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螺旋式折拌机设计
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螺旋式斩拌机设计【螺旋式折拌机设计】,螺旋式折拌机设计,螺旋式,斩拌机,设计,折拌机
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本 科 毕 业 设 计 (论 文)螺旋式斩拌机设计The Design on Spiral Cutting Machine学 院： 机械工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 机械062 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2010 年6 月毕业设计（论文）中文摘要螺旋式斩拌机设计摘要：本文论述了肉类加工机械斩拌机的用途，工作原理，主要技术参数，传动系统，典型零件的结构设计等。随着国民经济的提高和人民生活水平的提高，人们对食品的要求也随之提高，不仅仅是要求吃饱，而且要求吃得有营养。根据大家的要求，现在的食品已经朝着营养、绿色、方便等功能食品主流发展，而螺旋式斩拌机即是这些食品加工的设备之一。螺旋式斩拌机是应用于食品加工中用于将去皮、去骨的肉块斩成肉糜，并将同时渗入的调味品及其它配料一起斩拌的机械设备。螺旋式斩拌机的出现不仅减少了劳动力提高了食品加工的效率，更重要的是也保证了食品的卫生和营养。该课题来源于生活，对我们综合大学所学的课程，理论联系实际，进行独立的设计实践，培养设计能力、实践能力和创新能力具有重要的意义。关键词：斩拌机；挤肉格板；绞刀；变螺距螺杆毕业设计（论文）外文摘要The Design on Spiral Cutting Machine Abstract：In this paper, it states meat processing machines - meat grinder application, principle, main technical parameters, the transmission system, the structural design of typical parts and so on. As the national economy and peoples living standards improve, people also will increase food demand, not only demanding enough to eat, but also eating nutritious requirements. According to the demands of everyone, and now the food has been toward to nutrition, green, convenient mainstream functional food development, spiral cutter is one of these food processing equipments. Spiral cutter is the equipment which is used in food processing for the skin, boneless pieces made minced meat, and also infiltrated with spices and other ingredients. The appearance of Spiral cutter is not only reduced the labor force to improve the efficiency of food processing, more importantly, also ensure the health and nutrition of food. The subject is from life, which is of great significance for us to learn universities courses, theory with practicing, an independent design process, training design ability, practical ability and innovative ability.Keywords: Cutter; Squeeze meat Grating; Reamer; Variable Pitch Screw目录1 绪论12 斩拌机结构及操作要点13 传动系统的设计33.1 电动机的选择33.2 带传动设计33.3 变螺距螺杆设计64 绞刀设计114.1 绞刀的设计114.2 刀刃的起讫位置124.3 刀刃的前角134.4 刀刃的后角154.5 刀刃的刃倾角154.6 刀刃上任一点位置上绞肉速度174.7 刀片的结构185 生产能力分析196 各零部件的选择和设计206.1 轴承的设计与计算206.2 格板的选择与设计246.3 固紧螺帽的设计256.4 键的选择和校核257 机架的设计27结论32致谢34参考文献36淮海工学院二一届本科毕业设计 第36页 共36页1.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。食品工业也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。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平，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，一设备革新和创新促进工艺的改进和发展，以工艺的发展近一步促进设备的发展和完善。两者相互促进，相互完善，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绞肉机。螺旋式斩拌机是应用于食品加工中用于将去皮、去骨的肉块斩成肉糜，并将同时渗入的调味品及其它配料一起斩拌的机械设备。该课题选自针对生产实际中应用的设备进行毕业设计的课题。课题的完成涉及到的内容较为丰富，对本科生综合大学所学的课程，理论联系实际，进行独立的设计实践，培养设计能力、实践能力和创新能力具有重要的意义。而我这次毕业设计的要求：对目前同类产品研制及使用情况进行广泛的市场调查；工作原理设计；传动系统的设计；结构设计；各零部件的选择与设计；完成设计图样的绘制。总体来看，我设计的东西结构并不是很难，而且思路也算比较清晰的，但是，对于首次独立设计一台加工机械的我而言，在设计的过程中，还是存在不少问题的，例如：电动机的选择不知道该选哪种型号好，送料器的设计等。2. 斩拌机结构及操作要点斩拌机的用途比较广泛，既可用于午餐肉罐头的肉类加工，也可以用于香肠，火腿，肉包，烧麦，肉饼，馄饨，鱼丸，鱼酱等的肉类加工，还可混合切碎蔬菜和料等。图2-1为一种斩拌机的结构。不同机型的结构有所差异。但是其基本部分和工作原理是一致的。其结构主要由料斗1，螺旋供料器2，十字切刀3，格板4，固紧螺帽5，电动机6，传动系统及机架等组成。机架为铸铁。 图21 斩拌机的结构1-料斗； 2-螺旋供料器； 3-十字切刀； 4-格板； 5-固紧螺帽； 6-电动机螺旋供料器2的螺距向着出料口（即从右向左）逐渐减小，而其内径向着出料口逐渐增大（即为变节距螺旋），这样当螺旋旋转时就对物料产生了一定的挤压力，这个力迫使肉料进入格板孔眼以便切割。在螺旋供料器2的末端有一个四方形的突出快，其上装有十字切刀3（切刀形状见图2-2），切刀的四个刀刃与有许多孔眼的格板4紧贴，刀口顺着切刀转向安装，当螺旋转动时，影响切割。格板有几种不同规格的孔眼，通常粗绞用810mm的孔眼，细绞用直径35mm的孔眼。粗绞与细绞的格眼，其厚度都是1012mm普通钢板。粗绞时孔径较大，排料较易，故螺旋供料器的转速可以比细绞时快些，但最大不超过400r/min；因为格板上孔眼总面积一定，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。斩拌机工作过程为：料斗内的块状物料依靠重力落到变节距推送螺旋上，由螺旋产生的挤压力推送到格板。这时因为总的通道面积变小，肉料前方阻力增加，而后方又受到螺旋推挤，迫使肉料变形而从格板孔眼中前移。这时旋转着的切刀紧贴格板空眼中的肉料切断。被切断的肉料由于后面肉料的推挤，从格板孔眼中挤出。 图22 切刀形状十字刀用工具钢制造，刀口要求锋利，使用一段时间后，刀口变钝，此时应调换新刀片或重新修磨，否则将影响成品的质量，据有关厂的研究，午餐肉罐头脂肪严重析出的质量事故，往往与此原因有关。装配或调换十字刀后，一定要把固紧螺母旋紧，才能保证格板不动，否则因格板移动和十字刀转动之间产生相对运动，也会引起对物料磨浆的作用。十字刀必须与格板紧密贴合，不然会影响切割效率。螺旋供料器在机壁里旋转，要防止螺旋外表与机壁相碰，若稍微相碰，马上损坏机器。但是他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。斩拌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，因为切割后的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。3.传动系统的设计3.1 电动机的选择 根据设备主要参数的要求，电动机的功率为3kw，电压为380v，斩刀主轴的转速为400r/min。选择Y132S6型号电动机，其电动机的转速为n=960r/min。则该型号电动机的外形结构如图（3.11） 图3.1-1 Y132S6电动机的外观图3.2 带传动的设计 已知电动机的功率P=3kw，转速n1=960r/min，传动比 ，每天工作8小时，按工作要求选用Y系列全封闭式自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V.【参考机械设计书】（1）确定计算功率Pca由表87查得工作情况系数KA=1.1,则Pca= （3.21） （2）选择V带的带型 根据Pca，n1 由图811选用A型。 （3） 确定带轮的基准直径d，并演算带速v。 初选小带轮的基准直径d1。由图86和表88，以及图811，取小带轮的基准直径d1=100mm。 演算带速v。按式（813）演算的速度 =5.026 （3.22）因为，所以，带速合适。 计算大带轮的基准直径。根据式（815a），计算大带轮的基准直径d2。 （3.23） 根据图88，圆整为 。 （4） 确定v带的中心距a和基准长度Ld 根据式（820），初定中心距 a0=500mm （3.24） 由式（822），计算带所需的基准长度 （3.25）由表82选带的基准长度Ld=1600mm 按式（823）选带的基准长度Ld=1600mm （3.26）（5） 演算小带轮上的包角 =180（250-100）163.4790（6） 计算带的根数Z计算单根V带的额定功率Pr 由d1=100mm和n1=960 查表84a得P00.96kw根据n1=960r/min ，i=2.4 和A型带查表84b得P00.112kw查表85得K=0.957，表82得Kl=0.99 于是Pr=（P0+P0）=（0.96+0.112）0.957 0.99=1.0156 （3.27） 计算V带的根数Z。 取4根 （3.28）（7） 计算单根v带的初拉力的最小值（F0）min由表83得A型带的单位长度是q=0.1kg/m，所以 （F0）min= （3.29） = 135N应使带的实际初拉力F0（F0）min。（8）计算带的轴力Fp压轴力的最小值为 （Fp）min=2*Z（F0）min （3.210） =24135N 1069N小带轮的外型结构及尺寸如图（3.21），大带轮外型结构类此。 图3.21 小带轮的外型结构及尺寸3.3 变螺距螺杆设计 螺旋供料器的作用是向前输送物料，并在前端对肉块进行挤压。如图（3.31）所示，设计采用一根变螺距、变根径的螺旋，即螺距后大前小，根径后小前大，这样使其变螺距螺杆与外轮廓之间的容积逐渐变小，从而实现了对物料的挤压作用。 变螺距螺杆前方形轴处安装铰刀，后方由两个轴承支撑。由于螺旋供料器在机壁里旋转，要防止螺旋外表与机壁相碰，若稍微相碰，马上损坏机器，可以看出整根轴上，变螺距螺杆的一端相当于悬臂梁，所以在设计变螺距螺杆时要注意其长度不易过长以及其横截面不易过小。【参考机械设计书】 （1） 变螺距螺杆轴的部分参数计算0轴（电动机轴） P0=Pd=3kw n0=960r/min T0=9550=29.844 （3.31）1轴（旋转轴） P1=P0 （3.32） （V带的传动效率=0.96） （3.33）（2）初步确定轴的最小直径先按式(152)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，虽然轴的材料选择45钢，但要注意的是，用于轴的左边那段变螺距螺杆是用于对加工的材料进行挤压，为了防止其生锈，所以在其表面电镀一层材料铬，镀铬层具有高的硬度、耐磨性与耐蚀性。轴调质处理。根据表153，取A0=112,于是得 dmin= （3.34）（3）确定轴的结构示意图（3.31）所示 图（3.31）轴的结构示意图（4）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（从右往左）为了满足轴的最小直径要求，确定轴的右端面的直径定为：d1=30mm。由第2章传动系统的设计查表可知，大带轮的宽度的最小值B=63mm，则轴的第一段长度定为：L1=65mm。为了便于大带轮的定位，则设计了一段阶梯，即第2段轴的直径定为：d2=35mm，同时为了按装轴承和轴承端盖及轴承套杯，从而实现轴的定位，第2段的长度定为：L2=70mm（从右往左），如图（3.32）所示。由于轴的最左边无支撑，相当于悬臂梁，为了保证左边的轴变形小，则第3段的长度较长，定为L3=350mm，直径d3=d2仍然为35mm。为了便于轴承的定位以及加工轴时的装夹，第3段轴的直径定为d4=38mm，长度定为L4=65mm。第5段可以说是整根轴最重要的一段，其作用是向前输送物料，并在前端对肉块进行挤压，设计采用一段变螺距、变根径的螺旋，即螺距后大前小，根径后小前大，这样使其变螺距螺杆与外轮廓之间的容积逐渐变小，从而实现了对物料的挤压作用。变螺距螺杆作为送料器时，其一般有35转，在此，我选择了4转。同时还要考虑到第5段轴无支撑物，其相于悬臂梁，由于悬臂梁在转动的时侯容易产生挠度及横截面转角，由式（3.35）和式（3.36）横截面的转角： （3.35）最大挠度： （3.36） （3.37）得挠度和横截面转角的大小取决于轴的横截面的大小，以及轴悬臂出的长度。为了满足上述条件的前提下，也不影响加工效率。则第5段轴的长度L5=190mm，外轮廓直径D=50mm，而轴的内轮廓直径由左端的44mm向右逐渐减小到40mm，以此来便于挤压。而变螺距从左到右依次变大，其值分别是10mm，20mm，40mm，80mm。 轴的总长L=750mm。（5）拟定轴上的装配方案看图（3.32）所示的装配方案 图（3.32）装配方案示意图送料变螺距螺杆的支撑主要靠轴承，由于其主要受到的是扭矩，轴向力很小，可忽略，则这里所选用的是常用的深沟球轴承。轴承的选用可参考（GB/T2761994摘要）。而轴承的定位，左边采用的是挡圈，右边采用的是轴承套杯和轴承端盖。而轴的最左端安装的是十字绞刀，其主要是通过其中间的方孔，与轴通过过盈配合进行安装的。（6）按弯扭合成应力校核轴的强度根据轴的结构设计，可计算出轴各个部分所受力的大概值。根据前面所定的各段轴的数值，计算肉料对轴的作用力：肉所占得体积约为： （3.38） =706.5 （3.39）（h为绞肉时，肉所占轴的长度）通过查阅知道肉的密度：则肉对轴的作用力： （3.310） =1.558N由于变螺距杆从左往右，其杆的直径逐渐减少，而肉的量逐渐变多，所以假设边螺距那段的杆上受力是均匀分布的，其分布力密度： （3.311）通过传动系统的计算知道单根v带的初拉力的最小值（F0）min=135N，共有4根带，则对带轮的拉力为： （3.312） =540N根据各段轴的长度及已知的作用力，计算左右轴承对轴的支撑力，设左边轴承的支撑力为F1，右边的支撑力为F2。则其受力示意图，如图（3.33） 图（3.33）变螺距杆受力示意图令L1=190；L2=74；L3=350；L4=94根据各轴段的长度，计算F1,F2的大小：由 得： （3.313） F2的方向为竖直向上由 得 （3.314） F1的方向为竖直向下 根据所求的力各力的大小画受力图如图（3.34）及弯矩图如图（3.35）所示： 图（3.34）轴的受力图 各力变化点出的弯矩计算： （3.315） M1为逆时针 （3.316） M2为逆时针 （3.317） M3为逆时针 图（3.34）轴的弯矩图进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。根据式（155）及上图的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力 （3.318）前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表151查得。因此，故安全。4.绞刀设计绞刀的作用是切割物料，它的内孔为方形，按装在变螺距螺杆的前端的方轴上，随其一起旋转，它们之间为过盈配合。安装方向应与变螺距螺杆的旋向相同，绞刀的规格如图（22）有2刃，3刃，4刃。绞刀用ZG65Mn，淬火硬度为HRC5560，刃口要锋利，与格板配合平面应该平整、光滑。4.1绞刀的设计绞刀的几何参数对所绞出肉的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（4.11）所示。其每一刃部的绞肉（指切割肉的）线速度分布亦如图所示。从图上可以看出其刃部任一点位置上只有法向速度Vp. 图（4.11）斩拌机绞刀片示意图及每一叶片上速度分布其值为： （4.11）式中： 刀片刃部任一点的线速度m/s； 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mm； R刀刃终止点半径mm；再从任一叶片的横截面上来看（图（4.11）AA截面），其刃部后角较大，而前角及刃倾角都为零。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格板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。4.2 刀刃的起讫位置绞肉时，绞肉机的十字刀片做旋转运动。从（式4.11）可以看出，在转速一定的条件下，刀刃离旋转中点越远，则绞肉（指切割肉的）线速度越快。并且在螺杆进料速度一定的条件下，假定绞肉时刀片所消耗的功全部转化为热能，则任一与格板相接触的刀刃，在单位时间内产生的热量为： （4.21）式中： Q单位时间内任一与格板相接触的刀刃切割肉所产生的热量（J/s）； F绞肉时任一与格板相接触的刀刃上的切割力（N）；（参照式（4.35） V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线速度处在3090m/min之间最为理想，因此由这些数据可估算出刀刃的起始和终止的大概范围，即起点的半径r和终点的半径R。 根据式（4.11）得 （4.22） 我们已知十字刀片的转速n=400r/min 当min时，=r ， （4.23） 当max时，=R （4.24）圆整后取：r=12mm R=36mm 即刀刃的半径范围为： 12mm36mm4.3 刀刃的前角 当十字刀片绞肉时，其任一与格板相接触的刀刃上受力情况如图（4.31）所示。 图（4.31） 与格板先接触的刀刃的受力分析根据图（4.31）可知： （4.31） 其值为： （4.32） 因为刀刃与格板的摩擦力为： （4.33） 肉与前刀面的摩擦力为： （4.34） 整理得： （4.35） 式中： 绞肉时任一与格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） 刀刃与格板的摩擦系数 肉被剪切时与前刀面的摩擦系数 刀片的前角 格板作用于刀刃上的压力（N） 肉被切割时作用于前刀面得压力（N）由于 式中：肉的抗剪应力，与肉的质地有关 肉被剪切的面积，与格板的孔眼直径有关所以与肉的质地及格板的直径有关，故选定格板之后可以看成是常数，故令。由于是格板作用于刀刃上的压力，可以看为刀片的预紧压力，是常量，故令。是刀片切割肉时，肉对前刀面的压力与速度V有关，故令。简化式（4.35）得 （4.36）从式（4.36）和式（4.21）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）4.4 刀刃的后角刀刃后角的目的：一是减小后刀面与格板表面的摩擦；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）过程中变形增加，同时由于磨损后刀片的后角基本为零，加大了刀片与格板的摩擦，两者都使绞肉过程中产生的热量增加。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如图（4.41）所示。这说明增大后角可以提高刀片的耐用度，但同时也带来的问题是刀片的NB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消弱，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） 图（4.41）后角与VB、NB的关系4.5 刀刃的刃倾角 在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。在主切削刃上，刀尖为最高点时刃倾角为正值，刀尖为最低点时刃倾角为负值。主切削刃与基面平行时，刃倾角为零。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的圆弧如图（4.51），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弧（斜剖刀刃圆柱所得）椭圆的长半径处的曲率半径，即为刀刃实际纯圆半径。 图（4.51）刃倾角与刀刃锋利度其关系为： （4.51）由此可见，增大刃倾角的绝对值，可减小刀刃的实际纯圆，这就说明增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如图（4.52）所示， 图（4.52） （4.52） 初始刃倾角按式（4.52）计算，如图（4.53）所示： 图（4.53）初始刃倾角计算用示意图 （4.53）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4.6 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格板的速度，将可以分解为垂直于刃的法向速度分量和平行于刃的切向速度分量，如图（4.54）所示。 即： （4.54） 其值为： （4.55） （4.56） （4.57） 图（4.54）刀刃上任一点的速度示意图又因为： （4.58） （4.59）所以： （4.510）整理得 （4.511） （4.512）式中： 刀刃上任一点位置的法向速度分量m/s； 刀刃上任一点位置的切向速度分量m/s； 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； 刀刃的终点半径mm； 刀刃的起点半径mm：4.7 刀片的结构刀片的结构至关重要，它不仅决定绞刀的锋利程度，而且其对加工效率还有很大的影响。根据以上对绞刀各个几何参数的分析，得出绞刀的结构图，如图（4.71）所示，此绞刀的特点：1、后角是在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的的夹角，一般为正值。在这里后角取，刀片的寿命较长；2、前角是在正交平面内测量的前刀面和基面间的夹角。前刀面在基面之下时前角为正值，前刀面在基面之上时前角为负值。在这里前角取，以减小绞肉所需的力及功率；3、增加刃倾角，以提高刀刃的锋利度；4、采用全圆弧形的前刀面结构，以改善刀刃的强度；5、采用可换式刀片结构，以节约刀体材料并可选用不同几何参数刀片；6、绞刀安装在送料器变螺距螺杆上，绞刀与送料器属于过盈配合。 图（4.71）2刃、4刃5.生产能力分析由计算肉料对轴的作用力： （51） =706.5 肉所占得体积约为： （52）（h为绞肉时，肉所占轴的长度）通过查阅知道肉的密度：则肉对轴的作用力： （53） =1.558N得轴每转大约加工的质量： （54） 螺旋数则每小时的生产量约为： （55）由于螺旋式斩拌机的生产能力不仅仅与绞肉机的容积有关，还与十字绞刀以及格板等有很大的关系，绞肉机的生产能力不能单由螺旋供料器决定，而由切刀的切割能力来决定，因为切割后的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。所以并不能准确的算出绞肉机的生产能力。6.各零部件的选择与设计6.1 轴承的设计与计算（1）轴承的选择滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支撑传动零件的。滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格的轴承。滚动轴承具有磨擦阻力小，功率消耗少，起动容易等优点。滚动轴承的基本结构如图（6.11）所示，它由内圈、外圈、滚动体、和保持架等4部组成。内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座孔装配。通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也可用于外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的场合。当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈的滚道间滚动。常用的滚动体有球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子、滚针等几种。轴承内、外圈上的滚道，有限制滚动体沿轴向位移的作用。 图（6.11）滚动轴承的基本结构图保持架的主要作用是均匀地隔开滚动体。如果没有保持架，则相邻滚动体转动时将会由于接触处产生较大的相对滑动速度而引起磨损。轴承的内、外圈和滚动体，一般是用高碳铬轴承钢（GCr15）或渗碳轴承钢（如G20CrNi4A）制造的，热处理后硬度一般不低于60HRC。由于一般轴承的这些元件都经过的回火处理，所以通常当轴承的工作温度不高于时，元件的硬度不会下降。如果仅按轴承用于承受的外载荷不同来分类时，滚动轴承可以概括地分为向心轴承（图6.12）、推力轴承（图6.13）和向心推力轴承三大类。主要承受径向载荷的轴承叫做向心轴承，只能承受轴向载荷的轴承叫做推力轴承。 图（6.12）向心轴承 图（6.13）推力轴承螺旋式斩拌机的支撑件轴承主要受到的是径向力，轴向力较小，且其是高速运转，所以选择向心轴承，这里选择的是深沟球轴承如图（6.14）所示。深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受小的轴向载荷。当量摩擦系数最小。在高速时，可用来承受轴向载荷。当量摩擦系数最小。在高转速时，可用来承受纯轴向的载荷。工作中允许内、外圈轴线偏斜量，大量生产，价格最低。 图（6.14）深沟球轴承由轴的各部分尺寸，则所选择的一对轴承的代号为6207。（2）轴承的布置 由于深沟球轴承在这里主要起到的是支撑，则其一对轴承布置在相距较远的地方，如图（3.32），其作用是使得相当于悬臂梁的变螺距螺杆那段在转动时不宜产生过大的转角和挠度。（3）轴承的寿命通过查找深沟球轴承（GB/T2761994摘录），代号为6207轴承的基本额定动载荷C=25.5kN,由前面的计算得左边轴承的当量动载荷P1=F1=142.656N,方向竖着向下；右边轴承的当量动载荷P2=F2=684.256N，方向竖直向上。左边轴承的寿命： （6.11）右边轴承的寿命： （6.12）（4）轴承的润滑 润滑对于滚动轴承具有重要意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两类。此外，也有使用固体润滑的。选用哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关，一般用滚动轴承的dn值（d为滚动轴承内径，mm；n为轴承转速，r/min）表示轴承的速度大小。适用于脂润滑和油润滑的dn值界限列于下表（6.11）。表（6.11）适用于脂润滑和油润滑的dn值界限（表值） 由d2=d3=35mm，n=400r/min： （6.13）得深沟球轴承选用脂润滑，润滑脂形成的润滑膜强度高，能承受较大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以维持相对长的一段时间。对于那些不便经常添加润滑剂的地方，或那些不允许润滑油流失而致污染产品的工业机械来说，这种润滑方式十分适宜。但它只适用于较低的dn值。滚动轴承的装脂量一般以轴承内部空间容积的为宜。润滑脂的主要性能指标为锥入度和滴点。当轴承的dn值大、载荷小时，应选锥入度较大的润滑脂；反之，应选用锥入度较小的润滑脂。此外，轴承的工作温度应低于润滑脂的滴点，对于矿物油润滑脂，应低；对于合成润滑脂，应低。（5）轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘、水、酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式和非接触式两大类。在这里采用的是接触式密封装置，接触式密封是在轴承盖内放置软材料与转动轴直接接触而起密封作用，常用的软材料有毛毡、橡胶、皮革、软木等，或者放置减摩性好的硬质材料（如加强墨、青铜、耐磨铸铁等）与转动轴直接接触以进行密封，这里用的是软材料毡圈油封，如图（6.15） 图（6.15）用毡圈油封密封在轴承盖上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环形（尺寸不大时）或带形（尺寸较大时），放置在梯形槽中与轴密合接触如图（6.15）。6.2 格板的选择与设计格板有几种不同规格的孔眼，通常粗绞用810mm的孔眼，细绞用直径35mm的孔眼。粗绞与细绞的格眼，其厚度都是1012mm普通钢板。粗绞时孔径较大，排料较易，故螺旋供料器的转速可以比细绞时快些。因为格板上孔眼总面积一定，即排料量一定，当供料螺旋转速太快时，使物料在绞刀附近堵塞，造成负荷突然增加，对电动机有不良的影响。由此可以看出格板选择不仅会影响绞肉的大小，而且还会影响斩拌机的工作效率。通过网上查找，可找出如图（6.21）所示的各种孔眼的斩拌机格板。图（6.21）格板可以看出各个格板是由突出的两小块来进行定位的。而其压紧是通过固紧螺帽来实现的。6.3 固紧螺帽的设计 由设计要点可知，装配或调换十字绞刀后，一定要固紧螺母旋紧，才能保证格板不动，否则因格板移动和十字绞刀转动之间产生相对运动，也会引起对物料磨浆的作用。十字绞刀必须与格板紧密贴合，不然会影响切割效率。可见固紧螺帽的固紧作用相当重要，要保证其对格板的压紧作用。固紧螺帽的结构如图（6.31）所示。 图（6.31）固紧螺帽的结构固紧螺帽的内螺纹，用于与绞肉机相配合，其端面的四个螺纹孔用于螺紧螺钉，使螺钉抵着格板，起到压紧格板的作用。固紧螺帽的两边的手柄更加便于螺帽的拎紧。6.4 键的选择与校核（1）键的选择键是一种标准零件，通常用来实现轴与觳之间的轴向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键链接的主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。而这里键的使用主要来连接轴和带轮，其作用是为了实现轴向固定，从而传递转矩，则选用平键中最常用的圆头（A型）键。平键的两侧是工作面，工作时，靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩，如图（6.41）所示。键的上表面与轮觳的键槽底面间则留有间隙。平键连接具有结构简单、装拆方便、对中型较好等优点，因而得到广泛应用。这种键连接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。 图（6.41）圆头平键连接圆头平键宜放在轴上用键槽铣刀铣出的键槽中，键在键槽中轴向固定良好。缺点是键的头部侧面与轮觳上的键槽并不接触，因而键的圆头部分不能充分利用，而且轴上键槽端部的应力集中较大。在第3章轴的设计中，我们可以知道用于安装大带轮的轴的直径d1=30mm，且L1=65mm，根据已知的条件，查找平键联接的剖面和键槽尺寸（GB/T10951990摘录）、普通平键的型式和尺寸（GB/T10961990摘录）取：键 GB/T 1096（圆头普通平键（A型），b=8mm，h=7mm，L=56mm）。安装在电动机上的小带轮，与其配合的轴的直径为38mm，长度为80mm，则取：键 GB/T 1096（圆头普通平键（A型），b=10mm，h=8mm，L=56mm）。（2）键的校核【参考机械设计书】 键、轴和轮觳的材料都是钢，由表62查得许用挤压应力，取其平均值，。与大带轮配合的键的工作长度，键与轮觳键槽的接触高度。由式（61）可得 （6.41） 与小带轮配合的键的工作长度，键与轮觳键槽的接触高度。由式（61）可得 （6.42） 由上面两式可知，键的选择符合条件。7.机架的设计 机架的设计对于整个结构至关重要，从设计的角度看，它要保证设计的合理性；从经济的角度看，它要保证用料少，从而保证经济实惠并且减少其重量；从美学的角度看，它要保证美观大方。总而言之，机架的设计涉及到各方面的问题，所以它的设计过程不容忽视。 图（71） 机架结构示意图 螺旋式斩拌机的结构如图（71）所示，该机架所用的材料为铸铁HT200，为了便于铸造，螺旋式斩拌机的结构分为上下两部分，上部分结构主要是用于安置变螺距螺杆，而下半部分用于安置电动机，上下两部分的结构主要通过双头螺柱将他们连接在一起。电动机与下部分的连接，则通过螺钉。下面对上下两部分分开来进行分析:上部分的料斗，其主要的形状主要有v型或u型，这里选用的是v型的料斗，选用v型的料斗，由于其料斗的斜度，则便于肉料下滑，以致注入送料器。而上部分的结构如机架结构示意图中的最左侧，其内侧采用的是阶梯式的如图（72）中所示的圆圈内，其作用是便于格板的定位。在其外侧有一段外螺旋， 图（72）部分机架示意图如图（72）所示，其作用是为了与固紧螺帽配合，便于固紧螺帽的旋紧，因为装配或调换十字刀后，一定要把固紧螺母旋紧，才能保证隔板不动，否则因隔板移动和十字刀转动之间产生相对运动，也会引起对物料磨浆的作用。十字刀必须与隔板紧密贴合，不然会影响切割效率。而格板的压紧，主要是通过安装在固紧螺帽的螺钉来抵压。为了便于螺紧螺帽，在固紧螺帽上焊上手柄。送料器变螺距螺杆与机架的内壁要有23mm的空隙，以免变螺距螺杆旋转时与内壁碰撞，但同时空隙也不能过大，过大的话不利于肉料的挤压和输送，如图（71）所示。 在轴承支撑处，机架的内壁有一定的阶梯，其作用是轴承的定位如图（73）所示，而轴承的另一端由挡圈来定位和固定。 图（73）局部放大图 上部分结构的有一段所呈现出阶梯的形状如图（74）所示，是为了装入轴承套杯，以及轴承端盖，从而实现轴承的定位和固定。 图（74）轴承定位及固定由于上机架的所需承受的力比较大，有轴的重力、轴承的力、轴承端盖的力、绞刀的重力等，所以机架的壁厚要取得较大，这样才能承受较多的作用力，这里所取的机架的厚度为20mm。这里要特别注意的是由于螺旋式斩拌机是用于食品工业，所以其材料的选择十分重要，但同时又考虑到经济实惠与加工的方便，则机架选用的材料为铸铁，为了避免对加工肉料的质量的影响，便需要在送料器变螺距螺杆那段的机架内壁电镀防腐蚀材料铬，镀铬层具有高硬度、耐磨性和耐蚀性。上部分结构的支架结构如图（75）所示，通过螺钉，使得上部分与下部分连接。机架采用梯形式的，其不仅节省了材料，同时也利于支撑。图（75）机架结构而由于两轴承处的支撑力相对来说比较薄弱，则在两轴承处采用了两个肋板，从而不仅起到支撑的作用，而且还加大的支撑轴承的强度，其结构如图（76）所示。 图（76）支撑部分结构将送料器变螺距螺杆装入上支架的过程：可以将送料器由上支架的右端送入，然后依次装上轴承套被、轴承、轴承端盖，然后拧上螺钉，最后通过键将大带轮装在变螺距螺杆上，然后通过挡板和螺钉来防止大带轮在轴上的来回滑动。在上支架的左边，先装上十字绞刀，这里要注意的是绞刀和轴的配合是过盈配合。然后装上格板，格板的定位是通过上支架内壁的阶梯来实现的，最后拧紧固紧螺帽。将送料器变螺距螺杆从上支架中取出的过程，首先，拧开固紧螺帽，依次取出格板和十字绞刀；接着将上支架的右边用于使大带轮定位的螺钉拧开，取下挡板，取下大带轮和键；接着，取下用于固定轴承端盖的螺钉，逐个依次取出轴承端盖、垫圈、轴承套杯、垫圈、轴承，然后，取出送料器变螺距螺杆，最后拿下送料器左边的轴承以及用来使轴承定位的挡圈，如图（7-3）圆圈所圈处。下部分结构如图（77）所示，下部分的结构采用的是铸铁HT200，进行铸造而成。铸造完成后，要去毛刺，要与上支架接触的那面，要用磨砂磨平它，下支架的作用主要是用于安置电动机，同时也承受上支架的重力，由于其承受的力较大，所以其两侧的壁厚定位30mm，在下支架的上部分需要通过双头螺柱与上支架相连，则其壁厚定位75mm，便于连接。下部分的机身采用如图（77）所示，在其结构的左边有一定的斜度，这样的设计，在结构上是为了减轻机架的重量以致便于螺旋式斩拌机的搬运，从经济的角度看，也能够节约材料。下部分机架的采用的是中空的，空的部分是为了安装电动机，如此设计能够节约材料。机架与地面的接触的部分如图（77）下支架所示，它的中间是空心的，这样的设计，不仅结构简单，更重要的是从经济的角度，节约了材料，从安置的角度看，放置更加的稳定。 图（77）下支架在整个机架的最右端装有大、小两个带轮，其端面均通过挡板和螺钉进行带轮的定位。结论漫长而又倍感充实的毕业设计阶段即将结束，我毕业设计的是送料器螺旋式斩拌机，螺旋式斩拌机是生活中常用的绞肉设备之一，其主要的特点就是结构简单。通过这段时间的学习、设计，我觉得自己的专业知识不但有了进一步的巩固和加深，而且还培养了自己独立思考和查阅资料的能力，这对于即将走出校园，走进社会的我而言，有做了充分的准备。以下便是我对这次毕业设计的结论总结。首先，我深刻的体会到了实践的重要性。与专科生相比，作为本科生的我们最缺少的便是实践。在以往的课程设计中，我们一般都是以理论为基础，进行设计，然而设计是否合理都不会考虑。但通过这次的毕业设计，为了使设计更能贴近实际，我不但上网看了有过绞肉机的一般构造，而且还到超市里看了绞肉机的结构。在实践的基础上，我便对绞肉机有了感性的认识，这在后来的设计中起了很大的作用。其次，我深刻体会到考虑问题周全的重要性。由于我所设计的绞肉机结构较简单，且其转速要求较高，所以，我的整个设计的重点便是送料器变螺距螺杆的设计。由于自己考虑问题的不周全以及不够细致，设计这部分我花了很多时间。所以为了更好的提高效率，除了要设计出产品外，更重要的是，我们在设计的每一部都得认真细致，考虑周全，这样才会事半功倍。然后，我感受到与人交流，合作的重要性。在做毕业设计的这段时间里，由于与导师交流的时间有限，所以在请教导师问题时
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