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1 绞肉机加工机械设计毕业论文绞肉机加工机械设计毕业论文 第第 1 1 章章 绪 论 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高 人民对食品工业提出了更高的要求 现代食品已朝着营养 绿色 方便 功能食品的方向发展 且功能食品将成为新世纪 的主流食品 近年来 我国食品工业实现了高速发展 已经成为国民经济的支柱产业 作为装备食品工业的食品机械工业发展尤为迅猛 而肉制品工业占我国食品工业总产 值的9 10 肉制品消费水平的高低 反映了一个国家的生活水准和发达程度 肉制品工业的发展成为了带动农业 畜牧业 饲料工业的龙头 但在经历了较高速度 的数量型增长后 食品与包装机械的市场竞争力依然脆弱 表现为产品质量差 品种 结构单一 技术含量低等 从数量向质量型提高的速度仍比较缓慢 有许多关键设 备依赖进口 先后从欧洲 日本 美国引进了肉类屠宰加工设备200多套 西式灌肠线 40多条 西式火腿线30多条和大量的单机与检测仪器设备 开发科技含量高的产品成 为重中之重 食品工业的现代化水平 在很大程度上依赖于食品机械的发展及其现代化水 离 开现代仪器和设备 现代食品工业就无从谈起 食品工业的发展是设备和工艺共同发 展的结果 应使设备和工艺达到最佳配合 以设备革新和创新促进工艺的改进和发展 以工艺的发展进一步促进设备的发展和完善 两者互相促进 互相完善 是使整个食 品工业向现代化迈进的必要条件 在肉类加工的过程中 切碎 斩拌 搅拌工序的机械化程度最高 其中绞肉机 斩拌机 搅拌机是最基本的加工机械 几乎所有的肉类加工厂都具备这 3 种设备 国内 一些大型肉类加工厂先后从西德 丹麦 瑞士 日本等引进了先进的加工设备 但其 价格十分昂贵 目前中 小型肉类加工企业所使用的大部分设备为我国自行设计制造 的 这种绞肉机是为中 小型肉类加工企业所设计的较为理想的 绞制各种肉馅的机 2 械 比如生产午餐肉罐头和制造鱼酱 鱼圆之类的产品 它将肉可进行粗 中 细绞 以满足不同加工工艺的要求 该机亦可作为其他原料的挤压设备 第 2 章 我国肉制品的生产加工与发展趋势 随着我国人民生活水平的提高和经济条件的改善 在消费水平和消费观念上有了 新的变化 消费者出于自身健康的关心对肉类制品提出更高的要求 我国肉制品的产量近年来虽有很大的发展 但是 总的来说我国肉类的人均消费 量 特别是熟肉制品的消费量还是很低 尤其是经济较为落后的中小城市和广大的农 村地区 因此 肉类生产和肉制品生产仍然是我们较为长期的任务 1 我国肉制品加工现状 我国肉制品可以分为两大类 一类是中国传统风味的中式肉制品 约有 500 多个 名 特 优产品 其中一些产品 如金华火腿 广式腊肠 南京板鸭 德州扒鸡 道 口烧鸡等传统名特产品 早已经蜚声国内外 另一类是西式肉制品 它在中国只有 150 年的历史 有香肠类 火腿类 培根类 肉糕类 肉冻类等 目前我国规模以上肉类加工企业有 3728 个 拥有资产 498 亿元 从业人员 47 46 万人 工程技术人员 3 万余人 固定资产在 1000 万元以上的有 120 多家 出口注册厂 200 多家 获进出口经营权的企业 36 家 自 20 世纪 80 年代以来 我国 21 个省市 200 多个企业先后从德国 荷兰 法国 奥地利 意大利 美国等引进肉类屠宰加工设备 200 多台 其中引进的西式灌肠生产线 47 条 西式火腿肠生产线 30 多条 还有肉制品 加工检测仪器等 到 2001 年 我国生产加工肉类制品 270 万 t 左右 占肉类总产量的 4 26 左右 品种约有 500 余种 主要肉制品有腌腊 酱卤 熏烤 干制 油炸等中式 肉制品和西式肉制品 其中西式制品已占份额的 50 以上 火腿肠产量达 60 多万 t 占肉制品产量的 1 3 在肉制品产量增加的同时 肉类产品质量也在发展中得到了不断 的提高 3 2 我国肉制品生产加工中存在的问题 我国是世界上最大的肉类生产国 但是肉制品的生产加工能力远比不上西方发达 国家 其产品大多都是些初加工产品 而精深加工肉制品却很少 炸主要是由于我国 的肉制品在生产加工中存在问题 制约着我国肉制品的发展 2 1 我国的原料肉卫生质量较差 品质优良的肉制品是从原料肉开始 我国的原料肉在生产过程中 兽医卫生法规 虽逐年加强 但是还不够完善 执法受到药物残留检测手段等因素的制约 兽医检验 人员隶属于企业 因此造成执法困难 畜禽饲料生产管理不严 造成肉类产品中有害 物质残留过量 这些问题 严重威胁着我国肉制品的质量 2 2 肉制品加工水平低 品种不丰富 我国畜禽肉类的消费主要以原料或初级产品销售为主 加工转化率目前只有 3 4 年人均不到 2kg 远远低于发达国家 30 40 有的高达 70 的水平 中国 肉制品品种仅有 500 多种 80 的熟肉制品为手工作坊产品 高新技术手段在肉制品加 工的应用还十分薄弱 其中高温肉制品和发酵肉制品量极低 中档次产品多 高档产 品少 许多中国传统风格的名 优 特品种并为得到发掘 整理和推广 因此我国的 肉制品还无法顾及到特殊人群的特殊需要 如低脂肪 低盐 地胆固醇 低糖类保健 功能肉制品几乎没有生产 2 3 肉类产品质量不高 方便欠佳 由于目前肉制品加工厂的管理体制 质量监督体制 生产企业的产品标准还不够 完善 以及生产企业的质量意识 技术革新水平 加工工艺 建筑设备和原辅料新鲜 卫生程度 防腐剂 包装材料 产品护色等方面存在的问题 使肉制品的质量较差 表现出肉蛋白质含量低 脂肪 大豆蛋白含水量高 风味差 贷架期短 同时 我国 肉制品中 可直接用于烹调的半成品 预制品占的比例很小 规格少 消费者购买后 食用和携带都不方便 2 4 肉制品加工产业结构不合理 我国肉制品在产品结构上中式肉制品生产比重下降 目前不到 20 西式肉制品生 4 产比重达 80 左右 如河南生产西式产品已达 90 这不得不归因于我国肉类生产在引 进国外先进技术设备和技术的同时 盲目的扩大西式肉制品的生产 这不仅不能满足 人们需求 而且也极大地制约了传统风味肉制品的发展 3 目前应采取的对策 3 1 制定与国际接轨的肉品质量标准 建立现代化肉品质量管理体制 进入新世纪 我国肉类行业面临着新的发展机遇和挑战 现代化肉制品生产加工 任务十分繁重 无论是在生产工艺 技术装备 产品结构 生产规模 产品质量 管 理体制等反面都将发生新的变化 以先进的 规模化的 现代化的屠宰加工厂为依托 建立现代化的肉品卫生质量体系 对肉制品的质量制订 国标 或者具体的 行标 要积极推广 HACCP ISO9000 等国际先进的质量管理方法 严格按 标准 进行生产 行政部门定期按 标准 检查 3 2 提高肉类深加工水平 发展多种类 高质量的肉制品 目前我国肉类生产企业规模比较小 大部分还是手工作坊操作 与国外先进技术 设备比起来 存在很大差距 所以 我们要再今后的发展中 加大科技投入 引进先 进设备 采用高新技术手段 超微粉碎技术 生物工程技术 酶工程技术 气调保鲜 技术 冷冻干燥技术 无菌包装技术等 和高科技含量的生产工艺 扩大生产能力 提高技术水平和劳动生产率 提高肉类深加工水平 将传统工艺与现代技术有机结合 起来 生产出能满足不同消费水平的 多种类 高质量的肉制品 3 3 引进高科技发展名牌产品 先进的技术装备 高科技含量的生产工艺是实现肉类现代化的重要途径 也是提 高我国人民生活质量 发展现代化肉类加工业 提高市场占有率的必由之路 因此 肉类企业集团要加快技术引进和改造步伐 一方面根据国家产业政策和财政部 国家 税务局关于 促进企业技术进步有关财务税收的问题通知 精神 加大对肉类食品企 业技术进步的投入和支持 一方面积极引进国外先进技术和工艺 按 九五 肉类 工业重点技术开发项目建议要求 改进技术装备和落后的生产工艺 推进肉类行业科 技进步 改革产业结构和产品结构 开发出科技含量高的新产品 提高产品质量 创 5 造一批名牌产品 形成以名牌为龙头 以科技先导 实行集约化经营的现代化企业集 团 3 4 大力提高肉类食品产业的组织化程度 一是以肉类食品加工企业为龙头 发展饲料生产 畜禽养殖 加工销售一条龙的 纵向产业组织 二是以技术装备先进的企业骨干 联合众多同行业中的中小企业 形 成分工协作 集团化的横向产销体系 其次 要围绕发展名族品牌和国内外市场需要 搞好应用基础研究 新产品开发和技术改造 由此形成一批具有强大竞争力的拳头产 品和与国际先进水平保持同步的生产能力 高度重视和加强企业内部管理 特别是质 量管理 要不断完善国内肉品质量管理体系 使之与国际标准逐步等效化 而且还要 分层定位 建立适应市场竞争的产品结构 营销方式和销售网络 多层次的生产力发 展水平 决定了我国肉类消费层次的多样性 肉类制品则要向品牌民族化 档次系列 化发展 注意把引进先进的技术工艺与风味上的民族特色结合起来 瞄准城乡市场不 同的消费层次 并在品牌的基础上形成专卖店与连锁经营相融合的销售体系 4 我国肉制品的发展趋势 随着我国市场经济的发展 生活水平向小康迈进及与国际市场接轨 我国肉制品的生 产与消费将保持持续发展的势态 据有关部门的预测 到 2010 年我国的人口达到 14 亿 全国人均收入将比 2004 年的水平上提高一倍 肉类消费水平将提高一倍 肉类消 费每年平均递增 3 5 肉制品产量将增加一倍 由 200 万 t 发展到 400 万 t 可见 我国的肉制品需求总量增长的前景广阔 潜力巨大 这多我国肉制品的发展来说绝对 是一次不可多得的良机 我国肉制品将向着多样化 营养化 方便化方向发展 4 1 中国传统肉类制品走向现代化 中国传统风味肉禽制品是我国人民几千年来制作经验和智慧的结晶 是中国也是 世界珍贵的饮食文化遗产的重要组成部分 它经历数千年的长盛不衰 证明它有着广 泛的民众基础 蕴藏着巨大的生命力 它曾为中华名族带来过光彩和荣耀 但是目前 我们自己却守着这一宝库而很少发掘 利用 把注意力都投到西式肉品上 这在发展 初期是可以理解的 也是必要的 因为引进西式肉制品加工计时与设备的同时 也引 6 进新的科学理念 新的方法 但随着肉制品市场的发展 消费者难以满足于风味缺乏 变化的西式肉制品 因此 我国的肉类科技工作者及相关专家 从现在起应将注意力 转移或调整 通过发掘和精选中国传统风味肉制品的加工工艺技术与之进行 整合 交联 着手于中式肉制品的加工工艺和设备的开发 使其在营养成分 包装及货架 期等方面体现时代气息 并适合大规模工业化生产 吧产品推向国际市场 4 2 增加西式肉制品的品种 西式肉制品中有很多被欧美各国人民所喜好的品种 除在我国已流行的各类香肠 火腿肠等得到推广和普及 已成为我国肉制品消费的主导产品 然而还有许多类型的 西式肉制品正在被认识或尚未认识 如培根类 色拉米香肠类 波马类 肉糕类 肉 串类等 为了满足消费者不同嗜好 生产多品种 富营养的西式肉制品非常必要 4 3 发展低温肉制品 我国肉制品生产中以高温加热的火腿肠为主要产品 多达 4 多万 t 占肠类制品 的绝大部分 高温加热 货架期较长 可以在高温下存放半年之久 故可不依赖冷藏 链而进行储藏 运输和销售 它特别适合我国当前国情 尤其是广大农村地区和尚不 具备冷藏链的中小城市 但经过高温加热后的产品风味 口感 营养等品质方面会受 到较多的损失 据悉 一种在美国逐渐兴起的低温肉制食品有望取代传统的高温火腿 香肠等肉制品 这种低温肉制品的特点是 改变传统的蒸煮加工方式 将精肉经过松 软处理后 在 75 90 低温下蒸煮 因此可基本保留肉类蛋白质 氨基酸 维生素 矿 物质等营养成分以及肉类完整的纤维组织 肉类细嫩 口感好 这种低温肉制品食品 在西方发达国家已经流行 60 多年了 虽然我国在这方面起步较晚 但其作为一种技术 含量很高的营养食品 在我国有着广泛的市场前景 4 4 发展禽肉制品 由于家禽的饲养周期短 饲料转换率高 其肉又是一种蛋白质含量高 脂肪含量 低的头类 加工 剥离分布在皮下的脂肪 可制成几乎不含脂肪的肉制品 不仅能满 足大众的需求 而且也能满足特殊人群 冠心病人群或者老年人 的需求 目前 中国家禽肉的总产量已经超过 1000 万 t 占肉类总产量的 18 2 家禽肉 7 制品由于健康和价格方面的原因 很受消费者青睐 大力发展禽肉制品不仅能满足人 们的需求 而且也能极大的促进畜禽业的发展 4 5 保健肉制品悄然崛起 随着社会的发展 人们愈来愈认识到饮食与健康的关系 拥有健康又是人类永恒 的追求 人们在吃饱吃好的同时 努力追求具有高品质和功能性兼具的食品 因此 市场随之涌现各类独具特色的功能食品 肉制品种类也百花争艳 纷繁众多的食品中 不甘寂寞 功能项肉制品 如低脂 低胆固醇肉制品 低钠盐肉制品 低硝酸盐肉制 品 含膳食纤维肉制品 复合功能肉制品 具有调节人体生理机能 又具有营养功能 和感官功能 能满足特殊人群的需要 轻松享受美味与健康 因此基于我国肉制品的发展形势 更行绞肉机设备成为一种势不可挡的趋势 同 时也是很有必要和意义的工程 8 第 3 章 结 构 及 工 作 原 理 3 13 1 绞肉机的结构绞肉机的结构 绞肉机主要由送料机构 切割机构和驱动机构等组成 如图 2 1 所示 图 2 1 绞肉机结构 1 机架 2 绞刀 3 挤肉样板 4 旋盖 5 纹筒 6 绞笼 7 料斗 8 减速 器 9 大皮带轮 10 电机 11 三角带 12 小皮带轮 3 1 1 送料机构 包括料斗 7 绞笼 6 和绞筒 5 其作用是输送物料前移到切割机构 并在前端对物 料进行挤压 9 3 1 2 切割机构 包括挤肉样板 3 绞刀 2 旋盖 4 其作用是对挤压进人样板孔中的物料进行切割 样 板孔眼规格有多种 可根据不同的工艺要求随时旋下旋盖进行更换 3 1 3 驱动机构 包括电机 10 皮带轮 9 12 减速器 8 机架 I 等 3 2 绞肉机的工作原理绞肉机的工作原理 工作时 先开机后放料 由于物料本身的重力和螺旋供料器的旋转 把物连续地 送往绞刀口进行切碎 因为螺旋供料器的螺距后面应比前面小 但螺旋轴的直径后面 比前面大 这样对物料产生了一定的挤压力 这个力迫使已切碎的肉从格板上的孔眼 中排出 用于午餐肉罐头生产时 肥肉需要粗绞而瘦肉需要细绞 以调换格板的方式来达 到粗绞与细绞之需 格板有几种不同规格的孔眼 通常粗绞用之直径为 8 10 毫米 细绞用直径 3 5 毫米的孔眼 粗绞与细绞的格板 其厚度都为 10 12 毫米普通钢板 由于粗绞孔径较大 排料较易 故螺旋供料器的转速可比细绞时快些 但最大不超过 400 转 分 一般在 200 400 转 分 因为格板上的孔眼总面积一定 即排料量一定 当供料螺旋转速太快时 使物料在切刀附近堵塞 造成负荷突然增加 对电动机有不 良的影响 绞刀刃口是顺着切刀转学安装的 绞刀用工具钢制造 刀口要求锋利 使用一段 时间后 刀口极易变钝 此时应调换新刀片或重新修磨 否则将影响切割效率 甚至 使有些肉料不是切碎后排出 而是由挤压 磨碎后成浆状排出 直接影响成品质量 据有些厂的研究 午餐肉罐头脂肪严重析出的质量事故 往往与此原因有关 装配或调换绞刀后 一定要把紧固螺母旋紧 才能保证格板不动 否则因格板移 动和绞刀转动之间产生相对运动 也会引起对物料磨浆的作用 绞刀必须与格板紧密 贴和 不然会影响切割效率 10 螺旋供料器在机壁里旋转 要防止螺旋外表与机壁相碰 若稍相碰 马上损坏机 器 但它们的间隙又不能过大 过大会影响送料效率和挤压力 甚至使物料从间隙处 倒流 因此这部分零部件的加工和安装的要求较高 绞肉机的生产能力不能由螺旋供料器决定 而由切刀的切割能力来决定 因为切 割后物料必须从孔眼中排出 螺旋供料器才能继续送料 否则 送料再多也不行 相 反会产生物料堵塞现象 第 4 章 螺旋供料器的设计 4 14 1 绞龙的设计绞龙的设计 绞龙是螺旋输送机的俗称 适用于颗粒或粉状物料的水平输送 倾斜输送 垂 直输送等形式 输送距离根据畸形不同而不同 一般从2 米到 70 米 输送原理 旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送 使物料不与螺旋输送机叶片一 起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力 结构特点 螺旋 输送机旋转轴上焊有螺旋叶片 叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型 带式 面型 叶片面型等型式 螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以 随物料给螺旋的轴向反力 在机长较长时 应加中间吊挂轴承 双螺旋输送机就是 有两根分别焊有旋转叶片的旋转轴的螺旋输送机 说白了 就是把两个螺旋输送机 有机的结合在一起 组成一台螺旋输送机 螺旋输送机旋转轴的旋向 决定了物料 的输送方向 但一般螺旋输送机在设计时都是按照单项输送来设计旋转叶片的 当 反向输送时 会大大降低输送机的使用寿命 绞笼的作用是向前输送物料 并在前端对肉块进行挤压 如图 3 1 所示 设计上 采用一根变螺距 变根径的螺旋 即螺距后大前小 根径后小前大 这样使其绞笼与 绞筒之间的容积逐渐减小实现了对物料的挤压作用 绞笼前端方形轴处安装绞刀 后端面上安装两个定位键与其主轴前端面上键槽 11 配合 以传递动力 R5 30 10 2020 24 30 40 80 70 80 554080105130 1 6 577 29 节距t 130 2 5 105 图 3 1 绞笼 4 1 1 绞笼的材料 绞笼的材料选为 HT200 4 1 2 螺旋直径 0 136 m 取 D 160mm5 2 C G KD G 生产能力 由原始条件得 G 1T H K 物料综合特性系数 查表 1 16 得 K 0 071 物料得填充系数查 B4 表 1 16 得 0 15 物料的堆积密度 t m 猪肉的为 1 5t m 33 C 与螺旋供料器倾角有关的系数 查 B4 表 1 15 得 C 1 4 1 3 螺旋供料器的转速 由原始数据n 326r min 4 1 4 螺旋节距 12 实体面型螺旋的节距 t D 4 24 2 绞筒的设计绞筒的设计 由于肉在绞筒内受到搅动 且受挤压力的反作用力作用 物料具有向后倒流的趋势 因此在绞筒的内壁上设计了 8 个止推槽 沿圆周均匀分布 如图 3 2 所示 绞筒内壁与绞笼之间的间隙要适当 一般为 3 5mm 间隙太大会使物料倒流 间隙太小 绞笼与绞筒内壁易碰撞 绞筒的材料可选用铸铁 选 HT200 图 3 2 绞筒 13 第第 5 5 章章 传动系统的设计传动系统的设计 由于绞笼只有一种工作转速 则从电动机至绞笼的运动路线为定比传动 其总的 传动比可通过带传动 齿轮传动等机构逐级减速后得到 绞笼的转速不易太高 因为输送能力并不是随转速增加而增加 当速度达到一定 值以后 效率不但不会提高反会而下降 且如果速度过高 容易引起物料磨擦生热 出口处的压力升高 易引起物料变性 影响绞肉质量 因此绞笼的转速一般在 200 一 400r min 比较适宜 在本机选用 326r min 1 4 4 326 1440 iii 总 由传动比标准系列查 B2 表 2 1 初步取1 76 2 5 0 i 1 i 根据选用的电机和绞笼转速要求设计传动路线如下 5 15 1 电机的选择电机的选择 N 4 KW WG G 绞肉机的生产能力 1000kg h W 切割 1kg 物料耗用能量 其值与孔眼直径有关 d 小则 w 大 当 d 3mm 取 w 0 0030kw h kg 查 B5p 75 传动效率 取 0 75 所以根据 N 4kw n 1500r min 查 B1 表 10 4 1 选用 Y112M 4 再查 B1 表 10 4 2 得 Y112M 4 电机的结构 14 图 4 1 Y112M 4 电动机的外观图 5 25 2 带传动的设计带传动的设计 5 2 1 设计功率 d P kwPKP Ad 8 442 1 工况系数 查 B1 表 8 1 22 取 1 2 A K A K P 传递的功率 5 2 2 选定带型 根据和查 B1 图 8 1 2 选取普通 V 带 A 型 小带轮转速 为 d p 1 n 1 n 1440r min 5 2 3 传动比 1 76 0 i 2 n i n1 min 018 818 76 1 1440 r 5 2 4 小带轮基准直径 mm 1 d d 由 B1 表 8 1 12 和表 8 1 14 选定 100mm 75r min 1 d d min d d 5 2 5 大带轮基准直径 mm 2 d d cmdid dd 17610076 1 12 15 由 B3 表 8 7 得 180mm 2 d d 5 2 6 带速验算 smvsm nd v d 3025 54 7 100060 1440100 100060 max 1 1 5 2 7 初定轴间距 mm 0 a mmdda dd 280 2 21 0 5 2 8 所需带的基准长度 mm 0 d L 0 2 0 4 2 2 12 210 a dd ddaL dd ddd 2804 80 280 2 2802 2 886mm 依 B1 表 8 1 8 取 900mm 即带型为 A 900 d L 5 2 9 实际轴间距 a mm LL aa dd 287 2 886900 280 2 0 0 5 2 10 小带轮包角 1 3 57180 12 1 a dd dd 3 57 287 80 180 164 5 2 11 单根 V 带的基本额定功率 1 p 根据带型号 和普通 V 带查 B1 表 8 1 27 c 取 1 32kw 1 d d 1 n 16 5 2 12 时单根 V 带型额定功率增量1 i 1 P 根据带型号 和 查 B1 表 8 1 27 c 取 0 15kw 1 ni 5 2 13 V 带的根数 Z Z 49 3 87 0 96 0 15 0 32 1 8 4 11 La d kkpp P 小带轮包角修正系数查 B1 表 8 1 23 取 0 96 a k 带长修正系数查 B1 表 8 1 8 取 0 87 L k 5 2 14 单根 V 带的预紧力 0 F 2 0 1 5 2 500mv Zv P k F d a 2 54 7 1 0 54 7 4 8 4 1 96 0 5 2 500 134 N m V 带每米长的质量 kg m 查 B1 表 8 1 24 取 0 1k gm 5 2 15 作用在轴上的力 F 106182sin41342 2 sin2 1 0 NZFF 159282sin41343 2 sin3 1 0max NZFF 考虑新带初预紧力为正常预紧力的 1 5 倍 max F 5 2 16 带轮的结构和尺寸 带轮应既有足够的强度 又应使其结构工艺性好 质量分布均匀 重量轻 并避 免由于铸造而产生过大的应力 轮槽工作表面应光滑 表面粗糙度 以减轻带的磨损 mRa 2 3 17 带轮的材料为 HT200 查 B1 表 8 1 10 得基准宽度制 V 带轮轮槽尺寸 根据带 轮的基准直径查 B1 表 8 1 16 确定轮辐 2 45 40 12 A 63 B 0 1 A B 0 1 A 159 11 180 8 72 75 11 915 8 72 75 34 B 0 1 A 0 1 A B 63 A 2 45 3 2 40 R5 图 4 2 小带轮 图 4 3 大带轮 5 3 齿轮传动设计齿轮传动设计 5 3 1 选择材料 确定和及精度等级 limH limF 参考 B1 表 8 3 24 和表 8 3 25 选择两齿轮材料为 大 小齿轮均为 40 r C 并经调质及表面淬火 齿面硬度为 45 50HRc 精度等级为 6 级 按硬度下限值 由 BI 图 8 3 8 d 中的 MQ 级质量指标查得 由 B1 图 8 3 9 d 中的 MQ 级质量指标查得MPa HH 1120 2lim1lim MPa FEFE 700 21 MPa FF 350 2lim1lim 5 3 2 按接触强度进行初步设计 5 3 2 1 确定中心距 a 按 B1 表 8 3 27 公式进行设计 3 2 1 1 Ha am u KT uACa 式中 配对材料修正系数 Cm 1 由 B1 表 8 3 28 查取 18 螺旋角系数 Aa 476 由 B1 表 8 3 29 查取 载荷系数 K 1 6 参考 B1 表 8 3 27 推荐值 小齿轮额定转矩 7 46 818 4 95499549 1 MN n P T 齿宽系数 0 4 参考 B1 表 8 3 4 推荐值 a 齿数比 u i 2 5 许用接触应力 参考 B1 表MPa HH 100811209 09 0 lim 8 3 27 推荐值 则取 a 80mm 9 69 10085 24 0 7 466 1 15 2 476 3 2 mma 5 3 2 2 确定模数 m 参考 B1 表 8 3 4 推荐表 m 0 007 0 02 a 0 56 1 6 取 m 1 5mm 5 3 2 3 确定齿数 z z 12 初取螺旋角 13 z 29 4 取 z 30 1 1 cos2 m a 15 2 5 1 13cos802 1 z z 2 530 75 取 z 75 21 2 重新确定螺旋角 142 10 802 7530 5 1 arccos 2 arccos 21 a zzmn 5 3 2 4 计算主要的几何尺寸 按 B1 表 8 3 5 进行计算 分度圆的直径 d m z cos 1 530 cos 45 7mm 11 d m z cos 1 5 75 cos 114 3mm 22 齿顶圆直径 d d 2h 45 7 21 5 48 7mm 1a1a 19 d d 2h 114 3 21 5 117 3mm 2a2a 端面压力角 查 B1 表 0 292 20 142 10cos 20 cos tg arctg tga arctg n t 8 3 4 基圆直径 d dcos cos20 292 40 2mm 1b1t 0 d d cos 348cos20 292 107 2mm 2b2t 0 齿顶圆压力角 arccos 34 365 1at 1 1 a b d d 0 arccos 23 951 2at 2 2 a b d d 0 端面重合度 z tg tg z tg tg a 2 1 1 1at 2 2at 1 9 齿宽 b a 0 4 80 32 取 b 32mm b 40mm a 21 齿宽系数 0 7 d 1 d b 7 45 32 纵向重合度 1 2 5 1 142 10sin32sin n m b 当量齿数 31 45 3 11 cos zzv 78 628 3 22 cos zzv 5 3 3 校核齿面接触强度 按 B1 表 8 3 10 校核 强度条件 H H 计算应力 ZZZZ Z 1H HBE 1 1 bd F KKKk t HHVA 20 2H 1H B D Z Z 式中 名义切向力 F 2044N t 1 1 2000 d T 7 45 7 462000 使用系数 K 1 由 B1 表 8 3 31 查取 A 动载系数 V K VA A 200 B 式中 V s m nd 95 1 100060 818 7 45 100060 11 A 83 6 B 0 4 C 6 57 1 2 V K 齿向载荷分布系数 K 1 35 由 B1 表 8 3 32 按硬齿面齿轮 装配时检修调 H 整 6 级精度 K非对称支称公式计算 H 34 1 齿间载荷分配系数 由 B1 表 8 3 33 查取 0 1 H K 节点区域系数 1 5 由 B1 图 8 3 11 查取 H Z 重合度的系数 由 B1 图 8 3 12 查取 77 0 Z 螺旋角系数 由 B1 图 8 3 13 查取 80 0 Z 弹性系数 由 B1 表 8 3 34 查取 MPaZE 8 189 单对齿齿合系数 Z 1 B 1H 2H 32 7 45 2044 5 2 15 2 0 135 1 05 1 80 0 77 0 8 1895 11 245 5MPa 21 许用应力 H XWRVLNT H H ZZZZZZ S lim lim 式中 极限应力 1120MPa limH 最小安全系数 1 1 由 B1 表 8 3 35 查取 limH S 寿命系数 0 92 由 B1 图 8 3 17 查取 NT Z 润滑剂系数 1 05 由 B1 图 8 3 19 查取 按油粘度等于 350 L Z s m 速度系数 0 96 按由 B1 图 8 3 20 查取 V Z 95 1 s m 粗糙度系数 0 9 由 B1 图 8 3 21 查取 R Z 齿面工作硬化系数 1 03 按齿面硬度 45HRC 由 B1 图 8 3 22 查取 W Z 尺寸系数 1 由 B1 图 8 3 23 查取 X Z 则 826MPa H 03 1 85 0 96 0 05 1 92 0 1 1 1120 满足 H H 5 3 4 校核齿根的强度 按 B1 表 8 3 30 校核 强度条件 1F 1F 许用应力 1F FFVASaFa n t KKKKYYYY bm F 11 22 12 SF SF FF YY YY 式中 齿形系数 2 61 2 2 由 B1 图 8 3 15 a 查取 1 F Y 2 F Y 应力修正系数 由 B1 图 8 3 16 a 查取 6 1 1 Sa Y77 1 2 Sa Y 重合度系数 1 9 Y 22 螺旋角系数 1 0 由 B1 图 8 3 14 查取 Y 齿向载荷分布系数 1 3 其中 N 0 94 按 B1 表 8 3 30 计算 F K N H K 齿间载荷分配系数 1 0 由 B1 表 8 3 33 查取 F K 则 94 8MPa 1F 88 3MPa 2F 1F 6 161 2 2 277 1 许用应力 按值较小齿轮校核 F XlTrelTNTST F F YYYYY S Re lim lim limF 式中 极限应力 350MPa limF 安全系数 1 25 按 B1 表 8 3 35 查取 limF S 应力修正系数 2 按 B1 表 8 3 30 查取 ST Y 寿命系数 0 9 按 B1 图 8 3 18 查取 ST Y 齿根圆角敏感系数 0 97 按 B1 图 8 3 25 查取 relT Y 齿根表面状况系数 1 按 B1 图 8 3 26 查取 lT YRe 尺寸系数 1 按 B1 图 8 3 24 查取 X Y 则 F MPa48997 0 9 02 25 1 350 满足 验算结果安全 2F 1F F 5 3 5 齿轮及齿轮副精度的检验项目计算 大齿轮 5 3 5 1 确定齿厚偏差代号 确定齿厚偏差代号为 6KL GB10095 88 参考 B1 表 8 3 54 查取 5 3 5 2 确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值 参考 B1 表 8 3 58 查取 第 公差组检验切向综合公差 0 063 0 009 0 072mm 按 B1 1 i F 1 i F fP FF 23 表 8 3 69 计算 由 B1 表 8 3 60 表 8 3 59 查取 第 公差组检验齿切向综合公差 0 6 0 6 0 009 0 011 1 i f 1 i f tpt ff 0 012mm 按 B1 表 8 3 69 计算 由 B1 表 8 3 59 查取 第 公差组检验齿向公差 0 012 由 B1 表 8 3 61 查取 F 5 3 5 3 确定齿轮副的检验项目与公差值 参考 B1 表 8 3 58 选择 对齿轮 检验公法线长度的偏差 按齿厚偏差的代号 KL 根据表 8 3 53 的 w E 计算式求得齿厚的上偏差 12 120 009 0 108mm 齿厚下偏差 ss E pt f si E 16 160 009 0 144mm 公法线的平均长度上偏差 cos 0 72sin pt f WS E ss E T F 0 108cos 0 72 0 110mm 下偏差 cos 0 72 0 20 0 20sin36 0 a wi E si E sin 0 144cos 0 720 036sin 0 126mm 按表 8 3 19 及其表 T F 0 20 0 20 注说明求得公法线长度 87 652 跨齿数 K 10 则公法线长度偏差可表示为 kn W 110 0 126 0 652 87 对齿轮传动 检验中心距极限偏差 根据中心距 a 80mm 由表查得 8 3 65 f 查得 检验接触斑点 由表 8 3 64 查得接触斑点沿齿高不小于 40 f023 0 沿齿长不小于 70 检验齿轮副的切向综合公差 0 05 0 072 0 125mm 根据 B1 表 ic F 8 3 58 的表注 3 由 B1 表 8 3 69 B1 表 8 3 59 及 B1 表 8 3 60 计算与查取 检验齿切向综合公差 0 0228mm ic f 根据 B1 表 8 3 58 的表注 3 由 B1 表 8 3 69 B1 表 8 3 59 计算与查取 对箱体 检验轴线的平行度公差 0 012mm 0 006mm 由 B1 表 8 3 63 查 x f y f 取 5 3 5 4 确定齿坯的精度要求按 B1 表 8 3 66 和 8 3 67 查取 根据大齿轮的功率 确定大轮的孔径为 33mm 其尺寸和形状公差均为 6 级 即 24 0 016mm 齿轮的径向和端面跳动公差为 0 014mm 如图 4 4 0 014 A 1 6 1 6 0 8 0 8 1 6 94 75 52 8 88 128 2 45 470 0 0 1 458 图 4 4 大齿轮简图 5 45 4 轴的设计轴的设计 5 4 1 按扭转强度的计算 用实心轴 3 3 5 n P A T d 式中 d 轴的直径 mm T 轴传递的转矩 N mm P 轴传递的额定功率 kw n 轴的转速 r min 轴材料的许用切应力 Mpa30 A 系数 见 1 表 4 1 8 这里取 120 根据上面公式计算 齿轮轴的最小直径 d 20mm 大齿轮轴的最小直径 d 20mm 依据结构 设计如图 25 223 22 16 20 0 079 0 02 23 25 0 079 0 02 31 45 7 31 25 0 079 0 02 40152040 20 26 45 图 4 5 齿轮轴 30 0 079 0 02 63 0 8 2 45 26 182 47 27 30 0 079 0 02 33 0 079 0 02 32 图 4 6 低速轴 第第 6 章章 绞绞 刀刀 设设 计计 26 绞刀的作用是切割物料 它的内孔为方形 安装在绞龙前端的方轴上随其一起旋 转 刀刃的安装方向应与绞龙旋向相同 绞刀的规格有 2 刃 3 刃 4 刃 6 刃 8 刃 绞刀用 ZG65Mn 材料制造 淬火硬度为 HRC55 60 刃口要锋利 与样板配合平 面应平整 光滑 绞肉机刀片的几何参数对绞肉机出料有很大的影响 国产大部分绞刀刀刃速度呈 现外大内小的分布 传统刀片的几何参数 刀刃角度 有不尽合理之处 因此有很多 需要改进的地方 绞刀绞肉时 刀片呈现旋转运动 在转速一定的条件下每一片刀刃 离旋转中心越远 则绞肉的线速度越快 同时产生的热量也就越多 因此绞刀的线速 度不能太高 在刀片旋转速度以及螺杆进料速度一定的情况下 刀片的前角越大 切 割肉所需要的力以及切割肉产生的热量就越小 反之则越大 但是 前角很大时 则 因刀具散热体积小而是刀具切削肉产生的热量不易扩散 以至于刀具的温度不易下降 因此刀具的前角应该取一个合理的数值 对于刀刃的后角 可以减小后刀面的摩擦 同时在前角不变的情况下增大后角可以使刀刃锋利 刀刃磨损后将使刀刃变钝 这样 会使肉在切割的过程中变形能增加 同时由于磨损后刀片的后角为零 加大了刀片和 网眼的摩擦 使得整个绞肉过程产生的热量增加 另外 在同样的磨钝标准 VB 下 后角大的刀片由新用到钝所磨去的金属体积较大 这说明增大后角可以增加刀具的耐 久度 但同时刀刃的强度也会有所削弱 因此也应该选择一个合理的范围 对于刃倾 角来说 增大刃倾角的绝对值 可以减小刀刃的实际钝圆半径 这说明增大刃倾角可 以使刀刃变的更锋利 根据以上的分析 可以设计出与传统刀具不同的更加合理的刀 具 主要来说有以下几点 1 增加刃倾角 以提高刀具的锋利程度 2 适当减小后角 以增加刀片的寿命 3 增加前角 以减小绞肉所需的力以及功率 4 采用全圆弧的前刀面结构 以改善刀刃强度 27 5 采用可换式刀片结构 以节约刀体材料 并可选用不同的几何参数的刀片 6 1 绞刀的设计绞刀的设计 绞刀的几何参数对所绞出肉的颗粒度以及产品质量有着很大的影响 现对十字刀 片的各主要几何参数进行设计 十字刀片如图 5 1 所示 其每一刃部的绞肉 指切割肉的 线速度 分布亦如该图 所示 从图上可以看出其刃部任一点位置上只有法向速度 v 图 5 1 绞肉机绞刀片示意图及每一叶刀片上速度分布 其值为 30000 n vpRr 式中 刀片刃部任一点的线速度 m s p v n 刀片的旋转速度 rpm 刀片刃部任一点至旋转中心的距离 mm r 刀刃起始点半径 m m R 刀刃终止点半径 mm 再从任一叶刀片的横截面上来看 图 5 1 A A 截面 其刃部后角较大 而前 角及刃倾角都为零 28 因此 该刀片的几何参数 角度 不尽合理 故再将以一叶刀片的与网眼扳相接触 的一条刀刃为对象 分析刀片上各参数的作用及其影响 设计各参数 6 1 1 刀刃的起讫位置 绞肉时 绞肉机的十字刀片作旋转运动 从式 I 可以看出 在转速一定的条件下 刀刃离旋转中心点越远 则绞肉 指切割肉的 线速度越快 并且在螺杆进科速度也一 定的条件下 假定绞肉时刀片所消耗的功全部转化为热能 则任一与网眼板相接触的 刀刃 在单位时间内产生的热量为 VFQ 式中 Q 单位时间内任一与网眼板相接触的刀刃切割肉所产生的热量 J s F 铰肉时任一与网眼板相接触的刀刃上的切割力 N 参见第二部分刀刃的 前角式 4 任一刀刃切割肉的线速度 m s 所以 绞肉 切割肉 的线速度越快 则所产生的热量也越大 因此绞肉的线速度 不能很高 根据经验 我们知道一般绞肉时刀刃切割肉的钱速度处在 30 一 90m min 之间最为理想 因此由这些数据可估算出刀刃的起讫位置 即刃的起点半径和终点 半径 R 根据式 1 得 3 n 30000 我们已知十字刀片得转速n 326r min 当时 min 30m min 0 5m s r mm65 145 0 326 30000 当时 min R smm R 5 1min 90 29 R mmR94 435 1 326 30000 圆整后取 r 15mm R 45mm 6 1 2刀刃的前角 当十字刀片绞肉时 其任一与网限板相接触的刀刃上的受力情况如图 5 2 所示 图5 2 与网眼板相接触的刀刃的受力分析 根据图5 2可知 fnfn FFFFFF 其值为 sincos sincos fnf nfn FFFFF FFF 因为刀刃与网眼板的摩擦力为 nf FF 肉与前刀面的摩擦力为 nf FF 整理得 4 cos 1 2 nn FFFF 式中 F 铰肉时任一与网眼板相接触的刀刃上的切割力 N 刀片绞肉时肉的剪切抗力 N F 30 刀刃与网眼板的摩擦系数 肉被剪切时与前刀面的摩擦系数 刀片的前角 900 网眼板作用于刀刃上的压力 N n F 肉被切割时作用于前刀面的压力 N n F 由于 AF 式中 肉的抗剪应力 与肉的质地有关 肉被剪切的面积 与网眼板的网眼直径有关 A 所以与肉的质地及网眼的直径有关 故选定网眼板之后 可以看成为常量 故 F F 令 1 CF 由于是网眼板作用于刀刃上的压力 可以看为刀片的预紧压力 是常量 故 n F 令 是刀片切割肉时 肉对前刀面的压力与速度v有关 故令 2 CFn F vn FF 简化式 4 得 5 cos 1 2 21 v FCCF 从式 5 和式 2 可知 刀刃前角的大小 直接影响着绞肉过程中的切割力 以 及切割肉时所产生的温度 在刀片旋转速度以及螺杆进料速度都一定的情况下 前角大 切割肉所需的力和 切割肉所产生的热都小 反之 则大 但前角很大时 则因刀具散热体积小而使切割 肉时所产生的温度不能很快冷却 因此 在一定的条件下 前角有一合理的数值范围 一般取 肉质软取大值 反之取小值 4025 31 6 1 3刀刃的后角 刀刃后角的目的 一是减小后刀面与网眼板 包括三眼板 表面的摩擦 二是在前 角不变的情况下 增大后角能使刀刃锋利 刀片磨损后将使刀刃变钝 使肉在绞肉 切割 过程中变形能增加 同时由于磨损 后刀片的后角基本为零 加大了刀片与网眼扳的摩擦 两者都使绞肉过程中产生的热 量增多 另外 在同样的磨钝标准V B下 后角大的刀片由新用到钝所磨去的金属体积较大 如图5 3所示 这说明增大后角可提高刀片的耐用度 但同时也带来的问题是刀片的 N B磨损值大 反映在刀体材料的磨损过大这一方面 并且刀刃极度也有所削弱 故后 角也有一合理的数值范围 一般取 肉质软取大值反之取小值 53 图5 3 后角与VB NB的关系 6 1 4 刀刃的刃倾角 从分析由前刀面和后刀面所形成的刀刃来得知刀倾角对刀片性能的影响情况 在任一叶刀片的法剖面内 当把刀刃放大看时 可以把刀刃看成是一段半径为 的圆弧 图 5 4 由于刀刃有刃倾角 故在线速度方向剖面内的刀刃将变成椭圆 r 弧 斜剖刀刃圆柱所得 32 图 5 4 刃倾角与刀刃锋利度 椭圆的长半径处的曲率半径 即为刀刃实际纯圆半径 e r0 其关系为 6 cos 0ne rr 由此可见 增大刀倾角的绝对值 可减小刀刃的实际钝圆半径 这就说明增 e r0 大刃倾角就可使刀刃变得较为锋利 一旦刀刃的起讫半径 r 及 R 确定后 其最大初始刃倾角就可确定了 参见图 max0 5 5 图 5 5 7 Rr arcsin max0 初始刃倾角按下式计算 见图 5 6 33 图 5 6 初始刃倾角计算用示意图 8 22 0 bRbrarctg 式中 r 刀刃起始点半径 mm R 刀刃终止点半径 mm b 叶刀片外端宽度 mm 初始刃倾角 0 6 1 5 刀刃上任一点位量上绞肉速度 由于有了刃倾角 故刀刃上任一点相对于网眼板的速度 将可以分解为垂直于 v 刃的法向速度分量和平行于刃的切向速度 分量 参见图 5 7 n v r v 即 vvv n 其值为 30000 Rprp n v cosvvn sinvvr 34 图 5 7 刀刃上任一点的速度示意图 又因为 sin sin R 所以 30000 sin cos 222 R 整理得 30000 sin 222 Rnvn 30000 sin nRv Rpr 式中 刀刃上任一点位置的法向速度分度 m s n v 刀刃上任一点位置的切向速度分量 m s v 刀刃上任一点至刀片旋转中心距离 mm 刀刃的初始刃倾角 与刀刃相切的圆计算半径 mm R 刀刃的终点半径 mm r 刀刃的起点半径 mm 6 1 6 刀片的结构 根据以上对绞刀各个几何