厨余处理器研制及关键零部件可靠性分析

厨余垃圾的成分比较复杂,是菜、饭、骨头等的混合物,直接倒弃不仅造成资源的浪费,还会污染水体和大气,堵塞下水道等;不加处理长期堆放容易腐烂滋生各种细菌和病原菌,严重危害人体健康。随着环保意识的日益提高,厨余垃圾的处理也将逐渐被人们所重视。针对日常厨余垃圾的特点,研制了一款新型厨余垃圾处理器。该处理器由投料口、粉碎腔、电机、排污口四部分组成,通过粉碎、剪切等方法把厨余垃圾快速粉碎成小于2mm颗粒,经污水处理后可实现厨余垃圾的回收再利用。首先,采用SolidWorks三维软件对厨余垃圾处理器零部件进行了建模和装配,并对关键零部件-粉碎刀盘进行了强度校核以及利用流体力学、结构力学等相关理论对其所受载荷进行了理论推导;其次,开展了厨余垃圾处理器的控制系统设计,介绍了其控制原理;最后,对厨余垃圾处理器进行了测试试验,实验结果表明该处理器对日常的厨余垃圾如蔬菜、水果、小骨头、残羹剩饭等都可以进行粉碎,并且耗电量、耗水量都较低。基于厨余垃圾处理器存在易损坏等问题,对厨余垃圾处理器关键部件——粉碎刀盘进行了疲劳可靠性分析。首先,利用有限元分析软件Ansys对其进行了静力学分析,得出最大的应力位置在刀盘的中心孔部位和凸起部位;其次,通过施加变载荷对刀盘进行了模态分析和瞬态动力学分析,得出了该刀盘结构在静载荷、瞬态载荷、简谐载荷的任意组合作用下应力、应变、位移随时间的变化规律图。最后,采用局部应力应变和线性损失理论对厨余垃圾处理器的粉碎刀盘进行了疲劳可靠性理论推导和Ansys仿真分析,得出厨余垃圾处理器的可靠度。