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【導讀】垃圾處理器的驅動電機和粉碎刀盤為機器的關健部分，直接影響機器的使用效。果，所以本設計著重對粉碎刀盤和驅動電機進行設計論述。工作載荷進行力學分析，計算流體阻力，進而選擇材料及對刀盤、刀片進行強度校核。根據我國食物垃圾的特點，設計采用組合刀盤式粉碎刀。設計采用電機為永磁直流電動機，它的優點是結構簡單、體積小、出力大、效率高。法，使機器的制造和使用成本降低。

　　

【正文】 是用永磁材料 (或加上鐵磁材料 )提供電動機所需要的勵磁源，從而代替了電磁式直流電動機 中的線圈式磁極。這種電機為永磁直流電動機。由于無需勵磁線圈，故 省 電且不發熱，磁路結構精心設計，使電動機過載能力強、響應速度快、噪聲低及轉速平穩。基于上 述 特點，設計中選用 永磁直流電動機。 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。表征永磁材料性能的主要因素 ： 矯頑力 CBH 、 剩余磁感應強度 Br、最大磁能面積 ? ?maxBH以及磁穩定性。選用永磁材料要求 ? ?maxBH最大，溫度系數小，磁穩定性高。永磁材料的磁穩定性對于永磁直流電動機至關重要，若磁穩定性差，則永磁直流電動機壽命短。 外界因素能引起磁性能不可逆變化，影響磁穩定性的因素有 ： ① 內因包括組織變化和磁后效。鋁鎳合金、鐵氧體、鐵鉻鉆等不會發生組織的變化。但鐵硼易氧化且產生組織的變化。各種永磁材料除各向異性外，都會產生磁后效，它們對時間的退磁率隨時間的對數變化。 ② 外因包括溫度、干擾磁場、機械力、接觸強磁性物質、高能粒子輻照等。使磁能變化。 可引起永磁體的材質和尺寸比的變化，因而在選用具有低溫退磁性質的永磁體時，應使永磁體在最低使用溫度下工作。在尺寸比相同的情況下，各種永磁體的退磁率隨外磁場增大而增加，隨矯頑力提高、尺寸比增大而變小，若工作點選在膝點之上，則受外磁場的影 響很小。 ，磁體尺寸越大、矯頑力越高。顯著的退磁一般發生在多次沖擊和較長時間振動的初期，以后趨于穩定。 為使永磁材料在使用時磁性穩定，對材料必須預先進行穩定化處理 ； 高溫或低溫退磁，不同溫度范圍的溫度循環強制退磁、交流或直流退磁等。 選擇電動機時，應在電動機能夠勝任生產機械負載要求的前提下，最經濟、最合理的選擇電動機的功率。若功率選得過大，設備投資過大，造成浪費，且電動機經常欠載運行，效率較低 ； 反之，若功率選得過小，電動機將過載運行，造成電動機的過早損壞。為此，選擇電動機 容量應進行一些必要的分析和計算，具體可按以下三個步驟進行 ： ① 計算負載功率 wP ② 根據負載功率 wP ，預選電動機的額定功率 dP ，使 dwPP? ，盡量接近 wP ③ 校驗預選電動機的發熱、過載能力和啟動能力。校驗的方法較多，工作量很大，而且準確度也很難把握。 在實際工作中 常采用統計分析法和類比法。類比法就是在調查同類機械所采用電機容量的基礎上，對主要參數和工作條件進行類比，從而確定電機所采用的容量。本次論臨沂師范學院 2021 屆本科畢業 設計說明書 21 文設計就采用此方法。 根據前面計算，粉碎刀盤在工作時，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??? ? ? ? ? ? ? ? 負載功率 ： 320 .41 WwP F v? ? ? ? ? 電動機的額定功率 :d d wP P P? ，且留有余量取 ? 320 .41 384 WdP ? ? ? 按以上參數的選擇，我們最終選取 電機 的 技術數據如下 ： 轉速 ： 3000r min ， 功率 ：390W ， 電壓 ： 220V ， 電流 ： ， 重量 ： 3kg 。 這種 永磁直流電動機采用鐵氧體永久磁鐵激磁，鐵氧體的 化學組成用 Mo ? nFe2O3。表示，其中 M 為 Ba,Sr,Pb 中的一種或兩種以上的二價金屬離子， ~ ? ，材料分為各向同性和各向異性兩類。它的矯頑力高，時效變化少， 不含鎳、鉆等元素，價廉，原材料豐富。 永磁直流電動機設計時采用了一些特殊技術 ： ① 磁鋼徑、軸向聚磁以加大極弧面來提高氣隙磁密，從而提高出力及快速響應能力。 ② 采用不均勻氣隙設計和磁鋼極尖削角來保證對負載電流引起的電樞反應有良好的抑制作用，提高線性度 并降低功耗。 ③ 電機槽和換向片，極弧寬度和齒槽的合理配合以達到減小轉矩波動、噪聲，保證平穩運行。 本 此設計的 電機體積小，重量輕，壽命長、噪聲低，有換向性能，零部件通用化程度強等特點，系封閉自冷式。而目前在市場上的同類產品都為國外進口電動機，不僅價格昂貴，而且零部件配套難，維修困難，給顧客的使用帶來不便。 其它部分設計 食物垃圾處理器其它部分的設計為非主要部件， 主要包括：投入口、排污口等。由于我們為實驗產品，沒有自行加工模具生產的能力和必要，所以非主要部件的制作主要選用標準件。 排污口由排水彎管、彎 管法蘭和橡膠密封圈組成。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渣外溢，起密封作用。 食物垃圾是由投入口進入垃圾處理器的。它主要有裝配環、支撐環、水槽凸緣鉚合件、防濺罩等幾部分。裝配環、支撐環與水槽凸緣鉚合件相接。水槽凸緣鉚合件的上半臨沂師范學院 2021 屆本科畢業 設計說明書 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通過螺紋相連， 裝配環的卡槽與垃圾處理器的卡鎖連接。在銜接中分別有橡膠密封墊圈、石棉墊圈和墊圈，起密封作用。為了防止食物垃圾在粉碎時濺出，故加一個防濺罩 [24]。 磨碎機外殼的設計也是我們需要攻克的難點之一 ， 根據其獨特的安裝位置 (在洗滌盆下 ， 空間狹小且污雜潮濕 )和安裝形式 (必須采用立式、臥式達不到理想的效果 )。 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 ， 制造模具相應地提高了磨碎機的成本 ； 因此 ， 我們選用不銹鋼做成一個法蘭筒 ， 套住電機 ， 上蓋則用采用尼龍棒材料以減輕重量 ，這樣不但外觀美麗 ， 而且也非常安全 ， 同時又保護了電機 [25]。 粉碎室為鋁壓鑄件 ， 附庸蝕 ， 不生銹。鑰制電鑲的粉碎盤堅固附用。 破碎角爪能 360?旋轉 ， 輕巧靈活 ， 粉碎效果更佳。電機和粉碎室之間設有水封 ， 防止水流入 電機。鎖定裝 配 改進為旋轉快速鎮定設計，使安裝更便利、快捷。電機裝有過電流保護器，能確保使用安全。 廚房食物垃圾處理器的裝 配 依據圖紙， 對加工后的零件進行裝配。其中，電機與刀盤相連，電機電源從殼體底部引出。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刀，放入粉碎腔中，在粉碎腔內壁裝配有端齒環和內齒環。殼體 1 和殼體 2 用螺釘連接。排水彎管套上墊圈和彎管法蘭用螺釘固定在排污口出。支撐環套在裝配環中與水槽凸緣鉚合件用螺紋連接 ，水槽凸緣鉚合件壓在洗滌盆口，裝配環用卡鎖與處理器相連。在水槽凸 緣鉚合件內安上防濺罩和堵塞。控制電路中的電器元件在電路板上焊接， 固定在垃圾處理器上 [26]。 安裝時需注意： ① 在安裝裝配環和支撐環之間的彈性墊圈時，需提起裝配環，將彈性墊圈 (大頭向下 )的內槽與水槽凸緣底部凸邊卡住。手指沿彈性墊圈邊緣輕輕壓下，不要太用力。彈性墊圈裝好后，可將裝配環放下，蓋住彈性墊圈并可以輕松的轉動。 ② 裝配環與處理器相連時，先將處理器對準固定裝置的下端，再將處理器的卡鎖插入裝配環中，向右轉動大約 6 毫米，使處理器暫時卡住，轉 動裝配環和處理器，直至處理器的排污口和排水管道對準，向右轉動裝配環，直到擰緊，處理器的卡鎖擰入裝配環最左端的卡鎖槽內。 ③ 在與洗滌盆相連時，先順時針擰動裝配環，使裝配環與處理器分離。將裝配環升至水槽凸緣，移出彈性墊圈，再取出裝配環，將螺口支撐環從水槽凸緣上擰下，再取下纖維墊圈，將剩下的水槽凸緣和橡膠墊圈插入水池的排水口中，最后，從水池下面滑上纖維墊圈和螺口支撐環擰緊。 臨沂師范學院 2021 屆本科畢業 設計說明書 23 3 結論 目前，雖然國內 在 此方面的研究為空白，相關資料很少，但通過實驗來看，本次設計滿足設計的要求。此次設計包含了大量的工作，所跨學科范 圍很廣，包括流體力學、材料力學、 機械設計、 機械原理、刀具設計、機械制圖、機械加工 及計算機 CAXA 軟件的應用等各學科的內容，首先，在理論方面，對刀盤和刀片進行了工作載荷的力學分析、選擇材料并校核，確保刀盤和刀片有足夠的強度。在機械方面，首先進行刀盤的結構設計，設計組合式粉碎刀組來快速完成垃圾的粉碎，然后應用 CAXA 電子圖板繪制圖紙，依據圖紙，加工出各零部件，最后為各零部件的組裝，并驗證機器。 設計的食物垃圾處理器具有以下特點： ① 相對于其它同類產品，此次設計中首次增加了一套控制電路。其目的是為了提高安全性 和 方便性。設計控制電源，從而避免來回拔總控制電源而引起的不安全。 另外，機器運轉時，人不必守候在旁邊，可以離開，機器運轉一段時間后可以自行停止。在電路中有三個可選檔位，用來控制機器不同的運轉時間，使用時，可根據不同的垃圾量和垃圾的成分來選擇。 ② 在驅動部件 —— 電機的選擇上，成功選用國產直流永磁電動機。目前進入我國的食物垃圾處理器，由于照搬國外產品，主要采用交流電動機。但其體積大、笨重，不適合我國住宅的實際情況。雖然美國摯通公司針對我國現狀把交流電機更改為直流電機，但由于采用的是國外進口電機，使其成本提高，百姓 難以承擔。 ③ 在主要部件組合刀盤和刀片的材料選擇上有所改變。組合式刀盤的設計更適合我國國情的特點。本次設計時所用材料為 1Cr13，而國外產品選用的材料為 9Cr18，二者都可以滿足使用要求，價格相當， 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，我國的 Cr 資源稀少，故應盡量節約使用，少用或不用。 ④ 機器的制造和使用成本降低。由于完全國產化，使食物垃圾處理器的成本大大降低，整臺機器的成本大約為 600 元左右，相對于國外上千元的價格，更容易被百姓接受，而且使用中的投入也 很低，每個家庭每月為之付出約 元，全年的支出費用為 元 。 在本次設計中，雖然接觸了許多先進的理論和方法，但由于經驗有限，時間倉促，不能對每種理論每種方法都作深入的研究，因此，以下部分內容仍須進一步研究： 由于食物垃圾處理器是將食物垃圾粉碎成小顆粒，并未將其徹底降解，粉碎后的小顆粒與未粉碎時的原始狀態相比，在最終處理的速率上有多少變化的問題仍須進一步研究。 臨沂師范學院 2021 屆本科畢業 設計說明書 24 2021 年奧運會將在北京召開，展現給全世界一個干凈、整潔的城市容貌是全國人民的希望。而食物垃圾易腐、易滋生細菌的特點使我們必須對其重視起來。食 物垃圾處理器就是把廚房垃圾從源頭消滅的一種方法，但它進入千家萬戶還須政府的大力支持。政府在進行廣泛的教育宣傳的基礎之上，提高居民環境保護意識 。同時，還應運用法律、經濟和行 政干預等手段，鼓勵社會的廣泛參與， 充分發揮社會力量。政府也可以向居民提供此類產品或給予政策性傾斜，從而全民皆參與，共同保護我們生存的環境。 臨沂師范學院 2021 屆本科畢業 設計說明書 25 參 考 文 獻 [1] 中國環境狀況公報 .國家環境保護局 [J].2021. [2] 楊先海 ,呂傳毅 ,褚金奎 .城市生活垃圾預處理和資源化研究 [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策研究 [J].城市管理與科技 ,2021,5(2)：4750. [4] 鄭澤厚 .中國生態環境問題及對策 [J].湖北大學學報 ,1994,16(3)324328. [5] 席俊清 ,蔣火華 ,汪志國 .我國城市生活垃圾處理現狀及存在問題分析 [J].中國環境監測 ,2021,19(1):2123. [6] 趙文軍 ,汪群慧 ,孫小紅等 .我國城市生活垃圾的處理技術研究 [J].哈爾濱商業大學學報 (自然科學版 ),2021,19(1):6368. [7] 城市生活垃圾處理及污染防治 技術政策 [J].城建 ,2021,120. [8] 上海市固體廢棄物處理發展規劃 [J].上海市市容環境衛生管理局 . [9] 董鎖成，曲鴻敏 .城市生活垃圾資源潛力與產業化對策 [J].資源科學， 2021,23(2). [10] 呂凡 ,何晶晶 ,邵立明等 .易腐性有機垃圾的產生與處理技術途徑比較 [J].環境污染治理技術與設備 .2021,4(8):4650. [11] 陸衛亞 .厭氧發酵技術在有機垃圾處理方面的應用 [J].城市環境與城市生態，2021,15(6):5557. [12] 李軍鋒 .淺 談城鎮生活垃圾處理方 案的選擇 [J].福建環境 ,2021,20(3):2426. [13] 陳和平 .城市生活垃圾分類方法探討環境污染與控制 [M].北京化學工業出版社 ,2021. [14] 張燕清 .談談城市生活垃圾的資源化處理 [J].城市問題， 2021,1:3740. [15] 路葵 .城市生活垃圾的生物處理技術 [J].上海化工 .2021,19. [16] 宇鵬 ,張春梅 .我國城市生活垃圾處理趨勢的探討 [J].河 南機電高等專科學校學報 ,2021,11(1):101103. [17] 劉建秀 ,段紅杰 .食物垃圾磨碎機的研制和開發 [J].研究開發 ,:2628. [18] 耿土鎖 .高含水率有機垃圾資源化處置對策 [J].江蘇環境科學 ,2021,15:24— 25. [19