餐厨垃圾肥料加工机的毕业设计.doc

湖 南 农 业 大 学全日制普通本科生毕业设计 THE DESIGN OF FOOD WASTE PROCESSING MACHINE FOR FERTILIZER学生姓名： 学 号： 年级专业及班级： 2007级农业机械化及其自动化（1）班指导老师及职称： 副教授学 院：工学院提交日期：2011 年 5月目 录 摘 要1关键词11 城市餐厨垃圾的产生及处理现状11.1 餐厨垃圾的产生21.2 餐厨垃圾特点22 整机结构43 工作原理和工作过程44 机械系统的功能描述55 机械系统功能分解并绘制功能树图56 功能树的求解67 机械系统方案的选用88 动力系统的确定和箱体的设计88.1 电动机的选型88.2 动力传递方式的确定98.3 箱体的设计99 链轮的设计、计算129.1 链轮速度的确定129.2 链轮的齿数129.3 链条节数129.4 计算功率129.5 链条节距129.6 实际中心距139.7 验算链速139.8 选择润滑方式139.9 链轮主要尺寸139.10 作用在轴上的压力1310 执行部件的设计1410.1 搅拌部件的设计1410.2 排料部件的设计1411 轴的设计和校核1511.1 轴的设计1511.2 轴的校核1612 支撑架的结构设计1813 本机的应用前景和待解决的问题1813.1 应用前景1813.2 待解决的问题1914 总结19参考文献19致 谢20餐厨垃圾肥料加工机的设计学 生：指导老师：摘 要：随着人们节约意识的提高，越来越多的人为了资源的再利用做着努力，而对餐厨垃圾的处理则显得力不从心。为了从根本上解决餐厨垃圾的再利用问题，本文介绍了一种餐厨垃圾肥料加工机，文中阐述了城市餐厨垃圾的产生及处理现状，给出了餐厨垃圾肥料加工机的整机结构、工作原理和工作过程，确定并设计了动力系统和执行部件，并阐述了餐厨垃圾肥料加工机的应用前景和待解决的问题。关键词：餐厨垃圾；肥料加工；机械设计 The Design of Food Waste Processing Machine for FertilizerStudent:Tutor(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract：With conservation awareness, more and more people are doing in order to re-use of resources, and the handling of food waste is appeared to be inadequate. In order to fundamentally solve the problem of food waste reuse, this paper, a food waste fertilizer processing machines, this paper discusses the emergence of urban food waste and treatment status, given the whole food waste fertilizer processing machine Structure, working principle and process to identify and design and implementation of power system components, and described the food waste processing machine of fertilizer application and the problem to be solved. Key words: Food waste; Fertilizer processing; Mechanical design1 城市餐厨垃圾的产生及处理现状1.1 餐厨垃圾的产生餐厨垃圾是城市垃圾的重要组成部分。居民区、餐饮服务行业及各种企事业单位食堂是产生餐厨垃圾的主要场所。一般在食品加工过程中产生的食物残余成为厨余，成分主要为菜叶、果皮，其碳水化合物含量高；而在饮食消费后的食物残余称为“泔脚”，以淀粉、蛋白质、脂肪为主，同时还表现出含盐量、游离态脂肪含量高的特点，含水率高，易为微生物利用降解。由于餐厨垃圾产量大，细菌、酵母菌等活菌含量高，极易变质腐败，孽生和招引蚊、蝇、鼠、蟑螂等害虫，污染环境，必须进行严格有效地正规处理。然而目前餐厨垃圾的处理并未进入规范的处理渠道，一些非正规的餐厨垃圾处理存在很多薄弱环节，对人们的生活、健康和环境造成安全隐患，如图1。图1.潲水油Figure 1. Swill餐厨垃圾的主要组成有粮食、蔬菜、植物油、动物油、骨肉及少量废餐具、牙签、餐纸等。主要化学成分有淀粉、维生素、蛋白质、脂类和无机盐等，同时含有少量氮、磷、钾、钙、镁、铁等微量元素1。1.2 餐厨垃圾特点1.高含水率。餐厨垃圾的含水率（75%左右），其收集、运输和处理都有很大难度。而且由于餐厨垃圾的热值在2100kJ/kg左右，不能满足垃圾焚烧发电的热值要求，如果与其他垃圾一起焚烧会导致燃烧不充分而产生二恶英等物质；而填埋则会产生大量沼气及渗沥液，渗沥液可通地表径流和渗流等作用污染地表水和地下水，对环境造成二次污染。2.易腐烂。餐厨垃圾中有机物含量高（占干物质质量的93%左右），主要为淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等。又因其含水率高，易腐败发臭,所以易孽生病菌，包括大量沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、肝炎病菌等多种致病微生物，造成多种疾病的传播。3.营养丰富。除了粗蛋白和粗纤维等有机物含量高外，餐厨垃圾还含有丰富的氮、磷、钾、钙以及各种微量元素，具有营养素齐全、再利用价值高等特点。餐厨中的糖类含量极高，而泔脚则以蛋白质、淀粉和动物脂肪类等为主要成分，且含盐、油脂量高（可达泔脚总量的20%-30%，其中相当部分是游离态），见表1。 表1.泔脚粗蛋白和粗脂肪消化率测定结果 单位 % Table 1. Hogwash digestibility of crude protein and crude fat results消化率标准差粗蛋白89.637.83粗脂肪88.262.83目前国内餐厨垃圾的处理办法有4种。（1）餐厨垃圾肥料加工机处理：餐厨垃圾肥料加工机是一种通过添加高效菌种并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥机，此方法适于城市社区的的垃圾处理。（2）生化处理站处理：此时数台大型生化处理机并联运行，通常还有前处理装置，集中对有机垃圾进行处理；但是该技术的产品附加值低，也无能源回收。（3）堆肥化处理：该技术通过湿式分选和厌氧发酵装置来处理有机垃圾，是一种工厂化处理，技术含量高，但不适合城市垃圾的就地处理；（4）饲料化处理：通过脱水、干化、粉碎处理后将餐厨垃圾变成饲料，此技术投资和运转费用都很低，产品附加值高，销路也好，在饲料安全的情况下，是处理餐厨垃圾的最佳方式，但目前存在的问题恰是饲料安全不易控制2。肥料加工机处理有好氧和厌氧两种方法。其中好氧堆肥会产生臭气和大量的CO2气体，处理不当会造成大气污染；而且发酵周期长，对发酵物的含水量、碳氮比有严格要求。而厌氧发酵不会造成污染，并且节约空间，很适合城市餐厨垃圾的肥料加工机处理。发酵成的有机肥既可供给家庭花草的肥料需求，从而提高社区居民节约环保的积极性；又可以用于农民蔬菜的种植，提高蔬菜的产品附加值。在食品安全日益受到人们重视的今天，发展这种技术尤其重要。综合餐厨垃圾和垃圾处理的相应特点，设计一种适合大规模推广的餐厨垃圾肥料加工机械会带来巨大的社会效益和经济效益。2 整机结构 该机主要有搅拌器、箱体、传动机构、螺旋输送器、机架及动力等部分组成，如图2。 1.螺旋输送器 2.搅拌器 3.箱体 4.机架 图2.餐厨垃圾肥料加工机整机结构Figure 2. Food waste processing machine whole structure of fertilizer3 工作原理和工作过程 餐厨垃圾肥料加工机的工作过程如下：1.垃圾收集：这一动作由人工完成，收集后的垃圾中的部分水及大部分油脂由排水网排出；2.搅碎和干燥：通过搅拌器将垃圾充分搅碎、混合均匀，并且利用箱体外壁的加热板将垃圾干燥至含水率为30%左右；3.加料：加入发酵菌、除臭剂和调湿剂（锯末、稻壳等），这一动作由人工完成；4.发酵：发酵过程需要定时搅拌，并保证箱体内温度维持在70左右，这一过程由搅拌器和加热板完成；5.搅拌和干燥：将发酵成的有机肥再进行搅拌干燥处理，使其含水率达到20%左右，并均匀混合；6.排料：打开搅拌器箱体底部开口，肥料由搅拌器搅动全部进入螺旋输送器内，拨动离合器将动力传至输送器，输送器旋转完成排料任务。4 机械系统的功能描述根据设计任务的要求，可画出餐厨垃圾肥料加工机的功能构成图，如图3。 图3.餐厨垃圾肥料加工机的功能构成Figure 3.The function of food waste fertilizer composition machine5 机械系统功能分解并绘制功能树图由餐厨垃圾肥料加工机的设计任务可知，其总功能的技术原理是将集中起来的餐厨垃圾粉碎，然后进行厌氧发酵，受发酵条件要求，发酵过程中要加热，并在发酵前后对物料进行干燥处理。为实现此功能，加工机必须具有粉碎功能；要有能在粉碎过程中承受各种作用力，保证几何精度的功能；要有能在发酵过程中保证一定的密封性的功能；要有能在发酵过程中加热和干燥的功能；要有能在发酵过程中检测并指示发酵状态参数的功能。由此得到第一级分功能：粉碎功能（主功能）、动力功能、热力功能、结构功能以及控制功能。对于粉碎功能，它牵涉到固体垃圾、漂浮油脂和水三个部分，因此粉碎功能的分功能就是分别与固体垃圾、油脂和水相关的功能。对于固体垃圾，要求能够用于发酵，对于油脂和水，要求排出机外。对于动力功能，它牵涉到垃圾的粉碎、发酵状态的控制及辅助功能中排料、装袋功能。对于排料、装袋功能，它涉及到干燥后的肥料这一方面，因此下一级的分功能就与肥料有关。其它功能分解不再赘述，见图4。 图4.餐厨垃圾肥料加工机的功能树Figure 4. Food waste processing machine of the function tree fertilizer6 功能树的求解1. 根据“功能树中固体餐厨垃圾粉碎”这一项、参照“物料粉碎方法”，可形成如表2所示的三种方案3。 表2.物料粉碎形式、工作原理和特点 Table 2. Crush in the form of materials, working principle and characteristics 粉碎形式 锤片式 齿爪式 卧式混合图片工作原理采用冲击式粉碎方法，利用内部六只高速运转的活动锤体和四周固定齿圈的相对运动，使物料经锤齿冲撞、摩擦，彼此间冲击而获得粉碎。粉碎好的物料经旋转离心力作用，通过筛孔筛选后进入捕集袋。它利用活动齿盘和固定齿盘问的高速相对运动，使被粉碎物料经齿冲击、摩擦及物料彼此间冲击等综合作用获得粉碎。结构简单、坚 固、运转平稳、粉碎效果良好，被粉碎物料可直接由主机磨腔中排出，粒度大小通过更换不同孔径的网筛获得。卧式混合机由U形容器、螺带搅拌叶片和传动部件组成；U形的长体筒体结构，保证了被混合物料（粉体、半流体）在筒体内的小阻力运动。正反旋转螺条安装于同一水平轴上，形成一个低动力高效的混合环境，螺带状叶片一般做成双层或三层，外层螺旋将物料从两侧向中央汇集，内层螺旋将物料从中央向两侧输送，可使物料在流动中形成更多的涡流，加快了混合速度，提高混合均匀度应用特点适宜粉碎化学物料、中药材等干燥的脆性物料。齿式粉碎机适用于医药、化工、农药、食品及粮食等行业，用途极为广泛。卧式混合机应用于农药、兽药、食品、化学品、生物、养殖业、陶瓷、耐火材料、塑胶、复合肥等固-固（即粉体与粉体）固-浆（即粉体与胶浆液）的混合，还特别适应粘稠的物料混合。2. 根据“可实现粉碎、排料功能”这一项，结合“物料输送装置的形式”，可形成如表3所示的两种方案4。 表3.输送装置的形式、工作原理及特点Table 3. Conveying device in the form, the working principle and characteristics输送形式螺旋式输送带输送图片工作原理旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送，使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。螺旋输送机旋转轴上焊的螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。特点螺旋输送机具有结构简单，制做成本低，密封性强、操作安全方便等优点，中间可多点装、卸料。广泛用于化工、 建材、冶金、粮食等部门，在倾角 20 的情况下，输送粘度不大、不易变质、不结块的粉状、颗粒状和小块物料。带式输送机主要特点是机身可以很方便的伸缩，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。7 机械系统方案的选用1.根据餐厨垃圾的组成成分复杂和粘度大这一特点，结合三种粉碎形式的特点，初步选用卧式混合机的粉碎混合原理和机构，并进行相应改进设计。2.根据可实现肥料的排出和装袋这一要求，选用可对物料进行混合和压缩的螺旋输送装置完成有机肥的排料。综合以上执行部件方案的选定，依据搅拌部件的特点，在实现干燥功能这方面依据箱体外壁安装加热板实现。综合起来便得到如章3所示的工作过程。8 动力系统的确定和箱体的设计8.1 电动机的选型 由于餐厨垃圾成分复杂、转速与排料过程所需转速不同以及处理收集来的粘性垃圾所需功率较大的特点，再加上本机只处于设计阶段，需要对实体样机进行性能检测实验这一要求，参照相近处理能力的饲料混合机的功率，本加工机选用7.5kw YVF2160M-6型变频调速电动机。8.2 动力传递方式的确定动力的常见传动方式有链传动、带传动和齿轮传动，其原理和特点见表45。 表4.传动方式、工作原理和特点Table 4. Transmission mode, the working principle and characteristics 传动形式带传动链传动齿轮传动图片工作原理带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。特点带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在2%以下）；同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动。齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。8.3 箱体的设计 1.结构的确定 因本加工机要先后完成搅拌、排料这两大主要工作过程，故箱体由搅拌筒、排料筒和连接钢板焊接而成，在这两大工作过程中又要实现物料的加热和干燥，依据这一要求，在箱体外壁加装加热板，通过与搅拌装置的配合实现物料的均匀受热和均匀干燥，箱体剖面结构如图5。 图5.箱体结构剖面图Figure 5. Box structure profile1. 螺旋输送器筒体 2. 箱体侧板 3. 搅拌筒体 4.加热板 5. 箱盖 6. 搅拌筒排料盖 7. 支撑螺旋阀 2.容积的确定 以城市社区的应用为例，城市社区按平均每栋楼住40户，每户每天产餐厨垃圾1.5公斤，而此机械每周运转一次计算，搅拌筒的容积大约为200L，排料筒接受干燥肥料，其容积约为50L。 3.高度的确定工作位置和工作器具设计的人机关系指导原则：(1)工作空间要求：按人体尺寸确定的各项技术原则与工作空间，应以人体活动的要求为依据；(2)操作姿势要求：身体姿势、体力和运动三者应适合操作并相互制约。我国成年男子平均身高为H=166.3cm，肘高为0.625H，肩高为0.8333H。综合以上要求和数据，确定箱体高度在1200mm左右。成人手部主要结构尺寸：手掌正向时手宽88.39mm，手长193.80mm，据此选用d=100mm的阀。 4.螺旋支撑阀位置的确定 由图6可知螺旋支撑阀O点的受力情况，其中F1为所受的重力，F2为支撑螺杆所受的分力。当F2最小时，角无限大，但此时螺杆为竖直放置；在角的增加过程中，极限位置点B逐渐向上移动，从而导致物料排不出。综合考虑上述情况，取= 45，螺杆与箱体侧板交点到输送筒中心线的距离为280mm。 图6.螺旋支撑阀的受力图 Figure 6. Spiral by trying to support the valve 5.箱盖的设计为利于干燥过程中水蒸气的蒸发，应将箱盖面积设计得尽量大，其长宽=1000mm220mm。 6.排水网的设计 餐厨垃圾中粒径最小的是米粒（4-6），故选用2mm2mm的方孔不锈钢网，网与搅拌器两侧轴承端盖焊接，借助端盖上的螺栓固定。 7.材料的选择 为使此机械的使用寿命长，工作时安全可靠，必须保证箱体既耐腐蚀、不易生锈，又要满足一定强度，最后还要考虑成本，故选取0Cr19Ni9不锈钢作为箱体材料。9 链轮的设计、计算 （说明：以下需表处都查自机械设计基础）9.1 链轮速度的确定设计链轮之前，首先应该确定传动链两端的转速。 1.搅拌器转速的确定经实验测定，含水率为75%左右的泔脚无法进行剪应力测试实验，即可知所需剪切力极小，可不予以考虑，对于泔脚中的骨头、石块、玻璃等坚硬物体，因对其粉碎要提供较大转速，而速度过大会造成垃圾中其它成分的过度粉碎，影响有机肥品质，因此对坚硬成分也不予以考虑。综上，在确定搅拌转速时，只要其转速能将厨余中的果皮、菜叶等切碎即可。参照水稻无支撑切割所需速度为10-20m/s这一数据，再依据水稻茎秆较菜叶、果皮的韧性为大，初步估计搅拌速度为10m/s，即搅拌转速为480r/min。 2.螺旋输送器转速的确定螺旋输送器转速对生产率有重要影响，目前用下列经验公式计算输送器最大许用转速：nmax=AD ,式中A为物料特性系数，取A=70，输送器转速在满足输送量的情况下不宜选的过高，更不能超过最大许用转速。根据经验取n=120r/min。9.2 链轮的齿数传动比 i= 480120=4假设链速为3.0-8.0m/s，根据表11-11选取Z1=21，则Z2=84。9.3 链条节数初选中心距40P,由Lp= 取Lp=102（节）9.4 计算功率 由表11-10查得工作情况系数KA=1.3，故Pc=KAP=1.37.5=9.75(kw)9.5 链条节距 由表11-13得小链轮齿数系数Kz=1.11,采用双排链，由表11-12得多排链系数Kp=1.7 由P0PcKzKp=9.751.111.7=5.17(kw） 根据P05.17（kw)，n1=480r/min,由表11-31查得选用16A型双排滚子链，由表11-9查得节距P=25.40mm。9.6 实际中心距Pt=P4 Lp-Z1+Z22+Lp-Z1+Z222+8Z2-Z122 =24.541O2-21+842+102-21+8422+884-2122 =571mm 取Pt=571(mm)9.7 验算链速 由v=n1Z1P601000=4802125.4601000=4.27m/s与原假设相符。9.8 选择润滑方式 根据链速v、节距P，由表11-32查得采用油浴飞溅润滑。9.9 链轮主要尺寸 1.分度圆直径d1=Psin180Z1=25.4sin18021170(mm) d2=Psin180Z2=25.4sin18084686(mm) 2.齿顶圆直径 da1=P(0.54+cot180z1)=P(0.54+cot18021)186(mm) da2=P(0.54+cot180z2)=P(0.54+cot18084)700(mm) 3.齿根圆直径 df1=d1-dr=170-14=156(mm) df2=d2-dr=686-14=672(mm)9.10 作用在轴上的压力 1.有效拉力F=1000Pv=10007.54.27=1756.44N 2.轴上载荷Fp=1.2KAF=1.21.31756.44=2740.05(N)10 执行部件的设计10.1 搅拌部件的设计由于在（2）搅碎和干燥过程中，垃圾含水率较高，易与高温箱体内壁粘结，故在双螺旋刀外径处设置两条钢带刮板，如图7。 图7.搅拌部件结构Figure 7. Mixing component structure依据处理能力要求，确定此部件长L=1500mm,螺旋搅刀外径D=400mm,采用0Cr19Ni9不锈钢空心轴，轴上焊接内外3组螺旋刀片，刀片由穿过空心轴的实心钢支撑，内、外螺旋刀片宽B=10mm,厚C=2mm,内外螺旋螺距均为S=375mm,n内螺旋外径d=220mm。10.2 排料部件的设计 考虑到此机械在输送肥料后要将肥料装袋，为节约肥料占袋空间，采用具有压缩功能的螺旋式输送部件完成排料功能。 参照谷物联合收割机螺旋输送器尺寸系列标准,采用SH9-004型号螺旋输送器，并加以改进设计，将原有35mm实心轴改为外径D=75mm、内径d=55mm的空心轴，将原有螺旋叶片外径160mm扩大至200mm，螺距调节为S=200mm。改进后结构尺寸如图8。 图8.螺旋输送部件结构Figure 8. Structure of screw conveyor components11 轴的设计和校核11.1 轴的设计 1.选择搅拌轴的材料并确定许用应力选用0Cr19Ni9不锈钢淬火处理，由表14-1查得强度极限520MPa,由表14-5查得其许用弯曲应力为0.2206MPa 2.确定搅拌轴的动力输入端直径 按扭转强度估算轴动力输入端直径，由表14-2取C=110，则考虑到轴上有键槽和固定螺孔，将轴的直径适当增大，则d=27.71+0.4=39.2(mm)，此段轴的直径和长度应与联轴器相符，联轴器选用WH7型十字滑块联轴器，其轴孔直径为40mm，与轴配合部分长度为112mm，故轴的动力输入端取40mm。 3.搅拌轴的各段长度和直径 段轴的直径为d1=40mm，该段要安装联轴器及小链轮，综合考虑确定长度L1=185mm，此处采用A型平键实现周向固定。段轴要安装SN209型滚动轴承座，依据轴承座标准尺寸确定轴径d2=45mm，考虑到此段长度应使大小链轮配合，取L2=219mm。段轴径依据轴承座标准尺寸取d3=55mm，此段要安装搅拌筒密封盖板、轴承端盖、6211型深沟球轴承及与搅拌空心轴连接，取L3=426mm。段轴为空心轴，其外径D4=75mm，内径d4=55mm，L4=1500mm，材料为热轧钢管。段上安装与段相对应零部件，故取d5=55mm，L5=271mm。段安装与段相对应的轴承座，取d6=45mm，L6=59mm。搅拌轴的结构、尺寸如图9。 图9.搅拌轴结构Figure 9. Stirring shaft structure 4.选择输送轴的材料并确定许用应力为保证改进后的输送轴的强度，选输送轴材料为0Cr19Ni9不锈钢淬火处理，查表14-1强度极限为520MPa,，查表14-5得许用弯曲应力0.2206MPa。 5.输送轴的各段长度和直径段连接离合器，离合器轴径为35mm，故此段轴径d1=35mm，参照离合器长度尺寸，确定L1=155mm，周向固定采用A型平键。段安装SN209型滚动轴承座，根据其标准尺寸，确定该段轴径d2=45mm，长度L2=69mm。段依据轴承座标准尺寸取d3=55mm，轴上要分别安装51211型推力球轴承、轴承盖板、密封盖板并与输送空心轴连接，故其长度取L3=26mm。段为输送器空心轴，外径D4=75mm，内径d4=55mm，长度L4=1500mm。段安装与段对应的零部件，故d5=55mm，L5=246mm。段段安装与段相对应的轴承座，取d6=45mm，L6=59mm。输送轴的结构、尺寸如图10。图10.输送轴的结构Figure 10. Conveying the structure axis11.2 轴的校核选搅拌轴进行校核：已知A点所受圆周力为Ft=1756N，径向力Fr=2740N,轴向力太小忽略不计；C点所受圆周力Ft=4435N，径向力、轴向力较小可忽略不计。1.分别求出B、D点所受的周向力和径向力并绘制受力图，如图b由FrBAB=FrDAD FrA+FrD=FrB 求得FrD=315N FrB=3055N由FtBAB+FtCAC=FtDAD FtA+FtC=FtB+FtD 求得FtB=3255N FtD=2936N2.分别求出水平面、垂直面弯矩，并绘制弯矩图，如图c、d由MBH=FtAAB=1756219=3.8105Nmm MCH=FtCAC-FtBBC=44351245-32551026=2.2106Nmm由MBV=FrAAB=2740219=6.0106 NmmMCV=FrCAC-FrBBC=-30551026=-3.1106Nmm3.分别求合成弯矩并绘制合成弯矩图，如图eMB=MBH2+MBV2=3.81052+6.01052=7.1105NmmMC=MCH2+MCV2=2.21062+-31.1062=3.8106Nmm4.求C点转矩并绘制转矩图，如图f由T=FtCd2=44354102=9.1105 Nmm5.求C点当量弯矩由MCe=MC2+T2=3.81062+0.69.11052=3.8106Nmm。此处可将轴的扭转剪应力应看做脉动循环，取=0.6。6.校核危险截面处的强度由图分析危险截面在B、C点处，对该两点进行校核B截面：eB=MBWB=7.11050.1453=77.9MPa206MPaC截面：eC=MCeWC=3.81060.1753=90MPa206MPa 故轴的强度足够。 图11.轴的强度计算Figure 11. Axis Strength12 机架的结构设计 为保证该机械在工作过程中不发生稳定性的问题，采用60方钢焊接框架进行支撑，并在较大受力处焊接加强肋板。13 本机的应用前景和待解决的问题13.1 应用前景保护环境是我国的一项基本国策。随着能源的紧张和人们环保意识的增强，对餐厨垃圾的再利用逐渐为人们所认识，妥善处理餐厨垃圾已成为当务之急。从20世纪70年代起，一些国家便着手进行餐厨垃圾的再利用研究。我国的餐厨垃圾再利用研究刚刚起步，但前景乐观。我国有丰富的餐厨垃圾资源，有极大的潜在效益。而餐厨垃圾肥料加工机可在城市餐厅，食堂以及社区进行大规模推广，在源头解决餐厨垃圾带来的各种问题，让消费者吃上放心食品；所产生的有机肥料具有巨大附加值，为和谐社会的建设做出更大贡献。由此可见，餐厨垃圾肥料加工机有相当可观的应用前景。13.2 待解决的问题由于本机暂处于理论设计阶段，在机械性能方面还有待检测完善，突出表现在以下几个方面：1.机械的稳定性：由于支撑架是由60方钢及加强肋板制作，而整机的相对较高，所以机械稳定性方面有待加强改进。2.机械各个功能的协调性优化：因本机兼具搅拌、干燥、发酵等功能，所以需要对这些功能的协调性进行优化，例如：搅拌速度与干燥加热温度的确定，发酵过程中湿度、PH值、温度的调节等。14 总结通过近两个月的毕业设计，经历了方案提出理论论证结构设计绘制图纸编写说明书这几个过程，尤其在结构设计和绘制图纸阶段，将四年所学的知识进行了大汇总，复习并巩固了知识内容，梳理了知识框架。感觉收获颇丰，从中初步体会到了设计者的辛苦和乐趣，虽然这次设计只是设计人生的起步，但我相信自己会在这条路上走的越来越远。参考文献：1 王丹阳，弓爱君等.北京市餐厨垃圾的处理现状及发展趋势J.环境卫生工程，2010.2.2 刘会友，王俊辉等. 厌氧消化处理餐厨垃圾的工艺研究J.能源技术，2005.8.3 李长河.农副产品加工机械使用技术问答M.人民交通出版社，2001.4 吴守一.农业机械学M.中国农业机械出版社，1981.5 张祖立,程玉来等.机械设计基础M.中国农业大学出版社,2004.6 徐灏.新编机械设计手册M.北京:机械工业出版社,1991.7 刘鸿文.材料力学M.高等教育出版社,2004.1.8 濮良贵,纪名刚.机械设计M.高等教育出版社,1996.9 吴宗泽.机械设计课程设计手册M.高等教育出版社,2006.10 沈林生.农产品加工机械M.机械工业出版社，1988.11 孙学强.机械制造基础M.机械工业出版社，2007.12 张淑娟,全腊珍.画法几何与机械制图M.中国农业出版社,2007.13 刘贞富,耿效华.新编农产品加工机械使用维修M.机械工业出版社，2001.14 李宝筏.农业机械学M.中国农业出版社,2003.15 徐学林.互换性与测量技术基础M.湖南大学出版社,2005.16 寻立之，刘炳生等.活性有机肥快速生成技术的研究J.湖南农业科学，2005.4.17 蒋建国,邓舟等.生物反应器填埋技术发展现状及研究前景J.环境污染与防治，2005.4.18 毕永利,李佳慧.筒式烘干机搅龙主要参数优化设计J.长春大学学报，2001.4.致 谢本论文是在李明老师的悉心指导和热情关怀下完成的，非常感谢老师一直以来的帮助，尤其在设计理念方面给了我很大的启发。从论文的选题到论文的写作，自始至终都是在导师的精心指导和细致安排下完成。老师和蔼的态度和治学的严谨，给我留下很大的印象。同时，在论文的研究和设计过程中，得到了很多同学的关心、支持和帮助，再一次对各位老师、同学、朋友表示衷心的感谢。 20