小型塑料粉碎机的设计

小型塑料粉碎机的设计

摘要

塑料粉碎机，作为一款关键的塑料回收设备，在环保与资源循环利用领域具有不可或缺的重要地位。其主要设计目的在于提升塑料废弃物的处理效率，以实现资源的最大化利用，从而助力减轻环境污染压力。其核心功能在于对废弃塑料进行高效破碎，为后续处理与再利用流程提供便利。

为确保塑料粉碎机具备高效、稳定、安全的运行特性，需对其结构设计、动力系统设计以及控制系统设计进行精细化的考量与优化。同时，针对不同类型、尺寸和性质的塑料材料，需精准选择适配的破碎机构和刀具，以确保破碎效果与效率的最优化。

本文致力于设计并优化一款新型的塑料粉碎机，以克服传统塑料处理过程中存在的效率低下、能耗高以及环境污染等难题。通过对塑料粉碎机的工作原理与结构进行深入剖析与研究，提出了一种创新性的设计方案，并通过实验验证其性能表现。研究结果表明，经过优化设计的塑料粉碎机在粉碎效率、能耗控制以及环保性能方面均取得了显著的提升，为塑料回收行业的可持续发展注入了新的活力。

关键词:塑料粉碎机，设计优化，结构参数，效率提升

1.绪论 3

1.1目的和意义 3

1.2研究现状 5

1.3粉碎机的研究内容及目标 6

1.3.1研究内容 6

1.4粉碎机的分类 7

2.小型塑料粉碎机的总体方案设计 10

2.1粉碎机的工作原理 10

2.2塑料粉碎机的基本结构 10

2.3设计内容 11

2.4整体外壳设计 11

2.5机架的选择 12

2.6刀具设计 13

2.7筛网设计 15

2.8电动机的选择 16

3传动方式的选择及轴的设计计算 19

3.1传动方式的选择 19

3.1.1带传动的优点 20

3.2普通V 带传动的计算 20

3.2.1确定V带型号和带轮直径 20

3.2.2求中心距a 21

3.2.3计算带长 21

3.2.4带基准长度 21

3.2.5求带轮包角 22

3.2.6求带根数Z 22

3.2.7求轴上载荷 22

3.2.8带轮结构 23

3.2.9轴的设计 24

3.3轴的计算 24

3.3.1轴的转速 24

3.3.2轴的输入功率 24

3.3.3轴转矩 25

3.3.4 轴直径的初步确定 25

4.标准件的选择 26

4.1轴承的选择 26

4.2键的选择 26

4.3螺栓和螺母的选择 27

4.4垫圈的选择 29

5主轴组件要求 31

5.1主轴的基本要求 31

5.1.1旋转精度 31

5.1.2刚度 31

5.1.3抗震性 32

5.1.4耐磨性 32

5.2主轴组件的布局 32

5.3主轴结构的初步拟定 33

5.4主轴的技术要求 34

5.5主轴前后轴承的选择 34

5.6作用在轴上的力的分析 35

5.7轴的尺寸及受力分析图 35

5.8主轴强度校核 36

6.经济技术性分析 38

6.1经济性分析 38

6.2技术性分析 38

结论 40

致谢 41

参考文献 42

1.绪论

1.1目的和意义

目前，随着我国工业机械化的水平不断提高，使得各项工业活动有了长足的发展和提升，但相应因生产所废弃的塑料制品也在日益增多，从而使塑料粉碎机的设计生产效率和粉碎器的速度提上了日程。目前我国最常用的粉碎机是四轮垂直设计，体积小，移动更方便。为了降低噪声，配备有摆线减速器电机，在简化的设计是基于不锈钢冲压成型，与电动机的旋转的叶片，从而使材料在辊筒、它可以在均匀的在短时间内粉碎时间，具有环保、经济、适用范围广、易于操作、智能控制等优点，可以极大的解决当下塑料废料回收再利用的问题。

随着社会经济、制造业、建筑业、化工、医疗等领域的迅速发展，塑料被广泛运用于包装、农业、建筑、汽车、制造、生活用品等多个行业。由于塑料具有质量轻、可重复使用、低温易成形、功能多样化等特点，其用途广泛，使用量大，"以塑代钢、以塑代木"的趋势日益明显。塑料制品通常是通过模塑机加工成件，其原料为颗粒状。然而，在加工过程中会产生大量废料和废旧塑料垃圾，这些废料需要通过塑料粉碎机进行粉碎后再利用。塑料的破碎是塑料回收再利用的必要步骤。

回收利用的塑料颗粒需要与工厂标准颗粒混合使用。模塑成型机对颗粒的粒径大小有严格要求，以确保成型质量。因此，废料必须被粉碎到合适的粒度才能使用。颗粒过大会导致成型困难，而颗粒过小或不均匀则会影响成型质量，塑料粉碎质量直接影响注塑行业的发展。

据不完全统计，在大型塑料粉碎厂，用于破碎的费用通常超过整个生产费用的20%，而这项投资约占粉碎厂总投资的10%～20%。然而，废旧塑料的利用率只占社会塑料产品总量的约5%，利用率低，严重影响了废旧塑料回收再利用的进程。这与塑料粉碎机的粉碎能力和质量有关。

目前市场上流行的粉碎机存在诸多问题，包括物料过度粉碎、粉尘过多、设

备磨损、能耗高、产量低等。因此，急需利用先进的设计方法对塑料粉碎机进行创新改进，提高其相关性能，研发出性能优良的塑料粉碎机，进一步推动塑料回收行业的发展，实现更大的社会和经济效益。

本次毕业设计的课题名称是小型塑料粉碎机的设计，目的是为了有效地处理和利用塑料废料。它能够将废弃的塑料制品如塑料瓶、塑料袋、塑料管等进行粉碎，使其变成细小的塑料颗粒。这些颗粒可以重新加工成新的塑料制品，减少了对原材料的依赖，降低了环境污染。此外，塑料粉碎机还能够将这些塑料垃圾快速且高效地粉碎，使其具备可再利用的价值。因此，塑料粉碎机不仅可以减少对环境的污染，还可以提高资源的利用率，降低生产成本，推动塑料行业的绿色发展。

1.2研究现状

在中国，破碎机的发展始于20世纪20年代，主要是通过仿制苏联原型产品开始的。尽管国内破碎机技术已经得到了全面发展，但与国际标准相比仍存在较大差距。近年来全球废塑料和塑料制品的使用激增，对塑料粉碎机和矿石破碎机提出了更高的要求。尽管国内各企业生产的破碎机在技术水平上存在差异，但个别公司已经达到了全球领先地位，甚至有些国内生产的破碎机的性能超过了国外的水平。客观评价显示，国内破碎机的整体设计主要依赖于设计经验来确定结构形状和尺寸，设计方法仍然主要靠经验、静态分析和仿制。因此，样机试制成为一个循环，低质量、高成本和长周期已经成为国内破碎机设计的代名词，严重影响了破碎性能。

于志恒设计一种利用剪刀的剪切原理来进行工作。该设备主要由电机驱动刀架轴旋转，动刀片固定在刀架上，而定刀片则固定在粉碎室的侧壁上。当刀架轴旋转时，动刀与刀架轴一同旋转，从而使得粉碎机动刀与定刀产生相对运动，实现对塑料的剪切破碎。随后，破碎的物料通过动能从刀片处释放出来，并在与粉碎室壁碰撞的过程中进行二次破碎。同时，在破碎的过程中，物料之间也会因高速碰撞而进行粉碎。当破碎后的物料颗粒大小符合需求时，将会通过粉碎室下方的筛网排出。该粉碎机的工作原理如图1.1所示。为了减少粉碎过程中粉尘对工作人员的伤害，粉碎机还应配备除尘装置。

1.3粉碎机的研究内容及目标

研究的目标主要包括提高破碎效率和节能减排、强化安全保障和环境保护、促进循环经济发展以及推动技术创新和产业升级。通过提高塑料破碎机的破碎效率和节能减排，实现资源的高效利用和能源的节约，为塑料废弃物处理行业的可持续发展贡献力量。同时，加强塑料破碎机的安全性设计，保障生产环境的安全稳定，注重环保设计，减少废弃物产生，降低对环境的负面影响。此外，通过降低废弃塑料的堆积量，减少塑料废弃物对环境的污染，推动循环经济的发展，实现资源的再生利用，构建绿色低碳的生态环境。最后，不断创新塑料破碎机技术，推动塑料废弃物处理技术的创新和发展，为我国塑料废弃物处理行业的健康发展提供技术支持和理论指导，促进产业升级和经济增长。

1.3.1研究内容

1.塑料破碎机设计原理分析

深入研究和分析塑料破碎机的工作原理，探讨不同类型塑料破碎的机理及其受到的影响因素。

2.设计与优化

基于机械设计、材料工程等相关领域的知识，对塑料破碎机的结构、刀具系统和传动装置进行设计与优化，以提高破碎效率和系统稳定性。

3.安全性与环保设计

设计安全可靠的操作控制系统，包括安全防护装置和紧急停机装置，保障操作人员的安全；同时，考虑降低能耗和减少废弃物产生，实现塑料废弃物处理过程的环保目标。

4.实验验证与性能评价

进行实验测试，验证设计方案的可行性和优劣，评估塑料破碎机的性能指标，如破碎效率、能耗、安全性等。

参考文献

[1]井丽华磨盘式塑料粉碎机的设计与研究《内燃机与配件》 2020-02.

[2]杨军机械零部件测绘教学分析《科教文汇（下旬刊)》 2010-18.