生活垃圾回收与压缩设备设计

摘 要随着经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，垃圾排放量与日俱增，对环境的压力越来越大，特别是学校，每天都在制造垃圾，如废纸，塑料，废电池，果皮等，这些垃圾绝大部分是可回收利用的资源。校园垃圾实现高效回收，综合利用的潜力较大。垃圾的回收与压缩设备，有效地美化了校园环境。由于该机器以电机作为动力源，对垃圾进行分类收集并使其压缩有效利用空间，环保卫生，噪音小，贴切现代社会绿色、和谐的主题。校园垃圾收集处理机的工作原理主要是以电机为机器提供动力源，使用皮带传动带动机器内部的滚轮轴。两滚轮轴挤压垃圾，使垃圾变形压缩，最后分段掉入垃圾袋中。垃圾有很多种，有很多是可以回收利用的。将垃圾有效的分类，使其更好的进行回收，减少了环保人员对垃圾分类所用的时间，减轻了体力劳动。压缩垃圾使其能够回收更多的垃圾，有效地提高了垃圾的收集率。关键词：分类、皮带传动、单片机、 压缩 、收集AbstractWith the rapid development of economy and the peoples standard of living is increasing day by day, rubbish increasing emissions. There is more and more pressure on the environment.Especially school. Every day in the creation of waste. Such as waste paper, plastic, waste batteries, skins, etc. The rubbish most is the recycling resources. Campus garbage efficient recovery. Comprehensive utilization of the potential. Garbage collection processor. Effective to beautify the campus environment. Because the machines to motor as a power source. Classified collection of waste and the compression and effective use of space. Machine Noise. Appropriate social harmonious green modern theme.The motor is provided for the machine power supply. Use belt drive drive axle of ground within the machine. Two roll wheel extrusion rubbish. Make rubbish deformation compression. The last section fall into the garbage bags. Garbage has a lot of kinds. Have a lot of is that can be recycled. Trash effective classification. Make it better for recycling. Reduce the environmental protection personnel of a garbage time used. Reduced the manual labor. Compression rubbish make its can recycle more junk, effectively improve the garbage collection rate.Keywords: Classify , beltwork , microcontroller , compress , raiser 目录前 言 .11 项目分析 .21.1 垃圾收集处理国内外情况 .21.1.1 垃圾收集处理国内情况 .21.1.2 垃圾收集处理国外情况 .21.2 总体设计构想 .21.3 本次设计所要解决的问题 .32 校园垃圾收集处理机总体设计基本方案 .42.1 设备外形总体设计方案 .42.1.1 校园生活垃圾收集处理机总体尺寸的确定 .42.1.2 承载小车的的设计方案 .42.1.3 箱体部分 的设计方案 .63 校园生活垃圾收集处理机系统设计 .73.1 电机、电瓶的选择设计 .73.1.1 电机的选择 .73.1.2 点瓶的选择 .93.2 压缩设备的结构设计 .123.2.1 滚筒的设计方案 .123.2.2 轴承及轴承座的设计方案 .133.2.3 防粘构件设计方案 .153.3 传动部分设计方案 .163.3.1 传动皮带的选择设计 .163.3.2 皮带轮的选择设计 .193.3.3 传动比的计算 .203.4 单片机控制系统的设置 .203.4.1 单片机的选择 .203.4.1 单片机程序的编写 .223.5 其他辅助零件的选择设计 .233.5.1 垃圾出口的设计 .254 设计成果及其经济价值 .27总 结 .28致 谢 .30参考文献 .31前 言目前，垃圾问题已成为一个污染环境，困扰人类的大问题。全世界平均每天新增加垃圾 490 万 t，高出其可再生资源的近 6 倍。目前，我国的城市生活垃圾产生量 1.21.410t，人均垃圾生产量 450500kg，并且还在以每年 510的速度递增。随着人们生活水平的提高，产生的垃圾愈来愈多，如何科学处理日益增多的垃圾，已成为各个国家研究的一个重点课程。随着经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，垃圾排放量与日俱增，对环境的压力越来越大，特别是学校，每天都在制造垃圾，如废纸，塑料，废电池，果皮等，这些垃圾绝大部分是可回收利用的资源。校园垃圾实现分类回收，综合利用的潜力较大。美国环境学家内贝尔研究认为，生活垃圾 90%都是可以回收的，在校园垃圾中，废纸约占 10%，塑料包装约占 5%，电池，碎玻璃约占 5%，食物等饮食垃圾比重较大，约占 80%。总体上看，在教学区的垃圾以废纸为主，数量所占比例较高，在食堂主要是餐饮垃圾，包括塑料餐盒和食物等，宿舍区主要有塑料食品包装，瓜皮，果核等。这些潜在的原料资源可以重新在资源循环中发挥作用。对城市生活垃圾进行最大限度的资源化是今后固体废物管理的重要目标。分类收集可以大幅度减少垃圾带来的污染，节约垃圾无害化处理费用，有利于进行资源回收利用。校园生活垃圾收集处理机，有效地美化了校园环境。由于该机器以电机作为动力源，对垃圾进行分类收集并使其压缩有效利用空间，环保卫生，噪音小，贴切现代社会绿色、和谐的主题。垃圾有很多种，有很多是可以回收利用的。将垃圾有效的分类，使其更好的进行回收，减少了环保人员对垃圾分类所用的时间，减轻了体力劳动。压缩垃圾使其能够回收更多的垃圾，有效地提高了垃圾的收集率。1 项目分析1.1 垃圾收集处理国内外情况1.1.1 垃圾回收处理国内情况目前我国采取对生活垃圾袋装收集，最终对垃圾进行填埋技术处理。对垃圾的分了很少，一般采用人工的方式进行收集可回收垃圾。无法有效的提高垃圾的回收和利用率。只有很少的地方会对垃圾进行分类处理，使我国的垃圾资源利用率一直落后与别的国家。最近我国出现了一种新的对家庭垃圾的一种处理设备，装与厨房的水池中，可已将一些食物类的垃圾进行粉碎搅拌，排入水管中带走。但其没有最终的利用。1.1.2 垃圾回收处理国外情况目前国外一些国家在垃圾回收处理方面采取的做法是，及时建立垃圾分类回收及处理体系要及时建立垃圾分类回收体系，每一类垃圾不仅要告诉人们包括什么，同时还要说明不包括什么，当人们投放垃圾时，不能确定它属于哪一类，就可以放置在其余类垃圾桶中。要根据盛放垃圾的不同把分类投放的垃圾箱(袋)涂以醒目的不同颜色，如在美国纽约，将垃圾分为 3 类，废纸(绿色袋)，金属，玻璃，塑料(蓝色袋)，其他垃圾或剩余垃圾(黑色袋)，并在垃圾箱上标注文字，图形，便于识别。垃圾分类收集是垃圾分类处理的前提，而垃圾分类处理是垃圾分类收集的保障和延续。因此，要及时建立与垃圾分类回收体系相配套的垃圾分类处理循环利用体系。生活垃圾分类管理，分别处置，落实责任，明确到人。一般国际上采用对垃圾的处理方式有焚烧技术，堆肥技术，填埋技术处理。国外对其可回收垃圾和不可回收垃圾进行不同的处理。1.2 总体设计构想本设计中校园生活垃圾回收压缩机以电机为机器提供动力源，使用皮带传动带动机器内部的滚轮轴。两滚轮轴挤压垃圾，使垃圾变形压缩，最后分段掉入垃圾袋中。考虑到校园垃圾的特点，主要为塑料瓶.塑料袋.废纸.水果皮.果核等。将箱体分为两部分，一部分为塑料类，一部分为果纸类。每一部分的箱体颜色也不同，有助于区分垃圾的种类，方便分类回收。然后将两类垃圾分别压缩处理，能够更好地有效地收集到更多的垃圾。箱体内部装有单片机，可以对电机起到正反转控制，清洁工启动按钮，电机转动带动滚轮轴转动开始压缩。高效的对校园生活垃圾做一处理。1.3 本次设计所要解决的问题生活垃圾 90%都是可以回收的，有效收集和处理垃圾是至关重要的。此次设计的校园生活垃圾收集处理机，针对校园的生活垃圾出现的没有分类，没有及时的清理，而导的致垃圾溢出等问题。首先校园垃圾收集处理机分为两个箱体,每个箱体用不同的颜色来区分垃圾种类的不同,以便对垃圾做到分类。其次机器里拥有压缩设备，可以将垃圾进行有效地压缩，节省了空间，提个了回收量。设备总体在一个小车上，能够随意移动，大大提高了其方便性。2 校园垃圾收集处理机总体设计基本方案2.1 设备外形总体设计方案校园生活垃圾收集处理机底盘是一个小车，小车底部设计四个橡胶滚轮，侧方设置有一个把手。以便于机器的移动，大大提高了其方便性。机器中设置了两个收集压缩箱，分别箱体的颜色用不同的颜色加以区分。可以对不同种类的垃圾做到专项的回收与压缩。最终做到对不同种类的垃圾分类和处理。机器的动力装置采取小功率的步进电机和可充电电瓶。因为蓄电池体积小巧，使用、安装方便。当垃圾收集到一定程度的时候，操作人员只需打开按下按钮，机器将会自动对收集到的垃圾做一压缩，最终掉入垃圾袋内，方便高效的解决了校园垃圾的处理。操作简单，可降低清洁工人的劳动强度。2.1.1 校园生活垃圾收集处理机总体尺寸的确定好的垃圾处理设备不仅要便于将垃圾投入，也要便于将内腔取出和清理，垃圾箱的高度一般，应小于正常人立姿双手上举高的一半。现有垃圾箱的高度一般在 800-1100mm 之间，基本上都可以满足要求的。垃圾箱的垃圾投入口应该满足绝大部分人的使用需求，上边缘高不低于 95%人的手功能高，下边缘高不高于 5%人的肘高。这样才可使每个人使用垃圾处理设备的人感觉到舒适，所以校园垃圾收集处理机的总高度为 1100mm垃圾投入口的开口高度要足够大，以便增大垃圾的收集量。所以整个箱体的度为 1000mm。同时开口要大，以便于同学将垃圾扔入箱中。避免散落出来，对校园环境造成破坏。所以在箱体的顶部设计成一个漏斗的形状。校园中存在的垃圾一般是瓶子，罐子，纸类等轻便的废品，其硬度强度不大，在做压缩到时候不许要太大的压力，所以选用的是小型电机。同时要考虑倾斜角度，垃圾箱开口的高度一般宜大于 120mm。垃圾投入口的宽度，应大于一般废弃物的尺寸。垃圾收集处理机的开口应在箱体的顶部，以便同学将废物投入设备之中。其他各零部件的尺寸均参照机械设计手册或运用标准件。其尺寸大小见附录二。2.1.2 承载小车的设计方案考虑到校园垃圾收集处理设备的箱体尺寸和大小，以及设备主要用于学校。学校地面平整。综上所述承载小车宽初步确定为 1000mm,车长初步确定为1100mm，车高初步确定为 100mm，车把手的高度初步确定为 700mm。小车总体形状如图 2.1 所示考虑到机器自身重量和压缩以后垃圾的重量，确定小车总体使用钢材料。承载小车的轮定为直径 =125mm 的轮，结合实际采用型号:500RPB，规格:125MMX30MM，材质:橡胶+铁箍，直径:125MM（mm）的实心橡胶轮。2.1.3 箱体部分的设计方案（1） 箱体的结构垃圾箱一般有两种结构形式：一体式和开盖式。一体式包括箱体，投入口，回收口三部分。开盖式包括箱体，投入口，箱盖，通常箱体内含有一个内桶，方便垃圾清除，其中箱盖处可开启，作为回收口用，有时也省去投入口，只包括箱体和箱盖，箱盖既作为投入口又作为回收口。校园生活垃圾之所以难处理是因为在回收的时候就缺乏硬件设时的支持，在学校我们常见的垃圾桶就是一个桶，一开始就没用将垃圾，所以导致清洁工人在分类上就很困难。所以我们在设计的时候专门设计了两个箱体，用作收集不同种类的垃圾。采用一体式。顶部为其垃圾的投入口，为便于同学将垃圾扔入箱中。避免散落出来，对校园环境造成破坏。所以在箱体的顶部设计成一个漏斗的形状。出口在箱体的两侧，中间箱体为储存垃圾的地方。箱体的下方为压缩设备的位置。（2） 垃圾箱的颜色垃圾箱的颜色一般要起到识别作用，尤其在分类垃圾箱中不同颜色有不同的特定含义。分类垃圾箱的分类如下：红色垃圾箱放置有害垃圾，如废电池，废荧光灯管，水银温度计，废油漆，过期的药品等；黄色垃圾箱放置不可回收的垃圾，即在自然条件下易分解的垃圾，如果皮，菜皮，剩菜剩饭等；蓝色垃圾箱放置可回收垃圾，如废纸，废塑料，废金属，废玻璃，废织物等。红，黄，蓝三种颜色能给人们投入垃圾提供一定的暗示。所以我在机器外形设计上用橘黄色和蓝色区分垃圾种类，可将不同的生活垃圾进行分类收集，考虑到校园垃圾主要种类有塑料瓶，塑料袋，废纸，果核等。可在箱体上贴上标识，将垃圾分为塑料类和纸果类。箱体外形颜色和图案设计，如图 2.2 所示：3 校园生活垃圾收集处理机系统设计3.1 电机、电瓶的选择设计3.1.1 电机的选择电动机是将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子，其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动，这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。(1)直流有刷电机 有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。由于电刷和换向器的存在，有刷电机的结构复杂，可靠性差，故障多，维护工作量大，寿命短，换向火花易产生电磁干扰。其主要优点是控制简单、技术成熟，具有优良的控制特性。虽然直流有刷电机控制系统简单，成本低，但由于电机本身存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，而且如果长时间运行，势必要经常维护和更换电刷和换向器由于损耗存在于转子上，使得散热困难，限制了电机转矩质量比的进一步提高，而且这种电机效率低。(2) 交流异步电机 交流三相感应电动机是应用最为广泛的电动机。其转子和定子之间没有相互接触的滑环、换向器等部件。结构简单，运行可靠，经久耐用。交流感应电动机的功率覆盖面很宽广，转速可高 1200015000rmin。可采用空气冷却或液体冷却方式，冷却自由度高。对环境的适应性好，并能够实现再生反馈制动。与同样功率的直流电动机相比较，质量减轻 一半左右，价格便宜，维修方便。交流三相感应电动机的效率较低，转子容易发热，在高速运转时需要保证对交流三相感应电动机的冷却，否则会损坏电动机。交流三相感应电动机的功率因数较低，使得变频变压装置的输入功率因数也较低，因此需要采用大容量的变频变压装置。(3) 同步电动机 同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。主要有两种电机较为典型： 稀土永磁电机 稀土永磁同步电机采用稀土永磁材料，具有效率高、功率密度大等特点，在中、小功率的系统中有优势。但是稀土永磁同步电机的成本高，而且目前使用最多的钕铁稀土永磁体的工作温度比较低，电机运行时的温升不能太高。稀土永磁同步电机分为正弦波稀土永磁同步电机(通常称为稀土永磁同步电机)和方波型稀土永磁同步电机(通常称为稀土永磁无刷直流电机)。正弦波稀土永磁同步电机的特点是，永磁体在气隙中产生的磁场空间上按照正弦分布，定子三相绕组为正 弦分布绕组，电机的反电动势及电机定子电流均为正弦波；而稀土永磁无刷直流电机为梯形波。永磁无刷直流电动机是一种高性的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有换向器和电刷组成的机械接触结构。另外，它采用永磁体转子，没有励磁损耗；发热的电枢绕组又装在外面的定子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。 开关磁阻电机 开关磁阻电动机是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点：它的结构 比其它任何一种电动机都要简单，在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较短，没有相间跨接线，维护修理 容易。因而可靠性好，转速可达 15000rmin。效率可达 85 93，比交流感应电动机要高。几种电机比较之下，考虑到节省成本以及机器空间简化，本设计驱动系统采用一台步进电机。由于本文电机的用途是用作对垃圾的压缩，而学校垃圾的硬度都比较软，所以初步确定电机功率为 1.5kw，转速为 1400r/min。故选用CH-23 电动机。其技术数据如表 3.1 所示：表 3.1 CH-23 技术数据电机型号 额定功率kw 转速r/min 堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩CH-23 1.5 1400 2.0 2.1电机的安装电机用 4 个 M12 的螺钉将其固定在电机座上，由于本设计中采取的是带传动，为保证皮带的长紧，电机的安装采用下压式安装。3.1.2 电瓶的选择电瓶储存电能的装置，学名称“蓄电池” 。它的工作原理就是把化学能转化为电能。它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用2228的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。常用设备 常用电池 一次/二次电池 酸性/碱性/有机 类 常见尺寸 汽车用启动电源 铅酸电池 二次电池 酸性 方型 普通摄像机电池 铅酸电池 二次电池 酸性 方型 火车启动电源、电动车 镍镉/镍氢电池 二次电池 碱性 方性、圆柱型 手机电池 镍氢/锂电 池 二次电池 碱性/有机介质 方型 (1)蓄电池的种类、用途和特点蓄电池的种类可分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，特点如下:铅酸电池:也称为汽车用电池(需加水维护)，充放电时会产生氢气，安置地点必须设置在通风处以免造成危险;电解液呈酸性，会腐蚀金属;价格低廉。铅酸免维护电池:密封式充电不会产生任何有害气体，摆设容易，不需考虑安置地点通风问题，免保养，免维护;放电率高，特性稳定，价格较高。镍镉电池:用于特殊场合及特殊设备上，水为介质，充放电不会产生.有害气体;失水率低，但需要固定时间加水及保养;放电特性最佳;可放置于任何恶劣环境。蓄电池按用途可分为汽车启动用、工业用、铁路及其他用途。(2) 影响电池容量和寿命的因素影响电池容量和使用寿命的因素有:电池的使用环境、环境温度、充放电电流、充电电压、放电深度、设计参数和制造工艺。设计参数和制造工艺为生产方因素，本文不讨论。电池寿命分为循环寿命、存贮寿命、使用寿命。循环寿命是指电池循环放电次数多少;存贮寿命是指不给蓄电池进行任何充电和放电激活的情况下，能存贮的最长时间;使用寿命指电池在正常的维护情况下，电池能使用的最长时间。 电池的使用环境：储存寿命随温度的增加而下降。当温度超过 25时，温度每增高 10 ,储存寿命被缩短一半。所以对暂时不用的电池应存储在低温、干燥的环境。工作的电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，这样可以减少有害灰尘的腐蚀。 环境温度：因为温度的降低，电解液的粘度增大，使离子运动受到较大阻力，扩散能力下降，所以蓄电池容量随温度的增加而增加；同样的放电量，由于容量增加，放电深度浅，放电循环次数增多，蓄电池循环寿命也随温度的增加而增加，在 10350，每增加 1，增加 5-6 个循环;在 3545，每增加 1，增加 25 个循环；而 50以上，则因负极硫化，容量损失，寿命反而会下降。但储存寿命随温度的增加而下降。 充放电电流：由于电池的可用量随放电电流的增大而降低，所以谈电池容量必须指明电池的放电率。电池充放电电流一般以 C 来表示，C 的实际值手电筒 锌锰电池 一次电池 酸性/中性/碱性 1 号/2 号/5号 传呼机 锌锰电池 一次电池 碱性 5 号/7 号 高档模拟相机 锂电池 一次电池 有机介质 圆柱型 与电池容量有关。如对额定容量为 24AH 的蓄电池，其放电电流大小与蓄电池实际可供使用的效率关系如下:放电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命，放电电流过大，会使正极氧化铅脱落，放电电流过大，由于放电终止电压的上升，易过放电；放电电流一般要求在 0.05 - 3C, UPS 在正常使用中都能满足此要求，但也要防止意外情况的发生，如电池短路。 充电电压：过充电时有大量气体析出，活性物质受气体的冲击而脱落，使电池寿命降低;由于 UPS 电池属于备用工作方式，供电正常情况下处于充电状态，只有停电时才会放电。如果充电电压过高就会使电池过充电，反之会使电池充电不足。 放电深度：放电深度对 UPS 电池使用寿命的影响也非常大，电池放电深度越深，其循环使用次数就越少，因此在使用时应避免深度放电。 电池初充电：新的蓄电池在投入使用前，必须进行初充电，这和正常的充电不同，是需要较长时间的特别充电。因为电池负极活性物质为海绵状铅时，在电池的贮藏过程中，有部分受到氧化，必须还原为铅才能成为活性物质。对于普通铅蓄电池，初充电必须在灌酸后静置 1 至 6 小时，等到液温下降至35以下时，再灌酸至规定液面，方可进行充电，初充电以 l0H 率充电，时间为 40-60 小时。(3) 电瓶的布置要求使得机器结构紧凑，工作率高，维护简单，操作简便，考虑到机器总体结构模式，所以采用电瓶右置，靠近电机。这种布置的特点是不妨碍收集箱空间的大小，减少电机与电瓶之间的线长。通风性好，散热性较好，并且安装和维护方便。(4) 电瓶的选择考虑到本机器的方便性和可移动性，选用电动车上常见的蓄电池作为本机器的电瓶。由于本文中电机的功率为 1.5kw，利用公式 ， （P 为电机功UI/率，U 为电机的电压）可以算出机器工作电流为:4AHUPI/综上所述，考虑到要求蓄电池拆装方便，充电易行，本文选择 380V4A 的USP 电池，如图 3.3 所示：图 3.3 电瓶3.2 压缩设备的设计生活垃圾收集处理机压缩设备的总体,如图 3.4 示:图 3.43.2.1 滚筒的设计方案生活垃圾收集处理机压缩系统采用两个滚筒挤压将垃圾压缩。其中主动滚筒上面带有一段突起,可以将垃圾压缩一段后,分割开来。有效地节约了空间，其工件，如图 3.5 所示。图 3.5根据设计需要滚筒轴应固定在槽钢上，根据槽钢的规格，应选取型号为 5的槽钢。其固定方式为焊接。另一个是从动滚筒，从动滚筒的面上，有网纹，可以有效的将垃圾吸入到压缩设备当中。如图 3.6 所示：图 3.6从动滚筒固定在型号为 5 的槽钢上。其从动滚筒的左侧安装有两个硬质弹簧。其作用是当遇见较硬的垃圾时，会提供一个弹性空间，直接将硬垃圾挤出。能够起到保护机器的作用。3.2.2 轴承及轴承座的设计方案1.轴承的选择根据轴承与轴的配合公差标准当轴承内径公差带与轴公差带构成配合时，在一般基孔制中原属过渡配合的公差代号将变为过赢配合，如 k5、k6、m5、m6、n6 等，但过赢量不大；当轴承内径公差代与 h5、h6、g5、g6 等构成配合时，不在是间隙而成为过赢配合。 轴承外径公差带由于公差值不同于一般基准轴，也是一种特殊公差带，大多情况下，外圈安装在外壳孔中是固定的，有些轴承部件结构要求又需要调整，其配合不宜太紧，常与 H6、H7、J6、J7、Js6、Js7 等配合。 一般情况下，轴一般标 00.005 如果是不常拆的话，就是0.0050.01 的过盈配合就可以了。在此我们采取过盈配合。轴承按照其受力大小可以分为以下几种型号：特轻为 60 型，轻为 61 型，一般为 62 型，重为 63 型。由于滚筒的直径为 160mm，轴的直径为 80mm。故轴承的受力很大应选择 63 型轴承。2 轴承座的选择轴承座的形状分类：1.外球面带座轴承，也称轴承单元（SKF 的说法）。不带轴承的时候就叫外球面轴承座。外球面轴承座其根据轴承的系列分为 200 系列。300 系列。XOO系列。2 外球面轴承座按形状分为立式座（P 座），方形座（F 座），菱形座（FL座），圆形座（C 座），凸台圆形座（FC 座），凸台方形座（FS 座），暗孔座（PA 座），吊式座（FA 座）。3 整体式（即非分离式）立式轴承座组座，带螺丝紧固的轴承箱盖。这些立式轴承座组座最初是作为轻轨道卡车的轴箱开发的，但也可用于传统的立式轴承座组。非分离式立式轴承座组座比分离式轴承座刚性高，有些可承受更重的载荷。外球面轴承座也属于整体式座。滚动轴承的轴承座除非有特别需要，一般多采用整体式结构，剖分式轴承座只是在装配上有困难，或在装配上方便的优点成为主要考虑点时才采用，但它不能应用于紧配合或较精密的配合，例如 K7 和比 K7 更紧的配合，又如公差等级为 IT6 或更精密的座孔，都不得采用剖分式轴承座。在此我们选择方形外球面轴承座,如图 3.7 所示。图 3.7这样选择方便轴承座的总体设计。3.轴承座总体设计考虑到三角皮带长时间工作会出现松弛，特此将轴承和轴承座设计在了一起。轴承座外形总体设计如图 3.8图 3.8此轴承座的右端有一个顶丝，顶丝对轴承有一个径向的推力。一方面可以使皮带轮的皮带一直保持张紧状态。另一方面可以调节两个滚轮之间的距离，来确定最合适的位置。由于轴承和轴承座是一体的，轴承座应固定在槽钢上，根据槽钢的规格和标准，应选用 5 号槽钢。3.2.3 防粘构件设计方案在滚筒压缩垃圾的时候不可避免的会有一些垃圾黏在辊子上，从而影响垃圾的压缩效果。为避免这一现象的发生，我们在压缩装置里添加了防粘构件。防粘结构分为两部分，一部分是钢片，在钢片的一段用 4M 的螺钉固定的有一段橡胶片。用作刮去辅助压缩轮上粘着的垃圾。如图 3.9 所示：图 3.93.3 传 动 部 分 设 计 方 案考虑到皮带传动的特点:结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合;传动平稳无噪声,能缓冲、吸振;过载时带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用;不能保证精确的传动比.带轮材料一般是铸铁等.由于校园垃圾收集处理机是在校园里工作,不能有过大噪音,面对的垃圾硬度和强度较小,而且不需要很高的传动比.所以我们在此确定使用带传动。3.3.1 传动皮带的选择设计根据工作原理不同，带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两类。1.摩擦带传动 摩擦带传动是依靠带与带轮之间的摩擦力传递运动的。按带的横截面形状不同可分为四种类型，如图 3.10 所示。(1)平带传动。平带的横截面为扁平矩形（图 a） ，内表面与轮缘接触为工作面。常用的平带有普通平带(胶帆布带)、皮革平带和棉布带等，在高速传动中使用麻织带和丝织带。其中以普通平带应用最广。平带可适用于平行轴交叉传a) b) c) d)图 3.10 带传动的类型动和交错轴的半交叉传动。(2)V 带传动。V 带的横截面为梯形，两侧面为工作面（图 b） ，工作时 V 带与带轮槽两侧面接触，在同样压力 FQ 的作用下，V 带传动的摩擦力约为平带传动的三倍，故能传递较大的载荷。(3)多楔带传动。多楔带是若干 V 带的组合(图 c),可避免多根 V 带长度不等,传力不均的缺点。(4)圆形带传动。横截面为圆形(图 d), 常用皮革或棉绳制成, 只用于小功率传动。2.啮合带传动啮合带传动依靠带轮上的齿与带上的齿或孔啮合传递运动。啮合带传动有两种类型，如图 3.11 所示。(1)同步带传动。利用带的齿与带轮上的齿相啮合传递运动和动力，带与带轮间为啮合传动没有相对滑动，可保持主、从动轮线速度同步（图 a） 。(2)齿孔带传动。带上的孔与轮上的齿相啮合，同样可避免带与带轮之间的相对滑动，使主、从动轮保持同步运动（图 b） 。图 3.11考虑到电机要带动两个压缩滚筒的运转，所以采取多楔带传动。下列为标准三角带型号标准三角带 A 型型号* 防油 ,抗静电 * 工作温度: -18 至 +70* 最大线性速度: 30 米/ 秒* 顶宽 : 13mm * 最小轮径: 75mm* 高度 : 8mm * Li(内长 )= La(外长)-50mm* 角度 : 40 * Li(内长 )= Lp(节园长)-36mm型号 Li mm 型号 Li mm 型号 Li mm 型号 Li mmA15 381 A42 1067 A72 1829 A96 2438 A18 457 A43 1092 A74 1880 A98 2489 A20 508 A43 1/2 1105 A75 1905 A99 2515 A22 559 A44 1118 A76 1930 A101 2565 A23 584 A45 1143 A77 1956 A102 2591 A23 1/2 597 A45 1/2 1156 A78 1727 A103 2616 A24 610 A46 1168 A79 1753 A104 2642 A25 635 A46 1/2 1181 A80 1778 A105 2667 A26 660 A47 1194 A81 1803 A107 2718 A27 686 A48 1219 A83 1854 A108 2743 A28 711 A49 1245 A85 1905 A110 2794 A29 737 A50 1270 A86 1930 A112 2845 A29 1/2 749 A51 1295 A87 1956 A113 2870 A30 762 A52 1321 A88 1981 A114 2896 A31 787 A53 1346 A89 2007 A115 2921 A32 813 A55 1397 A91 2057 A118 2997 A32 1/2 826 A56 1422 A92 2083 A120 3048 A33 838 A57 1448 A83 2108 A124 3150 A34 864 A58 1473 A83 1/2 2121 A125 3175 A34 1/2 876 A59 1499 A84 2134 A126 3200 A35 889 A60 1524 A84 1/2 2146 A128 3251 A35 1/2 902 A61 1549 A85 2159 A130 3302 A36 914 A62 1575 A86 2184 A132 3353 A37 940 A63 1600 A87 2210 A140 3556 A38 965 A65 1651 A89 2261 A148 3759 A38 1/2 978 A66 1676 A90 2286 A154 3912 A39 991 A67 1702 A91 2311 A162 4115 A40 1016 A68 1727 A92 2337 A167 4242 A41 1041 A70 1778 A94 2388 A192 4877 A41 1/2 1054 A71 1803 A95 2413 A197 5004 根据设计需要我们采用标准带轮中的 A29 的型号。3.3.2 传动轮的选择设计传动轮主要分为带轮和链轮两种。由于在本设计中，采取的传动方式为带传动。所以传动轮应为带轮带轮的设计结构主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带轮的型号和根数确定轮槽的尺寸。带轮主要分为 4 中：实心式,腹板式,孔板式和轮辐式。当基准直径D(2.53)d 时，可采用实心式；D300mm 时，可采用腹板式；当 D-d100mm时，可采用孔板式；D300mm 时，可采用轮辐式。由于 V 带在带轮上弯曲时，截面变形使其楔角变小。为保证胶带和带轮工作面的良好接触，一般应适当减小轮槽槽角。根据实际需要设备中的主动轮直径为 40mm，从动轮为 200mm。其材料选择灰铸铁。主动轮的设计图，如图 3.12 所示图 3.12从动轮的设计图，如图 3.13 所示 图 3.133.3.3 出动比的计算此 设 计 当 中 电 机 的 转 速 为 1400 转 ， 主 动 轮 的 直 径 为 40mm， 从 动轮 的 直 径 为 200mm。由 此 我 们 可 以 根 据 公 式 算 出 从 动 轮 上 的 转 速 。从 动 轮 转 速 =主 动 轮 直 径 /从 动 轮 直 径 主 动 轮 的 转 速故 ： 从 动 轮 转 速 =40/2001400=280 转传 动 比 =从 动 轮 转 速 /主 动 轮 转 速 =0.23.4 单片机控制系统的设置3.4.1 单片机的选择本次设计以 CPU 选用 89C5l 作为步进电机的控制芯片89C51 的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上使用方便等优点，而且完全兼容 MCS5l 系列单片机的所有功能。AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的 AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案1.单片机的引脚功能（1）VCC（40）：电源+5V。（2）VSS（20）：接地，也就是 GND。（3）XTL1（19）和 XTL2（18）：振荡电路。单片机是一种时序电路，必须有脉冲信号才能工作，在它的内部有一个时钟产生电路，有两种振荡方式，一种是内部振荡方式，只要接上两个电容和一个晶振即可；另一种是外部振荡方式，采用外部振荡方式时，需在 XTL2 上加外部时钟信号。（4）PSEN（29）：片外 ROM 选通信号，低电平有效。（5）ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端/EPROM 编程脉冲输入端。（6）RST/VPD（9）：复位信号输入端/备用电源输入端。 （7）EA/VPP（31）：内/外部 ROM 选择端 （8）P0 口（39-32）：双向 I/O 口。（9）P1 口（1-8）：准双向通用 I/0 口。（10）P2 口（21-28）：准双向 I/0 口。2.主要特性： 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命：1000 写/擦循环数据保留时间：全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定、128*8 位内部 RAM、32 可编程 I/O 线、两个 16 位定时器/计数器、5 个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路 （1）振荡器特性：XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。（2）芯片擦除：整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM 定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。3.对步进电机的控制控制绕组的通电方式为 AB-BC-CA-AB 或 AB-CA-BC-AB，每拍同时有两相绕组通电，三拍为一个循环，当 A 、B 两相控制绕组同时通电时，转子齿的位置应同时考虑到两对定子极的作用，只有 A 相极和 B 相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡才是转子的平衡位置。双三拍运行时的步距角是 30,但双三拍运行时每一拍总有一相绕组持续通电，例如由 A、 B 两相通电变为 B、 C 两相通电时，B 相保持持续通电状态，C 相磁拉力使转子逆时针方向转动，而 B 相磁拉力却起有阻止转子继续向前转动的作用。4.步进电机与微型机接口电路因为步进电机工作时的驱动电流比单片机端口所能提供的要大得多单片机要控制电机的运动就不能直接将端口与电机各相相连，必须使用一定的接口电路和驱动电路。接口电路一般为锁存器，也有使用可编程接口芯片，如 8255。驱动器多选用大功率复合管。当然，考虑到实际使用中的干扰和电压安全，一般都要在单片机与驱动器之间使用必要的光电隔离器。3.4.2 单片机的程序编写程序编写：D0 EQU 0D2 EQU 2 ORG 0000HSTART: LJMP MAINORG 0003HLJMP INT0ORG 010