肥皂收集与再造成型设计说明书

1、塔里木大学毕业设计目 录前 言11绪论21.1国内外研究的现状21.2 肥皂的应用22肥皂收集装置的设计32.1设计任务及其要求32.2设计任务的思路32.3肥皂收集与再造成型装置工作过程32.4技术参数63 肥皂收集与再造成型装置的进料装置的设计63.1概述63.1.1螺旋输送机未来的发展方向63.2螺旋输送机的工作原理63.3螺距103.4螺旋轴直径113.5填充系数123.6倾斜角度123.7螺旋输送机的阻力123.8 螺旋输送机的仿真134 肥皂成型室的设计134.1加料腔的结构13小结14致谢15参考文献16前 言随着社会经济的发展和城市化步骤的加快，城市生活垃圾、固体废弃物的大幅增

2、加。从现时的情况看，废弃的生活化工用品只是做到了少量的回收，却没有真正的“再利用，再制造”。世界各国的生活化工用品大部分都是“丢弃”。焚烧和填埋是日本大量废弃型社会最有代表性的废弃物处理。以1997年为例，全国产业废弃物焚烧设施有4066家；一般废弃物焚烧设施有1641家，居发达国家首位。因此，日本废弃物处理也被称为“焚烧主义”。1而在我国每年对此类材料的处理方法大多是和普通垃圾一起填埋，填埋此类化学物品不仅会造成巨大的环境污染，危害人类的健康，更与我国可持续发展战略背道而驰。因此，对肥皂头的再利用是非常有必要的。循环利用能够产生更多的经济和社会效益。21绪论1.1国内外研究的现状目前，肥皂头

3、的收集与再利用技术可以分为两大类：一类是直接利用，另一类是改性利用。直接利用是将回收的废弃肥皂头经过分类，清洗直接加工成型。其制造工艺简单，但成型效率低，生产品质较差。从20世纪70年代开始，废弃的肥皂头的机械回收技术再我国江西，浙江一带乡镇兴起，将废旧的肥皂头粉碎再添加一些新料，经熔融，进料，压模，制成新的肥皂。3改进性再利用是将废旧的肥皂通过物理或者化学方法进行改性后再加工成型。其制作工艺复杂，往往需要特定的配备设备和大的投资，但是再生制品的性能能够得到改善和提高，其质量也会相对较好。然而目前使用的再生肥皂制品或其相关制品均需要将废弃材料加热到200摄氏度或更高的温度时才能充分软化进行再成

4、型4。这种方法消耗大量的能源并带来一定的环境污染，还会破坏肥皂的主要成份：脂类的分子链。最终降低其使用的效果，使其不能进行循环再利用。若进行物理或者化学的改性，则存在技术复杂，成本高的缺点。51.2 肥皂的应用1、在衣箱、家具或是壁厨里放一块用薄纸包好的肥皂，可防除霉味。如果放的是香皂，衣物上还会有宜人的香气。2、在糊墙纸的浆糊里放入一小块肥皂，粘贴日口更容易，且墙纸也不易脱落。3、蚊虫叮咬后，皮肤会发红发痒，可将肥皂沾水后涂于患处。可立即止痒。4、刷油漆时，不小心粘在手上的油漆很难洗掉，若事先在手上、刷柄上涂点肥皂，清洗起来就容易多了。5、粉刷过墙壁的刷子很不容易洗干净，若是放在肥皂水中浸泡

5、一夜，第二天刷子就干净了。6、邮寄包裹时，在木箱上或是布上写字不易写得明显，如果在墨水中加一点肥皂水，写出的字会清晰明显。67、要给自行车的把手套上塑料管套，或在脚踏上套上橡胶护套，都是很费劲的。在把手处或橡胶套内，用肥皂蘸水涂一下，即可起到润滑作用，套入时就轻松多了。8、在硬木上旋入木螺钉非常费力。如果在旋入前先把木螺钉刮上肥皂，就能够比较省力地将木螺钉旋入木头中了。9、在家中用钢锯锯金属材料时，可先把肥皂水涂在锯条上，然后再锯，会省力，锯条也不易折断。710、锅底的煤烟垢最难除去。如果使用之前在锅底涂上一层肥皂，用后再加以清洗，就可以减少锅底煤烟的积垢。11、手表金属壳上用肥皂涂一下，再用

6、布擦拭干净，可防止汗液侵蚀。肥皂的另类用途。12、皮下脓肿为常见化脓性感染，致病菌多为金黄色葡萄球菌、链球菌。常继发于各种化脓性感染，也可发生于局部损伤的血肿或异物存留处，还可经远处感染灶经血流转移而形成脓肿。其主要临床表现是红、肿、热、痛，局部隆起。常规治疗方法主要是对脓肿进行切开手术，引流排脓，反复换药，合理应用抗生素。肥皂是阴离子表面活性剂，能降低表面张力从而有清洁去污作用，使创面清洁，去除脓痂。肥皂能吸附于细菌的表面，改变其细胞壁的通透性，使菌体内的酶、辅酶及代谢中间产物逸出，因而具有杀菌作用，尤其是对革兰氏阳性菌。肥皂呈碱性，外敷对皮肤有一定的刺激和腐蚀作用，因而促使脓肿破溃，且脓肿

7、表面溃口不易封闭，保持脓液引流通畅；它通过渗透作用，促进脓液液化排出，有着良好的引流作用。应用肥皂外敷方法治疗皮下脓肿较之常规治疗方法有以下优点：避免了切开引流手术，勿需填塞引流条，减轻了病人痛苦，脓液引流彻底，治疗效果满意，方法简便易行，降低医疗消费。82肥皂收集装置的设计2.1设计任务及其要求肥皂再造过程中不得加入任何添加剂，但可以用水软化。肥皂成型装置使肥皂成型后和现有尺寸一致。2.2设计任务的思路21世纪是能源的世纪。能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。然而在过去的100年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一些发展中国家正在步入工业

8、化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。我国也将“节能减排”列入十一五纲要。十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20左右、主要污染物排放总量减少10。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。我设计的就是一种剩余肥皂收集与再造成型装置。人们在日常生活中都会用到肥皂，当肥皂用到薄薄一片时就会脆成小块，无法正常使用，人们通常会丢弃，这样的肥皂块多了之后，不能被再利用，还会造成浪费。肥皂收集与再造成型装置有如下结构实现：此装置由一个螺旋输送装置与一个挤压器连接

9、器构成，螺旋输送装置的出料口位于物料室的侧壁上，物料室的下部为一个成形室，成型室上部有挤压装置。结构简图如图2-2。2.3 肥皂收集与再造成型装置工作过程先将废弃的肥皂头收集并加入适量的水加以软化，然后将碎肥皂头装入3入料口，摇动10把手（顺时针旋转把手），当肥皂头全部进如6挤压室后，转动11把手，7滑块就会向下滑动，挤压肥皂头。挤压好的肥皂块从出料口拿出。图2-2 肥皂收集与再造成型结构简图1 轴承；2螺旋输送机；3进料口；4物料室；5出料口；6成型室；7滑块；8螺杆；螺旋输送装置将挤压槽设计成可以移动的，方便将成型的肥皂取出。图2-3 挤压槽在设计挤压装置时，为了不让压板随螺杆一起转动，参

10、考了水暖工用的夹管钳的固定零件的部分，这样就可以使压板上下移动。图2-4 挤压装置2.4技术参数设计参数包括肥皂收集装置的进料装置所需的参数。参照饲料螺旋输送机设计参数如下：螺旋面升角颗粒的运动速度螺旋转速n螺旋螺距S3 肥皂收集与再造成型装置的输送装置的设计 3.1概述肥皂收集与再造成型装置的进料装置的设计包括：螺旋输送装置的设计计算螺旋输送装置是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机械，利用工作构件即螺旋的旋转运动使物料向前运送，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。螺旋输送机在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用已经遍及冶金、采矿、动力、建材、轻工、码头等一些重工业及交

11、通运输等部门主要是用来运送大宗散货物料如煤、矿石、粮食、砂、化肥等。在机械制造部门螺旋输送机是生产过程中组成现代化有节奏流水作业线所必不可少的设备之一在粮食、饲料、轻纺织、化工、食品等行业采用螺旋输送机往往不单纯是输送物料同时还伴随进行某些工艺处理等。螺旋输送机种类较多、结构差异大、设计参数多并且各参数之间相互联系和制约使得设计和选择复杂、难度大，尤其是一些主要参数如果选择和组合不当，将会严重影响螺旋输送机的生产效率和工作性能。93.1.1螺旋输送机未来的发展方向大运量、高速度、长寿命；低能源消耗；智能化发展；空间可弯曲输送；组合复合化输送，向着大型化发展；扩大使用范围；环保意识设计，减少污染

12、，实现绿色设计的目标3.2螺旋输送装置的工作原理螺旋输送装置主要分为水平和垂直螺旋输送机可分别沿水平、倾斜或垂直方向输送物料这两种机支也是最常用的。水平螺旋输送机主要利用摩擦力输送物料，而垂直螺旋输送机主要利用离心力输送物料。螺旋输送机根据结构可分为双螺旋输送机和单螺旋输送机，后者使用较多。螺旋输送机的安装方式有固定式和移动式两种，大部分螺旋输送机采用固定式。另外按轴承布置状况螺旋输送机还可分为有吊挂轴承和无吊挂轴承两类。有吊挂轴承是除了在螺旋体两端有轴承支撑外在中部还设置轴承轴承悬挂于壳体上支撑螺旋体这种结构的优点是轴的刚度较好挠曲变形小缺点是结构复杂，物料运行不畅，主要用于长度大干5 m的

13、螺旋输送机无吊挂轴承贝IJ只在螺旋体两端有轴承支撑结构简单物料输送运行通畅但螺旋体轴容易发生挠曲变形主要用于长度小于气5m的螺旋输送机。 饲料工业中的螺旋输送机主要用于原料的输送和混合长度较短水平运送。一般采用实体螺旋叶片、无吊挂轴承、等螺距的单头普通水平布置的螺旋输送机。本文仅以此类螺旋输送机进行探讨，其结构机的简图如图所示图3-1 螺旋输送装置仿真 由一根装有螺旋叶片的转轴和料槽组成。转轴透过轴承安装在料槽两端轴承座上，转轴一端的轴头与驱动装置相连。料槽顶面和槽底开有进、出料口。其工作原理是：物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着

14、物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。 螺旋输送机在输送物料过程中，物料由于受旋转螺旋的影响，其运动并非是单纯的沿轴线做直线运动，而是在一复合运动中沿螺旋轴做一个空间运动。设螺旋输送机的螺旋为标准的等螺距、等直径螺旋面升角为a的单头螺旋。当螺旋面的升角a在展开的状态时螺旋线用一条斜直线来表示。下面以距离螺旋轴线r建的物料颗粒M作为研究对象进行运动分析（如图3-2） ·图3-2 物料的受力分析 旋转螺旋面作用在物料颗粒M上的力为P，由于物料与叶片的摩擦关系，P力的方向与螺旋面的法线方向偏离

15、了角。角的大小由物料对螺旋面的摩擦角角及螺旋面的表面粗糙程度决定，对于一般热压或用冷轧钢板拉割的螺旋面，可忽略其表面粗糙程度对角的影响，即认为=，P力可分解为法向分力P1和径向分力P2。物料颗粒M在P力的作用下在料槽中进行着一个复合运动，既沿轴向移动，又沿径向旋转，如图（3-3）所示，既有轴向速度V1又有圆周速度V2其合速度为V。图3-3 物料运动速度分析 当螺旋体以角速度绕轴回转时距离螺旋叶片任一半径r处的O点物料颗粒M的这动速度可由速度三角形求解。叶片上0点的线速度V就是物料颗粒M牵连运动的速度，可用矢量OA表示，方向为沿0点回转的切线方向：物料颗粒M相对于螺旋面的相对滑动速度平行于0点的

16、螺旋线切线方向可用矢量AB表示。若不考虑叶片摩擦则物料颗粒M绝对运动的速度V。应是螺旋面上0点的法线方向，可用矢量OB表示。由于物料与叶片有摩擦，物料颗粒M自0点的运动速度V的方向应与法线偏转摩擦角p相同。对V进行分解，则可得到物料颗粒自0点移动的轴向速度V1和圆周速度V2。其中，V1就是料槽中物料的轴向输送速度，而V2则是对物料输送的阻滞和干扰。 根据物料颗粒M运动速度图的分析，可得到物料轴向移动的速度为： （3-1）由于 (3-2)而 (3-3)由于 (3-4)所以(1)式又可写成： (3-5)其中S螺旋螺距（mm）；n螺旋转速（r/min）；f物料与叶片间的摩擦系数；叶片与物料的摩擦角（

17、°）； 螺旋面升角（°）由公式3-1与3-5可得出，物料在料槽内轴向移动速度V1和圆周速度V2随半径r而变化的曲线（如图3-4） 图3-4 螺旋面上速度的变化曲线由图3-4可见，V2在半径长度范围内是变化的在螺旋轴后随半径的增加而减小,因此物料在螺旋内的移动过程中要产生相对滑动, V1在半径长度范围内也变化随半径的增加而增加。可见,且靠近螺旋轴的物料的V2比外层的大,而V1却比外层的要小。反之,靠近螺旋外侧的物料V1大、V2小。这将使内层物料较容易V1随螺旋轴转动，因而产生一个附加的物料流。螺旋在一定的转数之前，这种附加的物料流对物料运动的影响并不显著。但是当超过一定的转数

18、时物料就会产生垂直于输送方向的跳跃翻滚起搅拌而不起轴向的推进作用。这不仅会降低物料的输送效率加速设备构件的磨损而且会增大螺旋功率的消耗。因此，为了避免这种现象的产生螺旋的转数不得超过它的临界转速。3.3螺距 螺距不仅决定着螺旋的升角，还决定着在一定填充系数下物料运行的滑移面，所以螺距的大小直接影响着物料输送过程。输送量Q和直径D一定时螺距改变物料运动的滑移面随着改变这将导致物料运动速度分布的变化。通常螺距应满足下列两个条件即考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量间的适当分布关系两个条件来确定最合理的螺距尺寸。 从图2可知 物料颗粒M所受螺旋面在轴向的作用力Pt为 Pt=Pcos（+）Pcos

19、（+）为使Pt0，必须满足 ，因为在处的最大（d为螺旋轴直径），Pt最小，所以需用螺距可由下式求得： (3-6) 若令k1=d/D 则 式中: f物料与叶片间的摩擦系数；k1螺旋轴直径系数k1=0.3-0.6另外螺距的大小将影响速度各分量的分布。当螺距增加时，虽然轴向输送速度增大，但是会出现圆周速度不恰当的分布情况；相反当螺显巨较小时速度各分量的分布情况较好，但是轴向输送速度却较小。在确定最大的许用螺距时，必须满足的第二个条件是建立在使物料颗粒具有最合理的速度各分量间的关系的基础上的，即应使物料颗粒具有尽可能大的轴向输送速度，同时又使螺旋面上各点的轴向输送速度大于圆周速度。即 。由此可得： (

20、3-7) 整理得： 因此在2r=D处（在螺旋外径处），故可将上式写成： (3-8) 所以螺距S应该满足以下两个条件： (3-9)物料的摩擦系数同物料在料槽里的运动取向、运动速度、物料的尺寸、湿度以及螺旋叶片材料及表面状态等有关。输送物料的摩擦系数可参考连续运输机设计手册。通常可按下式计算螺距: (3-10)对于标准的输送机，通常螺距为K1=0.8-1.0；当倾斜布置或输送物料流动性较差时；当水平布置时K1=0.8-1.0。3.4螺旋轴直径 螺旋轴直径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物料的滑移方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当分布

21、来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。根据物料的运动分析可知，要保证物料在料槽中的轴向移动，螺旋轴径处的轴向速度V1要大于0，即螺旋内升角，又因为 ，所以螺距与轴径之间的关系必须满足的条件之一是 (3-11)实践证明，对大多数螺旋输送机来说，一般其螺旋体的架构均能满足第一个条件的要求但对螺旋体直径较小的螺旋输送机来说，其2不一定能满足第一个条件要求，因而在确定较小直径螺旋体的S和d时，必须进行这项验算工作。轴径与螺距的关系还应该满足的第二个条件是：螺旋轴径处的轴向速度V1要大于圆周速度V2，即，由公式3-7整理可得： (3-12)根据公式3-7计算，当f取0.3 ，S=（0.8-1）D时，d（0

22、.47-0.59）D；当f值增加时，d/D值还要增加。也就是说，根据式计算得出的轴径相当大，这势必降低有效输送截面。为了保证足够的有效输送截面从而保证输送能力，就得加大结构，使得输送机结构粗大笨重，成本增加。所以，螺旋轴径与螺距的关系应是输送功能与结构的综合，在能够满足输送要求的前提下，应尽可能是结构紧凑。由于螺旋输送机的填充系数较低，只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大的轴向速度，且轴向速度大于圆周速度即可。一般轴径计算公式为：d=（0.2-0.35）D3.5填充系数物料在料槽中的填充系数对物料的输送和能量的消耗有很大的影响。当填充系数较小时，物料堆积高度较低大部分物料靠近螺旋外侧，因而具有较

23、高的轴向速度和较低的圆周速度，物料在输送方向上的运动要比圆周方向显著得多，运动的滑移面几乎平行于输送方向，这时垂直于输送方向的附加物料流减弱，能量消耗降低；相反，当填充系数较高时物料运动的滑移面很陡，其在圆周方向的运动将比输送方向的运动强，这将导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，填充系数适当取小值较有利，一般取50。此外，倾斜角度的大小对填充系数也有一定的影响。各种物料的填充系数值可参考表1。3.6倾斜角度螺旋输送机的倾斜角度对于螺旋输送机输送过程的生产率和功率消耗都有影响,一般它是以一个影响系数的形式来体现的倾斜输送系数见表1。螺旋输送机输送能力将随着倾斜角度的增加而迅速降低同时螺旋输

24、送机布置时倾斜角度也将影响物料的输送效果。另外倾斜角度的大小还会影响填充系数倾斜角度对填充系数的影响见表1。倾斜角度越大，允许的填充系数越小，螺旋输送机的输送能力越低。因此在满足使用条件的前提下螺旋输送机尽量避免倾斜布置，而最好采用水平布置：若工艺需要采用倾斜布置为了提高输送效率倾斜角度也不宜太大，一般倾斜角度为 100°至200°。若一级不能满足要求，可采用多级倾斜布置，以减少损耗材。倾斜角度0510152030405060708090倾斜输送系数10.970.940.920.880.820.760.700.640.580.520.46填充系数0.50.460.460.4

25、20.400.380.360.350.350.320.320.30 表3-1 倾斜输送系数3.7螺旋输送机的阻力（1）物料对螺旋的摩擦阻力（2）物料倾斜向上输送时的阻力（3）物料悬挂轴承下的堆积阻力（4）物料被搅拌所产生的阻力（5）轴承的摩擦阻力（6）物料与料槽之间的摩擦阻力3.8 螺旋输送机的仿真 图3-5 螺旋输送机的仿真4 肥皂成型室的设计 4.1加料腔的结构加料腔的容积V： (4-1) 式中 Gm塑件质量之和 Vm塑件及浇注系统塑料体积之和（cm2） 比容（cm3/g） k压缩率 塑料密度 V0压缩前塑料体积10小结此次毕业设计所设计的题目是“肥皂收集与再造成型装置的设计”通过这次设计，我对机械设计有了一个全面地了解，了解了机械设计在现在机械工业中所起的作用，明白了机械设计的在工业的发展中所扮演的角色。经过这次的毕业设计,使我使用CAD的水平进一步提高了,这次的毕业设计也使我学会了做设计的方法、过程和如何的查阅资料。通过这次毕业设计，使我对大学期间所学的知识，进行了融