病死猪无害化处理设备的试验与改进

发布时间：2020-10-11 01:26

　　 针对病死动物尸体无害化处理时由于将切割和搅拌分开处理而容易造成二次污染的问题,本文结合撕碎机和饲料搅拌机的特点,设计了一种可同时完成切割和搅拌功能的刀尺,并用于病死动物尸体的无害化处理过程。通过对切割原理分析,将刀刃采用圆弧形设计,实现“滑切”效果;设备采用导热油间接加热的方式,具有稳定性高、传热性佳等优点。通过性能试验表明,虽然刀尺基本能完成切割和搅拌的功能,满足有机肥标准(NY 525-2012)的要求,但无害化处理总耗时过长,降低处理效率。在高温灭菌阶段,由于原料升温慢,造成发酵仓内存在较长时间的低中温期,导致粪大肠菌群短期大量繁殖剧增,这也与设备的切割效率较低和混合速度慢有关;通过测定进、出口温度以及升温速率和温度的波动性等,发现原料升温慢和温度的不均匀现象也都与低切割搅拌能力有关。为进一步提高无害化处理能力,实现高效低耗,针对试验过程中设备存在的主要问题进行如下改进。通过在搅拌轴上增加螺旋刀片,可同时提高对病死猪的切割和搅拌能力,其中,螺旋刀片的旋向与拨料板推送物料的方向相反;通过在刀身两侧设置弧形辅助刀片,可进一步提高切割效率,弧形刀片的圆心与刀尺的转动中心重合;最后,将拨料板由“直立式”改为“倾斜式”,可增大拨料板与物料的接触面积,以提高对物料的混合能力,同时也降低了刀尺受到的阻力。借助离散元软件EDEM对改进前后刀尺进行切割模拟以及搅拌性能的参数优化。通过对猪肉和猪骨进行参数标定,得到原料的本征参数、接触参数以及接触模型参数。通过对病死猪的切割过程模拟得到,在有效作用时间内,改进前后刀尺切断的B-B键分别为15979个和23079个,平均每转动一圈,改进后的刀尺可多切断3550个,切割效率最高可提升0.44倍;通过选取拨料板的刀面角、轴面角以及排列方式为试验因素,原料混合度标准差变化百分比和搅拌轴受到的扭矩为试验指标,设计三因素三水平正交试验。试验结果表明三个因素中只有刀尺轴面角和刀面角对混合度有显著性影响,其中,刀尺轴面角的显著性要大于刀面角;3个因素对搅拌轴受到的扭矩都有显著性影响,且刀尺排列方式的显著性最大,刀面角的显著性最小。为保证较好的搅拌效果和功耗,进行折中处理,选取最佳因素水平组合为A_2B_2C_2;最后,通过进一步对优化后的设备进行搅拌模拟得到,与改进前模型相比,刀尺受到的扭矩降低了39%,混合能力提升了近似20%,证明方差分析得到的最优参数组是合理的。另一方面,考虑到切肉和切骨对刀具的要求不同,本文设计了一种自适应切割刀尺,可根据切割对象的类型自动更换刀刃,提高切割效率,同时,将刀尺的辅刀、刀刃、拨料板等易损位置拆分成活动件,便于及时更换,提高使用寿命。最后,试验还表明设备存在一定振动,为此对机架进行改进,并借助ANSYS对改进前后的机架进行模态分析。通过分析机架的前6阶固有频率和振型表明,改进前机架的前3阶固有频率在18.19Hz到28.46Hz之间,与电机的激励24Hz较为接近,容易产生共振;而后3阶固有频率在40Hz到47Hz之间,虽然偏离外部激励频率,但固有频率过于集中,容易导致共振叠加。改进后架前6阶固有频率在44.73HZ到143.63HZ之间,虽然与改进前机架的振型相似,但改进后机架前6阶固有频率明显均偏离外接激励,避免产生共振,而且固有频率间差值较大,减小共振叠加的可能。
【学位单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S851.23
【部分图文】：

公司主要对屠宰后所剩的，所以，采用双螺旋结构尸体的无害化处理，使用害化处理设备采用生物发而相关的无害化处理设备搅功能，主要由于是由于理效率，采用由外部搅碎理，这样很容易造成二次污改善提高。示。

16.斜齿轮式减速机 17.电机 18 传动室门 19.排气罩图 2-1 无害化设备总体结构示意图2.3.1 切割刀尺的设计如图 2-2（a）所示，目前应用较为广泛的撕碎机内部结构，主要采用单辊齿或双滚齿结构，这种结构形式的撕碎机碎化程度高、耗时短，除被用于搅碎病死动物尸体，还常用于搅碎木材、钢材等众多领域，但结合本无害化处理，要求刀尺在搅碎的基础上，还要具有一定的搅拌能力，所以虽然这种结构形式撕碎能力强，但并不适用于本次无害化处理。如图 2-2(b)所示，目前搅拌性能优良的一种物料混合机的内部结构形式，这种结构采用双螺旋叶片的结构形式，内层叶片和外层叶片的旋向相反，原料可在内、外层叶片的推动下实现螺旋循环流动，在流动过程中，原料被逐渐混合均匀。在原料的搅拌过程中，虽然内、外层螺旋叶片可对部分大块物料碎化，但是对养殖厂而言病死猪的体型往往较大，经常包括一些体重在 300kg 以上的老母猪，若采用这种结构进行无害化处理，在切割过程中叶片受到很大的阻力，容易造成叶片的断裂，因此，这种结构类型也不能满足本次无害化处理。不过对于某些屠宰场、菜市场甚至饭店的废弃物有机物而言，由于不需要进行搅碎预处理，所以，可以考虑使用这种类型的结构用于无害化处理。

b.物料混合机内部结构图 2-2 现阶段的切割搅拌设备结构示意图结构特点是通过辊齿的转动将病死猪尸体一点一点，在切割过程中，肉是被直接撕开的，骨头是被直混合性的特点，主要是在叶片的螺旋升角的作用下产生相互冲击，并且具有反旋向的内外层螺旋叶的混合；本设计将结合撕碎机和混合机的优势进的方式，搅拌方式采用在刀尺顶部焊接拨料板来模当刀刃垂直于肉面向下切肉时，会感觉切的很吃变得容易切了很多。对此现象，进行如下分析：如B 时，刀刃上任一点受到的接触力Fb与其瞬时速肉面切割到位置 C 时，刀刃上任一点受到的接触力共线，此时，会明显感觉到比第一种切割方式要程中，当刀刃受到的接触力方向与其瞬时速度方
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 文愿运;刘马林;刘荣正;刘兵;邵友林;;颗粒离散单元法数值模拟与典型实验对比研究[J];中国粉体技术;2015年03期

2 刘慧燕;方海田;纳文娟;杨雪;王阳阳;李阳;朱红梅;周华佩;;滩羊宰后肌肉力学特性与肉品新鲜度的相关性研究[J];食品科技;2014年10期

3 邱白晶;何耀杰;盛云辉;尹振华;邓武清;;喷雾机喷杆有限元模态分析与结构优化[J];农业机械学报;2014年08期

4 浦华;白裕兵;;我国病死动物无害化处理与发展对策[J];生态经济;2014年05期

5 徐进京;钱袁萍;徐向红;;动物尸体无害化处理系统设备的研制[J];沙洲职业工学院学报;2014年01期

6 陈莉;孙永海;谢高鹏;毛倩;;基于离散元法的咀嚼过程分析[J];吉林大学学报(工学版);2014年05期

7 王瑞芳;李占勇;窦如彪;郭建忠;;水平转筒内大豆颗粒随机运动与混合特性模拟[J];农业机械学报;2013年06期

8 康永松;郑惠;;病死畜禽无害化处理措施探讨[J];福建畜牧兽医;2013年03期

9 李耀明;孙朋朋;庞靖;徐立章;;联合收获机底盘机架有限元模态分析与试验[J];农业工程学报;2013年03期

10 石磊;石银亮;康美红;王许艳;季晶晶;高德玉;;规范化处理病死猪是生态文明建设不可忽视的内容——病死猪的无害化处理现状、存在问题及解决对策探讨[J];中国畜牧兽医文摘;2012年11期

相关博士学位论文 前1条

1 陈秉智;计算骨力学若干问题研究[D];大连理工大学;2002年

相关硕士学位论文 前5条

1 朱浩;黑土区林地土壤活性有机碳分布特征[D];东北林业大学;2016年

2 叶绍波;玉米根茬收获机的有限元分析及优化[D];吉林大学;2015年

3 王飙;微耕机机架振动特性仿真及试验研究[D];西南大学;2014年

4 陈前程;食品咀嚼过程二维离散元分析软件设计与试验[D];吉林大学;2012年

5 许志宝;基于离散元法的大豆碰撞过程仿真分析[D];吉林大学;2006年

本文编号：2835839