新型好氧堆肥裝置的設(shè)計

新型好氧堆肥裝置是一種實用新型涉及農(nóng)業(yè)有機肥的制備技術(shù)，具體是利用作物莖桿等農(nóng)業(yè)廢料堆制農(nóng)業(yè)有機肥的有機肥堆肥裝置。該裝置包括有一個可封閉的容器，在容器內(nèi)分層排布有多根相互連通的布氣管，布氣管上排布有多個排氣孔；布氣管的總進氣口與容器外部的進排氣管道連接，本實用新型的裝置其發(fā)酵溫度與氣體可以控制、發(fā)酵速度快、勞動強度低、可以選擇進行進行厭氧發(fā)酵與有氧發(fā)酵。利用ANSYS軟件對裝置攪拌機構(gòu)進行受力仿真，計算出裝置的使用壽命與危險區(qū)域處于槳葉與攪拌軸的連接處，在實際加工過程中對相應(yīng)部位進行加固處理，降低危險區(qū)域。關(guān)鍵詞：好氧堆肥；布氣管；仿真TOC\o"1-5"\h\z1概述11.1本課題來源及研究的目的和意義11.2本課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析12堆肥裝置的主要結(jié)構(gòu)及工作原理22.1堆肥裝置的主要結(jié)構(gòu)22.2裝置工作原理23新型好氧堆肥裝置的設(shè)計33.1裝置倉體的設(shè)計33.2攪拌軸及攪拌槳的設(shè)計33.3基于有限元對攪拌軸進行仿真分析44傳動部分的設(shè)計84.1電動機機選擇84.2電動機支架的設(shè)計94.3減速器的選擇94.4減速器支架的設(shè)計104.5帶輪的設(shè)計114.6風(fēng)機的選擇134.7其他零件的選擇13總結(jié)錯誤！未定義書簽。致謝錯誤！未定義書簽。參考文獻錯誤！未定義書簽。工程概況本文首先介紹了國內(nèi)外堆肥技術(shù)的現(xiàn)狀及所需解決的問題，描述了新型好氧堆肥的生化反應(yīng)機理，將堆肥過程所需的外部條件都說明了一下。隨后，就新型好氧堆肥的工作原理，基本結(jié)構(gòu)進行講解。重點講述的是新型好氧堆肥裝置的反應(yīng)倉體機架的設(shè)計和攪拌軸槳葉的設(shè)計計算和有限元仿真分析，其次就是大小帶輪的設(shè)計計算和標(biāo)準件的選擇。1概述1.1本課題來源及研究的目的和意義隨著城市人口急劇增加，中國每年有大量的有機固體廢棄物產(chǎn)生，主要種類包括畜禽糞便、作物秸稈、污泥和城市垃圾等。這些有機固體廢棄物很大一部分沒有得到妥善處理，對中國城鄉(xiāng)環(huán)境正形成巨大的壓力。而近年來，各地環(huán)境日趨嚴峻，這些廢棄物的處理問題越來越引起人們的重視，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物的生物降解和轉(zhuǎn)化，最終使有機物達到腐熟化和穩(wěn)定化的過程。堆肥一般采用在好氧條件下，利用微生物將污泥中的有機質(zhì)分解、轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)的過程，并殺滅其中的病原微生物和寄生蟲。堆肥過程不僅可以減少有機固體廢棄物的體積、重量、臭味，殺滅病原菌、蟲卵、植物種子等，同時會產(chǎn)生大量的腐殖質(zhì)［2］。生產(chǎn)出來的堆肥品，可以作為土壤調(diào)理劑和植物營養(yǎng)源，，能有效地改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力，是一種無害化、減量化和穩(wěn)定化的綜合處理技術(shù)。好氧堆肥是實現(xiàn)城市污泥無害化、減量化和資源化的有效方法，處理后的污泥垃圾進行土地利用是很有前景的一種處理方式［1］。1.2本課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析目前，堆肥處理存在很多問題，主要包括：調(diào)理劑添加過多、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,囿于當(dāng)前的經(jīng)濟現(xiàn)狀，高度機械化、自動化的堆肥設(shè)備成本太高,不符合中國的國情。所以要在中國發(fā)展堆肥產(chǎn)業(yè)和堆肥技術(shù)，就必須去尋找一個成本較低、操作方便、維護性較好、真正適合中國國情的堆肥工藝和技術(shù)6］。目前國內(nèi)外研究的好氧堆肥裝置大都采用進料、攪拌、通氣、出料同時進行的高效發(fā)酵裝置,其核心是好氧發(fā)酵倉。發(fā)酵倉按形狀可分為塔式發(fā)酵設(shè)備、水平式發(fā)酵滾筒、料倉式發(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)計數(shù)據(jù)十分有限。在國外，堆肥技術(shù)正在向著機械化、自動化的方向發(fā)展，而為了防止對環(huán)境的二次污染，堆肥也趨向于采用密閉的發(fā)酵倉方式⑹。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、被動通風(fēng)條垛式、反應(yīng)器式和蠕蟲堆肥系統(tǒng)4］。根據(jù)攪拌過程的不同分槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器、螺桿式攪拌器、圓盤鋸齒土修土業(yè)取華華式攪拌器等等。目前，國外垃圾堆肥廠數(shù)量總體呈下降趨勢，但垃圾堆肥技術(shù)的發(fā)展并沒有停頓，應(yīng)用最廣的是機械生物技術(shù)（MBT）。河北省高碑店市的垃圾處理即采用德國先進的MBT主體技術(shù)，對垃圾進行機械分揀、生物處理和后處理，產(chǎn)生生物穩(wěn)定的堆肥產(chǎn)物，設(shè)計每年可處理城市生活垃圾4萬余噸［5］。有關(guān)堆肥技術(shù)的研究目前仍是國內(nèi)外的熱門課題，不斷改進堆肥工藝、設(shè)備、降低經(jīng)濟成本、提高堆肥成品質(zhì)量是研究者們研究的主要方向。

2堆肥裝置的主要結(jié)構(gòu)及工作原理2.1堆肥裝置的主要結(jié)構(gòu)堆肥裝置如圖2-1主要包括部分、動力部分、傳動部分及爆汽、布水和取料等部分。其主要結(jié)構(gòu)有反應(yīng)倉體及機架、攪拌機構(gòu)、傳動系統(tǒng)以及感應(yīng)裝置。其中倉體的作用是堆肥。堆肥過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)合好氧堆肥工藝對發(fā)酵倉的具體尺寸進行設(shè)計，堆肥工藝為強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，形成有機肥料。1nil9.傳感器；10.出料口；11,1nil9.傳感器；10.出料口；11,皮帶輪；12.聯(lián)軸器；13.軸套；14,進料口；15.電滑環(huán)圖2-1新型好氧堆肥裝置簡圖8.布水孔;2.2裝置工作原理倉體內(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)傳到倉體外的感應(yīng)裝置，感應(yīng)裝置的核心是可編程控制器PLC），負責(zé)接收感應(yīng)器傳出的信號并且翻譯再將信號發(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。傳動系統(tǒng)由攪拌軸、減速器、帶輪和電機構(gòu)成。攪拌軸裝在倉體內(nèi)部，主要作用是攪拌，在堆肥過程中，堆肥化過程常分為兩個階段，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)性有機物降解速率高和很濃的臭味，所以在這個階段需要經(jīng)常攪拌保證堆體有充足的氧氣進行生化反應(yīng)，同時散去過高的溫度，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，這時候就可以減少攪拌次數(shù)，以免造成溫度過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，需要定期對堆體進行攪拌，在攪拌的同時還要布水，布在倉體的上下兩端分別開有兩個直徑于安裝軸承，下端機架用于安裝減速器和電動機。3.2攪拌軸及攪拌槳的設(shè)1水孔就分布在攪拌軸上的槳葉內(nèi)，一邊攪拌一邊布水。倉體外部有機架，用來放置減速器、電機及其他零部件。在倉體的上下兩端分別開有兩個直徑于安裝軸承，下端機架用于安裝減速器和電動機。3.2攪拌軸及攪拌槳的設(shè)1動力裝置是電機，電機與減速器之間用皮帶傳動，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3.1裝置倉體的設(shè)計堆肥裝置倉體如圖3-1采用過共晶白口鐵組成，桶底直徑約500mm左右，桶頂上沿部分開有入料口，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/min，桶外壁可附裝聚異丙烯保溫層，厚度為100mm，能實現(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。槳葉與空心軸通過四通接口進行螺紋鉸接，空心攪拌軸下方通過電滑環(huán)與筒體相連，電滑環(huán)負責(zé)對溫度傳感器與PLC之間的信息交互。曝氣裝置采用風(fēng)機通過套筒與空心攪拌軸進行連接，密封軸承過盈配合在套筒與軸之間，軸上設(shè)有氣孔，風(fēng)機氣體通過氣孔進行曝氣。連接電機與空心軸的減速機選用1：80蝸輪減速機。溫度傳感器將信號通過電滑環(huán)傳至PLC中，PLC將信號進行處理，控制電機與風(fēng)機的啟停，風(fēng)機通過空心軸將氣體從槳葉下方的曝氣孔排出，進行內(nèi)部曝氣，電機帶動減速機進行攪拌操作。倉體上方焊接有機架，用于組裝減速器，電動機。攪拌軸設(shè)計如圖3-2為空?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)有中部測溫裝置，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程中進行物料翻堆和物料的混合均勻。在好氧堆肥化進程中,對堆體物料的翻堆，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)計可有助于堆肥順利進行。攪拌形式的確定根據(jù)實際生產(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)準值，即攪拌容器直徑的三分之一：D=500mm/3Q167mm，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體的底高度有：C=(0.05?0.3)D=0.1?0.6m。考慮到實際生產(chǎn)中容器底部將會有0.3m厚的沉積物,C值不能太??；C值太大攪拌效果不足，結(jié)合實際情況取C=50mm對于雙層攪拌器,攪拌器層間距Sp=(0.5?2)D=取Sp=220mm。在攪拌設(shè)備設(shè)計中，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)時帶來的安裝檢修困難、對中麻煩、在有磨損性顆粒物料時造成軸承磨損、堵住咬死等問題。國內(nèi)外攪拌設(shè)備也大量采用這種結(jié)構(gòu)［3。圖3-2攪拌軸及槳葉3.3基于有限元對攪拌軸進行仿真分析有限元概述達朗貝爾原理指出，對處于運動狀態(tài)的非平衡質(zhì)點系，如果在每個質(zhì)點上加上慣性力，則該質(zhì)點系所受到的所有主動力、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)點的質(zhì)量和運動的加速度成正比，其方向與加速度方向相反。達朗貝爾原理提出了解決質(zhì)點系動力學(xué)問題的一個方法，對結(jié)構(gòu)的有限元動力學(xué)分析，也應(yīng)用達朗貝爾原理建立基本方程。有限元法是一種適用性很強的數(shù)值計算方法，可用于求解多種類型的代數(shù)方程組或常微分方程。有限元法是隨著計算機的廣泛應(yīng)用而迅速發(fā)展起來的。有限元法的具體做法是，先將整體假想的劃分成多個小單元，各單元通過節(jié)點連在一起每個

單元都用節(jié)點未知量通過插值函數(shù)來近似得表示單元內(nèi)部的各種物理量，并使其在單元內(nèi)部滿足該問題的控制方程，從而可將各單元對整體的影響通過單元的節(jié)點傳遞；然后再將這些單元組裝成一個整體，并使他們滿足整個物體的邊界條件和連續(xù)條件，得到一組有關(guān)節(jié)點未知量的聯(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)準的矩陣代數(shù)問題，所以特別適用計算機的編程和執(zhí)行。（2）結(jié)構(gòu)裝置有限元分析利用有限元軟件ANSYS分析攪拌裝置主要分前處理、求解計算、后處理三大部分。圖3-3攪軸單元化前處理的任務(wù)是建立結(jié)構(gòu)的幾何模型，通過對幾何模型劃分單元實現(xiàn)從幾何模型到有限元模型的轉(zhuǎn)換，如圖3-3圖3-3攪軸單元化莫態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、凰態(tài)響應(yīng)分析等。同時完，特別是有關(guān)頻率■載荷時間等。竺內(nèi)普況K睡二0竺內(nèi)普況K睡二0汶「『?深度20cm深度30cmG(N)112.528.545214.51742313.5243841523375132540平均值13.725.1340.4F(N)9.51225191326291526平均值39.1713.3325.67（3）靜疲勞理論材料力學(xué)是根據(jù)靜力實驗來確定材料的力學(xué)性能，（比如彈性極限，屈服極限，強度極限）的，這些力學(xué)性能沒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，在使用過程中往往就會發(fā)生突如其來的破壞。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)歷一定的時間，甚至長時間才會發(fā)生破壞。當(dāng)屈服極限大于靜應(yīng)力，或者強度極限大于靜應(yīng)力時，靜力破壞不會發(fā)生；靜強度極限遠遠大于交變應(yīng)力，或者屈服極限大于變應(yīng)力是才會發(fā)生疲勞破壞靜應(yīng)力在產(chǎn)生的時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性。結(jié)構(gòu)所受到的動態(tài)交變載荷的振動頻率與結(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為振動疲勞破壞。疲勞壽命是結(jié)構(gòu)對疲勞破壞強度抵抗能力的表示，同靜力載荷一次作用逐級上升不同，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。求解的過程中，ANSYS默認的類型是靜力學(xué)求解，根據(jù)表3-1定義載荷，然后求解。（4）后處理在后處理部分大多數(shù)動力學(xué)響應(yīng)的處理和顯示需要在時間歷程處理器里完成。通過動力學(xué)分析，可以得到節(jié)點的位移、速度、加速度、應(yīng)力、應(yīng)變等參量的時間函數(shù)，也可以得到節(jié)點的頻率響應(yīng)函數(shù)，還可以進行一定的數(shù)學(xué)計算得到新函數(shù)。通過前期設(shè)定的參數(shù)對裝置進行求解，得攪拌軸帶槳葉的應(yīng)力分析云圖如圖3-4和應(yīng)變分析云圖如圖3-5和攪拌析云圖如圖3-6。軸總變形分B:StaticStructuralEquivalentStressType:Equivalent(von-Mises)StressUnit:MPaTime:12016/3/275:16ANSYSR14.520.484Max18.20315.93213.65611.389.10396.82794.55192.276OMin圖3-4攪拌軸帶槳葉的應(yīng)力分析云圖B:StaticStructuralEquivalentElasticStrainType：EquivalentElasticStrainUnit:mm/mmTime:1ANSYS2016/3/275:18.0.00010733Max9.5402e-5—8.3477e-5—7.1552e-5—5.9627e-5—4.7701e-5—3.5776e-5.2.3851e-51.1925e-5J2.6744e29Min圖3-5B:StaticStructuralTotalDeformationType:TotalDeformationUnit:mmTime:12016/3/3015:50n0.00054035Max■0.00048031—0.00042027—0.00036024—0.0003002—0.00024016—0.00018012.0.00012008■6.00396-5OMin圖3-6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0.00054035mm，且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)計安全范圍之內(nèi)。（5）危險區(qū)域的預(yù)防與處理空心攪拌軸與空心槳葉施加載荷的作用下2.3851e-5mm的形變，大小可以忽略不計，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25mm處，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，原始機械設(shè)計結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)。ANSYS300.00(mm)危險區(qū)域經(jīng)過處理應(yīng)力形變下降了50%，處理后裝置總變形分析云圖如圖3-7。槳葉末端與攪拌軸的連接處增加抗疲勞處理后，各項數(shù)據(jù)同樣滿足堆肥裝置攪拌強度要求，原始機械設(shè)計結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)。ANSYS300.00(mm)B:StaticStructuralTotalDeformationType:TotalDeformationUnit:mmTime:12016/3/3015:430.0003108Max0.000276270.000241740.00020720.000172670.000138140.00010366.9068e-53.4534e-50.00圖0.00圖3-74傳動部分的設(shè)計4.1電動機機選擇根據(jù)機械的負載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機類型。根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動機功率應(yīng)留有余量，負荷率一般取0.8?0.9。過大的備用功率回事電機效率降低，對于感應(yīng)電機，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機最大轉(zhuǎn)矩校驗強度的生產(chǎn)機械造價提高。根據(jù)使用場所的環(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方式，選擇電動機的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型。除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、以及價格、運行和維修費用、生產(chǎn)過程中前后期電動機功率變化關(guān)系等各種因素。選擇符合該裝置要求規(guī)格、功能完備的電動機是提高裝置的可靠性與經(jīng)濟效益的重要因素，

根據(jù)槳型和裝置特性，確定各層槳功率準數(shù),再用各層槳功率準數(shù)、槳徑、轉(zhuǎn)速及物料密度計算各層槳軸功率，計算各層槳軸功率之和,同時將傳動系統(tǒng)效率、電機儲備系數(shù)考慮在內(nèi)，即可確定攪拌裝置電機功率。課題所設(shè)計的攪拌軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為2r/min，取減速器的傳動比為】減=80，帶輪的傳動比為】帶=4,得出電機轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速為940r/min，根據(jù)攪拌軸在堆體的受力情況如表4-1表4-1攪拌軸在堆體的受力情況深度（N）重力（N）摩擦力（N）20024.510.340067.6225.7600110.8859.8因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)過程中T=M，而攪拌軸的TOC\o"1-5"\h\zM=FxR（4-1）G=mg（4-2）由此求得攪拌軸整體轉(zhuǎn)動所需的扭矩為22Nm一PM=9549—『（4-3）nr■min得電機的功率為2.17kw，故選擇同步轉(zhuǎn)速為1000rmin，額定功率為2.2kw的電動機。4.2電動機支架的設(shè)計電動機選型后安裝在堆肥倉機架上時需要專門的支架如圖4-1（a）、（b），然后再用用螺栓固定。圖4-1電機支架圖4.3減速器的選擇根據(jù)減速器的傳動及結(jié)構(gòu)特點可分為五大類：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。減速器是原動機和工作機或執(zhí)行機構(gòu)之間的獨立的閉式傳動裝置，是機械傳動系統(tǒng)中應(yīng)用最

為廣泛的傳動部件之一，主要用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩在標(biāo)準系列化的減速器中，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)進行選擇，絕大部分情況下可不必自行設(shè)計，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。選用減速器時應(yīng)從工作機的選用條件動力機的性能，技術(shù)參數(shù)以及經(jīng)濟性因素等方面考慮；比較不同類型、品種的減速器外型尺寸，承載能力，減速比，傳動效率，價格等參數(shù)隸屬用戶需求的程度，進而選擇較為合適的減速器型號。減速器型號，通常情況這個過程依靠人為的查詢機械設(shè)計手冊先初選減速器型號，然后驗算選取的減速器的型號是否符合初選要求。按減速機輸出軸傳遞功率和轉(zhuǎn)數(shù)計算減速機輸出軸扭矩，按攪拌軸、攪拌槳自重及攪拌軸所受偏心力，計算減速機輸出軸軸向力、徑向力，由上述兩項結(jié)果選擇減速機。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。4.4減速器支架的設(shè)計減速器選型后安裝在堆肥倉機架上時需要專門的支架，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4-2、圖4-3。圖4-2圖4-2減速器支架圖圖4-3墊板圖4.5帶輪的設(shè)計已知裝置電機功率為P=2.2kW,轉(zhuǎn)速氣=940r/min,傳動比/=4,每天工作小于8小時。確定計算功率Pca由《機械設(shè)計》第九版表8-8查的工作情況系數(shù)KA=1.1，故P=KP=1.1x2.2kW=2.42kW(4-4)選擇V帶的帶型根據(jù)P^=2.42kW、n1=940r/min由《機械設(shè)計》第九版圖8-11選用Z型。確定帶輪的基準直徑d并驗算帶速vd初選小帶輪的基準直徑d1。由《機械設(shè)計》第九版表8-7和表8-9，取小帶輪的基準直徑d=71mm。驗算帶速v，按式v=dd1n1n驗算帶的速度60x1000(4-5)v="d1”1n=3.49m/s60x1000(4-5)計算大帶輪基準直徑dd2=idd1(4-6)得大帶輪的直徑為98mm，取標(biāo)準值為100mm確定V帶的中心距a和基準長度Ld根據(jù)式TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"0.7(d+d)<a<2(d+d)(4-7)d1d20d1d2初定中心距200mm。計算帶所需的基準長度\o"CurrentDocument"L=2a+^(d+d)+里d2~"d1)(4-8)d002d1d24a0=2x250+nx(l00+71)+"00-71>mm24x250=763mm選帶的基準長度L/700mm。計算實際中心距a。L-L…(4-9)ana+d2d0就220mm(4-9)計算帶的根數(shù)z。計算單根V帶的額定功率Pr。由dd]=71mm和n1=940r/min，查《機械設(shè)計》第九版表8-4得P=0.91kW。根據(jù)〃廣940〃^，/=4和Z型帶，查《機械設(shè)計》第九版表8-5得氣=kW。查《機械設(shè)計》第九版表8-6得幺頊98表8-2得Kl=0.99，于是P=(P0+AP0)-Ka%(4-10)得P=0.91kW計算V帶的根數(shù)z。PZ=caPr2.42=2.660.91(4-11)取3根。（6）計算單根V帶的初拉力F0已知Z型帶的單位質(zhì)量q=0.06kg/m，所以（2.5-K）P,

F=500—ca+qv2a(4-12)得F0=180N（7）計算壓軸力FpaF=2zFsin苛(4-13)得F=1079N所以選用Z型普通V帶3根，帶基準長度700mm。帶輪基準直徑dd1=71mm，d=100mm，中心距控制在a=209.5~241mm。單根帶初拉力F=180N。大帶輪和小帶輪的三維效果如圖4-4和4-5。圖4-4小帶輪圖4-5圖4-5大4.6風(fēng)機的選擇在堆肥過程中，通風(fēng)的作用有一供氧。通風(fēng)可以為好氧微生物的活動提供足夠的氧氣，同時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,增加運費。所以，干化是堆肥化過程取得的重要收益。為了滿足微生物種群的最適宜溫度范圍，控制過高溫度時，常需要增加空氣供應(yīng)以去除熱量，達到調(diào)節(jié)堆體溫度的目的。此外，通風(fēng)狀況會影響物料中氮的轉(zhuǎn)化，進而影響到氮損失、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)供氧可以降低氮素損失和惡臭產(chǎn)生。堆肥的通風(fēng)方式可分為自然通風(fēng)、翻堆、被動通風(fēng)、強制通風(fēng)等。風(fēng)機按工作壓力大小分類有風(fēng)扇標(biāo)準狀態(tài)下，風(fēng)機額定壓力范圍Pa<98pa此風(fēng)機無機殼，又稱自由風(fēng)扇，常用于建筑物的通風(fēng)換氣。（1）通風(fēng)機在設(shè)計條件下，額定壓力范圍為98pa<P<14710pa。通風(fēng)機是應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)機?？諝馕廴局卫怼⑼L(fēng)、空調(diào)等工程大多采用此類風(fēng)機。（2）鼓風(fēng)機工作壓力范圍為14710pa<P<196120pa。壓力較高，是污水處理曝氣工藝中常用的設(shè)備。（3）壓縮機工作壓力范圍為P>196120pa，或氣體壓縮比大于3.5的風(fēng)機，如常用的空氣壓縮機。所以堆肥裝置選擇的風(fēng)機是鼓風(fēng)機。4.7其他零件的選擇（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軸6304GB/T276—1994。（2）螺栓的選擇將電動機和電機支架固定在一起的螺栓選擇的是GB/T5783M10X40；將減速器與減速器支架固定在一起的螺栓選擇的是GB/T5782M8X55；將軸承座與倉體固定在一起的螺栓選擇的是GB/T5783M6X30。鍵的選擇減速器軸與小帶輪之間鍵選擇的是GB/T1096鍵6X6X32；電動機軸與大帶輪之間鍵選擇的是GB/T1096鍵8X7X200總結(jié)為期三個月的畢業(yè)設(shè)計業(yè)已經(jīng)結(jié)束。回顧整個畢業(yè)設(shè)計過程，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)計的課題是新型好氧堆肥裝置的設(shè)計。通過此次畢業(yè)設(shè)計，我掌握了新型好氧堆肥裝置設(shè)計方法和步驟及認識到了在設(shè)計過程中所要注意的問題，包括反應(yīng)倉通風(fēng)曝氣，布水及控制系統(tǒng)人機界面的相關(guān)知識。其中最重要的利用有限元軟件ANSYS對攪拌釜的仿真分析，同時也讓我接觸到了有限元法的相關(guān)知識，尤其是近年來有限元法與計算機的結(jié)合在工程應(yīng)用上的巨大價值。在裝置的理論設(shè)計部分結(jié)束的時候裝置組裝也完成