论文总字数：16705字

摘 要

本论文的主要目的是设计一款对当前市面上常见的压入式、装箱式有所创新的垃圾压缩机，在适当减小体积、噪音和振动的同时得到较好的压缩率和产量。

研究内容包括阐释世界各国对生活垃圾这一大类，以及餐厨垃圾的处理政策、技术的历史及现状，分析当前市场上主流垃圾压缩机制式与螺杆式压缩机的优劣，并做了进一步的选型和关键零部件设计。

论文写作中采用了文献调研法、计算机辅助设计方法和类比法，通过文献检索和类比计算确定了效仿塑料挤出机结构的螺杆设计，并经由Pro/E软件作出了三维模型

主要成果包括关键的螺杆部件，以及动力和传动机构的相关参数与三维示意模型。经过计算校核，所设计的零部件在满足核心的垃圾处理率这一指标的同时强度亦符合要求。

关键词：餐厨垃圾；压缩机；螺杆；计算机辅助设计；

Abstract

The main purpose of this paper is to design a garbage compressor that is innovative in the current press-in and box-type common on the market. It can reduce the volume, noise and vibration while getting a better compression rate and output.

The research content includes explaining the major categories of domestic waste in various countries in the world, as well as the history and current status of kitchen waste treatment policies and technologies, analyzing the advantages and disadvantages of mainstream garbage compression mechanisms and screw compressors on the current market, and making further steps to selection and key parts design.

The literature research method, computer-aided design method and analogy method were used in the writing of the thesis. The screw design that imitated the structure of the plastic extruder was determined through literature search and analogy calculation, and a three-dimensional model was made through Pro/E software.

The main achievements include key screw components, as well as relevant parameters and three-dimensional schematic models of power and transmission mechanisms. After calculation and verification, the designed parts meet the requirements of the waste disposal rate and the strength.

Key Words：Kitchen waste; Compressor; screw; CAD

目录

第1章 绪论 6

1.1研究背景 6

1.2国内外餐厨垃圾处理研究现状 7

1.3研究的目的和意义 8

第2章 垃圾压缩装置的整体方案 9

2.1螺杆方案与箱式方案 9

2.2双螺杆与单螺杆方案 10

第3章 重要零部件的设计与选型 12

3.1压缩机螺杆主要参数 12

3.2滤网壳体结构 13

3.3电力系统选型 14

3.4传动系统选型 15

第4章 计算机三维建模与有限元分析 17

4.1Pro/E与Solidworks软件介绍 17

4.2主要零件的三维模型 18

第5章 主要零部件的加工工艺 25

5.1螺杆加工工艺 25

5.2 滤网壳体加工工艺 27

第6章 总结与展望 27

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

1.1研究背景

生活垃圾问题，尤其是餐厨垃圾问题是一全球性的问题，其关乎社会治理的经济成本和环境污染等诸方面。

餐厨垃圾混杂有许多种类的废弃物，包括有生活家居用品的包装、废弃的肉蛋奶和水果等生鲜食品、纸巾、塑料袋和布匹等。相较于日常生活其他种类垃圾而言，餐厨垃圾含水量较高，且含大量有机物，容易腐败进而附带霉菌毒素和各类病原微生物，其主要成分有季节性的变化，情况复杂。

就发达国家情况而言，欧洲和北美地区人均每年产生95-115千克的餐厨垃圾。澳大利亚的餐厨垃圾量占到了生活垃圾总量的35%-45%。而一些欧洲国家在这一阶段也建立起了比较完善的餐厨垃圾管理系统和处理机制，比如北欧四国还有英法等国。如德国关闭了绝大多数垃圾填埋厂，餐厨垃圾采用机械-生物( MBT) 或生物技术进行处理。韩国2012年每日产生的餐厨垃圾约为13209吨，占生活垃圾总量的27%。韩国的环境相关政府部门将减少餐厨垃圾的产生作为基本措施，如采取按量收费的餐厨垃圾计费制度，同时积极促进餐厨垃圾的回收利用，如2014年开始推行的建立环保能源小镇项目。进入21世纪以来，日本生活垃圾总排放量从2000年的5483万吨减少至2017年的4289万吨，下降了218％；人均日排放量从2000年的1185克减少至2017年的920克，下降了22.4％；末端处理量则从2000年的1051万吨减少至2017年的386万吨，大幅下降63.3％。循环再利用成效显著，资源回收率从2000年的14.3％上升至2017年的20.2％。

在更为广泛的发展中国家，餐厨垃圾相关问题同样值得重视，如人口总数世界第二的印度，其每年产生6200万吨固体垃圾，相当于约300万辆卡车的运输量。这一数字预计在2050年将达到4.36亿吨。而现在年均产生的约6200万吨垃圾中只有20%得到了妥善处理，其余则倾倒在垃圾填埋场中。

中国每年产生超过3000万吨的餐厨垃圾，占到生活垃圾总量的30%-50%。过去收集的餐厨垃圾中大约80%用于处理后充当养猪场的饲料，由于公共卫生层面的风险，这一情况受到了中国农业部的严格限制。优化与探索餐厨垃圾处理技术措施，成为中国与其他世界各国面临的共同问题。

2010年伊始，住建部、发改委等国家部委联合开展了一系列回收利用城市餐厨垃圾，发展循环经济，尝试垃圾无害化处理，建设绿色生态文明的项目，在“十二·五”阶段总共有约100个餐厨垃圾试点城市立项，达到较高覆盖率。在一共31个省级行政区中，既影响了一、二城市开展活动，也有一大批三线城市投入其中。截至2015年末，全国已投运、在建、筹建的餐厨垃圾处理设施至少118座，总计日均处理能力超过2.15万吨。

目前，对于通过正规渠道收集的餐厨垃圾，人们主要采取三种方式进行回收利用：灭菌无害化处理后作饲料、好氧菌堆肥和厌氧菌发酵制天然气。但是，高有机质含量的餐厨垃圾中的水分、油脂和盐分不利于堆肥过程，限制了其堆肥应用。厌氧发酵可以有效地将餐厨垃圾转化为天然气等绿色能源，被广泛用于处理各类有机质垃圾。但是传统的餐厨垃圾含油量高且存在分解缓慢的大分子化合物，其余反应物质，如反应早期过程中积累的乳酸、氨、硫化物等皆对反应的稳定性和速率不利。同时也缺乏有效技术处理沼气残余物，沼气中的二次污染物。这些因素都限制着餐厨垃圾通过厌氧菌发酵进行回收利用。

为改善餐厨垃圾的物理和化学性质，增强餐厨垃圾混合物的破碎程度和灭菌程度，促进随后的再利用过程。人们广泛采取各类预处理措施，例如机械方法（机械破碎等）、化学方法（例如碱或酸）、渗透处理、氧化（例如臭氧）、热和生物方法（例如酶）等。

1.2国内外餐厨垃圾处理研究现状

对生活垃圾的处理意识早在百年之前就开始进入人们的心中，较早者如日本德川幕府时代，公共环境卫生成为国家内部治理的重要命题之一。此时处理主要为粪便运往农村堆肥，填埋掉除此外的其他垃圾。在二战之后，日本制定了《清扫法》等法律针对生活垃圾领域，取得成效。

但效率与质量、经济性等方面都可称出色的生活垃圾处理系统方案在工业技术和社会配套措施都较为完善时才出现。以生活垃圾中占比极高的餐厨垃圾作为重点方向，发达国家早在上世纪后期，80年代左右时开始无害化处理的研究，同时开展回收资源高效循环使用的一系列项目。1979年时，全球第一个年处理量达到5000吨的餐厨垃圾发酵试验场在美国建立。各类厌氧菌消化垃圾中有机物的工艺流程即从这里发端。美国同时也推行原地对餐厨垃圾进行处理的方式。在庭院、家中或者社区公共空间内都可以开展。比如用回收合金、木材和塑料生产家用堆肥设备等等。

总体而言，大多数发达国家都形成了一套多方位系统化管理餐厨垃圾的机制, 并依托技术可靠、性能优良的垃圾处理设备系统，高效地进行垃圾无害化处理，在可持续发展、科学发展上的道路上快速而平稳地行进。时至今日，莱茵河岸的德国，尼德兰低地中的荷兰，还有其他欧美各国，都纷纷设计、研究并制造出技术水平较高，各方面功能完备的垃圾转运设备，可以看出这一领域对于整个垃圾处理流程十分重要。仅就一些具体型号而言，便可列出澳大利亚的PLAN垃圾压缩转运系统，荷兰N.C.H公司生产制造的装箱式垃圾转运站等等。大压缩力，高压缩率，这些性能优良，绿色环保的垃圾处理设施还有着较成熟自动化工作能力，因此被世界各地的人们广泛使用着。当前阶段，国外垃圾处理设施相关研究的主流方向是除臭去污系统，以及研制大型垃圾中转站、大压缩比高容积的垃圾转运车等。

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