厩肥发酵搅拌装置检测板版.docx

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厩肥发酵搅拌装置检测板版

1前言

1.1生物发酵发展前景与现状

在千姿百态的生物世界中，存在一种人们肉眼看不见、摸不着的微生物，能为人类提供能源。

在微生物的家族中，因为种类不同，它们的作用也不尽相同，有的会给人类带来灾难，有的会给人类带来幸福。

微生物中，能为人类提供能量的甲烷细菌和酵母菌，它们可以生产出沼气和酒精，为人类做出贡献。

　　人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果人们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。

沼气，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。

沼气的主要成分是甲烷，约占所产生的各种气体的60%一80%。

甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。

每立方米纯甲烷的发热最为34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为20800－23600焦耳。

即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。

关于沼气发生的基本原理，目前尚在探索之中。

沼气的形成过程大致可分为两个阶段，首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。

目前，世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明。

用沼气代替汽油、柴油，发动机器的效果也很好。

将它作为农村的能源，具有许多优点。

例如，修建一个平均每人l－1．5平方米的发酵池，就可以基本解决一年四季的燃柴和照明问题；人、畜的粪便以及各种作物秸秆、杂草等，通过发酵后，既产生了沼气，还可作为肥料，而且由于腐熟程度高使肥效更高，粪便等沼气原料经过发酵后，绝大部分寄生虫卵被杀死，可以改善农村卫生条件，减少疾病的传染。

现在，沼气的应用正在各国广大农村推广，沼气能源的开发利用的普及等方面，已经取得了较好的成绩。

　　世界上一些发达国家，也正在进行利用微生物厌氧消化农场废物、生产甲烷的较大规模试验。

英国建立了甲烷的自动化工厂。

在厌氧消化器中有三个基本过程：

　　第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和聚合物，通过酶法转化为可溶解的有机物。

　　第二阶段再将上一步转化成的产物如碳水化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有机酸。

　　第三阶段由有机酸发酵产生甲烷。

据估计，在英国，利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化所产生的甲烷，可以替代整个英国25％的煤气消耗量。

苏格兰已设计出一种小型甲烷发动机，可供村庄、农场或家庭使用。

美国一牧场兴建了一座工厂，主体是一个宽30米、长213米的密封池组成的中烷发酵结构，它的任务是把牧场厩肥和其他有机废物，由微生物转变成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。

这座工厂每天可处理1650吨厩肥，每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷，足够1万户家庭使用。

目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程。

从世界范围看，利用各种微生物协同作用生产甲烷的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段。

1.2设计目的及意义

畜粪发酵处理主要是利用生物技术结合先进的工艺处理技术，对畜禽粪便进行有效处理，其目的是尽可能地利用畜禽粪便并填加一定比例的辅料，经过处理后形成可利用的资源，同时减少或完全消除对环境的污染。

中国农业资源和环境的承载力十分有限，发展农业和农村经济，不能以消耗农业资源、牺牲农业环境为代价。

农村沼气把能源建设、生态建设、环境建设、农民增收链接起来，促进了生产发展和生活文明。

发展农村沼气，优化广大农村地区能源消费结构，是中国能源战略的重要组成部分，对增加优质能源供应、缓解国家能源压力具有重大的现实意义。

2方案设计

2.1设计内容

厩肥发酵搅拌装置的设计内容研究包括以下方面：

（1）厩肥发酵搅拌装置的功能分析，进行功能分解；

（2）厩肥发酵搅拌装置的结构分析，根据结构分析进行方案设定；

（3）比较各种方案，进行方案优化，选择最优方案；

（4）对厩肥发酵搅拌装置的传动系统进行设计；

（5）设计实现搅拌装置的搅动设计；

（6）设计实现装置自动前进的前进功能设计；

（7）分析厩肥发酵搅拌装置的各种零件的形状及功能；

（8）分析计算，包括计算轴的转速、强度、齿轮的传动等等；

（9）根据实际功能及计算确定零件的材料，结构等；

（10）画出厩肥发酵搅拌装置的装配图和零件图。

2.2设计结果

厩肥发酵搅拌装置适用于集约化、规模化的畜牧养殖场及有机肥加工企业畜粪发酵加工处理的机械设施。

养殖场在养鸡过程中会产生大量的鸡粪。

鸡粪在发酵过场中需要进行翻堆处理。

目前的鸡粪翻堆多是通过人工进行的，劳动效率极低，使用本机械既降低了企业的人工成本，又提高了企业的生产效率。

本机械采用的是料槽式堆肥结构，槽的两侧固定安装轨道，通过翻转搅拌器，对物料进行搅拌、捣碎、翻起、推移，从而对微生物质中的水分进行合理调节，使物料达到好氧发酵的目的。

实现畜禽养殖业污染物的减量化、无害化、资源化。

厩肥发酵搅拌装置的功能分解为：

物料的搅拌、翻起、推移等；

物料的搅拌可以选择搅龙搅拌、双轴搅拌、单轴搅拌、行星轴搅拌等等，根据实际情况，选择搅龙搅拌；

物料的翻起可以利用倾斜一定角度的翻板，与地面呈一定角度，翻起物料，由于物料坑较长，搅拌装置想要搅拌充分，需要来回搅拌，所以，搅拌装置有两块翻板，位于装置的两侧，采用弹簧安装，方便翻起物料；

物料的推移可以利用可活动的挡板实现；

厩肥发酵搅拌装置中的搅拌装置采用双层搅龙搅拌，首先翻板将物料翻起，在此搅龙搅拌开始搅拌，同时使得起料板翻起物料的阻力减小，使得搅拌充分；

传动装置采用链轮传动，主要是双层链轮之间采用链轮传动；

行走装置采用电机自动行走；

电机类型的选择以及减速器的选择；

进行设计计算，轴的强度，梁的强度，链轮的传动等等；

根据计算及功能选择零件，链轮1的内径要求40，安装链轮的轴外径40，链轮2的内径为60，安装链轮2的轴尺寸为60左右，相应的轴承选择滚动轴承，则轴承座选择滚动轴承座SN208，安装尺寸为170，如果选择滑动轴承，则相应的滑动轴承座为滑动轴承座H2040，安装尺寸为140，装置的外支撑采用回型钢；

2.3厩肥发酵搅拌装置的装配图

图2-1.厩肥发酵搅拌装置主视图

图2-2.厩肥发酵搅拌装置的俯视图

图2-3.厩肥发酵搅拌装置的侧视图

2.4工作原理

（1）厩肥发酵搅拌装置的驱动方式

行走轮在鸡粪厂支撑起的平行轨道上运行，在安装架上设有电动机与电瓶，电瓶与电动机相连，储存电量，电动机同时又与减速器相连，减速器通过链轮传动带动行走轮支撑轴的一条轴转动，进而通过行走轮支撑轴的转动带动链轮的转动，不同链轮分别通过链传动带动大搅龙的支承轴上的链轮的转动，进而带动大搅龙支承轴的转动，搅龙内防护罩内侧也有一个链轮，通过此链轮与小搅龙的支承轴之间的链传动，带动小搅龙支承轴的转动；大搅龙安装轴的另一端也有一个链轮，通过此链轮与行走轮支承轴的另一个从动链轮连接，以相同的传动比带动另一条行走轮支承轴的转动，进而带动行走轮前进；有电动机带动搅拌装置前进；通过电动机的正转反转来控制搅拌装置的运行方向。

驱动装置包括电动机和电机传动连接的减速器，减速器输出轴上固定有减速器链轮，链轮通过链条传递动力。

（2）厩肥发酵搅拌装置的搅拌方式

首先，由电动机的驱动，带动装置前进，装置下方设有起料板（有一定倾斜角度），有利于将物料翻堆起来，翻堆的过程中，物料到达起料板的上方时，由搅龙将物料缴入，实现了物料的翻堆，充分吸收空气，活化微生物。

（3）弹性保护装置

在行走轮上安装弹簧，弹性设置，减轻震动等阻碍，保持行走通畅。

2.5厩肥发酵搅拌装置的优点

（1）采用自动化控制，操纵方便，节省人力；

（2）机械结构简单，检修方便，故障率低；

（3）采用动力传动系统，运行平稳，噪音低；

（4）采用独有的翻转推移搅拌机构，搅拌均匀；

（5）成品有机肥品质高，无害化达100%；

（6）根据用户特殊需要，可以提供无人24小时自动运转机型。

3原始参数设计和要求

3.1电动机的选择

（1）选择电动机的类型

厩肥发酵搅拌装置是在安静平稳的工作环境中，噪声不能过大，否则会影响鸡的生产，电动机应选择恒转矩负载特性的机械，无冲击、无过载情况。

（2）选择电动机的功率

工作机所需功率：

（KW）（3-1）

式中：

F—工作机的阻力，N；

v为工作机的线速度，m/s；

nw—工作机的转速，r/min；

w—工作机的效率。

其中：

w=0.96

0.96

0.96=0.88473（3-2）

所需电动机功率为：

（KW）（3-3）

式中：

Pd—工作机实际需要的电动机输出功率，KW；

Pw—工作机需要的输入功率，KW；

—电动机至工作机之间传动装置的总效率。

其中，总效率为：

=0.99

0.96

0.96=0.884736（3-4）

（3）选择电动机的转速

厩肥发酵搅拌装置的线速度初步设定为：

v0=0.5（m/s）=0.5

60=30（m/min）（3-5）

厩肥发酵搅拌装置的行走轮的圆周长度为：

l=180（mm）=0.18（m）（3-6）

厩肥发酵搅拌装置的行走轮的转速为：

n=

=166.6667（r/min）（3-7）

所以电动机选择直流电动机，额定电压为48v，额定功率为2.2kw，转速为2000r/min，额定扭矩为10.8

，额定电流为54A。

（4）电动机的安装尺寸

图3-1.电动机的安装尺寸—主视图

3.2减速器的选型

减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转距。

减速器的种类很多，按传动和结构特点来划分，这类减速器有下述六种：

（1）齿轮减速器

主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器。

（2）蜗杆减速器

主要有圆柱蜗杆减速器、环面蜗杆减速器和锥蜗杆减速器。

（3）蜗杆-齿轮减速器及齿轮-蜗杆减速器。

（4）行星齿轮减速器

（5）摆线针轮减速器

（6）谐波齿轮减速器

减速器是厩肥发酵搅拌装置的主要传动部件之一。

根据电动机的转速，链速的合理传动比，采用蜗轮蜗杆传动，箱体采用部分对称结构，为将厩肥发酵搅拌装置的动力传至行走轮支承轴上，驱动装置多为平行布置形式。

减速器所有零部件都安装在减速箱壳体内，上下箱壳为对称结构，以适应左右工作面和机关，机尾使用。

上下箱体间用螺栓连接。

箱体侧帮上有两个孔，用方头螺栓将减速器固定到安装架的支撑上。

一端用联轴器连接电动机，另一端通过链轮传动连接行走轮支承轴。

减速器选择蜗轮蜗杆标准减速器，型号:

KWU63，下图为减速器的安装尺寸图：

图3-2.减速器

图3-3.减速器安装方式

3.3轴的设计计算

3.3.1行走轮支撑轴的设计计算

轴按其受载情况分为转轴、心轴和传动轴，其中转轴既支承传动机件又传递动力，即承受弯矩和扭矩两种作用；心轴只用来支承旋转件而不传递动力，即只承受弯矩作用；传动轴主要用于传递动力，即主要承受扭矩作用。

按结构形状分为：

光轴、阶梯轴、实心轴、空心轴等。

按几何轴线形状分为：

直轴、曲轴、钢丝软轴。

设计轴时应考虑多方面的因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。

对于高速轴还应考虑其震动稳定性问题。

轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题继而加以选用，力求合理经济。

轴的常用材料是35、45、50优质碳素钢，对于受载较小或不太重要的轴，也可以用A3、A5等普通碳素钢。

对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，材料可采用合金钢。

根据工作条件要求，轴可在加工前或加工后经过整体或表面处理，以及表面强化处理（如喷丸、辊压、氮化等），以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐