軸向補(bǔ)償能力而稱為補(bǔ)償環(huán)或非補(bǔ)償還。</p><p>　　機(jī)械密封中流體可能泄漏的途徑有A、B、C、D四個通道。</p>&

50、lt;p>　　C、D泄漏通道分別是靜止環(huán)與壓蓋、壓蓋與殼體之間的密封，二者均屬靜密封。B通道是旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸之間的密封，當(dāng)端面摩擦磨損后，它僅僅能追隨補(bǔ)償環(huán)沿軸向作微量的移動，實(shí)際上仍然是一個相對靜密封。因此，這些泄漏通道相對來說比較容易封堵。靜密封元件最常用的有橡膠O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作為補(bǔ)償環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)輔助密封，有時采用兼?zhèn)鋸椥栽δ艿南鹉z、聚四氟乙烯或金屬波紋管的結(jié)構(gòu)。</p><p>　

51、　A通道則是旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)的端面彼此貼合作相對滑動的動密封，它是機(jī)械密封裝置中的主密封，也是決定機(jī)械密封性能和壽命的關(guān)鍵。因此，對密封端面的加工要求很高，同時為了使密封端面間保持必要的潤滑液膜，必須嚴(yán)格腔制端面上的單位面積壓力，壓力過大，不易形成穩(wěn)定的潤滑液膜，會加速端面的磨損；壓力過小，泄漏量增加。所以，要獲得良好的密封性能又有足夠壽命，在設(shè)計(jì)和安裝機(jī)械密封時，一定要保證端面單位面積壓力值在最適當(dāng)?shù)姆秶?lt;/p><

52、;p>　　機(jī)械密封與軟填料密封比較，有如下優(yōu)點(diǎn)：①密封可靠在長周期的運(yùn)行中，密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量很小，按粗略統(tǒng)計(jì)，其泄漏量一般僅為軟填料密封的1/100；②使用壽命長在油、水類介質(zhì)中一般可達(dá)1～2年或更長時間，在化工介質(zhì)中通常也能達(dá)半年以上；③摩擦功率消耗小機(jī)械密封的摩擦功率僅為軟填料密封的10%～50%</p><p>　　（二）密封件及密封裝置的設(shè)計(jì)或選用原則</p><p>

53、　?。?）在工作壓力下，應(yīng)具有零號的密封性能，并隨著壓力的增加能自動提高其密封性能，即泄漏在高壓下沒有明顯的增加；</p><p>　?。?）密封件長期在流體介質(zhì)中工作，必須保持材質(zhì)特性的穩(wěn)定；</p><p>　?。?）密封的動、靜摩擦阻力要小，摩擦系數(shù)要穩(wěn)定，不能出現(xiàn)運(yùn)動偶合件卡住或運(yùn)動不均勻等現(xiàn)象；</p><p>　?。?）磨損小，使用壽命長；</p&

54、gt;<p>　　（5）制造簡單，拆裝方便，成本低廉。</p><p>　?。ㄈ┯绊懨芊庑阅艿囊蛩兀?lt;/p><p>　?。?）運(yùn)動速度 運(yùn)動速度很低（<0.03m/s），要考慮設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性和是否出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。運(yùn)動速度很高（>0.8m/s）時，起潤滑作用的油膜可能被破壞，油封因得不到很好的潤滑而摩擦發(fā)熱，導(dǎo)致壽命大大降低。建議橡塑復(fù)合RP在0.3m/

55、s~1.2m/s速度范圍內(nèi)工作比較適宜。 （2）溫度 低溫會使橡塑復(fù)合RP油封彈性降低，造成泄漏，甚至整個油封變得發(fā)硬發(fā)脆。高溫會使油封體積膨脹、變軟，造成運(yùn)動時油封摩擦阻力迅速增加和耐壓能力降低。建議橡塑復(fù)合RP油封連續(xù)工作溫度范圍-10～+80℃。 （3）工作壓力 1、油封有最低啟動壓力要求。低壓工作須選用低摩擦性能、啟動阻力小的油封。在2.5MPa以下，橡塑復(fù)合RP油封并不合適；高壓時要考慮油封受壓情況，需用防

56、擠出擋圈，溝槽加工方面也有特殊要求。 2、不同材質(zhì)的油封具有不同的最佳工作壓力范圍。對于橡塑復(fù)合RP油封的最佳工作壓力范圍為2.5~31.5MPa。 （4）工作介質(zhì) 除了嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家的推薦意見選取工作介質(zhì)外，保持工作介質(zhì)的清潔至關(guān)重要。油液的老化或污染不僅會使系統(tǒng)中的元件發(fā)生故障，加快油封的老化</p><p>　?。?）側(cè)向負(fù)載 活塞上一般必須裝支撐環(huán)，以保證油缸能承受較大的負(fù)載。

57、密封件和支承環(huán)起完全不同的作用，密封件不能代替支承環(huán)負(fù)載。有側(cè)向力的液壓缸，必須加承載能力強(qiáng)的支承環(huán)，（重載時可用金屬環(huán)），以防油封在偏心的條件下工作引起泄漏和異樣磨損。</p><p><b>　　密封件的選擇</b></p><p>　　密封墊片是用于機(jī)械、管道等設(shè)備密封的一類備件。密封墊片的種類極多，按照使用的場合、制造的材料等不同可分為數(shù)十個種類，能夠適應(yīng)不同

58、機(jī)械使用的需要。</p><p>　　考慮到廚房食物垃圾粉碎機(jī)采用立式安裝，多在潮濕、有腐蝕性、通電的環(huán)境下工作，工作時粉碎機(jī)內(nèi)部的粉碎刀具高速旋轉(zhuǎn)，根據(jù)以上原則和各種密封墊片的特性，密封件選用石棉密封墊片和橡膠密封墊片。</p><p><b>　　1.石棉密封墊片</b></p><p>　　石棉密封墊片是密封墊片家族中重要的一員，它采用石

59、棉布和其他輔助材料模壓制而成，具有極好的耐腐蝕性和耐高溫能力，能夠在1000℃的高溫中工作，多用于反應(yīng)釜、反應(yīng)罐、人孔、手孔等部位。</p><p><b>　　2.橡膠密封墊片</b></p><p>　　橡膠密封墊片的主要制造材料是膠質(zhì)彈性聚合物，具有耐高溫、耐老化、耐真空、耐潤滑油、耐氧化劑及絕緣性好等多重有點(diǎn)，因此橡膠密封墊片在國防工業(yè)和民用工業(yè)中有著極其廣泛

60、的應(yīng)用。</p><p><b>　　2.3方案的確定</b></p><p>　　當(dāng)?shù)毒咴诟咚傩D(zhuǎn)的時候，在同一時間垃圾是靜止的。然后引起速度差，將廢物從不同的方向切割，之后食物垃圾就變成3-5mm的垃圾顆粒。粉碎腔，電機(jī)和排污口構(gòu)成了垃圾處理器。在粉碎腔，有各種刀具進(jìn)行粉碎工作，廚房提供電機(jī)的電能，電動機(jī)和刀具是整個處理器的關(guān)鍵部位。這種機(jī)器更加適合我國的食物結(jié)構(gòu)

61、和住宅特點(diǎn)。避免了目前同類產(chǎn)品完全采用交流電機(jī)、國外進(jìn)口電機(jī)、選用昂貴材料的做法，使機(jī)器的制造和使用成本降低，滿足一般家庭的使用需要。</p><p>　　圖2.1　食物垃圾處理器工作原理圖</p><p>　　設(shè)計(jì)的廚房食物垃圾處理器主要有入口部分、粉碎室、驅(qū)動電機(jī)和排污管組成，食物垃圾處理器工作原理如圖4所示。</p><p>　　入口部分是裝在水池下面的，將食

62、品垃圾和水一起沖入入口部分，之后進(jìn)入粉碎室，粉碎室是整個設(shè)計(jì)的核心部分，是對食品垃圾進(jìn)行處理的主要場所，里面有刀盤刀組等部件，工作時電機(jī)驅(qū)動刀盤轉(zhuǎn)動達(dá)到3000r/min，將食品垃圾粉碎成3mm-5mm的顆粒，在水的沖擊力下將顆粒通過排污管排除處理器。</p><p>　　2.4　粉碎刀盤組合刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4. 刀具基本尺寸的確定</p><p

63、>　　目前我國廚房洗滌盆下水口的結(jié)構(gòu)尺寸基本上是統(tǒng)一的，直徑為114mm，只是在輪廓上有大小、深淺之分。因此參照此基本尺寸，初步確定刀盤直徑:d=114 mm，刀盤的厚度:t=3 mm.</p><p>　　2.4.2粉碎刀盤的力學(xué)分析</p><p>　　粉碎刀盤的工作載荷：組合刀盤工作時需克服阻力，為確保刀盤有足夠的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)刀盤時首先應(yīng)對刀盤所承受的載荷進(jìn)行分析。我們把刀盤理想

64、為一個繞中心軸旋轉(zhuǎn)的一塊薄板，在它上面作用流體旋轉(zhuǎn)阻力矩以及破碎食物垃圾(削、撕、磨)時的阻力。</p><p><b>　?、?流體旋轉(zhuǎn)阻力矩</b></p><p>　　設(shè)一個半徑為R的圓盤，在本來靜止的流體中旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸通過圓盤的中心且與圓盤垂直。由于圓盤旋轉(zhuǎn)時，緊靠圓盤的流體層被圓盤上的摩擦阻力帶動作圓周運(yùn)動，受慣性力的作用流體層向外流，并在圓盤的外緣處離開圓盤

65、;而新的流體層則逼近圓盤，并依次外拋。這樣，經(jīng)過一個短暫的起始階段后，便建立了一個定常流動，它對圓盤的旋轉(zhuǎn)施加了相當(dāng)大的阻力。</p><p>　　設(shè): 圓盤上單位體積的流體，切應(yīng)力τbi的方向與圓盤成角。</p><p>　　則 切應(yīng)力的徑向分量 （2.1）</p><p>　　徑向動量的增加跟被圓盤帶

66、著轉(zhuǎn)動的流體的離心力相平衡，有 </p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　δ為被帶著轉(zhuǎn)動的流體層的厚度，ω為圓盤旋轉(zhuǎn)的角速度，r為圓盤的半徑，故，切應(yīng)力的徑向分量與成比例，即：</p><p><b>　　（2.3）</b></p><p><b>　　即 &l

67、t;/b></p><p>　　切應(yīng)力的周向分量 而 （2.4）</p><p>　　切應(yīng)力的周向分量 （2.5）</p><p>　　按其量級可表示為 （2.6）

68、</p><p>　　圓盤的旋轉(zhuǎn)速度為 （2.7）</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　把（2.3）代入（2.7）消去得：</p><p>　　由實(shí)驗(yàn)可知：與半徑無關(guān)，是一個常量</p>

69、<p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　根據(jù)運(yùn)動粘性系數(shù)定義： （2.9）</p><p>　　r為運(yùn)動粘性系數(shù)，μ為粘性系數(shù)，ρ為密度</p><p>　　把（2.9）代入（2.8）中得：</p><p><b>　　

70、（2.10） </b></p><p>　　把（2.10）代入（2.3）得：</p><p>　　由于為常量，所以得： </p><p>　　轉(zhuǎn)矩M與τbi還有面積、力臂成比例</p><p>　　對于半徑為r和周向速度為v的圓盤，其系數(shù)為3.87/2，故阻力矩為</p><p>　　且 ，代入： &#

71、215;×</p><p><b>　　（2.11）</b></p><p>　　依據(jù)食物垃圾迅速變?yōu)?～5 mm顆粒的設(shè)計(jì)結(jié)果要求，設(shè)計(jì)選取刀盤的轉(zhuǎn)速為n=3000轉(zhuǎn)/分</p><p>　　而 = =2×3.14×3000×0.057/60=17.90米/秒</p><p>

72、　　使用計(jì)算旋轉(zhuǎn)圓盤上流體阻力矩的公式：</p><p>　　=3.87×0.0573×0.5×1.0×103×17.9(1×10-6/17.9×0.057)1/2</p><p>　　=3.87×1.8×10-4×1.6×105×0.99×10-3</p

73、><p>　　=0.1103 N·m</p><p>　　由此可以得出，流體阻力矩M=0.1103 N·m</p><p>　　又因?yàn)椋篗=F1×r</p><p>　　故：F1=M/r=0.1103/0.057=1.9 N</p><p>　　所以流體阻力矩為：F1=1.9 N</p&

74、gt;<p><b>　?、?垃圾形成的阻力</b></p><p>　　由于食物垃圾為軟垃圾，粉碎時產(chǎn)生很小的阻力，在對食物垃圾中常見的魚刺、剩菜等進(jìn)行破碎測試時（引用文獻(xiàn)）得到的阻力大約為F2=11.5 N。</p><p>　　2.4.3粉碎刀盤的強(qiáng)度校核</p><p>　　粉碎刀盤受到循環(huán)載荷的作用，能發(fā)生疲勞破壞。刀盤

75、是決定粉碎機(jī)壽命長短的因素之一，因此，按無限壽命設(shè)計(jì)，即要求各部件在工坐載荷作用下具有無限長的疲勞壽命。</p><p>　　金屬材料在交變應(yīng)力下的強(qiáng)度常用曲線或疲勞極限來衡量。曲線如圖5</p><p><b>　　所示。</b></p><p><b>　　圖2.2　-N曲線</b></p><p&

76、gt;　　對于鋼材來說，曲線有一條水平漸近線，這意味著當(dāng)時，試件經(jīng)受有限循環(huán)會發(fā)生疲勞破壞；當(dāng)時，試件則能經(jīng)受無限次循環(huán)而不發(fā)生破壞。為此，設(shè)計(jì)時應(yīng)力水平應(yīng)該很低，以便有足夠的應(yīng)力儲備。</p><p>　　疲勞極限與抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系如下：</p><p>　　材料1Cr13的抗拉強(qiáng)度</p><p>　　進(jìn)行保守估計(jì)，我們?nèi)〉南孪蓿?lt;/p><

77、;p><b>　　即：的最小值為</b></p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　　設(shè)在距圓心為處取一微面積，其上內(nèi)力對X軸之矩為，將所有內(nèi)力矩求和即得到截面上的力矩：</p><p><b>　　(2.12)</b></p><p>　　圖5　橫截

78、面應(yīng)力示意圖</p><p>　　其中A為橫截面面積。</p><p><b>　　根據(jù)虎克定律：</b></p><p><b>　　(2.13)</b></p><p>　　將式(2.13)代入式(2.12)中，并注意到為常數(shù)，于是有</p><p>　　其中是與圓截面有

79、關(guān)的一個幾何量，以極慣性矩表示，所以</p><p><b>　　(2.14)</b></p><p>　　將式(2.14)代入式(2.13)得：</p><p>　　圓盤上最大的應(yīng)力應(yīng)在截面周邊各點(diǎn)，故代入：</p><p><b>　　(2.15)</b></p><p>

80、;　　根據(jù)材料力學(xué)知識，對于實(shí)心圓軸的極慣性矩：</p><p>　　其中為圓軸橫截面的直徑。</p><p>　　將公式 (2.16)</p><p>　　代入式(2.15)得：</p><p>　　可見 &l

81、t;/p><p>　　即 </p><p>　　依據(jù)曲線，當(dāng)，時，試件則能經(jīng)受無限次循環(huán)而不發(fā)生破壞，設(shè)計(jì)刀盤滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　圖2.3處理刀片示意圖</p><p>　　2.4.4刀片的強(qiáng)度校核</p><p>　　由于刀片與刀盤都繞固定軸旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動形式相同

82、，所以校核方法相同。依據(jù)曲線，只要當(dāng)?shù)镀臅r，刀片滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　設(shè)計(jì)中，刀片的半徑 </p><p>　　速度 </p><p>　　則依據(jù)公式(2.10)</p><p>　　因?yàn)椋?</p><p>　　故流體對刀

83、片阻力： </p><p>　　又因?yàn)椋?</p><p>　　將公式 </p><p>　　代入式(2.15)得：</p><p>　　因?yàn)?</p><p>　　所以

84、 </p><p>　　可見，設(shè)計(jì)中刀片滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　2.4.5粉碎刀盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)我國食物垃圾種類多，硬度、粘性差別大的特點(diǎn)，采用組合刀盤式粉碎刀，由固定刀組和旋轉(zhuǎn)刀組組成，結(jié)構(gòu)為：</p><p>　　旋轉(zhuǎn)刀組由刀盤組成。刀盤為組合刀盤，上面有菱形塊、擺動刀及直徑為3mm的小孔，擺動刀可繞

85、固定軸做的擺動，實(shí)現(xiàn)粉碎垃圾。組合刀盤在電動機(jī)的帶動下高速旋轉(zhuǎn)；粉碎室內(nèi)壁四周嵌有套裝成一體的內(nèi)齒環(huán)和端齒環(huán)作為固定刀組，內(nèi)齒環(huán)和端齒環(huán)與粉碎刀盤有一間隙，利用間隙對食物垃圾進(jìn)行切、撕、磨等破碎操作。組合刀盤式粉碎刀具有以下作用：</p><p>　　(1) 對于硬度較小、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)置兩個擺動刀，與粉碎室內(nèi)部的端齒環(huán)共同作用，實(shí)現(xiàn)對食物垃圾進(jìn)行剪切和機(jī)械撕裂破碎功能。<

86、/p><p>　　(2) 對于硬度較大、粘性較小的食物垃圾在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置了兩個棱形固定刀，在離心力的作用下，食物垃圾很容易運(yùn)動到轉(zhuǎn)盤的邊緣，為此，在粉碎室內(nèi)壁四周設(shè)置了平齒環(huán)。平齒環(huán)和端齒環(huán)共同作用，對食物垃圾進(jìn)行切、撕、磨等破碎操作。</p><p>　　(3) 在旋轉(zhuǎn)刀盤上分布著許多直徑為3mm的小孔，這些小孔一方面用來排泄破碎后的顆粒和污水，另一方面可以在保證轉(zhuǎn)盤足夠強(qiáng)度時減輕自重。<

87、;/p><p>　　2.5驅(qū)動電機(jī)的選擇</p><p>　　驅(qū)動電機(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。在設(shè)計(jì)中，電動機(jī)運(yùn)行特征為時間短，啟動頻繁，斷續(xù)工作。</p><p>　　我們選用永磁電機(jī),因?yàn)槠涠ㄗ訛橛来配搫畲艧o需勵磁線圈，即省電又不發(fā)熱。磁路結(jié)構(gòu)經(jīng)精心選擇，使電機(jī)具有啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)、響應(yīng)

88、速度快、嘈聲低及轉(zhuǎn)動平衡等特點(diǎn)，電機(jī)設(shè)計(jì)時采用了一些特殊技術(shù)。但是本次設(shè)計(jì)所用的電機(jī)是自己設(shè)計(jì)制造的。</p><p>　　(1) 磁鋼徑向、軸向聚磁以加大極弧面來提高氣隙磁密，從而提高出力和快速響應(yīng)能力。</p><p>　　(2) 采用不均勻氣隙設(shè)計(jì)和磁鋼極尖削角來保證對負(fù)載電流引起的電樞反應(yīng)有良好的抑制作用，提高線性度并降低功耗。</p><p>　　(3)

89、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、嘈聲，保證平穩(wěn)運(yùn)行要求。</p><p>　　2.5.1電動機(jī)種類的選擇</p><p>　?。ㄒ唬╇妱訖C(jī) 種類的選擇</p><p>　　目前，電動機(jī)的種類繁多，價格。性能差別很大，本著經(jīng)濟(jì)。實(shí)用的原則對電動機(jī)類型及型號進(jìn)行優(yōu)化選擇。</p><p>　　根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)

90、工藝對電動機(jī)的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求選擇電動機(jī)的類型。直流電動機(jī)可以實(shí)現(xiàn)快速頻繁的無極快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)；具有過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，調(diào)速性能優(yōu)良，調(diào)速平滑、精確、方便、范圍廣。設(shè)計(jì)中，食物垃圾粉碎機(jī)電動機(jī)的特征為頻繁的短時運(yùn)行、快速啟動，無調(diào)速要求。根據(jù)直流電動機(jī)的特點(diǎn)（見表5和表26），設(shè)計(jì)選取電機(jī)類型為直流電動機(jī)。</p><p>　　表2.4 電動機(jī)類型選擇參考表</p>

91、<p>　　表2.5 電動機(jī)類型選擇參考表</p><p>　　注：1. △表示可選2.①表示小功率機(jī)械或啟動次數(shù)較多而電網(wǎng)容量不大易受沖擊時，不推薦選用同步電機(jī)3.②對于大中型機(jī)械，當(dāng)電網(wǎng)容量不大時，不用籠型電機(jī)，而選用繞線型電機(jī)4.③異步電機(jī)帶調(diào)速裝置5.④需要啟動轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械（如電車），采用直流電動機(jī)</p><p>　　在直流電動機(jī)中，永磁直流電動機(jī)是一種磁極為永磁材料

92、提供電動機(jī)所需勵磁源，以代替電磁式直流電動機(jī)中的線圈式磁極。由于無需勵磁線圈，所以節(jié)省耗電，并且不發(fā)熱，磁路結(jié)構(gòu)精心選擇設(shè)計(jì)，使電動機(jī)過載能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、噪聲低、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)。故而設(shè)計(jì)中選擇永磁直流電動機(jī)。</p><p>　　永磁材料的種類很多，有鋁鎳鈷系列磁鋼、鐵氧體永磁、稀土永磁等。表征永磁材料性能的主要因素：矯頑力HCB、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br、最大磁能面積BHmax以及磁穩(wěn)定性。選用永磁材料要求BHmax最

93、大，溫度系數(shù)小，磁穩(wěn)定性高。永磁材料的磁穩(wěn)定性對于永磁直流電動機(jī)至關(guān)重要，若磁穩(wěn)定性差，則永磁直流電動機(jī)壽命短。</p><p>　　（二）電動機(jī)的安裝和防護(hù)方式的選擇</p><p>　　電動機(jī)的安裝形式根據(jù)安裝時的位置決定，分為臥式和立式兩種。臥式電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸安裝后為水平位置，立式的轉(zhuǎn)軸垂直地面。立式的價格較高，但占用的空間小。</p><p>　　電動機(jī)常見的

94、防護(hù)方式有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式四種。根據(jù)不同的使用環(huán)境和使用要求選擇不同的方式。</p><p>　　開啟式：這種電機(jī)價格便宜，散熱好，但易進(jìn)水、油垢等雜物。一般應(yīng)用于干燥清潔的環(huán)境。</p><p>　　防護(hù)式：這種電機(jī)可以防止水、鐵屑等雜物的進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，但不能防止潮氣和灰塵侵入，一般應(yīng)用于干燥、無塵、無腐蝕性、無爆炸性的環(huán)境中。</p><p>　　

95、封閉式：分為自冷式、自扇冷式、管道通風(fēng)式、密封式等。這種方式的電機(jī)，外部的灰塵和潮氣不易侵入電機(jī)，用于潮濕、多塵土、有腐蝕性氣體、易受風(fēng)雨等較為惡劣的環(huán)境，其中密閉式電機(jī)還可浸在液體中使用。</p><p>　　防爆式：是在封閉式的基礎(chǔ)上制成隔爆形式的電機(jī)，機(jī)殼有足夠的強(qiáng)度，用于有易燃易爆氣體的場所。</p><p>　　設(shè)計(jì)時根據(jù)上述特點(diǎn)，考慮到盡量占用較小的空間，防潮，所以采用封閉立式

96、永磁直流電動機(jī)。</p><p>　　2.6　控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　目前，市場上的食物垃圾粉碎機(jī)沒有二級電源控制，需要來回?fù)芸傠娫?，通電后人不能離開等缺點(diǎn)。在水洗槽處來回?fù)茈娫创嬖诓话踩[患，為此，在設(shè)計(jì)中增加一套自動控制電路系統(tǒng)以克服以上不足，避免來回?fù)芸傠娫?，同事機(jī)器在運(yùn)行過程中人也可以離開，機(jī)器可以自行停止。</p><p>　　2.6.1電路系

97、統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　該電路要實(shí)現(xiàn)的功能是啟動機(jī)器，使食物垃圾粉碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，對垃圾進(jìn)行預(yù)處理，工作1～3分鐘后能夠自動切斷電源使機(jī)器停止工作。按不同的處理時間，可分為三種工作模式。1、2、3擋工作時間分別為30 s、90 s、180 s。使用時若垃圾量不多且沒有較硬的垃圾則用1檔；若垃圾量大（如多餐的垃圾）或者含有少量硬度較大的垃圾，則用2檔；若垃圾的主要成分為硬度較大的食物垃圾（如魚骨等），則用3檔。

98、</p><p>　　2.6.2驅(qū)動電路系統(tǒng)的原理</p><p>　　驅(qū)動電路采用CH7555芯片構(gòu)成單穩(wěn)定時電路，CH7555是一種典型的CMOS集成定時器，CH7555在555型的基礎(chǔ)上用CMOS工藝制成RC式時間集成電路，所以也稱為CMOS555。由于CH7555型時間集成電路是用CMOS工藝制成的，所以其電路結(jié)構(gòu)和工作原理與555雙極性集成定時器沒有本質(zhì)區(qū)別，只是在電氣性能中有些

99、參數(shù)不同。首先是CH7555的工作電源電壓范圍寬，最小值為2 V，最大值為18 V；其次是功耗小，如靜態(tài)空載電源電流只有數(shù)百微安，但同時負(fù)載能力也??；還有阻抗高，輸入漏電流小燈優(yōu)點(diǎn)，適用于高值電阻工作。基于以上優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)定時電路時采用性能穩(wěn)定、性價比高的CH7555集成電子元件。圖7是CH7555的頂視引腳列圖，共有8個引腳，引腳功能詳見表8的說明。</p><p>　　圖2.7 CH7555引腳排列圖<

100、;/p><p>　　表2.8 CH7555引出端功能說明</p><p>　　如果將CH7555的高觸發(fā)端TH（引腳6）與低觸發(fā)端TRIG（引腳2）連接起來就構(gòu)成了施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器的一個最重要的特點(diǎn)就是能夠把變化的非常緩慢的輸入脈沖波形整形成適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖，而且由于回差電壓，抗干擾能力較強(qiáng)。作為RC振蕩時間電路，CH7555具有較高的精度和穩(wěn)定性。單穩(wěn)定時初始精度在計(jì)

101、算值的1%之內(nèi)，電源電壓變化引起的漂移為0.1% V，可以忽略不計(jì)，溫度變化引起的漂移也僅為0.005%/℃左右。驅(qū)動電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要就是采用CH7555為主電子元件構(gòu)成的電路系統(tǒng)，原理圖如圖8所示。</p><p>　　電路系統(tǒng)的原理圖（圖2.8）是利用Protel 99的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)繪制的一張電路原理圖。Protel 99是目前進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與制版最新的軟件，具有豐富的功能和強(qiáng)大便捷的自動化設(shè)計(jì)能力。最主要

102、的特點(diǎn)就是原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用于電路原理圖的設(shè)計(jì)，為音質(zhì)電路板的設(shè)計(jì)做好基礎(chǔ)。</p><p>　　圖2.9 控制電路系統(tǒng)的電路原理圖</p><p>　　該電路的工作過程如下：先閉合總電源開關(guān)K，然后按下啟動按鈕AN，AN是電動式開關(guān)，電流通過繼電器J的常閉觸電傳給變壓器進(jìn)行降壓，降至交流12 V供給橋式整流電路，提供約24 mA的直流電流給繼電器J，使之常開觸電J2閉合，則220 V電

103、壓直接啟動食物垃圾粉碎機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。 而此時CH7555的引腳2和引腳6相連，R2和C2一起定時，當(dāng)C2的電壓充電達(dá)到復(fù)位閾值時定時結(jié)束。定時結(jié)束于復(fù)位閾值電壓達(dá)到CH7555的電源電壓的2/3，閾值比較器翻轉(zhuǎn)使內(nèi)部值復(fù)位，時間大約為1.1（R2+W）C2秒，這時CH7555的引腳2輸出電平上跳為高電平，繼電器J的常開觸電打開，自動切斷電機(jī)所需的工作電源，使電機(jī)停止工作，整個系統(tǒng)完成一次工作。</p><p>　

104、　延時時間的長短改變可以用W調(diào)節(jié)，W的阻值減小則定時時間短，反之。當(dāng)W的阻值調(diào)零時，定時時間T=1.1R2C2=1.1×0.5×100≈1 分鐘。當(dāng)W的阻值調(diào)到最大時，定時時間T=1.1（R2+W）C2=1.1×1.5×100≈3 分鐘。所以可以通過調(diào)節(jié)W的阻值大小來實(shí)現(xiàn)1、2、3擋的工作模式。</p><p>　　選用220 V、50 Hz，輸出交流電位12 V的變壓器；

105、JQX-13型12 V、500歐姆；的小功率繼電器；整流電橋選用PB206M。</p><p>　　2.7處理器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　粉碎室下部側(cè)壁設(shè)有排污管(出水彎管)，室內(nèi)裝有多重多向粉碎功能的固定刀組和旋轉(zhuǎn)刀組，旋轉(zhuǎn)刀組由安裝在帶孔轉(zhuǎn)盤上下兩面的粉碎刀組成。</p><p>　　當(dāng)水池內(nèi)的食物垃圾，經(jīng)入口進(jìn)入粉碎室，隨水流下，便落入粉碎室內(nèi)腔的轉(zhuǎn)盤上

106、盤中短軸上裝有兩只可動錐形破碎角爪，盤上有菱形粉碎刀，盤上可動破碎角爪與固定粉碎刀組成旋轉(zhuǎn)刀組。粉碎室內(nèi)壁四周嵌有套裝成一體的由內(nèi)齒環(huán)和端齒圈組成，作為固定刀組的齒形碾磨環(huán)，它與轉(zhuǎn)盤之間有一間隙，轉(zhuǎn)盤由永磁電機(jī)驅(qū)動高速旋轉(zhuǎn)，通過固定刀組與旋轉(zhuǎn)刀組實(shí)現(xiàn)多重多向粉碎功能。</p><p>　　落入粉碎室的水果皮、魚刺、碎骨、蛋殼、剩飯菜等廢物通過切、撕、磨等多種刀具粉碎迅速變成小于的微小顆粒，隨水流沖入下水管，這樣就

107、避免了下水管的堵塞。其中驅(qū)動電機(jī)和粉碎刀盤為垃圾處理器的關(guān)鍵部分，它們的好壞直接影響食物垃圾處理器的使用效果。</p><p>　　食品垃圾處理器是一個家庭用的垃圾處理系統(tǒng)，首先要能很好的安裝在廚房中，于是首先有了法蘭槽，他的作用是連接水池和處理器。如圖</p><p><b>　　圖2.10法蘭槽</b></p><p>　　食品垃圾在進(jìn)入法

108、蘭槽之后便會流進(jìn)貯水槽，貯水槽有一個有一個水管接口可以接入自來水，從而起到潤滑、冷卻以及疏通的作用，他被連接在法蘭槽和處理室之間。如圖</p><p><b>　　圖2.11貯水槽</b></p><p>　　貯水槽下面接的就是處理腔了，是整個處理器核心的部分，里面裝有刀盤和道具，其密封效果也很重要，食品垃圾在處理腔中被拉，打，切成3-5mm的顆粒，之后隨水被沖出處理

109、強(qiáng)。如圖</p><p><b>　　圖2.12底端蓋</b></p><p>　　2.8 垃圾處理器工作原理</p><p>　　工作時直接將食品垃圾倒入水池，食品垃圾隨水流入處理腔，落在處理腔中的轉(zhuǎn)盤上，在轉(zhuǎn)盤的上下各有一個三角形的刀片，并且在轉(zhuǎn)盤上還裝有兩個刀具（如圖）可以將食品垃圾擊碎。轉(zhuǎn)盤由下部高啟動轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)驅(qū)動高速旋轉(zhuǎn)，依靠內(nèi)

110、齒環(huán)和端齒環(huán)及高速旋轉(zhuǎn)的刀共同對被處理物進(jìn)行破碎，撕拉等作用，通過固定刀組與旋轉(zhuǎn)刀組實(shí)現(xiàn)多重多向粉碎功能。落入粉碎室的水果皮、魚肉碎骨、果殼、蛋殼、剩飯、剩菜、蔬菜皮、咖啡渣、茶葉等廢棄物通過切、敲、磨、搗、撕等多重機(jī)械粉碎迅速變成微小顆粒,與水混合成糊狀漿液，使食物垃圾迅速變?yōu)轭w粒，隨水流沖入下水道。</p><p>　　2.9 垃圾處理器設(shè)計(jì)圖紙的繪制</p><p>　　全部的設(shè)計(jì)

111、圖紙使用Auto-CAD2010版完成的。Auto-CAD是功能齊全、廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空航天等領(lǐng)域的通用圖形軟件。首先它是一個可視化的繪圖軟件，許多命令和操作可以通過菜單選項(xiàng)和工具按鈕等多種方式實(shí)現(xiàn)；它同時具有豐富的繪圖和繪圖輔助功能，；而且它不僅適合于零件圖設(shè)計(jì)、裝配圖設(shè)計(jì)、零件圖組裝成裝配圖、工藝圖表設(shè)計(jì)等所有需要二維繪圖的場合，也可以實(shí)現(xiàn)三維建模和渲染。Auto-CAD友好的用戶界面，靈活方便的操作方式，強(qiáng)大的智能化工程標(biāo)