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2518
电动绞肉机的设计
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2518 电动绞肉机的设计,2518,电动绞肉机的设计,电动,绞肉机,设计
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电动绞肉机的设计电动绞肉机的设计目录目录摘要 .IAbstract.II1绪 论.11结 构 及 工 作 原 理.21.1绞肉机的结构.21.2绞肉机的工作原理.23绞龙的设计.33.1绞龙的设计.33.1.1绞龙的材料.43.1.2绞龙直径.43.1.3绞龙的转速.43.2绞筒的设计.44 传动系统的设计.44.1电机的选择.54.2 带轮的设计.54.3齿轮传动的设计计算.84.4齿轮轴的设计与校核.114.4.1各轴的转速计算.124.4.2各轴输入功率计算.124.4.3各轴输入扭矩计算.124.4.4 按弯扭合成强度校核轴径.125绞 刀 设 计.135.1绞刀的设计.135.1.1刀刃的起讫位置.145.1.2刀刃的前角.145.1.3刀刃的后角.145.1.4刀刃的刃倾角.155.1.5刀片的结构.156生产能力分析.166.1绞刀的切割能力.166.2 绞肉机的生产能力G.166.3功率消耗N.167绞肉机的使用与日常维护简介.168设计小结.18参考文献.19I摘要绞肉机是肉类加工企业在生产过程中将原料肉按不同工艺要求加工规格不等的颗粒状肉馅,广泛适用于各种香肠、火腿肠、午餐肉、丸子、咸味香精、宠物食品和其他肉制品等行业。本文论述了绞肉机的结构、工作原理、主要技术参数、传动系统、典型零件的结构设计及生产能力分析。希望对本次设计的探索和研究能设计出实用经济的家用绞肉机，更好的方便人民的生活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，以工艺的发展进一部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。关键词：关键词：绞肉机；挤肉样板；绞刀；绞龙；螺旋供料器；齿轮强度 IIAbstractIs meat processing enterprise in stage production of raw meat will according to different process request processing specifications vary granular meat, widely used in all kinds of sausage, ham bowel, lunch meat ball, salty, essence, pet food and other meat products, etc.Many practical machines in our life are from mechanical design, this paper elaborates on the meat choppers structure,operating principlemain ,technical parameter, transmission system andstructural design and production capacity analysis of typical parts are mannyintroduced.It is hoped that a practical and economical household meat chopper could be designed according to the authors exploration, which would be convenient for the life of people. instruments and equipment the modern food industry cannot survive. The food industry is the development of the equipment and the result of the development of common technology should make the equipment and technology reach the best with equipment and innovation to promote the innovation process improvement and development, in order to promote the development of the technology into a equipment of development and perfection. Both promote each other, mutual perfect, is to make the whole food industry on the necessary conditions to modernization.KeyKey words:words: meat chopper;crowded meat model;reamer;stranding cage;screw feeder;gear strength11绪 论绞肉机是肉类加工企业在生产过程中，将原料肉按不同工艺要求加工规格不等的颗粒状肉馅，以便于同其它辅料充分混合来满足不同产品的需求 绞肉机为系列产品；工作时利用转动的切刀刃和孔板上孔眼刃形成的剪切作用将原料肉切碎，并在螺杆挤压力的作用下，将原料不断排出机外。可根据物料性质和加工要求的不同，配置相应的刀具和孔板，即可加工出不同尺寸的颗粒，以满足下道工序的工艺要求。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。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主械.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产绞肉机是为中、小型肉类加二企业所设计的较为理想的、绞制各种肉馅的机械，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。绞肉机零部件主要采用优质（铸铁件）或不锈钢制造，对加工物料无污染，符合食品卫生标准。刀具经特殊热处理，耐磨性能优越，使用寿命长。该机操作简单、拆卸组装方便调节或更换。21结 构 及 工 作 原 理1.1绞肉机的结构（下图）绞肉机主要由动力机构以及传送机构和切割机构组成，其中动力机构主要为电动机，皮带轮，减速器。被切割物料的传送机构主要是进肉斗，绞筒，绞龙。而切割机构主要为绞刀，挤肉样板，以及旋盖。1.2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810毫米、细绞用直径35毫米的孔眼。粗绞与细绞的格板，其厚度都为1012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200400转/分。因为格板上的孔眼总3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，使用一个时期后，刀口变钝，此时应调换新刀片或重新修磨，否则将影响切割效率，甚至使有些无聊不是切碎后排出，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。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。3绞龙的设计3.1绞龙的设计绞龙又名螺旋供料器其作用是向前输送物料，并在前端对肉块进行挤压。如图31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，这样使其绞龙与绞龙之间的容积逐渐减小实现了对物料的挤压作用。绞龙的前轴分为两个部分的连接，分别是与轴承配合的圆形轴和与绞刀连接的方形轴，后轴与凸缘联轴器连接传递动力以实现对被绞物料的输送与挤压的双重作用。43.1.1绞龙的材料绞龙为铸件所以其材料可选灰色铸铁可选为HT150。3.1.2绞龙直径5 . 2CGKDG生产能力K物料综合特性系数 -物料得填充系数 物料的堆积密度 C与螺旋供料器倾角有关的系数3.1.3绞龙的转速由于绞龙只有一种工作转速，则从电机至绞龙的运动路线为定比传动，其总的传动比可利用带传动、齿轮传动等构机逐级减速后得到。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，效率反而下降，且速度过高，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。经查食品加工过技术装备综合考虑本机选用326r/min。3.2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，因此在绞笼的内壁上设计了8个止推槽.沿圆周均匀分布，绞筒内壁与绞笼之间的间隙要适当，一般为2-3mm。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HT150 4 传动系统的设计由于绞龙只有一种工作转速，所以无需变速装置，然而考虑到绞龙的转速5与被加工肉的加工质量，本设计选择两级传动，第一级由电动机输出的带轮传动，并实现一次减速，第二级传动为齿轮传动，因为对生产卫生要求较严格，故齿轮需要采用闭式传动型，所以采用一级减速箱的传动，则从电机至绞龙的运动路线为定比传动，其总的传动路线为：电动机高速轴小皮带轮大皮带轮 齿轮轴大齿轮绞龙。 4.1电机的选择 由上面的介绍可知，整个传动路线是电动机输出然后经过带轮与齿轮的两级减速传递到绞龙与绞刀的，N=4(KW)WG G绞肉机的生产能力，1000kg/hW切割1kg物料耗用能量，其值与孔眼直径有关，d小则w大，当d3mm，取w0.0030kw.h/kg。 传动效率，取0.75所以根据N4kw，查机械设计课程设计表2-239，选择Y系列的三相鼠笼电动机其同步转速n1500r/min，满载时为1440r/min，型号为Y112M-4。多以整个传动系统的传动比为4.41，取为4.4，所以依据前面的总=1440326传动设计，初定传动比分配为=4.4= x 其中 为皮带轮的传动比，先设为1.总12176，为减速箱的减速比，初定为2.5。,24.2 带轮的设计选用普通V带传动，动力机位Y系列三相异步电动机，功率P=4kw，转速n=1440，计算步骤参照机械设计带轮设计步骤。计算项目 计算内容 计算结果 定定V V带型号和带轮直径带型号和带轮直径工作情况系数 由表 =1.2计算功率 =P=1.24 =4.8kw选带型号 查机械简明设计手册 A型小带轮直径 由机械设计表 取=100mm16大带轮直径 =ix =176mm 21查机械设计简明手册选=180mm（为滑动率，取=1%）2 计算项目 计算内容 计算结果 计算带长计算带长求 = =140 1+ 22100 + 1802求 = =402- 12180 1002初取中心距 a=2X()280mm1+ 2带长 L=+2a+=199+2500+ L=886mm2 1092500基准长度 由机械设计图 11.4 基准长度 选用900 求中心距和包角求中心距和包角中心距 a=+- 414（- ）2- 82 =+900 - 140414（900 - 140）2- 8 402 =287mm小轮包角 =-6011802- 1 =-60 180180 100577.28=163.271 120 求带根数求带根数7带速 v= D1n160 1000 90 96060 1000v=7.54 传动比 i= i=1.76121440818.18带根数 查机械设计表11.7、11.8，,11.10 =1.32kw；0=0.95；=0.87； =0.15kw；0计算项目 计算内容 计算结果 Z=（0+ 0） =4.8（1.32 + 0.15） 0.95 0.87 =3.96 取z=4根 求轴上载荷求轴上载荷张紧力 500（）+q0=2.5 2 500（）+0.10 4.87.54 42.5 0.950.957.542=135.4N 0（由机械设计表 11.4 q=0.10） 轴上载荷 =2z0sin12 =24135.4 =1071.3Nsin163.228带轮结构设计带轮结构设计 由于带速v 30，带轮用HT200制造。小带轮采用整体式结构，大带轮采用腹 板式结构，见下图。综上整理带传动参数如表：小带轮直径1大带轮直径2传动比i带基准长度根数Z中心距a100mm180mm1.76900mm4287mm4.3齿轮传动的设计计算查机械设计简明手册，选择两齿轮的材料均为40,并经调质及表面淬火，齿面硬度为45-50HRC。闭式传动的齿轮，主要失效形式是弯曲疲劳折断和磨粒磨损，磨损尚无完善的计算方法，故只进行弯曲疲劳强度计算。校核步骤按机械设计齿根弯曲疲劳强度计算：先初定两齿轮间的中心距：， 根据 321) 1(HaamuKTuACa式中：配对材料修正系数Cm1 螺旋角系数Aa476 载荷系数K1.69 小齿轮额定转矩)(7 .468184954995491MNnPT 齿宽系数0.4（查简明机械设计手册表10-3）a 由前面初定，再查简明机械设计手册表10-2（GB1357-87）齿数比u=i=2.5 许用接触应力 则MPaHH100811209 . 09 . 0lima80mm（查机械设计表12.4）,9 .6910085 . 24 . 07 .466 . 1) 15 . 2(47632mma 计算项目 计算内容 计算结果1.初步计算转矩 由前表查得 =46.7N.M11齿宽系数 由表12.13，取=1.0 =1.0弯曲疲劳极限 由图 12.23 =500Mpa 1 =350Mpa2初步计算的许用弯曲应力 0.711 =0.7 500 =350Mpa1 0.722 =0.7350 =245Mpa2 值 由表，取=1.45 =1.45初取齿轮齿数 取小齿轮齿数=30 =30 11 2= 75齿形系数 由图机械设计图12.21 =2.61FY=2.2 2FY 应力修正系数 由 机械设计 图 12.22 106 . 11SaY， 77. 12SaY 初步计算的齿轮模数m m 3121 =1.41 查机械设计表12.3取 m=1.5初步齿宽b b= 40mm1取 32mm2取 计算项目 计算内容 计算结果2.校核计算圆周速度v v= =1.95m/s 1160 100045.7818.18601000v=1.08 精度等级 由表 选9级等级齿数z和模数m 由前计算，m=1.5； =30，=i=75 =301211 =752使用系数 查表 =1 动载系数 查表 =1.2 重合度 =1.88 3.2（11+12）cos =1.88-3.2 （）=1.9 =1.9130+175重合度系数 =0.25+=0.25+ =0.770.750.751.72齿间载荷分配系数 由表，= 载荷系数K 11 0.69K= =1.251.11.41.25 K=2.411弯曲最小安全系数 由表 12.14 =1.2应力循环次数 =60=601274.311 14400 =2.41108 =60=60168.5722 14400 =0.61108弯曲寿命系数 由机械设计图 12.24 =0.92 1 =0.982尺寸系数 由机械设计图 12.25 =1.0许用弯曲应力 = 111500 0.92 11.25（式12.19） =368Mpa 1 = 222350 0.98 11.25=274.4Mpa2验算 =121111 =2.631.580.692 2.4 12968075 75 3 =94.8Mpa1 1 =21222212 =94.8 2.18 1.812.63 1.5888.3Mpa2= 2 综上可知本齿轮设计符合要求。4.4齿轮轴的设计与校核 齿轮轴的结构如下：4.4.1各轴的转速计算 =1440高 =齿14401.76 818.18 =327.27低818.182.5 4.4.2各轴输入功率计算= =4 高速轴1 =0.960.97=3.7248kw齿轮轴高速轴 =0.90.97=3.25kw低速轴齿轮轴4.4.3各轴输入扭矩计算 =9550=955041440Nm=26.5 Nm高高高 =9550=95503.7248818.18 Nm=43.8 Nm齿齿齿 =9550 =95503.25327.27 Nm=94.9 Nm低低低4.4.4 按弯扭合成强度校核轴径 （1）画出齿轮轴的的受力图（如下） （2）作出水平内的弯矩图（如下）13支点反力为=2069/2=1030,齿轮左侧轴承截面弯矩为： 支1支2221=1030X =6077Nmm，齿轮右侧轴承处截面弯矩=1030X29Nmm22 （3）作出垂直面内弯矩图（如下） 以相同的方法求出支点反力=-73.56=837.5N1,1 故=X =-4345Nmm，同理=49410Nmm1122 (4) 合成弯矩为 M=2+ 2 （5）对齿轮截面经行安全校核 ，当量弯矩M=181510Nmm,齿轮截面=181500/=19.9M2右+ ()20.14533pa,许用弯曲应力=60Mpa,故危险截面满足，设计的齿轮轴有足够的强度。5绞 刀 设 计绞刀的作用是切割物料。它的内孔为方形，安装在绞笼前端的方轴上随其14一起旋转，刀刃的安装方向应与绞笼旋向相同。绞刀的规格有2刃、4刃、8刃。绞刀用ZG65 Mn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。5.1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。 十字刀片其每一刃部的绞肉(指切割肉的)线速度 分部其刃部任一点位置上只有法向速度。 v再从任一叶刀片的横截面上来看，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。5.1.1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（Js） F铰肉时任一与网眼板相接触的刀刃上的切割力（N）任一刀刃切割肉的线速度（ms）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30一90mmin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。5.1.2刀刃的前角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： 15 一般取：(肉质软取大值，反之取小值)4025 5.1.3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。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 5.1.4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，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r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。 er0其关系为： cos0nerr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er0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max0 Rr /arcsinmax0初始刃倾角按下式计算： )/(220bRbrarctg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；0165.1.5刀片的结构根据以上对绞刀各个几何参数的分析，具体结构可参照零件图，此绞刀的特点：后角取4 ，刀片的寿命较长；前角取30 ，以减小绞肉所需的力及功增加刃倾角，以提高刀刃的锋利度；采用全圆弧形的前刀面结构，以改善刀刃的强度；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生产能力分析6.1绞刀的切割能力 根据需要被绞的肉质不同可以选用不同类型的绞刀，一般来说绞刀的刃越多其切割效率越好，但磨损强度也随之提升。绞刀的切割能力与多因素有关。6.2 绞肉机的生产能力G生产能力G（kg/h）： AFFG1式中：被切割1kg物料的面积，其值与孔眼直径有关（）；1Fhcm /2 A绞刀切割能力利用系数，一般为0.70.75；6.3功率消耗N功率消耗N可用下式计算： (kw)WGN式中：W切割1kg物料耗用能量，其值与孔眼有关（kw h/kg）； 传动效率；由生产能力计算可知，在N、D一定的条件下，绞刀的刃数越多，生产能力越大。但是不同刃数的绞刀应与不同孔径的挤肉样板相匹配，才能得到较为合理的生产量和功率消耗。7绞肉机的使用与日常维护简介每次使用绞肉机前，得简单冲洗一下。一般而言，绞肉机在上次用完后都是及时清洗过的，使用前的清洗，主要是冲掉机器内外的浮尘等。另一个17好处是，使用前的冲洗会使绞肉比较变得轻松流畅，也会使工作结束后的清洗变得比较省事。绞肉机正常使用的情况下一年内不需重新加油；绞肉机润滑油品类
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