家用垃圾分選裝置的設(shè)計【含5張CAD圖】
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I家用垃圾分選裝置的設(shè)計摘 要：近年來,國家經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，人口數(shù)量持續(xù)上漲，生活垃圾不斷增加。隨之而來的環(huán)境污染等問題也愈發(fā)嚴(yán)重。且城市垃圾含有諸多可回收再利用的物質(zhì)，因此設(shè)計出適合家庭使用的垃圾分選裝置已成為當(dāng)務(wù)之急。本文針對生活垃圾成分復(fù)雜，綜合利用處理困難的問題，設(shè)計出一種適合家用的集打散裝置、圓筒篩分裝置、篩下垃圾風(fēng)選裝置、篩上垃圾風(fēng)選裝置、垃圾渣粉風(fēng)選裝置、PLC 裝置為一體的集成化裝置。最終將垃圾分為磁性材料（廢電池）、玻璃石塊、塑料薄膜、可燃材料，廢渣粉等五種可再生的資源。本裝置是適合家庭使用的垃圾分選裝置，在使用過程中，可以緩解工人的勞動壓力，這不僅可以充分利用垃圾，還可以有效節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。此外，在垃圾收集過程中還可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會效益。關(guān)鍵詞：垃圾分選；圓筒篩分；風(fēng)選IIIIIDesign of Household Garbage Sorting DeviceAbstract：In recent years, the quantity of municipal solid waste is increasing. The following problems such as garbage containment, environmental pollution and land occupation are becoming more and more serious. Municipal solid waste contains a lot of recyclable materials.In this paper, in view of the complex composition of living garbage and the difficulties in the treatment of the fully mechanized platform, a kind of integrated equipment, which is suitable for household use, is designed, which is a collection and beating device, a cylinder screen, a sieve on a garbage wind selection device, a sieved garbage wind selection device, a garbage powder wind selection device and a PLC device as an integrated device. Five renewable resources, such as stone, plastic film, combustible material and waste residue powder.The device is a garbage sorting device suitable for household use. In the process of use, it can relieve the labor pressure of workers, which can not only make full use of garbage, but also effectively save resources and protect the environment. In addition, in the process of garbage collection can also obtain certain economic benefits and huge social benefits.Key words： Waste Separation；Cylinder sieving；Wind selectionIVV目錄摘要 .....................................................................Ⅰ目次 .....................................................................Ⅲ1 緒論 ..........................................................................................................................................11.1 課題的意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ......................................................................11.1.1 課題的意義 .......................................................................................................................11.1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................................................................11.1.3 課題的發(fā)展趨勢 ...............................................................................................................21.2 課題的研究目標(biāo) ................................................................................................................22 課題的主要技術(shù)路線 .............................................................................................................32.1 家庭垃圾組成成分分析 ....................................................................................................32.2 課題的技術(shù)路線 ................................................................................................................32.3 課題的設(shè)計方案 ................................................................................................................32.4 課題的最終方案 ................................................................................................................53 課題的設(shè)計 ...........................................................................................................................63.1 課題的工作原理 ................................................................................................................63.2 課題的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 ................................................................................................74 關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計 ...................................................................................................................84.1 打散裝置的設(shè)計 ................................................................................................................84.2 圓筒篩分裝置的設(shè)計 ........................................................................................................84.2.1 圓筒篩分裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計 .............................................................................................84.2.2 圓筒篩分裝置參數(shù)確定 .................................................................................................94.2.3 圓筒篩分裝置的結(jié)構(gòu) ...................................................................................................10VI4.3 篩上垃圾風(fēng)選裝置的設(shè)計 ..............................................................................................114.3.1 篩上垃圾風(fēng)選裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................114.3.2 篩上垃圾風(fēng)選裝置參數(shù)計算 .......................................................................................114.3.3 篩上垃圾風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu) ...........................................................................................134.4 篩下垃圾風(fēng)選裝置的設(shè)計 ..............................................................................................134.4.1 篩下垃圾風(fēng)選裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................134.4.2 篩下垃圾風(fēng)選裝置參數(shù)計算 .......................................................................................144.4.3 篩下垃圾風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu) ...........................................................................................154.5 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的設(shè)計 ..............................................................................................164.5.1 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................164.5.2 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的參數(shù)確定 ...................................................................................174.5.3 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu) ...........................................................................................184.6 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................................................................................195 本裝置的動力設(shè)計 ...............................................................................................................205.1 電動機(jī)的選用 .....................................................................................................................205.2 減速器的選擇 .....................................................................................................................215.2.1 根據(jù)整體布局選擇減速器 ..............................................................................................215.2.2.根據(jù)參數(shù)選擇減速器 ......................................................................................................215.2.3 按照要求選擇減速器 ......................................................................................................225.3 聯(lián)軸器的選擇 .....................................................................................................................236. V 帶傳動設(shè)計 .......................................................................................................................256.1 V 帶 1 的計算 .....................................................................................................................256.2 V 帶 2 的傳動設(shè)計 .............................................................................................................286.3 V 帶 3 傳動設(shè)計 .................................................................................................................31VII7. 軸的強(qiáng)度計算及校核 ..........................................................................................................348. 家用垃圾分選裝置的特點(diǎn) ..................................................................................................359. 結(jié) 論 ....................................................................................................................................36參考文獻(xiàn) .................................................................38致謝 .....................................................................39VIII11 緒論1.1 課題的意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 課題的意義隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢的發(fā)展及人口城市化的趨勢，城市生活垃圾消耗了大量的土地面積，形成嚴(yán)重的浪費(fèi)，甚至對地球的生態(tài)環(huán)境造成破壞。如何處理垃圾、降低土地浪費(fèi)、減輕環(huán)境惡化趨勢已經(jīng)成了人類共同關(guān)注的話題。其中，垃圾分類作為實現(xiàn)垃圾“減量化、無害化、資源化”的第一步，通過分門別類、以大化小，甚至是變廢為寶的方式，為后續(xù)的垃圾處理奠定基礎(chǔ) [1]。首先，對垃圾進(jìn)行分選可以通過“分門別類”的方式，將同類垃圾聚集。按可回收資源和不可回收資源兩大類進(jìn)行分類。不可回收垃圾應(yīng)通過打碎機(jī)減小體積，可以為后續(xù)處理提供便利，并減少垃圾占用土地資源面積，實現(xiàn)垃圾“減量化”。其次，生活垃圾中不乏難降解物質(zhì)，其中以白色垃圾為例。隨著城市生活節(jié)奏的加快和社會便利化發(fā)展，白色污染日趨嚴(yán)重。若不經(jīng)過分類將其單獨(dú)處理，將其焚燒會產(chǎn)生大量有害氣體，將其填埋也會造成農(nóng)作物減產(chǎn)、地下水污染等破壞生態(tài)環(huán)境的惡劣后果。對此類垃圾進(jìn)行分選單獨(dú)處理是有必要性的。通過垃圾分選能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾的“無害化”。城市垃圾雖然成分復(fù)雜，但其本質(zhì)上都是工農(nóng)業(yè)制品。其中，分選出的塑料可造粒后再利用；金屬可冶煉再利用；有機(jī)物可制肥再利用；無機(jī)物可制磚再利用。通過對垃圾的分選可提高材料利用率，實現(xiàn)垃圾“資源化”。1.1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀到目前為止，無論是國內(nèi)還是國外，處理生活垃圾的主要方式均為：衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電、堆肥三種 [2]。 衛(wèi)生填埋投資約為幾千萬元，是一種成本較低且前期容易的垃圾處理方法，其劣勢在于占地面積過大、使用周期短、后續(xù)處理流程復(fù)雜、將無用垃圾同有用資源一起填埋會增加二次污染的產(chǎn)生幾率。焚燒是一種固體垃圾的減少，以最佳方式處理資源，是最簡單地處理城市固體廢物的方式，總投資為數(shù)億美元。其劣勢是高昂的運(yùn)營成本；粉煤灰、有機(jī)、無機(jī)材料熱量燃燒的費(fèi)用。發(fā)電廠的采買價格不能補(bǔ)償運(yùn)營成本，也可能產(chǎn)生二次污染。2堆肥應(yīng)用于可降解的垃圾材料。盡管宣傳力度大，但我國多數(shù)城市并未達(dá)到將垃圾分類的條件，一般是直接廢棄物堆肥，多余的產(chǎn)品中有害物質(zhì)含量，限制了其后續(xù)應(yīng)用。鑒于上述情況，以上三種處理方式，從減少生活垃圾處理，或是從資源最佳利用的角度來看，都不是最好的家庭垃圾解決辦法 [3]。經(jīng)研究計算，想要使垃圾減量、無害，甚至實現(xiàn)垃圾的再利用，需具體到以家庭為單位，從根本上完成垃圾分選，才能為垃圾后續(xù)處理奠定基礎(chǔ)。因此，設(shè)計出適合家庭使用的垃圾分選裝置已成為當(dāng)務(wù)之急 [4]。1.1.3 課題的發(fā)展趨勢現(xiàn)有的垃圾分選裝置體積大、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法滿足家庭使用。其主要原理是將過濾后的垃圾由懸浮在傳送帶上的磁力分離器磁力選擇，然后進(jìn)入發(fā)酵倉。到達(dá)后，垃圾通過傳送帶到下一道工序進(jìn)行燃燒。這種裝置只能將垃圾分為篩上、篩下及鐵屑，無法實現(xiàn)對塑料、玻璃的分離，更無法將磁性材料徹底分離?？傊胍O(shè)計出符合發(fā)展趨勢的垃圾分選裝置，首先要明確生活垃圾的組分，結(jié)合垃圾后續(xù)處理需求，設(shè)計出“一體化”、“集成化”的分選裝置。1.2 課題的研究目標(biāo)家用垃圾分選設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)有很長一段時間，但是很少由設(shè)備能實現(xiàn)完整的垃圾分選。通過研究，我發(fā)現(xiàn)想要設(shè)計出家用垃圾分選裝置需要明確以下四個問題：(1) 如何識別生活垃圾并完成分選(2) 如何將有害成分分離，使垃圾達(dá)到無害化標(biāo)準(zhǔn)(3) 如何將處理垃圾的多個裝置一體化(4) 如何處理垃圾避免二次污染32 課題的主要技術(shù)路線2.1 家庭垃圾組成成分分析經(jīng)過調(diào)查，家庭生活垃圾基本由三部分組成，即：⑴塑料垃圾：各類商品塑料包裝物、塑料袋、牛奶袋、塑料快餐盒等；⑵廚余垃圾：動物內(nèi)臟、骨頭、果殼、果核、果蔬皮少量剩菜飯等；⑶紙類垃圾（可燃垃圾）：各類廢紙、包裝物、衛(wèi)生間用紙、煙頭、煙盒、牙簽、餐巾紙等；⑷有機(jī)物垃圾：玻璃、纖維、塑料等⑸有害垃圾：磁性材料 [5]。42.2 課題的技術(shù)路線通過對生活垃圾組分、垃圾分選裝置的技術(shù)，甚至是中國城市居民對于垃圾分類行為的分析，適合中國城市使用的合格家用垃圾分選裝置在垃圾種類上至少能對廢塑料、廢紙、廢金屬、廢玻璃、廢電池土及各種食品垃圾（如蔬菜、肉骨、果皮等）進(jìn)行處理 [6]。且需要將多種裝置集合在一個裝置內(nèi)，實現(xiàn)裝置一體化。在對居民的垃圾分類調(diào)查行為分析中得出：合格的家用垃圾分選裝置需集磁選裝置、打散裝置、篩分裝置、風(fēng)選裝置和控制系統(tǒng)為一體，才能一次性滿足家庭對垃圾的處理需求 [7]。2.3 課題的設(shè)計方案垃圾分選的目的不僅在于將垃圾分成幾堆，而且需要將各種集多種作用的裝置于一個殼體內(nèi)。通過多次比較和分析，擬定了以下兩個方案：方案一：裝置的結(jié)構(gòu)包括：破碎機(jī)，平篩，上下篩和磁選裝置，分別由一臺獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動。其原理是：人工配合生活垃圾通過輸送帶機(jī)械送入破碎機(jī)，將其包裝的生活垃圾袋破碎，經(jīng)破碎機(jī)出口通過磁選裝置裝入平篩進(jìn)行篩分，風(fēng)機(jī)可分離塑料薄膜與可燃物。篩下渣粉通過高速風(fēng)機(jī)與廢渣粉分離 [8]。（見圖 2-1）5圖 2-1 方案一方案二：本家用垃圾分選裝置人工將垃圾由進(jìn)料口放入裝置，通過進(jìn)料漏斗進(jìn)入的垃圾經(jīng)磁選裝置（磁輥），由傳送帶送入打散裝置。打散裝置可以將垃圾袋打碎使袋中垃圾充分打散，進(jìn)入圓筒篩分裝置。圓筒篩分裝置將已經(jīng)打碎的垃圾粗略分為垃圾渣粉、篩上垃圾和篩下垃圾。其中，圓筒篩分裝置的細(xì)篩網(wǎng)位于前端、粗篩網(wǎng)位于后端。細(xì)篩網(wǎng)可將垃圾渣粉從前端圓筒下方的漏斗中篩出，篩出的渣粉經(jīng) V 帶傳動到垃圾渣粉風(fēng)選裝置，由氣流根據(jù)垃圾密度分為更細(xì)的垃圾渣粉和玻璃石子。篩下垃圾密度較大，經(jīng)過粗篩網(wǎng)的篩分從粗篩網(wǎng)下篩出，進(jìn)入篩下垃圾風(fēng)選裝置。由氣流根據(jù)密度分為大可燃物和骨頭、果皮兩類。篩上垃圾密度最小，其風(fēng)機(jī)設(shè)置于圓筒篩分裝置前端。一方面氣流和螺旋導(dǎo)料條配合，可以加快篩分速度；另一方面，該風(fēng)機(jī)是篩上垃圾風(fēng)選裝置的組成結(jié)構(gòu)，篩上垃圾中的塑料薄膜和小可燃物通過氣流分別進(jìn)入各自的出料槽。（見圖 2-2）6圖 2-2 方案二2.4 課題的最終方案方案一：該方案可以有效分離垃圾中的有害物質(zhì)，摒棄了一般裝置投資大，面積大，運(yùn)行費(fèi)用高，揚(yáng)塵污染大的缺點(diǎn)。但篩選不完全，分類效果一般。方案二：該方案采用綜合技術(shù)路線。這些設(shè)備安排在箱體里，運(yùn)行平穩(wěn)。該破碎裝置設(shè)計為電機(jī)驅(qū)動，可以在不破壞廢舊電池的情況下切割垃圾袋，并且可以在破碎過程中防止粉塵倒流。篩分裝置設(shè)計為電機(jī)和齒輪傳動的圓筒篩分裝置，可進(jìn)行分段篩分，具有特殊篩網(wǎng)，篩分能力強(qiáng)；風(fēng)選設(shè)計分為三個部分，可以按組分密度分別進(jìn)行有效的篩分。磁選裝置置于產(chǎn)品進(jìn)料口處；箱體和支架設(shè)計為全封閉式；整個系統(tǒng)通過 PLC 進(jìn)行控制 [9]。經(jīng)對比，我認(rèn)為“方案二”更符合設(shè)計要求。73 課題的設(shè)計3.1 課題的工作原理人工將垃圾由進(jìn)料口放入裝置，通過進(jìn)料漏斗進(jìn)入的垃圾經(jīng)磁選裝置（磁輥），由傳送帶送入打散裝置。打散裝置可以將垃圾袋打碎使袋中垃圾充分打散，進(jìn)入圓筒篩分裝置。圓筒篩分裝置將已經(jīng)打碎的垃圾粗略分為垃圾渣粉、篩上垃圾和篩下垃圾。其中，圓筒篩分裝置的細(xì)篩網(wǎng)位于前端、粗篩網(wǎng)位于后端。細(xì)篩網(wǎng)可將垃圾渣粉從前端圓筒下方的漏斗中篩出，篩出的渣粉經(jīng) V 帶傳動到垃圾渣粉風(fēng)選裝置，由氣流根據(jù)垃圾密度分為更細(xì)的垃圾渣粉和玻璃石子。篩下垃圾密度較大，經(jīng)過粗篩網(wǎng)的篩分從粗篩網(wǎng)下篩出，進(jìn)入篩下垃圾風(fēng)選裝置。由氣流根據(jù)密度分為大可燃物和骨頭、果皮兩類。篩上垃圾密度最小，其風(fēng)機(jī)設(shè)置于圓筒篩分裝置前端。一方面氣流和螺旋導(dǎo)料條配合，可以加快篩分速度；另一方面，該風(fēng)機(jī)是篩上垃圾風(fēng)選裝置的組成結(jié)構(gòu)，篩上垃圾中的塑料薄膜和小可燃物通過氣流分別進(jìn)入各自的出料槽。本裝置由電機(jī)的轉(zhuǎn)速和減速器的傳動比確定其傳動，電機(jī)功率和裝置體積的大小決定其處理能力。8圖 3-1 生活垃圾分選裝置工藝流程圖3.2 課題的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案生活垃圾分選裝置參數(shù)表如下:910表 3-1 生活垃圾分選裝置參數(shù)表4 關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計4.1 打散裝置的設(shè)計垃圾分選進(jìn)行之前必須通過打散裝置，將垃圾從垃圾袋中絞碎。本設(shè)計要求打散裝置工作過程中無粉塵倒流現(xiàn)象，且不能將廢電池打碎。由于破碎裝置通過電動機(jī)驅(qū)動，進(jìn)入機(jī)器的袋裝生活垃圾被完全打散，篩選和風(fēng)選方便，且電池不會破損。機(jī)殼呈蝸牛殼型，不要使破碎過程中產(chǎn)生的灰塵回流。通過設(shè)置刀頭角度，將風(fēng)機(jī)安裝在入料口處，避免破碎的塑料纏繞，對效果產(chǎn)生影響。破損的塑料袋從出風(fēng)口排出，并參與下一步的篩選。11圖 4-1 打散裝置4.2 圓筒篩分裝置的設(shè)計4.2.1 圓筒篩分裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計經(jīng)過打散裝置打散的垃圾首先應(yīng)該進(jìn)行粗略篩分，我們采用圓筒篩分裝置。粗篩網(wǎng)和筒體的法蘭盤通過法蘭盤和螺栓連接在一起，兩個筒體間焊接了連接條，壓條把細(xì)篩網(wǎng)固定在連接條之間。螺栓把大齒圈和筒體連接在一起，筒體的前端焊接了進(jìn)料擋圈，筒體的內(nèi)徑上焊接了螺旋導(dǎo)條。 圓筒機(jī)構(gòu)約有 3-8 根螺旋導(dǎo)料條，約有 8-12 根連接條。且至少有四個托輥機(jī)構(gòu)。12本設(shè)計能使打散后的生活垃圾分類，分別為垃圾渣粉、篩下垃圾渣和篩上生活垃圾，圓筒篩分裝置的內(nèi)壁平整，上面焊有螺旋導(dǎo)料條，裝置運(yùn)行過程平穩(wěn)；粗篩網(wǎng)、細(xì)篩網(wǎng)均為橫矩形網(wǎng)孔。4.2.2 圓筒篩分裝置參數(shù)確定（一） 被輸送物料：生活垃圾；特性：成分復(fù)雜，性狀各異。（1）生活垃圾松散密度 （實測）3/47.0mt??（2）生活垃圾的粒度： 。~1（3）含水率： ；腐蝕性：一般；溫度：常溫。53%（4）輸送能力： ；20/th（二） 篩筒直徑的確定參照《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊》 [10]???????????? (4.1)CNQKD??其中：—篩分能力（ ），研制時取Q/th20~3/th?—物料特性系數(shù)，K0.645K—填充系數(shù)， 取N.2N?—傾角系數(shù)，C1.00.52~.86Dm?由于垃圾成分復(fù)雜，有破衣物、雜草、舊鞋等。13因此取 。1580Dm?（三） 篩分裝置轉(zhuǎn)速?????????? (4.2）min)/(rNDAnj??—表示物料綜合系數(shù)；設(shè)計時取 A25????????? (4.3）208.195.2???jn（四） 功率計算??????????? （4.4）)(36500HLWQP??—布置高度 （水平布置）H0?—篩筒長度 L6.7Lm—物料阻力系數(shù) =40w0w?????????????? (4.5)kwP2.0?4.2.3 圓筒篩分裝置的結(jié)構(gòu)圓筒篩分裝置的結(jié)構(gòu)包括電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、螺旋導(dǎo)料條、細(xì)篩網(wǎng)、粗篩網(wǎng)、托輥機(jī)構(gòu)。 其中，托輥機(jī)構(gòu)支撐圓筒機(jī)構(gòu)。電機(jī)通過聯(lián)軸器與減速器連接，使篩分裝置獲得合適的轉(zhuǎn)速。 14圖 4-2 圓筒篩分裝置4.3 篩上垃圾風(fēng)選裝置的設(shè)計4.3.1 篩上垃圾風(fēng)選裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計篩上垃圾成分復(fù)雜，其中最容易分選的是塑料薄膜。因為這種材料質(zhì)量小，面積大，能夠很輕易地通過風(fēng)流吹開，完成其與其他垃圾的分離。所以優(yōu)先選擇風(fēng)機(jī)。我們通過設(shè)置篩上垃圾風(fēng)選裝置完成對這部分垃圾的分離。本文中的篩上垃圾風(fēng)選裝置的風(fēng)機(jī)由電機(jī)、轉(zhuǎn)子體、三角膠帶及三角膠帶輪組成。其出口為平矩形，安裝于出料口以下位置，在機(jī)殼溜槽塑料薄膜和間隔板上安裝下料圓盤機(jī)。機(jī)殼內(nèi)部設(shè)置機(jī)殼，機(jī)殼上還固定進(jìn)料口、塑料薄膜出料槽、小可燃物出料槽。該設(shè)計通過合理簡潔的設(shè)計，能夠達(dá)到低能耗、高使用率。選擇平矩形口，由于重力的不同，吹出的生活垃圾會下落到溜槽的不同位置。小可燃物和塑料薄膜之間間隔板容易產(chǎn)生積料現(xiàn)象，可以通過設(shè)置下料圓盤避免這種問題。4.3.2 篩上垃圾風(fēng)選裝置參數(shù)計算（1） 基本參數(shù)被輸送物料：生活垃圾；特性：成分復(fù)雜，性狀各異。（1）生活垃圾松散密度 （實測）3/184.0mt??15（2）生活垃圾的粒度： 。0~1m（3）含水率： ；腐蝕性：一般；溫度：常溫。53%（4）輸送能力： ；2/th（二） 篩上垃圾下落速度 2v????????????? (4.6)21vm????????????? (4.7)221V????篩上垃圾與空氣體積相等，則：?????????????? (4.8)21?因此： ????????????? (4.9)212rv?式中：—空氣的質(zhì)量 —篩上垃圾的質(zhì)量1m2m—空氣的速度 —篩上垃圾的速度1v2v—空氣的比重 —篩上垃圾的比重1?2?—空氣的體積 —篩上垃圾的體重1V2V（三）篩上垃圾下落時間 t????????????? (4.10)hgt2?16?????????????? (4.11)ght2?（四）篩上垃圾到落點(diǎn)距離 L?????????????? (4.12)2vt??????????????? (4.13)ghvL2?????????????? (4.14)ghvL21???假設(shè) ， ，則 ：mh10?sv/251?????????? (4.15)m910?小 可 燃 物L(fēng)???????? (4.16)1760塑 料 薄 膜（五） 根據(jù)風(fēng)速和出口尺寸即可計算出風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（ ）Q????????????? (4.17)bav??1在設(shè)計時需考慮到風(fēng)速的衰減現(xiàn)象，應(yīng)將風(fēng)機(jī)的風(fēng)量增加 （取 ）10%~512??????????? (4.18)hmjfQ/25031??174.3.3 篩上垃圾風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu)篩上垃圾風(fēng)選裝置由風(fēng)機(jī)、擋板、塑料薄膜槽、小可燃物出料槽下料板構(gòu)成。圖 4-3 篩上垃圾分選裝置184.4 篩下垃圾風(fēng)選裝置的設(shè)計4.4.1 篩下垃圾風(fēng)選裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計篩下垃圾成分各異，其中占比例較大的是大可燃物和骨頭果皮果仁兩大類。篩下垃圾經(jīng)過篩分裝置，由粗篩網(wǎng)下方篩出。垃圾經(jīng)過篩下風(fēng)選裝置，按照比重下落。大可燃物落到大可燃物出料槽，骨頭果皮果仁也落到相應(yīng)的出料槽。本文中的篩下風(fēng)機(jī)由電機(jī)、轉(zhuǎn)子體、三角膠帶及三角膠帶輪組成。該設(shè)計通過合理簡潔的設(shè)計，能夠達(dá)到低能耗、高使用率。大可燃物和塑料薄膜之間間隔板容易產(chǎn)生積料現(xiàn)象，可以通過設(shè)置下料圓盤避免這種問題。4.4.2 篩下垃圾風(fēng)選裝置參數(shù)計算（一） 基本參數(shù)被輸送物料：生活垃圾；特性：成分復(fù)雜，性狀各異。（1）生活垃圾松散密度 （實測）3/204.mt??（2）生活垃圾的粒度： 。~1（3）含水率： ；腐蝕性：一般；溫度：常溫。53%（4）輸送能力： ；20/th（二） 篩下垃圾下落速度 2v????????????? (4.19)21vm???????????? (4.20)221vV????其中，?????????????? (4.21)21?19因此：????????????? (4.22)212rv??式中：—空氣的質(zhì)量 —篩上垃圾的質(zhì)量1m2m—空氣的速度 —篩上垃圾的速度1v2v—空氣的比重 —篩上垃圾的比重1?2?—空氣的體積 —篩上垃圾的體重1V2V（三）篩下垃圾下落時間 t????????????? (4.23)hgt2??????????????? (4.24)t（四）篩下垃圾到落點(diǎn)距離 L?????????????? (4.25)2vt??????????????? (4.26)ghL2???????????? (4.27)v21??20假設(shè) ， ，則：mh10?sv/251???????????? (4.28)70果 皮 骨 頭L?????????? (4.29)156?大 可 燃 物（五） 根據(jù)風(fēng)速和出口尺寸即可計算出風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（ ）Q????????????? (4.30)bav??1在設(shè)計時需考慮到風(fēng)速的衰減現(xiàn)象，應(yīng)將風(fēng)機(jī)的風(fēng)量增加 （取 ）10%~512??????????? (4.31)hmjfQ/25031??4.4.3 篩下垃圾風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu)篩下垃圾風(fēng)選裝置由風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、擋板、果皮出料槽、大可燃物出料槽、下料板構(gòu)成。21圖 4-4 篩下垃圾分選裝置4.5 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的設(shè)計4.5.1 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計篩下垃圾經(jīng)過篩分其中成分還包括玻璃石子、垃圾渣粉、磁性材料。為了實現(xiàn)垃圾的回收再利用，需要設(shè)置垃圾渣粉風(fēng)選裝置分離其中的玻璃石子和磁性材料。風(fēng)機(jī)由電機(jī)、斜矩形口、轉(zhuǎn)子體和三角膠帶輪構(gòu)成，這種設(shè)計采用合理的方式，使得裝置經(jīng)濟(jì)實用，節(jié)能環(huán)保。垃圾渣粉風(fēng)選裝置中的斜矩形口風(fēng)機(jī)可將垃圾中不同成分分離出來，提高回收利用率。224.5.2 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的參數(shù)確定（1） 被輸送物料：垃圾渣粉，特性：成分復(fù)雜。（1）垃圾渣粉松散密度 （實測）30.97/tm??（2）垃圾渣粉的粒度： 。~8（3）含水率： ；腐蝕性：一般；溫度：常溫。53%（4）風(fēng)選能力 ；20/th（二） 按照能量守恒定律???????????? (4.32)221mv?????????????? (4.33)221Vv?????我們可以假設(shè)分選時玻璃石子、垃圾渣粉和空氣體積相等，則有： 12V?????????????? (4.34)212???v23—空氣的速度 —垃圾渣粉和玻璃石子的速度1v2v—空氣的比重 —垃圾渣粉和玻璃石子的比重1?2?—空氣的體積 —垃圾渣粉和玻璃石子的體積1V2V（三）垃圾渣粉和玻璃石子下落過程所需時間 t????????????? (4.35)hg2??????????????? (4.36)t（四） 垃圾渣粉和玻璃石子從出口到落點(diǎn)的距離（ ）L?????????????? (4.37)2Ltv??根據(jù)參數(shù)，取 ， ，則mh10?sv/251????????????? (4.38)m368玻 璃 石 子L???????????? (4.39)4?垃 圾 渣 粉（五） 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（ ）的確定Q????????????? (4.40)1Vab??式中 125,60,4Vamb?24研制中取 0.6,.5ab????????? (4.41)320.653027/Qmt??在設(shè)計時需考慮到風(fēng)速的衰減現(xiàn)象，應(yīng)將風(fēng)機(jī)的風(fēng)量增加 （取 ）10%~512即可,則???????????? (4.42)31024/fjh?4.5.3 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu)該風(fēng)選裝置選用斜矩形口風(fēng)機(jī)，其上還安裝了閘閥、檔料板、進(jìn)料槽、機(jī)殼、鋼絲網(wǎng)，出料槽有垃圾渣粉、玻璃石子、磁性材料三類，裝置內(nèi)部設(shè)置了擋料板。其中閘閥可控制分選率，鋼絲網(wǎng)能夠降低灰塵飛散的程度。25圖 4.5 垃圾渣粉風(fēng)選裝置4.6 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計作為裝置的控制部分，PLC 控制系統(tǒng)分為兩部分。主電路方面，打散裝置、圓筒篩分裝置及各風(fēng)選裝置由熱繼電器和交流接觸器控制，但篩分裝置需要通過變頻器控制。其他設(shè)備的主控元件為西門子可編程控制器。這種控制系統(tǒng)簡單可靠，可實現(xiàn)一鍵操作。且后期維護(hù)方面快捷，故障可通過 LED 判斷。本裝置的控制系統(tǒng)高效穩(wěn)定，與該裝置的多功能集成化特點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，能夠達(dá)到“能夠滿足能源，考慮到多樣性”的市場要求。與此同時，它是一個人性化的設(shè)計控制系統(tǒng)，能夠讓客戶在實際使用中真正感受舒適。5 本裝置的動力設(shè)計5.1 電動機(jī)的選用電機(jī)可以分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，而交流電機(jī)又可分為同步電機(jī)和異步電機(jī)。直流電機(jī)可以通過改變電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并可提供較大轉(zhuǎn)矩。但其缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高，導(dǎo)致其維護(hù)成本高，不便于使用。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)可以通過改變頻率實現(xiàn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。同步電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性高，可以精確控制速度，且運(yùn)行效率高。但無法直接啟動，需要異步啟動或變頻啟動。而且需要增加勵磁裝置。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，越容易出故障。異步電機(jī)性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、價格低廉，安裝速度快。異步電機(jī)又分為鼠籠型電機(jī)和繞線型電機(jī)。這兩種電機(jī)的區(qū)別在于轉(zhuǎn)子。26鼠籠型電機(jī)轉(zhuǎn)子常為鋁制或銅制。鋁的價格低廉，適合于沒有特殊要求的情況。銅制轉(zhuǎn)子導(dǎo)電性能和機(jī)械性能都高于鋁制，應(yīng)用于更為廣泛的情況。其結(jié)構(gòu)簡單、啟動方便、便于維護(hù)檢修、使用成本低。但是啟動轉(zhuǎn)矩較小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速困難，直接啟動時啟動電流大。繞線型電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由銅線繞制成的線圈，啟動時轉(zhuǎn)子繞組被通電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的定子磁場。其與轉(zhuǎn)子磁場產(chǎn)生相對運(yùn)動，可以通過在轉(zhuǎn)子回路中連接外加電阻來提高電動機(jī)的啟動和調(diào)速性能。但是繞線型電機(jī)的結(jié)構(gòu)與鼠籠型電機(jī)相比結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，運(yùn)行可靠性差，后期維護(hù)復(fù)雜，價格也會偏高。綜上，在電機(jī)性能滿足要求的情況下，優(yōu)先選擇價格低廉、維護(hù)方便、不易損壞的電機(jī)。由于交流電機(jī)中的鼠籠型電動機(jī)負(fù)載平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，所以本裝置選用 Y 系列三相異步電動機(jī)。這種電動機(jī)屬于全封閉通用型鼠籠型電動機(jī)，與本裝置相匹配。其額定電壓為 ，額定頻率為 。v380Hz50本裝置共需要七個電機(jī)，其中三個電機(jī)作用為驅(qū)動風(fēng)機(jī)，一個驅(qū)動打散裝置，一個驅(qū)動篩分裝置。兩個為傳送帶驅(qū)動電機(jī)。由于對電機(jī)均沒有特別要求，本裝置全部選擇同型號電機(jī)。通過計算選取電機(jī)功率?????????????? (5.1)01pPk??—功率備用系數(shù) 1k1.0k?—驅(qū)動裝置總效率，一般取 0.9-0.94?查表 16-1-24[11]， 取 ，則：1.0k?91.?????????????? (5.2)2.4Pkw?經(jīng)計算，選擇電機(jī)功率 1Nk?通過表 16-1-25 選擇電動機(jī)，當(dāng)電機(jī)功率為 11kw 時，需要根據(jù)轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)級數(shù)。其中二級電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 ，四級電機(jī)同步轉(zhuǎn)速為 ，六級電機(jī)同min/30r min/150r27步轉(zhuǎn)速為 。根據(jù)本裝置的實際需求，裝置尺寸不大，無法承載大轉(zhuǎn)速。結(jié)min/10r合以上情況，選取轉(zhuǎn)速為 的六級電機(jī)。電機(jī)型號為 Y160L-6。這種電機(jī)的額in/10r定最大轉(zhuǎn)矩為 ，滿載轉(zhuǎn)速 ，同步轉(zhuǎn)速 。kN?.2mi/97min/10r5.2 減速器的選擇減速器的作用是降低機(jī)械在使用過程中的速度，可以達(dá)到降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩的目的。它把電動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動力通過減速機(jī)來達(dá)到減速的目的。由于本垃圾分選裝置不需要過大的轉(zhuǎn)速，則需要選擇合適的減速器來提供低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩。5.2.1 根據(jù)整體布局選擇減速器由于圓柱齒輪減速器的輸入軸與輸出軸平行，結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實用，且本裝置運(yùn)行平穩(wěn)，無特殊要求，則選用硬齒面圓柱齒輪減速器。這種減速器傳動比大、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、且具有過載能力強(qiáng)、耐沖擊、慣性力矩小的特點(diǎn)。其零件互換性良好、拆裝方便，便于后續(xù)維修。5.2.2.根據(jù)參數(shù)選擇減速器減速器按級數(shù)分為四類：ZDY、ZLY、ZSY、ZFY。其中需根據(jù)功率 ，輸入軸轉(zhuǎn)速P和傳動比 來確定。ni時，選擇單級減速器，即 ZDY 型；10~8?時，選擇二級減速器，即 ZLY 型；6i時，選擇三級減速器，即 ZSY 型。4篩分裝置的轉(zhuǎn)速為 ：min/15~8r(1)總傳動比 :i????????? (5.3)125807.615021???ni(2)第二級傳動比 :2i篩筒傳動圈直徑 ，減速器托輪md150?md3502?28?????????? (5.4)29.43501212??dni(3)傳動比 ．1i???????? (5.5)291.455.129.47621 ???in則取 , 查表 ，選用（ ）二級圓柱齒輪減速器。201?i 716?型ZLY5.2.3 按照要求選擇減速器減速器的選擇還要考慮其他因素，有時需要從精度、溫度、速度、剛度等不同角度來完成減速器選擇。由于本裝置工作溫度為常溫，運(yùn)行過程平穩(wěn)低速，故沒有特殊要求，可選擇二級硬齒面圓柱齒輪減速器 [12]。由于 型電動機(jī)610?LY，kwPe1?%0.87???????? (5.6))(5.90.87kww?查表 16-1-27，傳動比 ，輸入轉(zhuǎn)速 時，ZLY 減速器低速級2?i min/1rn?時， ， 時 。ma12?kP9][入 ma15kP2][入????????? (5.7)wpw18.9??則選用 ，滿足功率需要。1205?ZLY(1)對其進(jìn)行強(qiáng)度校核?????????????? (5.8)KaP??1291P—減速器的允許傳遞功率，kw；—減速器名義輸入功率，kw；—工況系數(shù)。aK由表 16-1-27， ；本裝置受均勻載荷，每天工作時間約為 ，則取 ；kwP1? h81?aK由前面的計算，取 ，得85.9????????? (5.9)kwKa85.911????減速器強(qiáng)度能夠滿足需求。(2)對其進(jìn)行熱功率校核：?????????? (5.10)321ffPg???—減速器的熱功率；gP—環(huán)境溫度系數(shù)；1f—負(fù)荷率系數(shù)；2f—功率利用系數(shù)；3f本裝置是家用設(shè)備，其工作環(huán)境為常溫環(huán)境，散熱方式為自然冷卻。我們假設(shè)最高室溫為 40°，負(fù)荷率為 100%時，則， ，kwf35.1?12?f3f30許用功率利用率為：???????????? (5.11)895.01.?p???????? (5.12)kwffPkwg 3.13521????所以其散熱能力滿足需求因此，本裝置選擇減速器 。0?ZLY5.3 聯(lián)軸器的選擇電機(jī)和減速器需要通過連接聯(lián)軸器才能完成傳動。本文設(shè)計的垃圾分選裝置受均勻載荷，聯(lián)軸器應(yīng)選擇 型彈性套柱銷聯(lián)軸器。這種類型的聯(lián)軸器適用于載荷平穩(wěn)的TL情況，其結(jié)構(gòu)簡單且承載能力大的特點(diǎn)與本裝置需求相符合。聯(lián)軸器的選擇由轉(zhuǎn)矩 決定：c??????????? (5.13)NcTnKT??950—理論轉(zhuǎn)矩，N ? m；T—公稱轉(zhuǎn)矩，N ? m；—計算轉(zhuǎn)矩，N ? m；cP—驅(qū)動功率， kw；K—工作情況系數(shù)；n—工作轉(zhuǎn)速，r/min；Y160L-6 電動機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)速 min/10rn?而本垃圾分選裝置受均勻載荷，工作情況系數(shù) ，我們?nèi)?.1~0?K5.1?K31驅(qū)動功率 kwP1??????? (5.14)kwTc 2150195.???已選電動機(jī)輸出軸 ，已選減速器 。md481?md82其中沒有能滿足要求的 LT 型彈性套柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)轉(zhuǎn)矩選擇 型聯(lián)軸器7TL其公稱轉(zhuǎn)矩為 NTn?50因為 ，所以選用 型彈性套柱銷連軸器可行。nc?7L326. V 帶傳動設(shè)計6.1 V 帶 1 的計算V 帶 1 與 v 帶 2 組合，將進(jìn)料槽放入的垃圾通過磁輥之后傳遞到打散裝置。在 V 帶傳動時，靠摩擦傳遞引起帶和輪的傳動，所以會產(chǎn)生打滑的現(xiàn)象，我們應(yīng)選取合適的帶和帶輪。已知電動機(jī)轉(zhuǎn)速 ，傳遞功率 ,減速器 .根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》min/10rn?kwP1?10?i第八章“帶傳動”完成以下計算。1. 確定計算功率計算功率 是由帶的工作條件和傳遞的功率 進(jìn)行計算的。caPP式中： —計算功率，KW；33—工作情況系數(shù)，見表 8-8；AK—所需要的傳遞功率，KW。P這里取 ，則 1.?A????????????? (6.1)PKA?ca?????????? (6.2)W1.2.1Pca?2. 選取 V 帶帶型已知計算功率 ,小帶輪的轉(zhuǎn)速為 ,根據(jù)表 8-11，選取 C 型kwca1.2?min/10r?V 帶。3. 計算基準(zhǔn)直徑 并算出帶速 v1d根據(jù) V 帶為 C 型 V 帶，查取表 8-7 和表 8-9，初略的選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑md201?（1）驗算帶速因為帶輪帶速不應(yīng)過低或者過高，一般使它處 5～25m/s。根據(jù)式 8-13 計算????? (6.3)smnd /86.1062106v??????所以符合要求。（2）大帶輪的基準(zhǔn)直徑 的計算2d存在 查取表 8-9 可得12di?md120?式中： —傳動比。i4. 計算中心距 a，選取基準(zhǔn)長度 dL根據(jù)式 8-20，計算中心距 0a34????????? (6.4)????2d102d1a7.0???所以選取中心距 。 ma370?（1）計算帶的長度 ，根據(jù)公式 8-22 計算dL?????? (6.5)????201d22d100d a4a2?????查取《機(jī)械設(shè)計》表 8-2，選取mLd107?24.1?LK式中： —帶的基準(zhǔn)長度;dL—帶長修正系數(shù)。K（2）計算帶輪的中心距 和變動范圍a傳動實際中心距約為????????? (6.6)mLad374200????由于存在帶的彈性，松弛，制造誤差等因素，中心距會產(chǎn)生誤差，所以中心距的變動范圍為 mLad5.381015.min???46.ax?5. 小帶輪的包角 1?為了消除打滑現(xiàn)象的影響，應(yīng)使???????? (6.7)??a3.57d18012????35??1208??符合要求。6. 確定帶根數(shù) z????????? (6.8)??L00Arca K△Ppz???式中： —計算功率；caP—基本額定功率,查表 8-4 取 9.81KW;0—額定功率的增量，查表 8-5 取 0.20?—包角修正系數(shù),查表 8-6 取 1;AK—帶長修正系數(shù),查表 8-2 取 1.24。L經(jīng)計算， ，因此取 根。1?Z1?Z7. 帶的初拉力 0F初拉力小會導(dǎo)致帶的傳動能力小，從而出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。初拉力大則會降低帶的使用壽命。所以我們要確定合適的帶拉力。?????? (6.9)??NqvKPF64.158z5.202ca?????式中; —包角修正系數(shù)；AK—計算功率；caP—帶根數(shù)；Z—帶速；v—單位長度質(zhì)量，查表 8-3 取 0.105kg/m。q368. 壓軸力 PF????????? (6.10)NF26.317sinz20P??9. 主要設(shè)計結(jié)論 本次帶傳動選取