一种塑料鞋生产用废料块处理装置的制作方法

本发明涉及高分子弹性体废料处理与回收装备领域，具体为一种塑料鞋生产用废料块处理装置。

背景技术：

1、当处于塑料鞋生产废料回收的作业状态时，高分子弹性体等废料块会周期性地大量产生，材料属性存在高韧性差异，物理形态常表现为不规则块体并以无序堆叠方式进入破碎设备；为对这些弹性废料进行破碎，现有方案普遍采用恒定深冷叠加机械剪切架构，即通过预设固定参数持续喷射液氮、冷冻废料、降低材料弹性，再在破碎腔内执行强制切削；虽然此方案在均质脆性材料破碎场景下具备一定处理能力，但由于其高度依赖开环冷却机制及刚性刀具承载，且废料相变程度不一，极易产生瞬态负载波动；这造成深冷介质消耗量大、破碎粒度离散大、刀具疲劳磨损快等问题，难以支撑动态刚度补偿和精准匹配剪切。

2、因此，如何提升废料块相变状态感知的准确性与深冷介质动态调度的及时性，成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种塑料鞋生产用废料块处理装置，具体而言，本发明的技术方案包括：

2、一种塑料鞋生产用废料块处理装置，包括：

3、机械破碎模块，用于利用定刀与动刀的交错啮合对进入破碎机壳体内部的废料块进行剪切破碎；

4、深冷介质喷射模块，用于向所述机械破碎模块的啮合区喷射深冷介质；

5、电流信号采集模块，用于以预设采样率实时采集驱动所述机械破碎模块的主驱动电机定子的三相电流信号；

6、相变变刚度补偿控制模块，用于基于所述三相电流信号提取反映剪切状态的高频断裂分量与低频粘滞分量，并据此动态调度所述深冷介质喷射模块的喷射量；

7、其中，所述相变变刚度补偿控制模块，包括：信号频域转换单元，用于对采集到的所述三相电流信号进行傅里叶变换以将电信号的时域波形转换为频域频谱；

8、能量特征提取单元，用于根据所述频域频谱提取剪切破碎动作对应的频率分量以得到高频断裂分量和低频粘滞分量；

9、相变状态判定单元，用于基于所述高频断裂分量和所述低频粘滞分量进行能量比值计算并与预设的最佳脆断状态阈值区间进行比对以得到状态比对结果；

10、深冷调度单元，用于基于所述状态比对结果调节所述深冷介质喷射模块的喷射量。

11、作为优选，所述机械破碎模块，包括：破碎机壳体；动刀轴，通过主轴承座支撑于所述破碎机壳体内部两端，所述动刀轴的外圆柱面上通过花键连接交错排列的动刀；

12、定刀架，通过螺栓固定连接于所述破碎机壳体的内部侧壁上，所述定刀架朝向所述动刀轴的一侧加工有燕尾槽；

13、所述定刀，通过配合的燕尾凸起插入所述燕尾槽内并由压板固定，所述定刀的切削刃与所述动刀的切削刃形成所述交错啮合的剪切区域；

14、补偿背板组件，设置于所述破碎机壳体与所述定刀架背部之间形成的反向预应力微流体腔中。

15、作为优选，所述补偿背板组件，包括：密闭弹性膜盒，放置于所述反向预应力微流体腔内部，所述密闭弹性膜盒的前端面与所述定刀架的背部平齐接触，所述密闭弹性膜盒的后端面抵接在所述反向预应力微流体腔的底部；剪切增稠液，充满于所述密闭弹性膜盒内部。

16、作为优选，所述深冷介质喷射模块，包括：深冷喷射通道，加工于所述破碎机壳体的侧壁在所述动刀与所述定刀的啮合区上方；

17、深冷喷嘴，通过螺纹连接于所述深冷喷射通道内；深冷电磁比例阀，通过不锈钢保温硬管连接于所述深冷喷嘴外部，所述深冷电磁比例阀连接外部的液氮储罐；

18、导压管，预埋在所述破碎机壳体内部，所述深冷喷射通道的侧壁开设有导压孔，所述导压孔通过所述导压管连通至所述反向预应力微流体腔内所述密闭弹性膜盒外部的间隙空间，用于将所述深冷喷嘴喷射液氮时产生的高压气流背压传递至所述反向预应力微流体腔以对所述密闭弹性膜盒施加反向预应力。

19、作为优选，所述相变状态判定单元，包括：

20、高频能量计算子单元，用于基于所述高频断裂分量获取高频能量值；

21、低频能量计算子单元，用于基于所述低频粘滞分量获取低频能量值；

22、能量比值计算子单元，用于基于所述高频能量值和所述低频能量值获取能量比值；

23、阈值比对子单元，用于获取目标粒度、刀具磨损允许量及单位处理能耗允许量作为约束条件以建立相变变刚度补偿模型，并将所述能量比值与所述最佳脆断状态阈值区间进行比对以得到所述状态比对结果。

24、作为优选，所述深冷调度单元，用于：当所述能量比值低于所述阈值区间的下限时，在下一个工作周期提前增加深冷电磁比例阀的占空比以增大深冷介质喷射量；

25、当所述能量比值高于所述阈值区间的上限时，按预设比例降低所述深冷电磁比例阀的占空比以减少深冷介质喷射量；当所述能量比值处于所述阈值区间内时，维持深冷电磁比例阀当前的占空比不变。

26、作为优选，所述密闭弹性膜盒的材质为聚四氟乙烯波纹管结构；其中，所述剪切增稠液为二氧化硅纳米颗粒悬浮于聚乙二醇中的非牛顿流体。

27、作为优选，所述主驱动电机固定连接于所述破碎机壳体外部的电机支架上，所述主驱动电机的输出轴通过梅花形弹性联轴器直接连接所述动刀轴的一端；其中，所述主驱动电机与所述动刀轴之间无减速或增速机构，所述预设采样率为10000次/s。

28、作为优选，还包括：负压抽吸模块，用于在所述破碎机壳体内形成负压场，所述负压抽吸模块包括外部的抽吸风机以及与所述破碎机壳体的底部开口通过法兰连接的负压抽吸管路；其中，所述负压抽吸管路连接所述抽吸风机，用于利用气流将废料块牵引排布。

29、作为优选，所述深冷调度单元调节所述深冷电磁比例阀的占空比以改变所述深冷喷射通道内的气流背压；其中，所述气流背压通过所述导压孔和所述导压管实时传递至所述反向预应力微流体腔同步改变所述密闭弹性膜盒的预应力状态。

30、本发明的技术方案具有以下有益效果：

31、1.本发明通过采集主驱动电机的三相电流信号，提取切削动作对应的高频断裂分量和低频粘滞分量，基于两者的能量比值与最佳脆断状态阈值区间进行比对以判定真实的玻璃化程度，进而动态调度深冷介质的喷射量；该设计实现了废料相变状态的精准感知与深冷介质的及时调度，克服了传统恒定深冷方案造成的介质浪费和破碎粒度离散大等问题，有效提高了剪切匹配度；

32、2.本发明在定刀架背部设置反向预应力微流体腔及包含密闭弹性膜盒与剪切增稠液的补偿背板组件，并通过导压管将深冷喷射的高压气流背压传递至膜盒外部施加反向预应力；该设计使膜盒初始刚度随深冷喷射强度的增加而非线性动态提升，在剪切瞬间形成动态刚性支撑，有效解决了传统刚性刀具承载下疲劳磨损快的问题，实现了对瞬态负载波动的自动对冲与动态刚度补偿。

1.一种塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，所述机械破碎模块（100），包括：破碎机壳体（110）；动刀轴（120），通过主轴承座（130）支撑于所述破碎机壳体（110）内部两端，所述动刀轴（120）的外圆柱面上通过花键连接交错排列的动刀（140）；

3.根据权利要求2所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，所述补偿背板组件（200），包括：密闭弹性膜盒（220），放置于所述反向预应力微流体腔（210）内部，所述密闭弹性膜盒（220）的前端面与所述定刀架（150）的背部平齐接触，所述密闭弹性膜盒（220）的后端面抵接在所述反向预应力微流体腔（210）的底部；剪切增稠液（230），充满于所述密闭弹性膜盒（220）内部。

4.根据权利要求3所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，所述深冷介质喷射模块（300），包括：深冷喷射通道（310），加工于所述破碎机壳体（110）的侧壁在所述动刀（140）与所述定刀（170）的啮合区上方；

5.根据权利要求4所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，所述相变状态判定单元，包括：高频能量计算子单元，用于基于所述高频断裂分量获取高频能量值；低频能量计算子单元，用于基于所述低频粘滞分量获取低频能量值；

6.根据权利要求5所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，所述深冷调度单元，用于：当所述能量比值低于所述阈值区间的下限时，在下一个工作周期提前增加深冷电磁比例阀（330）的占空比以增大深冷介质喷射量；

7.根据权利要求3所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，所述密闭弹性膜盒（220）的材质为聚四氟乙烯波纹管结构；其中，所述剪切增稠液（230）为二氧化硅纳米颗粒悬浮于聚乙二醇中的非牛顿流体。

8.根据权利要求2所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，所述主驱动电机（400）固定连接于所述破碎机壳体（110）外部的电机支架（410）上，所述主驱动电机（400）的输出轴通过梅花形弹性联轴器（420）直接连接所述动刀轴（120）的一端；其中，所述主驱动电机（400）与所述动刀轴（120）之间无减速或增速机构，所述预设采样率为10000次/s。

9.根据权利要求2所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，还包括：负压抽吸模块（500），用于在所述破碎机壳体（110）内形成负压场，所述负压抽吸模块（500）包括外部的抽吸风机（510）以及与所述破碎机壳体（110）的底部开口通过法兰（530）连接的负压抽吸管路（520）；其中，所述负压抽吸管路（520）连接所述抽吸风机（510），用于利用气流将废料块牵引排布。

10.根据权利要求4所述的塑料鞋生产用废料块处理装置，其特征在于，所述深冷调度单元调节所述深冷电磁比例阀（330）的占空比以改变所述深冷喷射通道（310）内的气流背压；其中，所述气流背压通过所述导压孔（370）和所述导压管（360）实时传递至所述反向预应力微流体腔（210）同步改变所述密闭弹性膜盒（220）的预应力状态。