新型好氧堆肥裝置的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 新型好氧堆肥裝置的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 周旭 學(xué) 號(hào) 8011212101 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 16 指導(dǎo)老師 周嶺 日 期 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 前 言 新型好氧堆肥裝置是一種實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)有機(jī)肥的制備技術(shù)，具體是利用作物莖桿等農(nóng)業(yè)廢料堆制農(nóng)業(yè)有機(jī)肥的有機(jī)肥堆肥裝置。該裝置包括有一個(gè)可封閉的容器，在容器內(nèi)分層排布有多根相互連通的布?xì)夤?，布?xì)夤苌吓挪加卸鄠€(gè)排氣孔；布?xì)夤艿目傔M(jìn)氣口與容器外部的進(jìn)排氣管道連接，本實(shí)用新型的裝置其發(fā)酵溫度與氣體可以控制、發(fā)酵速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度低、可以選擇 進(jìn)行進(jìn)行厭氧發(fā)酵與有氧發(fā)酵。利用 件對(duì)裝置攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力仿真，計(jì)算出裝置的使用壽命與危險(xiǎn)區(qū)域處于槳葉與攪拌軸的連接處，在實(shí)際加工過(guò)程中對(duì)相應(yīng)部位進(jìn)行加固處理，降低危險(xiǎn)區(qū)域。 關(guān)鍵詞 ： 好氧堆肥；布?xì)夤埽环抡? 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 目 錄 1 概述 ............................................................................................................................. 1 課題來(lái)源及研究的目的和意義 ....................................................................................... 1 課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 ............................................................... 1 2 堆肥裝置的主要結(jié)構(gòu)及工作原理 ............................................................................. 2 肥裝置的主要結(jié)構(gòu) ........................................................................................................... 2 置工作原理 ....................................................................................................................... 2 3 新型好氧堆肥裝置的設(shè)計(jì) ......................................................................................... 3 置倉(cāng)體的設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 3 拌軸及攪拌槳的設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 3 于有限元對(duì)攪拌軸進(jìn)行仿真 分析 ................................................................................... 4 4 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 8 動(dòng)機(jī)機(jī)選擇 ....................................................................................................................... 8 動(dòng)機(jī)支架的設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 9 速器的選擇 ....................................................................................................................... 9 速器支架的設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 10 輪的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................... 11 機(jī)的選擇 ......................................................................................................................... 13 他零件的選擇 ................................................................................................................. 13 總結(jié) .................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 致謝 .................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) .......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 · 工程概況 本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外堆肥技術(shù)的現(xiàn)狀及所需解決的問(wèn)題，描述了新型好氧堆肥的生化反應(yīng)機(jī)理，將堆肥過(guò)程所需的外部條件都說(shuō)明了一下。 隨后，就新型好氧堆肥的工作原理，基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行講解。重點(diǎn)講述的是新型好氧堆肥裝置的反應(yīng)倉(cāng)體機(jī)架的設(shè)計(jì)和攪拌軸槳葉的設(shè)計(jì)計(jì)算和有限元仿真分析，其次就是大小帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 概述 課題來(lái)源及研究的目的和意義 隨著城市人口急劇增加，中國(guó)每年有大量的有機(jī)固體廢棄物產(chǎn)生，主要種類(lèi)包括畜禽糞便、作物秸稈、污泥和城市垃圾等。這些有機(jī)固體廢棄物很大一部分沒(méi)有得到妥善處理，對(duì)中國(guó)城鄉(xiāng)環(huán)境正形成巨大的壓力。而近年來(lái)，各地環(huán)境日趨嚴(yán)峻，這些廢棄物的處理問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，如何有效的利用這些廢物使之變廢為寶成為 現(xiàn)在首要解決的問(wèn)題。 隨之就出現(xiàn)了堆肥技術(shù)。即在受控制條件下， 利用微生物的作用和酶活性加速有機(jī)物的生物降解和轉(zhuǎn)化 ,最終使有機(jī)物達(dá)到腐熟化和穩(wěn)定化的過(guò)程。堆肥一般采用在好氧條件下，利用微生物將污泥中的有機(jī)質(zhì)分解、轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)的過(guò)程，并殺滅其中的病原微生物和寄生蟲(chóng)。 堆肥過(guò)程不僅可以減少有機(jī)固體廢棄物的體積、重量、臭味 , 殺滅病原菌、蟲(chóng)卵、植物種子等，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的腐殖質(zhì) [2]。生產(chǎn)出來(lái)的堆肥品， 可以作為土壤調(diào)理劑和植物營(yíng)養(yǎng)源 ,，能有效地改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力，是一種無(wú)害化、減量化和穩(wěn)定化的綜合處理 技術(shù)。好氧堆肥是實(shí)現(xiàn)城市污泥無(wú)害化、減量化和資源化的有效方法，處理后的污泥垃圾進(jìn)行土地利用是很有前景的一種處理方式 [1]。 課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 目前，堆肥處理存在很多問(wèn)題，主要包括：調(diào)理劑添加過(guò)多、堆肥效率低、能耗較大、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、污泥堆肥施用量確定不科學(xué)等 [1]。在中國(guó) ,囿于當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀 ,高度機(jī)械化、自動(dòng)化的堆肥設(shè)備成本太高 ,不符合中國(guó)的國(guó)情。所以要在中國(guó)發(fā)展堆肥產(chǎn)業(yè)和堆肥技術(shù) ,就必須去尋找一個(gè)成本較低、操作方便、維護(hù)性較好、真正適合中國(guó)國(guó)情的堆肥工藝和技術(shù) [6]。 目前 國(guó)內(nèi)外研究的好氧堆肥裝置大都采用進(jìn)料、攪拌、通氣、出料同時(shí)進(jìn)行的高效發(fā)酵裝置 ,其核心是好氧發(fā)酵倉(cāng)。發(fā)酵倉(cāng)按形狀可分為塔式發(fā)酵設(shè)備、水平式發(fā)酵滾筒、料倉(cāng)式發(fā)酵裝置、條垛式發(fā)酵設(shè)備、組合型發(fā)酵系統(tǒng)等。但是 ,高溫好氧堆肥裝置相關(guān)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)十分有限。 在國(guó)外 ,堆肥技術(shù)正在向著機(jī)械化、自動(dòng)化的方向發(fā)展 ,而為了防止對(duì)環(huán)境的二次污染 ,堆肥也趨向于采用密閉的發(fā)酵倉(cāng)方式 [6]。成熟的技術(shù)堆肥方法主要有 5 種，即定期翻堆條垛式、通風(fēng)靜態(tài)垛式、被動(dòng)通風(fēng)條垛式、反應(yīng)器式和蠕蟲(chóng)堆肥系統(tǒng) [4]。根據(jù)攪拌過(guò)程的不同分槳式攪拌器、渦 輪式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器、螺桿式攪拌器、圓盤(pán)鋸齒式攪拌器等等。 目前，國(guó)外垃圾堆肥廠數(shù)量總體呈下降趨勢(shì)，但垃圾堆肥技術(shù)的發(fā)展并沒(méi)有停頓，應(yīng)用最廣的是機(jī)械生物技術(shù)（ 河北省高碑店市的垃圾處理即采用德國(guó)先進(jìn)的 體技術(shù)，對(duì)垃圾進(jìn)行機(jī)械分揀、生物處理和后處理，產(chǎn)生生物穩(wěn)定的堆肥產(chǎn)物，設(shè)計(jì)每年可處理城市生活垃圾 4萬(wàn)余噸 [5]。 有關(guān)堆肥技術(shù)的研究目前仍是國(guó)內(nèi)外的熱門(mén)課題 ,不斷改進(jìn)堆肥工藝、設(shè)備、降低經(jīng)濟(jì)成本、提高堆肥成品質(zhì)量是研究者們研究的主要方向。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2 堆肥裝置的主要 結(jié)構(gòu)及工作原理 肥裝置的主要結(jié)構(gòu) 堆肥裝置如圖 2要包括部分、動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分及爆汽、布水和取料等部分。其主要結(jié)構(gòu)有反應(yīng)倉(cāng)體及機(jī)架、攪拌機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及感應(yīng)裝置。其中倉(cāng)體的作用是堆肥。堆肥過(guò)程中堆體需要一定的濕度、溫度、水和空氣。反應(yīng)釜外形設(shè)置為圓筒形，結(jié)合好氧堆肥工藝對(duì)發(fā)酵倉(cāng)的具體尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，堆肥工藝為強(qiáng)制曝氣有攪拌好氧堆肥，堆肥物料在反應(yīng)釜內(nèi)經(jīng)攪拌槳葉的翻堆，由入料、中溫高溫發(fā)酵后、出料，形成有機(jī)肥料。 圖 2型好氧堆肥裝置簡(jiǎn)圖 置工作原理 倉(cāng)體內(nèi)有攪拌軸及槳葉，溫度和濕度感應(yīng)器分布于槳葉內(nèi)，感應(yīng)堆體溫度及濕度變化并將數(shù)據(jù)傳到倉(cāng)體外的感應(yīng)裝置，感應(yīng)裝置的核心是可編程控制器（ 負(fù)責(zé)接收感應(yīng)器傳出的信號(hào)并且翻譯再將信號(hào)發(fā)給相應(yīng)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再發(fā)出相應(yīng)的指令。 傳動(dòng)系統(tǒng)由攪拌軸、減速器、帶輪和電機(jī)構(gòu)成。攪拌軸裝 在倉(cāng)體內(nèi)部，主要作用是攪拌，在堆肥過(guò)程中，堆肥化過(guò)程常分為兩個(gè)階段，第一階段是高速階段 ,第二階段是熟化階段。高速階段的特征是耗氧速率高、溫度高、揮發(fā)性有機(jī)物降解速率高和很濃的臭味，所以在這個(gè)階段需要經(jīng)常攪拌保證堆體有充足的氧氣進(jìn)行生化反應(yīng)，同時(shí)散去過(guò)高的溫度，讓堆體的壞境有利于好氧菌的生存和發(fā)酵。熟化階段的特征則是溫度低、耗氧速率低和很淡的臭味，這時(shí)候就可以減少攪拌次數(shù)，以免造成溫度過(guò)低也不利于好氧菌的發(fā)酵和生存。 為了保證堆體各部分發(fā)酵的均勻性，需要定期對(duì)堆體進(jìn)行攪拌，在攪拌的同時(shí)還要布水，布塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 水孔就分布在 攪拌軸上的槳葉內(nèi)，一邊攪拌一邊布水。倉(cāng)體外部有機(jī)架，用來(lái)放置減速器、電機(jī) 及其他零部件。 動(dòng)力裝置是電機(jī)，電機(jī)與減速器之間用皮帶傳動(dòng)，減速器的輸出軸端與攪拌軸相連。 3 新型好氧堆肥裝置的設(shè)計(jì) 置倉(cāng)體的設(shè)計(jì) 堆肥裝置倉(cāng)體如圖 3用過(guò)共晶白口鐵組成，桶底直徑約 500右，桶頂上沿部分開(kāi)有入料口，底面部分設(shè)有出料口，物料填充率為 80%，有效容積為 45L 左右，攪拌軸轉(zhuǎn)速為 2r/外壁可附裝聚異丙烯保溫層，厚度為 100實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境下的溫度保持。 桶內(nèi)攪拌軸槳葉采用鍍鋅四分管，具有較好的抗腐蝕性 ，管內(nèi)設(shè)有向下曝氣孔與溫度傳感器。槳葉與空心軸通過(guò)四通接口進(jìn)行螺紋鉸接，空心攪拌軸下方通過(guò)電滑環(huán)與筒體相連，電滑環(huán)負(fù)責(zé)對(duì)溫度傳感器與 間的信息交互。 曝氣裝置采用風(fēng)機(jī)通過(guò)套筒與空心攪拌軸進(jìn)行連接，密封軸承過(guò)盈配合在套筒與軸之間，軸上設(shè)有氣孔，風(fēng)機(jī)氣體通過(guò)氣孔進(jìn)行曝氣。連接電機(jī)與空心軸的減速機(jī)選用 1： 80 蝸輪減速機(jī)。 溫度傳感器將信號(hào)通過(guò)電滑環(huán)傳至 ， 信號(hào)進(jìn)行處理，控制電機(jī)與風(fēng)機(jī)的啟停，風(fēng)機(jī)通過(guò)空心軸將氣體從槳葉下方的曝氣孔排出，進(jìn)行內(nèi)部曝氣，電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)進(jìn)行攪拌操作。 倉(cāng)體上方焊接有機(jī) 架，用于組裝減速器，電動(dòng)機(jī)。 圖 3倉(cāng)體 在倉(cāng)體的上下兩端分別開(kāi)有兩個(gè)直徑 60孔，用于安裝軸承，下端機(jī)架用于安裝減速器和電動(dòng)機(jī)。 拌軸及攪拌槳的設(shè)計(jì) 攪拌軸設(shè)計(jì)如圖 3空心軸，軸內(nèi)需要安裝傳感器，將堆體的溫度濕度傳到控制系統(tǒng)。 空心攪拌主軸上連接有空心槳葉，空心槳葉兩兩間隔 90°，分上下兩層，兩層之間設(shè)有中部塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 測(cè)溫裝置，槳葉下端設(shè)有曝氣孔，漿內(nèi)可設(shè)置傳感器。槳葉材質(zhì)選用自來(lái)水供給管道所用的鍍鋅四分管，其表面光滑，便于攪拌。 攪拌器的主要作用為在堆肥的過(guò) 程中進(jìn)行物料翻堆和物料的混合均勻。在好氧堆肥化進(jìn)程中 ,對(duì)堆體物料的翻堆，不僅有助于堆體物料氧氣通透均勻，而且有助于中間局部高溫降溫。攪拌裝置的合理設(shè)計(jì)可有助于堆肥順利進(jìn)行。 攪拌形式的確定根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，初步設(shè)定攪拌器為兩層攪拌，攪拌器直徑 D 取標(biāo)準(zhǔn)值 ,即攪拌容器直徑的三分之一： D= 500≈ 167底間距與攪拌容器內(nèi)徑比值一般在 0. 05～ 0. 3范圍內(nèi)選取即攪拌軸距堆肥倉(cāng)體的底高度有： C=(0. 05～ 0. 3)D= 0. 1～ 0. 6m?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)中容器底部將會(huì)有 0. 3m 厚的沉 積物 ,C 值太大攪拌效果不足 ,結(jié)合實(shí)際情況取 C= 50攪拌器層間距 0. 5～ 2)D= 取 220 在攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)中，采用懸臂軸結(jié)構(gòu) ,以解決在采用底軸承和中間軸承結(jié)構(gòu)時(shí)帶來(lái)的安裝檢修困難、對(duì)中麻煩、在有磨損性顆粒物料時(shí)造成軸承磨損、堵住咬死等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外攪拌設(shè)備也大量采用這種結(jié)構(gòu) [3]。 圖 3攪拌軸及槳葉 于有限元對(duì)攪拌軸進(jìn)行仿真分析 （ 1)有限元概述 達(dá)朗貝爾原理指出，對(duì)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的非平衡質(zhì)點(diǎn)系，如果在每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上 加上慣性力，則該質(zhì)點(diǎn)系所受到的所有主動(dòng)力、約束力和慣性力組成平衡系統(tǒng)。其中，所加的慣性力與質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)的加速度成正比，其方向與加速度方向相反。達(dá)朗貝爾原理提出了解決質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一個(gè)方法，對(duì)結(jié)構(gòu)的有限元?jiǎng)恿W(xué)分析，也應(yīng)用達(dá)朗貝爾原理建立基本方程。 有限元法是一種適用性很強(qiáng)的數(shù)值計(jì)算方法，可用于求解多種類(lèi)型的代數(shù)方程組或常微分方程。有限元法是隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用而迅速發(fā)展起來(lái)的。 有限元法的具體做法是，先將整體假想的劃分成多個(gè)小單元，各單元通過(guò)節(jié)點(diǎn)連在一起每個(gè)塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 單元都用節(jié)點(diǎn)未知量通過(guò)插值函數(shù)來(lái)近似得表示 單元內(nèi)部的各種物理量，并使其在單元內(nèi)部滿足該問(wèn)題的控制方程，從而可將各單元對(duì)整體的影響通過(guò)單元的節(jié)點(diǎn)傳遞；然后再將這些單元組裝成一個(gè)整體，并使他們滿足整個(gè)物體的邊界條件和連續(xù)條件，得到一組有關(guān)節(jié)點(diǎn)未知量的聯(lián)立方程，解出方程后，再用插值函數(shù)和有關(guān)公式就可以求得物體內(nèi)部各點(diǎn)所要求的各種物理量。 與傳統(tǒng)方法相比，有限元法不受物體幾何形狀限制，適應(yīng)各種各樣的工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜集合形狀，能處理許多物體內(nèi)部帶有間斷性的復(fù)雜問(wèn)題，還可以適應(yīng)不連續(xù)的邊界條件和載荷條件。由于有限元分析的各個(gè)步驟可以表示成規(guī)范化的矩陣形式，最后導(dǎo) 致求解方程可以統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)的矩陣代數(shù)問(wèn)題，所以特別適用計(jì)算機(jī)的編程和執(zhí)行。 （ 2）結(jié)構(gòu)裝置有限元分析 利用有限元軟件 析攪拌裝置主要分前處理、求解計(jì)算、后處理三大部分。 前處理的任務(wù)是建立結(jié)構(gòu)的幾何模型，通過(guò)對(duì)幾何模型劃分單元實(shí)現(xiàn)從幾何模型到有限元模型的轉(zhuǎn)換，如圖 3攪拌軸的幾何模型通過(guò)單元?jiǎng)澐洲D(zhuǎn)換成有限元模型。 圖 3拌軸單元化 前處理后是求解計(jì)算部分，動(dòng)力學(xué)可以進(jìn)行模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析等。 同時(shí)該部分需要設(shè)置的參數(shù)等與靜力學(xué)有著較大的差異，特別是有關(guān)頻率、載荷時(shí)間 等。 在求解計(jì)算過(guò)程中結(jié)構(gòu)失效最常見(jiàn)的原因是疲勞，為了在設(shè)計(jì)階段預(yù)先研究零件的預(yù)期疲勞程度，通過(guò)靜疲勞理論和震動(dòng)疲勞理論進(jìn)行分析。 攪拌軸在堆體受力情況經(jīng)測(cè)量如表 3示： 表 3拌軸在堆體內(nèi)受力情況 序 號(hào) 深度 10 深度 20度 30里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 （ 3）靜疲勞理論 材料力學(xué)是根據(jù)靜力實(shí)驗(yàn)來(lái)確定材料的力學(xué)性能，（比如彈性極限，屈服極限，強(qiáng)度極限）的，這些力學(xué)性能沒(méi)有充分反映材料在交變應(yīng)力作用下的特性。因此在交變載荷作用下工作的零件或結(jié)構(gòu)，如果還是按靜載荷設(shè)計(jì)，在使用過(guò)程中往往就會(huì)發(fā)生突如其來(lái)的破壞。靜疲勞破壞與傳統(tǒng)的靜力破壞有許多本質(zhì)區(qū)別。 靜力破壞是一次最大載荷作用下的破壞：疲勞破壞是多次反復(fù)載荷作用下的破壞，他不是短期發(fā)生的，而是要經(jīng)歷一定的時(shí)間，甚至長(zhǎng)時(shí)間才 會(huì)發(fā)生破壞。 當(dāng)屈服極限大于靜應(yīng)力，或者強(qiáng)度極限大于靜應(yīng)力時(shí)，靜力破壞不會(huì)發(fā)生；靜強(qiáng)度極限遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于交變應(yīng)力，或者屈服極限大于變應(yīng)力是才會(huì)發(fā)生疲勞破壞 靜應(yīng)力在產(chǎn)生的時(shí)候有明顯的塑性的變形產(chǎn)生，例如：疲勞破壞的隱蔽性通常處于事先不易察覺(jué)的非宏觀的不顯著塑性變形區(qū)域，所以靜力破壞具有巨大的危險(xiǎn)性。 結(jié)構(gòu)所受到的動(dòng)態(tài)交變載荷的振動(dòng)頻率與結(jié)構(gòu)本身具有的固定頻率相近或者相同，從 而使結(jié)構(gòu)共振產(chǎn)生疲勞的現(xiàn)象，只有共振區(qū)域內(nèi)或者附近的所收到的共振疲勞稱(chēng)為振動(dòng)疲勞破壞。 疲勞壽命是結(jié)構(gòu)對(duì)疲勞破壞強(qiáng)度抵抗能力的表示，同靜力載 荷一次作用逐級(jí)上升不同，疲勞載荷引發(fā)的疲勞應(yīng)力是方向不定的，次數(shù)變化的循環(huán)應(yīng)力。結(jié)構(gòu)在疲勞應(yīng)力的作用下不斷磨損，產(chǎn)生裂紋與損傷，所承受的應(yīng)力次數(shù) n 為結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。 求解的過(guò)程中， 認(rèn)的類(lèi)型是靜力學(xué)求解，根據(jù)表 3義載荷，然后求解。 （ 4） 后處理 在后處理部分大多數(shù)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的處理和顯示需要在時(shí)間歷程處理器里完成。通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析，可以得到節(jié)點(diǎn)的位移、速度、加速度、應(yīng)力、應(yīng)變等參量的時(shí)間函數(shù)，也可以得到節(jié)點(diǎn)的頻率響應(yīng)函數(shù)，還可以進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)計(jì)算得到新函數(shù)。 通過(guò)前期設(shè)定的參數(shù)對(duì)裝置進(jìn)行求解，得攪拌軸 帶槳葉的應(yīng)力分析云圖如圖 3應(yīng)變分析云圖如圖 3攪拌 軸 總 變 形 分析云圖如圖 3 G(N) 平均值 F(N) 平均值 1 2 3 4 5 1 2 3 5 13 9 7 24 23 25 2 13 15 5 42 38 37 40 5 26 26 里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 3攪拌軸帶槳葉的應(yīng)力分析云圖 圖 3攪拌軸帶槳葉的應(yīng)變分析云圖 圖 3攪拌軸帶槳葉總變形分析云圖 由總云圖可以看出 槳葉的形變與初始狀態(tài)相比， 向下彎曲了 形變量隨著與攪拌軸的距離的 增加而增加，但是攪拌軸的形變處于設(shè)計(jì)安全范圍之內(nèi)。 （ 5）危險(xiǎn)區(qū)域的預(yù)防與處理 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 空心攪拌軸與空心槳葉施加載荷的作用下 形變，大小可以忽略不計(jì)，材料連接完全滿足堆肥需要，應(yīng)力分析云圖中槳葉與軸的連接部分至其向外延伸 25，應(yīng)力變化明顯，這一區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變也較為顯著，參考平均應(yīng)力修正理論，在槳葉與軸連接部位進(jìn)行加厚加固處理能提高安全系數(shù)并增加使用壽命，原始機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)。 危險(xiǎn)區(qū)域經(jīng)過(guò)處理應(yīng)力形變下降了 50%，處理后裝置總變形分析云圖如圖 3葉末端與攪拌軸的連接處增加抗疲勞 處理后，各項(xiàng)數(shù)據(jù)同樣滿足堆肥裝置攪拌強(qiáng)度要求，原始機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)。 圖 3理后裝置總變形分布云圖 4 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 動(dòng)機(jī)機(jī)選擇 根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型。 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，大的備用功率回事電機(jī)效率降低，對(duì)于感應(yīng)電機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高。 根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。 根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類(lèi)型。 除此之外，選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、以及價(jià)格、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過(guò)程中前后期電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。 選擇符合該裝置要求規(guī)格、功能完備的電動(dòng)機(jī)是提高裝置的可靠性與經(jīng)濟(jì)效益的重要因素， 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 根據(jù)槳型和裝置特性 ,確定各層槳功率 準(zhǔn)數(shù) ,再用各層槳功率準(zhǔn)數(shù)、槳徑、轉(zhuǎn)速及物料密度計(jì)算各層槳軸功率 ,計(jì)算各層槳軸功率之和 ,同時(shí)將傳動(dòng)系統(tǒng)效率、電機(jī)儲(chǔ)備系數(shù)考慮在內(nèi) ,即可確定攪拌裝置電機(jī)功率。 課題所設(shè)計(jì)的攪拌軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為 2r/減速器的傳動(dòng)比為 i 減 =80，帶輪的傳動(dòng)比為 i 帶 =4，得出電機(jī)轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速為 940r/據(jù)攪拌軸在堆體的受力情況如表 4 4拌軸在堆體的受力情況 深度 (N) 重力 （ N） 摩擦力 （ N） 200 400 600 為攪拌軸的摩擦力和重力都需要消耗功率，由上表數(shù)據(jù)得，在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中 T=M， 而攪拌軸的 M=F? R (4 G= (4由此 求得攪拌軸整 體轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭矩為 22N·m， m (4得電機(jī)的功率為 選擇同步轉(zhuǎn)速為 1000 額定功率為 電動(dòng)機(jī)。 動(dòng)機(jī)支架的 設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)選型后安裝在堆肥倉(cāng)機(jī)架上時(shí)需要專(zhuān)門(mén)的支架如圖 4a）、（ b），然后再用用螺栓固定。 圖 4 a） 圖 4-1(b) 圖 4機(jī)支架圖 速器的選擇 根據(jù)減速器的傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為五大類(lèi)：齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星齒輪減速器、擺線齒輪減速器、諧波齒輪減速器。 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之 間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 為廣泛的傳動(dòng)部件之一，主要用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩在標(biāo)準(zhǔn)系列化的減速器中，規(guī)定了主要的尺寸、參數(shù)值和適用條件，我們可根據(jù)減速器工作條件和參數(shù)進(jìn)行選擇，絕大部分情況下可不必自行設(shè)計(jì)，從而大大減少了制造周期和成本，且提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。 選用減速器時(shí)應(yīng)從工作機(jī)的選用條件動(dòng)力機(jī)的性能，技術(shù)參數(shù)以及經(jīng)濟(jì)性因素等方面考慮；比較不同類(lèi)型、品種的減速器外型尺寸，承載能力，減速比，傳動(dòng)效率，價(jià)格等參數(shù)隸屬用戶需求的程度，進(jìn)而選擇較為合適的減速器型號(hào)。 減速器型號(hào)，通 常情況這個(gè)過(guò)程依靠人為的查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)先初選減速器型號(hào)，然后驗(yàn)算選取的減速器的型號(hào)是否符合初選要求。 按減速機(jī)輸出軸傳遞功率和轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算減速機(jī)輸出軸扭矩，按攪拌軸、攪拌槳自重及攪拌軸所受偏心力，計(jì)算減速機(jī)輸出軸軸向力、徑向力，由上述兩項(xiàng)結(jié)果選擇減速機(jī)。 由整體裝置可知所選減速器應(yīng)具有較大的減速比，所以選擇蝸輪蝸桿減速器。 速器支架的設(shè)計(jì) 減速器選型后安裝在堆肥倉(cāng)機(jī)架上時(shí)需要專(zhuān)門(mén)的支架，用螺栓固定。由于減速器輸出軸需要與攪拌軸鏈接，減速器的尺寸過(guò)小，所以在減速器與支架的中間需要加一塊墊板，然后再用螺栓固定。 減速器支架與墊板如圖 4 4 圖 4速器支架圖 圖 4板圖 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 輪的設(shè)計(jì) 已知裝置電機(jī)功率為 ，轉(zhuǎn)速 401 ，傳動(dòng)比 4?i ，每天工作小于 8 小時(shí)。 （ 1）確定計(jì)算功率 械設(shè)計(jì)》第九版表 8的工作情況系數(shù) K ，故 ???(4（ 2）選擇 V 帶的帶型 根據(jù) 401 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第 九版圖 8用 Z 型。 （ 3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑v 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑1《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表 8表 8小帶輪的基準(zhǔn)直徑d 711 ? 。 驗(yàn)算帶速 v ，按式100060 11?? 100060 11?? (4計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑 12 dd (4得大帶輪的直徑為 取標(biāo)準(zhǔn)值為 （ 4） 確定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 )(??? ）（(4初定中心距 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 02122100 4)()(2π2??? (4? ? ? ??????????????? 選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 00?。 計(jì)算實(shí)際中心距 a 。 2 00 ?? (4（ 5）計(jì)算帶的根數(shù) z 。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 計(jì)算單根 V 帶的額定功率 由 11 ?和 401 ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表 8 。 根據(jù) 401 ， 4?i 和 Z 型帶，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表 8 ?0。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表 8 K，表 8 K ，于是 ???? ?)( 00(4得 計(jì)算 V 帶的根數(shù) z 。 ??取 3 根。 （ 6） 計(jì)算單根 V 帶的初拉力0 型帶的單位質(zhì)量 ，所以 ? ? 0 KF ????(4得 800 ?（ 7） 計(jì)算壓軸力 20 ? ?(4得 079? 所以選用 Z 型普通 V 帶 3 根，帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 700輪基準(zhǔn)直徑 11 ?， 002 ?，中心距控制在 41~。單根帶初拉力 800 ?。 大帶輪和小帶輪的三維效果如圖 4 4 圖 4帶輪 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 4帶輪 機(jī)的選擇 在堆肥過(guò)程中 ,通風(fēng)的作用有一供氧。通風(fēng)可以為好氧微生物的活動(dòng)提供足夠的氧氣，同時(shí)將積累在堆體中由于微生物呼吸作用釋放的二氧化碳吹出。濕的堆肥容易產(chǎn)生臭氣、滲濾液 ,招引蒼蠅 ,增加運(yùn)費(fèi)。所以，干化是堆肥化過(guò)程取得的重要收益。 為了滿足微生物種群的最適宜溫度范圍，控制過(guò)高溫度時(shí)，常需要增加空氣供應(yīng)以去除熱量，達(dá)到調(diào)節(jié)堆體溫度的目的。此外，通風(fēng)狀況會(huì)影響物料中氮的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而影響到氮損失、空氣污染等。含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與氧氣有著密切的關(guān)系，適宜的 通風(fēng)供氧可以降低氮素?fù)p失和惡臭產(chǎn)生。 堆肥的通風(fēng)方式可分為自然通風(fēng)、翻堆、被動(dòng)通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)等。 風(fēng)機(jī)按工作壓力大小分類(lèi)有 風(fēng)扇標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)額定壓力范圍 8a ? 此風(fēng)機(jī)無(wú)機(jī)殼，又稱(chēng)自由風(fēng)扇，常用于建筑物的通風(fēng)換氣。 （ 1） 通風(fēng)機(jī) 在設(shè)計(jì)條件下，額定壓力范圍為 47 1098 ?? 。通風(fēng)機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)機(jī)?？諝馕廴局卫怼⑼L(fēng)、空調(diào)等工程大多采用此類(lèi)風(fēng)機(jī)。 （ 2） 鼓風(fēng) 機(jī) 工作壓力范圍為 9612014710 ?? 。壓力較高，是污水處理曝氣工藝中常用的設(shè)備。 （ 3） 壓縮機(jī) 工作壓力范圍為 96120? ，或氣體壓縮比大于 風(fēng)機(jī)，如常用的空氣壓縮機(jī)。 所以堆肥裝置選擇的風(fēng)機(jī)是鼓風(fēng)機(jī)。 他零件的選擇 （ 1）軸承的選擇 攪拌軸的兩端由軸承支撐，根據(jù)攪拌軸的直徑選擇的軸承是滾動(dòng)軸 6304 276— 1994。 （ 2）螺栓的選擇 將電動(dòng) 機(jī)和電機(jī)支架固定在一起的螺栓選擇的是 5783 40；將減速器與減速器支架固定在一起的螺栓選擇的是 5782 55；將軸承座與倉(cāng)體固定在一起的螺栓選擇的是塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 5783 30。 （ 3）鍵的選擇 減速器軸與小帶輪之間鍵選擇的是 1096 鍵 6× 6× 32；電動(dòng)機(jī)軸與大帶輪之間鍵選擇的是 1096 鍵 8× 7× 20。 15 總 結(jié) 為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì) 業(yè)已經(jīng)結(jié)束。回顧整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，雖然充滿了困難與曲折，但卻讓我感到受益匪淺。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是新型好氧堆肥裝置的設(shè)計(jì)。 通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我掌握了新型好氧堆肥裝置設(shè)計(jì)方法和步驟及認(rèn)識(shí)到了在設(shè)計(jì)過(guò)程中所要注意的問(wèn)題，包括反應(yīng)倉(cāng)通風(fēng)曝氣，布水及控制系統(tǒng)人機(jī)界面的相關(guān)知識(shí)。其中最重要的利用有限元軟件 攪拌釜的仿真分析，同時(shí)也讓我接觸到了有限元法的相關(guān)知識(shí)，尤其是近年來(lái)有限元法與計(jì)算機(jī)的結(jié)合在工程應(yīng)用上的巨大價(jià)值。 在裝置的理論設(shè)計(jì)部分結(jié)束的時(shí)候裝置組裝也完成了，看著裝置我能直觀的了解新型好氧堆肥裝置 各個(gè)零部件的工作情況， 總的來(lái)是說(shuō)，這次設(shè)計(jì)使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問(wèn)題方面得到依次較好的鍛煉，提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，如果以后從事這方面工作，也能為我以后從事工程技術(shù)工作奠定了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。同時(shí)也讓我了解目前我們這個(gè)專(zhuān)業(yè)所處的位置。 本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會(huì)留下一些遺憾，在此懇請(qǐng)各位老師不吝賜教。 16 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)到這里就快要畫(huà)上句號(hào)了， 過(guò)去的 三個(gè)多月雖然辛苦可卻非常充實(shí)。當(dāng)然能在最后階段懷著這種心情，心中要感謝的實(shí)在太多太多。 首先要感謝的是這次帶我畢業(yè)設(shè)計(jì)的導(dǎo)師周老師，周老師是一個(gè)做事比較講究效率的人，從開(kāi)學(xué)到整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束，周老師把時(shí)間都規(guī)劃的很細(xì)致，每個(gè)時(shí)間段都有每個(gè)時(shí)間段的任務(wù)，這樣就相當(dāng)于把一個(gè)大目標(biāo)為我們分的很小很小，所以整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程我們都感覺(jué)比較輕松，同時(shí)，她教會(huì)了我們很多東西。 其次，我要感謝，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間對(duì)我有幫助的所有人，包括親愛(ài)王靜同學(xué)，還有其他師兄師姐，因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?，讓我們?cè)谡麄€(gè)過(guò)程都一點(diǎn)都不枯燥，不會(huì) 的可以討論，不懂的可以交流， 所知道的都是傾囊相授，一點(diǎn)都不保留，我想這對(duì)我們以后培養(yǎng)自己的團(tuán)隊(duì)合作精神是非常有幫助的，也正是因?yàn)檫@樣，我們才能順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 再次我還要感謝大學(xué)所有的老師，正因?yàn)橛辛怂麄兊木ぞI(yè)業(yè)，資深的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，嚴(yán)格的要求，為我們?cè)跈C(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 最后感謝塔里木大學(xué)這些年對(duì)我的大力栽培，因?yàn)槟感＿@個(gè)平臺(tái)，鍛煉了我，同時(shí)也讓我學(xué)到了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也正是因?yàn)橛辛四感?，我得以認(rèn)識(shí)那么多對(duì)我人生有幫助的人，我想，帶著所有的這份充實(shí)，滿足 ，我一定能在機(jī)械這個(gè)行業(yè)走的更好、更遠(yuǎn)。 17 參考文獻(xiàn) [1]康 軍 D] [2]常勤學(xué) ,魏源送 ,夏世斌 J]2007,30(10):98~107. 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