畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-立式垃圾破袋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

學(xué)校代碼：10128學(xué)號(hào)：學(xué)校代碼：10128學(xué)號(hào)：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（題目:立式垃圾破袋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)題目:立式垃圾破袋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)院：機(jī)械學(xué)院系別：機(jī)械系專業(yè)：機(jī)械電子工程班級(jí)：機(jī)電09指導(dǎo)教師：講師二〇一三年六月摘要現(xiàn)今無論是發(fā)展中國家還是發(fā)達(dá)國家，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的日益提高，有形物質(zhì)消費(fèi)品的快速增長(zhǎng)，城市垃圾的數(shù)量也在日益增加，它污染生態(tài)環(huán)境，占用土地資源，已演變?yōu)槿祟惒坏貌幻鎸?duì)的一個(gè)嚴(yán)峻的環(huán)境問題。但不容否認(rèn)的是，垃圾中也蘊(yùn)含著一筆不可小覷的“礦藏”，通過垃圾處理過程，可分解出很多再循環(huán)利用的物質(zhì)[1][13]，這為我國提出的構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)，能夠做出很大的貢獻(xiàn)。因此，垃圾處理問題是一個(gè)亟待解決的重大問題。在我國，垃圾普遍是裝在一定規(guī)格的塑料袋中的。垃圾運(yùn)到垃圾處理場(chǎng)后，第一道工序就是將垃圾袋進(jìn)行破袋處理，而我國很長(zhǎng)一段時(shí)間采用的破袋方式都是人工處理。這種破袋方式的弊端很多，如工作進(jìn)度慢，對(duì)工作人員的身體造成傷害，很多可再循環(huán)利用的物質(zhì)被損壞等。但隨著我國科技水平的提高，很多大型垃圾處理場(chǎng)也都采用了新的破袋方式，例如激光破袋等。本文設(shè)計(jì)了一款主軸為立式的垃圾破袋機(jī)，可實(shí)現(xiàn)直徑在一定范圍內(nèi)的袋裝垃圾進(jìn)行破袋處理，從而使里面的垃圾暴露出來，以便進(jìn)行下一道工序。本文所設(shè)計(jì)的垃圾破袋機(jī)主要結(jié)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、刀盤、主軸、主軸支架、鋼桶等主要部件組成。其次，本文考慮了刀具的避讓問題與防纏繞裝置的設(shè)計(jì)問題，以便更好地對(duì)袋裝垃圾進(jìn)行破袋處理。關(guān)鍵詞：垃圾；破袋；立式；避讓；防纏繞AbstractWhetherdevelopingcountriesordevelopedcountriestoday,withtherapiddevelopmentofsocialeconomy,people'slivingstandardisincreasingdaybyday,therapidgrowthofthetangiblematerialconsumergoods,thenumberofurbangarbagearealsoincreasing,itsecologicalenvironment,landresources,hasevolvedintoahumanhavetofacethesevereenvironmentalproblems.Butthereisnodenyingthefactthatwastealsocontainsa"minerals"tobereckonedwith,throughthegarbagedisposalprocess,canbreakdownalotofrecyclingmaterial,thisisourcountryproposedtobuildaconservation-mindedsociety,canmakeagreatcontribution.So,theproblemofwastedisposalisamajorproblemtobesolved.inourcountry,thegarbageiscommonincertainspecificationsoftheplasticbags.Trashtothelandfill,thefirststepistogarbagebagsbrokenbagprocessing,andforalongtimeinChinabywayofbrokenbagismanualhandling.Thiswayofbrokenbagofalotofshortcomings,suchasworkprogressslowly,causeharmtoworkershealth,muchtorecyclingmaterialdamage,etc.Butwiththeimprovementofscienceandtechnologyinourcountry,manylargelandfillalsoadoptedanewwayofbrokenbags,suchaslasertornbags.thispaperdesignedaspindleforgarbagebagmachine,verticaldiametercanberealizedwithinacertainrangeofgarbagebagsbrokenbagprocessing,sothattheinsideofthegarbageexposed,forthenextworkingprocedure.Thisgarbagebagmachinemainstructurebythemotor,beltpulley,knives,plate,shaft,shaftbracket,steeldrumandothermajorparts.Secondly,thispaperconsideredthecollisionavoidanceproblemofcuttingtoolandthewindingdevicedesignproblems,inordertobetterforgarbagebagsbrokenbagprocessing.keywords:garbage;Tornbags;Vertical;Giveway;Thewinding目錄TOC\o"1-3"\h\u11586緒論 122258第一章垃圾破袋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2192891.1工作原理 237561.2總體方案設(shè)計(jì) 2174871.3傳動(dòng)部分的介紹 3166411.4主軸部分的介紹 4237541.5破袋部分的介紹 421441第二章各組成零件的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 6205002.1電動(dòng)機(jī)的選擇 6140482.2皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 6125112.3楔鍵的尺寸與校核 11129732.4鋼桶及支架尺寸材料 12115392.5刀盤及刀片尺寸 1243162.6主軸與軸承的強(qiáng)度校核 13136342.6.1主軸的壓桿穩(wěn)定問題 13160632.6.2主軸的抗彎扭校核 14195652.6.3軸承的校核 1614945第三章刀具的避讓與防纏繞裝置 17110723.1刀片避讓機(jī)構(gòu)的工作原理 17269763.2破袋刀片的布置及形狀 18312233.3防纏繞裝置 1812221第四章相關(guān)軟件的介紹 20159974.1CAXA電子圖版 203574結(jié)論 2118575參考文獻(xiàn) 222342致謝 23緒論垃圾是人類生活的必然產(chǎn)物，在我國，垃圾普遍是用一定規(guī)格的塑料袋裝填的，這給人們生活帶來方便的同時(shí)也給垃圾處理場(chǎng)所處理垃圾增添了一定的麻煩，因而垃圾破袋機(jī)應(yīng)用而生。垃圾破袋工作是垃圾處理過程中的第一道工序，它是必不可少的設(shè)備之一[2]。伴隨著垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重，占用的耕地面積越來越多，人們對(duì)垃圾問題的認(rèn)識(shí)也就越來越深化[3]。為了解決城市垃圾所帶來的一系列問題，各國政府都相繼投入了大量的人力物力和財(cái)力，取得了不小的成果。我國起初對(duì)垃圾問題的認(rèn)識(shí)不深，對(duì)相應(yīng)技術(shù)的研究和設(shè)備的開發(fā)起步較晚，大部分采用的是人工破袋的方式，工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度高，破袋效率低，或是將礦山的破碎設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，效果都并不理想[14]。因此，該課題的研究意義重大。本課題所設(shè)計(jì)的立式垃圾破袋機(jī)，其基本原理是由電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸上的道具轉(zhuǎn)動(dòng)撕裂開塑料袋，使其中的各類垃圾暴露出來。刀具是垃圾破袋機(jī)的重要組成部分，它承擔(dān)著破碎任務(wù)中最重要的角色，因此，刀具的外形設(shè)計(jì)十分的重要。本設(shè)計(jì)刀具外形采用的是鋸齒形狀，這樣能更加容易更加充分的撕裂開垃圾袋。刀具安裝在刀盤上，并采用扭簧連接，可以避免刀具碰到堅(jiān)硬物體，打壞刀具。本設(shè)計(jì)采用豎直放置兩個(gè)主軸的方案，每個(gè)主軸放置四個(gè)刀盤，每個(gè)刀盤均勻放置六組刀片，能夠充分的接觸并撕裂垃圾袋。第一章垃圾破袋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1工作原理電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)有袋裝垃圾通過自身重力從進(jìn)料口落入破袋機(jī)時(shí)，破袋機(jī)的內(nèi)部布置了一對(duì)豎直對(duì)稱的主軸，主軸上各自安裝了四組刀盤，可以將垃圾袋從兩邊撕裂割破，從而使袋裝垃圾暴露倒出，落入到鋼桶下的傳送帶上，進(jìn)行下一道工序。如若碰到第一組刀盤破袋不完全的情況時(shí)，塑料袋會(huì)落入下一組刀盤，刀盤上的刀片將會(huì)繼續(xù)撕裂割破塑料袋。由于我國的城市生活垃圾屬于混合袋裝收集，成分復(fù)雜且含有不同軟硬度的垃圾，故增添了主軸纏繞或刀片破壞的不安因素，增大了破袋設(shè)備的設(shè)計(jì)難度[12]。對(duì)于解決的辦法將會(huì)在下面的文章中進(jìn)行說明。1.2總體方案設(shè)計(jì)破袋機(jī)通常主要由電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、主軸、軸承、鋼桶、鋼桶架、刀盤、刀具等部件組成。相比較臥式的垃圾破袋機(jī)，立式的破袋機(jī)更加的節(jié)省了空間，占用的面積更小。但相比較臥式破袋機(jī)而言，立式破袋機(jī)的破袋完全度是個(gè)問題，因此我個(gè)人認(rèn)為立式破袋機(jī)適用于一些自重較輕但體積較大的袋裝垃圾。本文的設(shè)計(jì)方案是，破袋機(jī)內(nèi)布置了一對(duì)豎直對(duì)稱的主軸，皮帶輪作為一級(jí)減速器，分別連接電動(dòng)機(jī)與主軸，使電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到主軸的速度降低，主軸上沿軸向均勻布置四組刀盤，每組刀盤均勻布置六組刀片，從而能夠更加充分的進(jìn)行破袋任務(wù)。每組刀盤靠鍵與主軸連接，從而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀盤與刀盤之間靠套筒進(jìn)行定位。主軸用固定架固定于鋼桶上，鋼桶靠鋼桶架支撐于地面上。圖1-1主軸支撐架1.3傳動(dòng)部分的介紹帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪（主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪）和傳動(dòng)帶。當(dāng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用帶輪和傳動(dòng)帶間的摩擦或嚙合作用，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過傳動(dòng)帶傳遞給從動(dòng)帶輪。帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中應(yīng)用及其廣泛。根據(jù)傳動(dòng)帶的橫截面形狀的不同，可分為平帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)和多楔帶傳動(dòng)，本文所采用的是V帶傳動(dòng)。V帶的橫截面成等腰梯形，帶輪上也作出相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)的時(shí)候，V帶的兩個(gè)側(cè)面和輪槽接觸，槽面的摩擦可以提供更大的摩擦力。此外，V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，帶是彈性體，能夠緩和載荷的沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)且無噪聲，廣泛應(yīng)用于紡織機(jī)械、機(jī)床以及一般的動(dòng)力傳動(dòng)上。圖1-2V帶傳動(dòng)1.4主軸部分的介紹主軸是垃圾破袋機(jī)的主要組成部件，本設(shè)計(jì)所研究的是立式垃圾破袋機(jī)，故主軸是豎直放置的。它通過傳動(dòng)帶與電機(jī)相連，主軸上裝有大皮帶輪連接傳動(dòng)帶。由于主軸承受徑向力和軸向力，本設(shè)計(jì)采用角接觸球軸承，軸承的作用主要是支撐主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，主軸上還有鍵槽，用于固定軸和刀盤。角接觸球軸承能夠同時(shí)承受軸向和徑向兩方向的載荷，也可以單獨(dú)的承受軸向的載荷，它能在較高的轉(zhuǎn)速下工作，承受載荷的能力與它的接觸角的大小是有關(guān)系的，接觸角越大，它的軸向承載能力就越強(qiáng)。刀盤與主軸的連接主要靠楔鍵連接。鍵的上下兩面是工作面，鍵的上表面和與它相配合的輪轂鍵槽底面均具有1:100的斜度。裝配后，鍵即楔緊在軸和輪轂的鍵槽里。工作時(shí)，靠鍵的楔緊作用來傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還可以承受單向德軸向載荷，對(duì)輪轂起到單向的軸向固定作用。楔鍵的側(cè)面和鍵槽側(cè)面間有很小的間隙，當(dāng)轉(zhuǎn)矩過載時(shí)而導(dǎo)致軸與輪轂發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鍵的側(cè)面能想平鍵那樣參加工作。因此，楔鍵連接在傳遞有沖擊和振動(dòng)的較大轉(zhuǎn)矩時(shí)，仍能保證連接的可靠性。圖1-3楔鍵示意圖1.5破袋部分的介紹破袋部分是破碎機(jī)的核心組成部分，它由刀盤和刀片兩部分組成。刀盤固定在主軸上，刀片安裝在刀盤上。這種分開式的設(shè)計(jì)方法優(yōu)點(diǎn)是在某一零件損壞時(shí)可以及時(shí)的拆卸更換其他零件，以免整體損壞。刀片的整體排布與刀齒的形狀是破袋的兩個(gè)關(guān)鍵性因素。刀片數(shù)過少，破袋效果不明顯，刀片數(shù)過多，不利于破袋機(jī)構(gòu)避讓部分的設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的破袋部分，每個(gè)刀盤上均勻布置六把刀片，不僅破袋效果明顯，且不影響避讓部分的設(shè)計(jì)。破袋刀片是直接作用在袋裝垃圾上的零件，其外形是直接影響破袋效果的關(guān)鍵性因素之一，因此刀片的外形設(shè)計(jì)十分的重要。本設(shè)計(jì)采用鋸齒形刀齒，可達(dá)到更好地破袋效果。在進(jìn)行破袋活動(dòng)時(shí)，刀片是主要的受力零件，它的硬度、強(qiáng)度和耐腐蝕性要求較高。因此，選用65Mn鋼作為刀片的材料。圖1-4刀片示意圖第二章各組成零件的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算2.1電動(dòng)機(jī)的選擇對(duì)于一般的生產(chǎn)機(jī)械，在滿足生產(chǎn)要求的前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、維修方便的電動(dòng)機(jī)。一般來說，交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī)，交流異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于交流同步電動(dòng)機(jī)，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)。所以在系列產(chǎn)品中優(yōu)先選用Y系列產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)采用的電機(jī)型號(hào)為Y100L2-4型三相異步電動(dòng)機(jī)[4]，額定功率3kw，額定轉(zhuǎn)速1430rpm，額定電壓380v。使用條件：環(huán)境溫度：-15℃＜θ＜40℃海拔：不超過1000m防護(hù)等級(jí)：IP44、IP54、IP55電壓：380V，可選220-760V之間任何電壓值額定頻率：50Hz、60Hz工作方式：S1絕緣等級(jí)：B級(jí)、F級(jí)、H級(jí)連接方式：3KW及以下Y接法、4KW及以上為△接法Y100L2-4型三相異步電動(dòng)機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)合和無特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。2.2皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算垃圾破袋機(jī)的動(dòng)力來源于電動(dòng)機(jī)，而電動(dòng)機(jī)自身的轉(zhuǎn)速過快并不能滿足破袋機(jī)的實(shí)際工作要求，所以需要減速器對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用傳動(dòng)帶作為一級(jí)減速裝置，帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)。帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇帶的型號(hào)、確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度、根數(shù)、中心距、帶輪的材料、基準(zhǔn)直徑以及結(jié)構(gòu)尺寸、初拉力和壓軸力、張緊裝置等[5]。垃圾破袋機(jī)工作環(huán)境為：載荷變動(dòng)較小，傳動(dòng)比，破袋機(jī)平均每天工作8個(gè)小時(shí)。確定計(jì)算功率計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率和帶的工作條件而確定的式中：——計(jì)算功率，；——工作情況系數(shù)，?。C(jī)械設(shè)計(jì)書表8-7）；——所需傳遞的額定功率，。計(jì)算得選擇V帶的帶型根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，從圖3-1選取普通V帶的帶型為A型。圖2-1普通V帶選型圖初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)V帶的選型，參考表3-1和表3-2確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑，應(yīng)使≥。表2-1V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑槽型YZABCDE205075125200355500表2-2普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列帶型基準(zhǔn)直徑Y(jié)20,22.4,25,28,31.5,40,45,50,56,63,71,80,90,100,112,125Z50,56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,630,710,800A75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,630,710,800B125,132,140,150,160,170,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,600,630，710,750,800,900,1000,1120C200,212,224,236,250,265,280,300,315,335,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120,1250,1400,1600,2000D355,375,400,425,450,475,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1060,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000E500,530,560,600,630,670,710,800,900,1000,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000,2240,2500驗(yàn)算帶速根據(jù)式計(jì)算帶的速度，得。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，帶速不宜過低或過高，一般應(yīng)使，，最高不超過30，速度滿足。計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑由計(jì)算，并根據(jù)表3-2加以圓整，得。確定中心距，并選擇V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度1）初選中心距中心距大，可以增加皮帶輪的包角，減少單位時(shí)間內(nèi)循環(huán)次數(shù)，而且有利于延長(zhǎng)皮帶的使用壽命，減少經(jīng)濟(jì)成本。但是中心距過大會(huì)引起皮帶傳動(dòng)波動(dòng)程度，降低了皮帶傳動(dòng)的平穩(wěn)性，對(duì)于軸部分也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)波動(dòng)沖擊，使得軸產(chǎn)生波動(dòng)沖擊，不利于軸部件的長(zhǎng)期使用。為了保證整體破袋機(jī)效率高效，并且不引起帶輪波動(dòng)，所以選擇合適的帶輪中心距可以為系統(tǒng)工程的穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用。一般來說中心距為≤≤式中，為初選的中心距，。根據(jù)中心距初選公式，取。計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng)計(jì)算得，帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)由機(jī)械設(shè)計(jì)書表8-2選取得。計(jì)算中心距及其變動(dòng)范圍傳動(dòng)的實(shí)際中心距近似為計(jì)算得，考慮到帶輪的制造誤差，帶長(zhǎng)誤差，帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要，常給出中心局的變動(dòng)范圍為分別計(jì)算得，。驗(yàn)算小帶輪上的包角（2-1）（2-2）（2-3）由式（2-2）和（2-3）可知，小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角。又由式（2-1）可知，小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總摩擦力。因此，打滑只可能在小帶輪上發(fā)生。為了提高帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)使計(jì)算得，滿足條件。確定帶的根數(shù)為了使各根V帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過多，一般少于10根。式中：——當(dāng)傳動(dòng)比不等于1時(shí)，單根V帶額定功率的增量，取，參見機(jī)械設(shè)計(jì)書表8-4b；——當(dāng)包角不等于時(shí)的修正系數(shù)，取,參見機(jī)械設(shè)計(jì)書表8-5；——當(dāng)帶長(zhǎng)不等于試驗(yàn)規(guī)定的特定帶長(zhǎng)時(shí)的修正系數(shù)，取，參見機(jī)械設(shè)計(jì)書表8-2。計(jì)算得，取帶數(shù)為3根。確定帶的初拉力由式（2-1），并計(jì)入離心力和包角的影響，可得單根V帶所需的最小初拉力為計(jì)算得安裝時(shí)，應(yīng)保證初拉力大于上述數(shù)值，但也不應(yīng)過大。計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承，需要計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力式中，為小帶輪的包角。計(jì)算得。2.3楔鍵的尺寸與校核鍵的位置b(mm)l(mm)h(mm)d(mm)電動(dòng)機(jī)848728大皮帶輪848730刀盤1440945楔鍵的主要失效形式是相互楔緊的工作面被壓潰，故需校核各個(gè)工作面的抗擠壓強(qiáng)度。當(dāng)傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，為了便于計(jì)算，把鍵和軸視為一體，并將下方分布在半圓柱面上的徑向壓力用集中力F代替，由于這時(shí)軸與輪轂有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，軸與輪轂也都產(chǎn)生了微小的扭轉(zhuǎn)變形，故沿鍵的工作長(zhǎng)度l及沿寬度b上的壓力分布情況均較以前發(fā)生了變化，壓力的合力F不再通過軸心。計(jì)算時(shí)假設(shè)壓力沿鍵長(zhǎng)均勻分布，沿鍵寬為三角分布，取,,由鍵和軸一體對(duì)軸心的受力平衡條件得到工作面上壓力的合力為則楔鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件為式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.m；d——軸的直徑，mm；b——鍵的寬度，mm；l——鍵的工作長(zhǎng)度，mmf——摩擦系數(shù)，取0.15。計(jì)算得，，滿足要求，滿足要求，滿足要求故所有楔鍵強(qiáng)度均滿足要求。2.4鋼桶及支架尺寸材料考慮袋裝垃圾尺寸的問題，鋼桶的直徑定為1000mm，高度為1000mm，出料口直徑為500mm，進(jìn)料口為85mm，鋼桶的材料采用普通45#鋼。.圖2-2鋼桶示意圖鋼桶支架采用肋板支架形式，高度為1600mm，四個(gè)支架均勻分布在鋼桶外壁上，這樣支撐既減輕重量，又支撐穩(wěn)定[11]。2.5刀盤及刀片尺寸刀盤采用的是圓盤形式，內(nèi)圓與主軸相連，刀片裝于刀盤上。內(nèi)圓直徑為80mm，外圓為150mm。刀片前端是鋸齒形，刀片尾部是一個(gè)半徑為195mm的圓弧。圖2-3刀盤刀片裝配圖2.6主軸與軸承的強(qiáng)度校核2.6.1主軸的壓桿穩(wěn)定問題壓力與桿件軸線重合，當(dāng)壓力逐漸增加，但小于某一極限值時(shí)，桿件一直保持直線形狀的平衡，即使用微小的側(cè)向干擾力使其暫時(shí)發(fā)生輕微彎曲，干擾力解除后，它仍將恢復(fù)直線形狀。這表明壓桿直線形狀的平衡是穩(wěn)定的。當(dāng)壓力逐漸增加到某一極限值時(shí)，壓桿的直線平衡變?yōu)椴环€(wěn)定，將轉(zhuǎn)變?yōu)榍€形狀的平衡。這時(shí)如再用微小的側(cè)向干擾力使其發(fā)生輕微彎曲，干擾力解除后，它將保持曲線形狀的平衡，不能恢復(fù)原來的直線形狀。上述壓力的極限值稱為臨界壓力或臨界力，記為[6]。主軸橫截面的慣性矩計(jì)算得主軸的臨界壓力為計(jì)算得軸上皮帶輪的重量與刀盤的重量遠(yuǎn)小于，故軸在豎直方向上是穩(wěn)定的。2.6.2主軸的抗彎扭校核本課題所設(shè)計(jì)的主軸，既需承受彎矩又要承受扭矩，故應(yīng)按軸的彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。（1）軸的受力簡(jiǎn)圖圖2-4軸的載荷分析圖根據(jù)軸的載荷分析圖得出，截面A為危險(xiǎn)截面，故針對(duì)A截面做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。根據(jù)第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為式中：——軸的計(jì)算應(yīng)力，；——軸所受的彎矩，；——軸所受的扭矩，；——軸的抗彎截面系數(shù)，；——對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力?？箯?、抗扭截面系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算得，，表2-3軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑硬度抗拉強(qiáng)度極限屈服強(qiáng)度極限45正火回火≤100170～217590295>100～300162～217570285調(diào)質(zhì)≤200217～255640355續(xù)表2-3材料牌號(hào)抗拉強(qiáng)度極限屈服強(qiáng)度極限彎曲疲勞極限剪切疲勞極限許用彎曲應(yīng)力備注4559029525514055應(yīng)用最廣泛57028524513564035527515560由表2-3查得，，故滿足要求。2.6.3軸承的校核由上得知，,。滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式由于，故。計(jì)算得，,。選取作為校核力查表2-4，表2-4溫度系數(shù)軸承工作溫度≤120125150175200225250300350溫度系數(shù)計(jì)算得，，滿足要求。第三章刀具的避讓與防纏繞裝置伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平在日益提高，同時(shí)增強(qiáng)的還有大家的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。城市化進(jìn)程在不斷加快，垃圾袋裝化也已逐步成為許多城市生活垃圾的收集處理方式。因此，袋裝垃圾的破袋問題是垃圾處理首要解決的問題。目前，我國垃圾的主要收集方式屬于混裝收集，由于袋裝垃圾所用的垃圾袋規(guī)格不一，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)大袋套小袋的情況，大大增加了破袋的難度。其次，混裝垃圾中，成分復(fù)雜，含有軟、硬、脆、韌等各種物料[7]，在進(jìn)行破袋活動(dòng)時(shí)，刀片碰到硬、脆性物料時(shí)，可能會(huì)打壞刀片自身，因而為了保證設(shè)備的正常工作，破袋機(jī)構(gòu)必須要有避讓裝置[15]。我國的城市生活垃圾中，含有大量的水分和灰土，垃圾的粘附性較大，容易粘連在刀片上，使破袋機(jī)受阻。不僅如此，垃圾中的纖維物質(zhì)和較長(zhǎng)的帶狀物較多，這些物料也容易纏繞進(jìn)破袋機(jī)的主軸上，從而使破袋機(jī)工作受阻。因此，防纏繞能力也是破袋機(jī)構(gòu)工作的一個(gè)重要體現(xiàn)。3.1刀片避讓機(jī)構(gòu)的工作原理刀片遇到垃圾中大塊堅(jiān)硬物料與普通易碎物料時(shí)所受的力是并不一樣的。當(dāng)遇到易碎物料時(shí)，刀片可對(duì)其直接進(jìn)行破碎。而遇到不易破碎的物料時(shí)，刀片的避讓裝置就發(fā)揮了作用。刀盤以一定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力和扭簧預(yù)緊力的作用，刀盤上的刀片呈輻射狀運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)遇到不易破碎的物料時(shí)，刀片的一部分動(dòng)能用來克服阻力，但當(dāng)扭簧的預(yù)緊力不足以維持刀片起初的位置時(shí)，刀片的速度就會(huì)降低，刀片會(huì)產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn)角度。由于刀盤的旋轉(zhuǎn)角速度不變，刀片在克服阻力后或避讓堅(jiān)硬物料之后，在離心力和扭簧預(yù)緊力的作用下，刀片又回轉(zhuǎn)到其初始的位置[8]。圖3-1刀片的避讓機(jī)構(gòu)3.2破袋刀片的布置及形狀刀的排布和刀齒形狀是破袋破碎的兩個(gè)關(guān)鍵因素。為使設(shè)備具有最佳破袋效果,根據(jù)垃圾的物料特性及刀的受力狀況，刀盤沿軸向均布排列,徑向平面上刀片均勻分布。刀盤沿軸向均布4組,刀盤徑向平面內(nèi)均布6把刀片?？紤]到袋裝垃圾的大小規(guī)格不同和刀片的維修、更換，將刀盤上的刀及避讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成互相獨(dú)立部件。根據(jù)刀片在破袋時(shí)的作用和受力狀況，將刀齒作成“弧形”帶月牙齒狀，見圖3-1。這樣刀齒能對(duì)垃圾袋進(jìn)行撕扯，從而實(shí)現(xiàn)充分的破袋。刀片后部是圓弧狀，在避讓時(shí)，不僅單個(gè)刀片能夠有足夠的空間進(jìn)行回轉(zhuǎn)避讓，六組刀片也都有充足的空間進(jìn)行避讓活動(dòng)。3.3防纏繞裝置垃圾中纖維物質(zhì)與長(zhǎng)度較長(zhǎng)的物料較多，容易纏繞在主軸上，迫使破袋機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如若用人力進(jìn)行清理，工作十分繁重。因此，城市生活垃圾破袋設(shè)備應(yīng)采用有效的措施來增強(qiáng)設(shè)備的防纏繞能力。本課題所設(shè)計(jì)的防纏繞設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，由一塊圓弧形的鋼板組成，鋼板與箱體用螺栓連接與固定。圓弧上，與刀具相對(duì)應(yīng)的位置開有槽，刀片可以從槽內(nèi)伸出，從而進(jìn)行破袋工作。這樣的設(shè)計(jì)既可以保護(hù)主軸不被纖維物質(zhì)或長(zhǎng)度較長(zhǎng)的物料所纏繞，也可以起到保護(hù)主軸和刀具的作用?；⌒蔚膿醢逶O(shè)計(jì)還可以使垃圾沿兩擋板之間的空間落下，且可降低袋裝垃圾下落的速度，是垃圾袋與刀片充分接觸，提高破袋效率。圖3-2防纏繞板示意圖第四章相關(guān)軟件的介紹4.1CAXA電子圖版本課題采用的二維制圖軟件是CAXA電子圖版2009版，目前最新的版本是電子圖版2013版。CAXA即北京數(shù)碼大方科技，是中國領(lǐng)先的CAD和PLM供應(yīng)商，是我國制造業(yè)信息化的優(yōu)秀代表和知名品牌，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列化CAD、CAPP、CAM、DNC、EDM、PDM、MES、MPM等PLM軟件產(chǎn)品和解決方案，覆蓋了制造業(yè)信息化設(shè)計(jì)、工藝、制造和管理四大領(lǐng)域，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于裝備制造、電子電器、汽車、國防軍工、航空航天、工程建設(shè)、教育等各個(gè)行業(yè)。CAXA電子圖版的功能特點(diǎn)：全面兼容AutoCAD、友好的用戶界面、智能交互和強(qiáng)大的編輯與繪圖工具?；赨nicode編碼全新開發(fā)，全面兼容AutoCAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，直接讀入和編輯文字、剖面線、多義線、多線、塊、表格等，直接對(duì)應(yīng)AutoCAD的圖層、線型、標(biāo)注和文本風(fēng)格，避免文字錯(cuò)位和亂碼，全面支持AutoCAD的應(yīng)用模式。用戶界面，最新的版本支持多窗口和多圖紙空間并行設(shè)計(jì)，優(yōu)化了工作空間，支持新老界面切換，全面提高使用效率。智能交互，提供了智能捕捉、導(dǎo)航、正交、極軸和三視圖導(dǎo)航等輔助繪圖方式，增強(qiáng)動(dòng)態(tài)提示和輸入功能。強(qiáng)大的編輯和繪圖工具，基本的曲線繪圖及模塊化繪圖工具，可迅速生成復(fù)雜工程曲線，塊并聯(lián)、在位編輯、格式刷、屬性窗口、文字編輯器等智能化功能，支持設(shè)計(jì)人員快速、高效完成復(fù)雜工程任務(wù)。工程標(biāo)注智能尺寸標(biāo)注功能，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別標(biāo)注對(duì)象特征，一個(gè)命令就可完成多種類型的標(biāo)注，提供符合國際的輔助尺寸標(biāo)注、坐標(biāo)標(biāo)注以及工程標(biāo)注工具，支持標(biāo)注捕捉、夾點(diǎn)編輯的尺寸關(guān)聯(lián)。提供了符合最新國標(biāo)的參量化圖庫和構(gòu)件庫。共有20多個(gè)大類，1000余種，將近30000個(gè)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)圖符，并提供完全開放式的圖庫管理和定制手段，方便快捷的建立、擴(kuò)充企業(yè)的參數(shù)化圖庫和構(gòu)件庫。結(jié)論本文根據(jù)實(shí)際情況中垃圾的排出量、垃圾的處理過程為依據(jù)，討論研究了垃圾破袋機(jī)的可行性，并做出了垃圾破袋機(jī)的總體設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了主軸為立式的垃圾破袋機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑在一定范圍內(nèi)的袋裝垃圾進(jìn)行破袋，考慮了刀具的避讓設(shè)計(jì)和防纏繞裝置的設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，如把防纏繞罩設(shè)計(jì)成圓弧形，有利于垃圾自上而下的下落，并對(duì)垃圾下降速度進(jìn)行減速。還考慮了兩主軸的旋轉(zhuǎn)方向，以便更好地對(duì)垃圾袋進(jìn)行破袋處理。通過對(duì)本課題的設(shè)計(jì)，可得出以下結(jié)論：我國的城市生活垃圾產(chǎn)量逐年增加，成分越來越多樣化，化學(xué)合成材料、有毒物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響越來越嚴(yán)重，因此，對(duì)垃圾采取選擇性破碎越來越重要。我國對(duì)垃圾處理問題的認(rèn)識(shí)較晚，設(shè)備較落后，技術(shù)好量較低，破袋過程中出現(xiàn)的刀具避讓及纏繞現(xiàn)象是急需解決的問題。破碎機(jī)的幾點(diǎn)努力發(fā)展方向[9][10]：（1）根據(jù)用戶的需要，可以增加一些方便使用的裝置，提高產(chǎn)品的使用性能和檔次。如雜物清掃裝置、自動(dòng)開啟檢測(cè)門裝置、軸承測(cè)溫裝置等。（2）配有簡(jiǎn)便可靠而又能平行瞬間動(dòng)作的液壓避讓系統(tǒng)。（3）開發(fā)出超高產(chǎn)量的齒輥破碎機(jī)，最高產(chǎn)量達(dá)900t/h，結(jié)束了超過500t/h就要依靠進(jìn)口設(shè)備的局面。垃圾的破袋技術(shù)是垃圾處理機(jī)械化進(jìn)程中的一小部分，卻也是不可忽略極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文針對(duì)我國城市生活垃圾的實(shí)際情況，研究生活垃圾的破袋技術(shù)。通過對(duì)城市生活垃圾破袋關(guān)鍵技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)了一款主軸為立式的垃圾破袋機(jī)。參考文獻(xiàn)[1]吳鴻鈞.城市垃圾處理技術(shù)及應(yīng)用前景〔J〕.環(huán)境保護(hù),2000,(12).[2]P.VELLETRIandD.M.WEEDON，COMMINUTIONINANON-CYLINDRICALROLLCRUSHE