粪便固液分离机的设计与试验研究

性 过滤 网从排 液 口 ３排 出 ，机 壳 的前端 出 口处
装 有 由重锤 、杠杆 和连 杆构 成 的 可调节 压 力 半 圆活 门 ，经脱 水 的 固态 粪便 挤 开 两半 圆 活 门后 从 出料 口跌 落排 出 。
２ 主要结 构的设 计 与计 算 ２１ 挤 压搅 龙 的设计 与计算 ．
大 大增 加 ， 传统 的畜 禽养 殖业 正 向规模 化 、 约 集
化发 展 。１９ ９ ９年， 国的畜禽粪 便 总数是 工业 固 全 体 废弃 物 的 ２ ． ４倍， 中规模 化 养殖 场 产 生 的畜 其 禽 粪 便 相 当于 工 业 固 体废 弃 物 的 ３ ％，Ｏ 的 Ｏ Ｃ Ｄ 排 放 量 超 过 工 业 废 水 与 生 活 污 水 的 排 放 量 总 和 。畜禽 粪便 是污染 源， 也是 宝贵 的 自然 资源 ， 污
翻 囊
粪便固液分离机的设计与试验研究
张 海琨 ’ 侯 敏 杰 ２ 刘 鑫 ２ 寿彩云 ３
１ 龙江省 畜牧机 械化研 究所 ； ． 黑 内蒙古农 牧 业机械 技术 推广 站； ． 头市 农机 推广站 ３包
【 要】 养殖业快速发展导致 了粪水泛滥对水源、 摘 空气、 环境造成 了污染 ， 对于粪便 处理技 术
的研 究 已经迫在 眉睫 。本 文就粪便 固液 分 离机 的原理 进行 了研 究和探 讨 ． 并就 其 主要 结构进 行 了试 验和 分析 。 叶 片
优化 推 动前 进 ， 由于 出料 口 １有 压 力 ， 液体 经筒 状 刚
随着 生活水 平 的提高 ， 们对 畜禽 肉需求 量 人
染 治 理 应 以 资 源化 利用 为 主导 方 向。 之 进 入 使 资源循环 链 是解决 问题 的根 本 出路。 非传 统 的 而
“ 达标 排放 ” 思路切 合 实际， 经济 实 用 的堆肥 技 术 工艺 和 高技 术低 成本 的堆肥 产 品对 提 高粪 污 治
２１１ 挤 压搅 龙 的设 计 。搅 龙 是 该 机 的核 心部 ．． 件 ， 的性 能直接 影 响整 机 的工 作性 能 、 产效 它 生 率 和使 用 寿命 。该 机 采用 双螺旋 叶 片绞龙 机构 。
分 离 。本文 将 就 ９ ．０ ｎ， ０型粪 便 固液分 离 机 的 ２
较 小 的动 力 ， 则搅 龙 叶 片直 径 Ｄ、 叶片螺 距 Ｓ 搅 、 龙轴直 径 ｄ 长 度 Ｌ 叶 片厚度 ｔ 在一个 最 佳组 、 、 存
合 的 问题 。 在 此 优 化 设 计 中 取 Ｌ １３ ｍｍ，＝ ＝ ２０ ｔ
最 大挠 度 为 ：
Ｍｆ ＝ ｌ 中＝ ｑ 式 中 一 ｉａ １ 其 ： ＝ ｎ ｘ ＋Ｅ Ｉ ｍ ６ 警 半
式中 ａ — — 计算 系 数 ， ＝ ． ５ Ｏ ００ ２ ｒ ０ Ｅ — 搅 龙 弹性 模量 。 ／ ２ — Ｎｍ Ｉ — 搅 龙 的惯性 矩 。 ４ — ｍ ｃ —一 均 布 载荷 ， ／ ｒ ＿ Ｎｍ 整 理 得
．
Ｐ— — 搅 龙 材料 的密 度 将 参 数带 入 以上 公式 ， 化简 整理 可 得 ： 经
６ ： ｄＬ ２＋ ｐ
面０８Ｓ ＋ ７ ８ 而７ ２ ６ ．
．
可得 约束 条件 为：
由此 确定 目标 函数 为
ｍ ｎ （ ＝ ． ｐ ［】２（ｌＸ） ｉｆＸ） ０２ Ｌ１【＋ ｘ－ ２ ５ 『２ （） １ 刚度 限定 条 件 。 即 限制 挠 度 ｆ ｘ不超 ｍａ
９ Ｌ ２ ０型 粪便 固液分 离 机其 主要 结 构 如 Ｆ一０
图 Ｉ 示 ：粪 便 由上 端 进 料 口进 入 经 由搅 龙 ５ 所
式 中 Ｖ— — 搅龙 轴 的体 积 。
６ ７
１出料 １ ． ． ３ 机壳 ３排 液 口 ４过 滤 网 ５搅 龙 ６电箱 ７减 速 机 ８电机 ２ ． ． ． ． ． ．
ｄ １０ ｍ，＝ ０ ＝ ０ ｍ Ｓ ８ ｍｍ，若要 保 证 搅 龙有 足 够 的 强 度、 刚度 ， 还要 同时保 证 有 足够 的输送 量 和消 耗
畜 禽粪 便脱 水 国 内外采 用 的方 法 主要 有 高
温快 速干 燥 ， 生物脱 水和机 械脱水 。由于机 械脱 水 能耗 低 ， 用方 便 ， 使 因此 被广 泛 用 于粪便 固夜
（５２ ０事＋０ｘ ｘ ．射 ＋５ 丽８ ）５ ＝． ． ￣７ ７ ．３＋
２ ６ ￣２ ．８ ７ ＞ （） ２ （） ３ 旋转 约束 条件 。粪便 固液 分离 机 的转速 与输 送 量密 切相关 。转 速 与输送 量 的关 系为 ：
过许 用 值Ｉ ｏ搅 龙 的力 学模 型如 图 ３所 示 。 ｆ
其 主要 尺寸有 ： 旋 直径 Ｄ、 螺 螺旋 轴直 径 ｄ 螺距 、
Ｓ 叶片厚 度 ｔ 图 ２所 示 。 照 以往同类产 品 的 、 如 参
理 效果 至关 重要 。高温堆 肥前 ， 对粪 便进行 必 要
的脱水 和 干燥处 理 十分重要 。
结 构尺 寸参 数 ，＝ ２ ０ ｍ， ８ ｍ： ＝ ０ ｍ Ｌ １３ ｍ ｔ ｒ Ｄ ２Ｏ ｍ， ＝ａ
Ｑ ４Ｗ １ ｎ ＝ ７ ｏ Ｄ ３ Ｓ 物 料填 充 系数 ，，Ｏ ’＝ ． ｌ ５ Ｂ广一 倾 斜 影响 系数 ，￣ ｏ Ｉ＝ ． ｏ ６ ｐ—— 物 料堆 积密 度 ， Ｐ ＝ ． ’ 取 ’０７ ５
图 １
・
ｌ ・ ８
／、
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图 ２
ｆ ｌ
ｌ ｌ
ｌｌ ｌ
△
图３
． △
Ｖ 厂一
搅 龙 螺旋 面 的体 积
ｌ — 进料 １ — ３长度 ． １０３ 取 ＝． ｍ 将上述 参 数带 入并 整理 得：
Ｎ＝ ． １ ２ ６ ｓ ＋ ７ ２＋ ０ ５８
设 计 方案 进 行研 究 和探讨 ．并 就 其 工作 性 能 进 行 试验 和分 析 。
１ 主 要 结 构 和 工 作 原 理
６ ｍ。以 Ｄ、 、 本 机需 要 确定 的优化设 计 变 ａ ｒ ｄ Ｓ为
量 ， ＝ｘ，２ ３。 Ｘ ［ｌ ， ］ Ｘ ｘ 以搅 龙 的质量作 为 目标 函数 ， （ Ｖ ｏ Ｇ＝Ｖ ＋ ｇ