803 絞肉機的設計
803 絞肉機的設計,絞肉機,設計
山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 1 -絞肉機的設計1 緒 論隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,人民對食品工業(yè)提出了更高的要求?,F(xiàn)代食品已朝著營養(yǎng)、綠色、方便、功能食品的方向發(fā)展,且功能食品將成為新世紀的主流食品。食品工業(yè)也成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),作為裝備食品工業(yè)的食品機械工業(yè)發(fā)展尤為迅猛。食品工業(yè)的現(xiàn)代化水平,在很大程度上依賴于食品機械的發(fā)展及其現(xiàn)代化水,離開現(xiàn)代儀器和設備,現(xiàn)代食品工業(yè)就無從談起。食品工業(yè)的發(fā)展是設備和工藝共同發(fā)展的結果,應使設備和工藝達到最佳配合,以設備革新和創(chuàng)新促進工藝的改進和發(fā)展,以工藝的發(fā)展進一部促進設備的發(fā)展和完善。兩者互相促進、互相完善,是使整個食品工業(yè)向現(xiàn)代化邁進的必要條件。在肉類加工的過程中,切碎、斬拌攪拌工序的機械化程度最高,其中絞肉機、斬拌機、攪拌機是最基本的加工主械.幾乎所有的肉類加工廠都具備這 3 種設備。國內(nèi)一些大型肉類加工廠先后從西德、丹麥、瑞士、日本等引進了先進的加工設備,但其價格十分昂貴。目前中、小型肉類加工企業(yè)所使用的大部分設備為我國自行設計制造的產(chǎn)絞肉機是為中、小型肉類加二企業(yè)所設計的較為理想的、絞制各種肉餡的機械,比如生產(chǎn)午餐肉罐頭和制造魚醬、魚圓之類的產(chǎn)品,它將肉可進行粗、中、細絞以滿足不同加工工藝的要求,該機亦可作為其他原料的擠壓設備!2 結構及工作原理 2.1 絞肉機的結構絞肉機主要由送料機構、切割機構和驅(qū)動機構等組成,如圖 2-1 所示。席仿良:絞肉機的設計- 2 -51 2 3 4 5 6 7 8 91015161711121314181920212223252427282930313226322圖 2-1 絞肉機結構1.機架 2.絞刀 3.擠肉樣板 4.旋蓋 5.紋筒 6.絞籠 7.料斗 8.減速器 9.大皮帶輪 10.電機 11.三角帶 12.小皮帶輪2.1.1 送料機構包括料斗 7、絞籠 6 和絞筒 5。其作用是輸送物料前移到切割機構,并在前端對物料進行擠壓。2.1.2 切割機構包括擠肉樣板 3,絞刀 2,旋蓋 4。其作用是對擠壓進人樣板孔中的物料進行切割.樣板孔眼規(guī)格有多種,可根據(jù)不同的工藝要求隨時旋下旋蓋進行更換。2.1.3 驅(qū)動機構包括電機 10、皮帶輪 9、12、減速器 8、機架 I 等2.2 絞肉機的工作原理工作時,先開機后放料,由于物料本身的重力和螺旋供料器的旋轉(zhuǎn),把物連續(xù)山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 3 -地送往絞刀口進行切碎。因為螺旋供料器的螺距后面應比前面小,但螺旋軸的直徑后面比前面大,這樣對物料產(chǎn)生了一定的擠壓力,這個力迫使已切碎的肉從格板上的孔眼中排出。用于午餐肉罐頭生產(chǎn)時,肥肉需要粗絞而瘦肉需要細絞,以調(diào)換格板的方式來達到粗絞與細絞之需。格板有幾種不同規(guī)格的孔眼,通常粗絞用之直徑為 8-10 毫米、細絞用直徑 3-5 毫米的孔眼。粗絞與細絞的格板,其厚度都為 10-12 毫米普通鋼板。由于粗絞孔徑較大,排料較易,故螺旋供料器的轉(zhuǎn)速可比細絞時快些,但最大不超過 400 轉(zhuǎn)/分。一般在 200-400 轉(zhuǎn)/分。因為格板上的孔眼總面積一定,即排料量一定,當供料螺旋轉(zhuǎn)速太快時,使物料在切刀附近堵塞,造成負荷突然增加,對電動機有不良的影響。絞刀刃口是順著切刀轉(zhuǎn)學安裝的。絞刀用工具鋼制造,刀口要求鋒利,使用一個時期后,刀口變鈍,此時應調(diào)換新刀片或重新修磨,否則將影響切割效率,甚至使有些無聊不是切碎后排出,而是由擠壓、磨碎后成漿狀排出,直接影響成品質(zhì)量,據(jù)有些廠的研究,午餐肉罐頭脂肪嚴重析出的質(zhì)量事故,往往與此原因有關。裝配或調(diào)換絞刀后,一定要把緊固螺母旋緊,才能保證格板不動,否則因格板移動和絞刀轉(zhuǎn)動之間產(chǎn)生相對運動,也會引起對物料磨漿的作用。絞刀必須與格板緊密貼和,不然會影響切割效率。螺旋供料器在機壁里旋轉(zhuǎn),要防止螺旋外表與機壁相碰,若稍相碰,馬上損壞機器。但它們的間隙又不能過大,過大會影響送料效率和擠壓力,甚至使物料從間隙處倒流,因此這部分零部件的加工和安裝的要求較高。絞肉機的生產(chǎn)能力不能由螺旋供料器決定,而由切刀的切割能力來決定。因為切割后物料必須從孔眼中排出,螺旋供料器才能繼續(xù)送料,否則,送料再多也不行,相反會產(chǎn)生物料堵塞現(xiàn)象。3 螺旋供料器的設計3.1 絞籠的設計席仿良:絞肉機的設計- 4 -絞籠的作用是向前輸送物料,并在前端對肉塊進行擠壓。如圖 3-1 所示,設計上采用一根變螺距、變根徑的螺旋,即螺距后大前小,根徑后小前大,這樣使其絞籠與絞筒之間的容積逐漸減小實現(xiàn)了對物料的擠壓作用。絞籠前端方形軸處安裝絞刀,后端面上安裝兩個定位鍵與其主軸前端面上鍵槽配合,以傳遞動力。40 552.5節(jié) 距 t=1.6圖 3-1 絞籠3.1.1 絞籠的材料絞籠的材料選為 HT2003.1.2 螺旋直徑=0.136 m 取 D=160mm5.2CGKD???G-生產(chǎn)能力,由原始條件得 G=1T/HK-物料綜合特性系數(shù),查表 1-16 得 K=0.071-物料得填充系數(shù)查 B4 表 1-16 得 =0.15??山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 5 --物料的堆積密度 t/m 豬肉的為 1.5t/m?33C-與螺旋供料器傾角有關的系數(shù),查 B4 表 1-15 得 C=13.1.3 螺旋供料器的轉(zhuǎn)速由原始數(shù)據(jù) n=326r/min3.1.4 螺旋節(jié)距實體面型螺旋的節(jié)距 t=D3.2 絞筒的設計由于肉在絞筒內(nèi)受到攪動,且受擠壓力的反作用力作用,物料具有向后倒流的趨勢,因此在絞籠的內(nèi)壁上設計了 8 個止推槽.沿圓周均勻分布,如圖 3-2 所示絞筒內(nèi)壁與絞籠之間的間隙要適當,一般為 3-5mm。間隙太大會使物料倒流;間隙太小絞籠與絞筒內(nèi)壁易碰撞。絞筒的物料可選用鑄鐵,選 HT200 圖 3-2 絞筒4 傳動系統(tǒng)的設計席仿良:絞肉機的設計- 6 -由于絞籠只有一種工作轉(zhuǎn)速,則從電機至絞籠的運動路線為定比傳動,其總的傳動比可利用帶傳動、齒輪傳動等構機逐級減速后得到。絞籠的轉(zhuǎn)速不易太高,因為輸送能力并不是隨轉(zhuǎn)速增加而增加。當速度達到一定值以后,效率反而下降,且速度過高,物料磨擦生熱,出口處的壓力升高,易引起物料變性,影響絞肉質(zhì)量,因此絞籠的轉(zhuǎn)速一般在 200 一 400r/min 比較適宜。在本機選用 326r/min。14.32610ii???總由傳動比標準系列查 B2 表 2-1初步取 1.76 2.50i1i根據(jù)選用的電機和絞籠轉(zhuǎn)速要求設計傳動路線如下:4.1 電機的選擇N= =4(KW)?WG?G-絞肉機的生產(chǎn)能力,1000kg/hW-切割 1kg 物料耗用能量,其值與孔眼直徑有關,d 小則 w 大,當d=3mm,取 w=0.0030kw.h/kg。 (查 B5p )75-傳動效率,取 0.75?所以根據(jù) N=4kw,n=1500r/min,查 B1 表 10-4-1 選用 Y112M-4,再查 B1 表10-4-2 得 Y112M-4 電機的結構。 山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 7 -圖 4-1 Y112M-4 電動機的外觀圖4.2 帶傳動的設計4.2.1 設計功率 dPkwPKAd 8.42.1????-工況系數(shù),查 B1 表 8-1-22 ,取 =1.2A AKP-傳遞的功率4.2.2 選定帶型根據(jù) 和 查 B1 圖 8-1-2 選取普通 V 帶 A 型, -小帶輪轉(zhuǎn)速,為dp1n 1n1440r/min4.2.3 傳動比1.76 = =?0i2ni1min/80176.4r?4.2.4 小帶輪基準直徑 (mm)1d由 B1 表 8-1-12 和表 8-1-14 選定=100mm> =75r/min 1dmind席仿良:絞肉機的設計- 8 -4.2.5 大帶輪基準直徑 (mm)2dcmdi1760.12 ????由 B3 表 8-7 得 =180mm24.2.6 帶速驗算smvsmndv /3025/54.7106106 ax?????????4.2.7 初定軸間距 (mm)ada28)(210?4.2.8 所需帶的基準長度 (mm)0dL0204)()(212210 aaLddd ?????= 88??=886mm依 B1 表 8-1-8 取 =900mm,即帶型為 A-900dL4.2.9 實際軸間距 amLd2876902800 =??????4.2.10 小帶輪包角 1???3.5718012????ad= ??.7山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 9 -= ?1644.2.11 單根 V 帶的基本額定功率 1p根據(jù)帶型號、 和 普通 V 帶查 B1 表 8-1-27 (c) 取 1.32kw1dn4.2.12 時單根 V 帶型額定功率增量?i 1P?根據(jù)帶型號、 和 查 B1 表 8-1-27(c) 取 0.15kw1ni4.2.13 V 帶的根數(shù) ZZ = 49.387.096)15.032.(4)(1 ???????LadkpP-小帶輪包角修正系數(shù)查 B1 表 8-1-23,取 0.96ak-帶長修正系數(shù)查 B1 表 8-1-8,取 0.87L4.2.14 單根 V 帶的預緊力 0F20)15.2(mvZPkFda???= 254.710.4896. ?=134( N)m-V 帶每米長的質(zhì)量(kg/m)查 B1 表 8-1-24,取 0.1k/gm4.2.15 作用在軸上的力 ?F)(10682sin4132sin20 NZF???? ?席仿良:絞肉機的設計- 10 -)(15928sin4132sin30max NZF????? ?-考慮新帶初預緊力為正常預緊力的 1.5 倍ax?4.2.16 帶輪的結構和尺寸帶輪應既有足夠的強度,又應使其結構工藝性好,質(zhì)量分布均勻,重量輕,并避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應力。輪槽工作表面應光滑(表面粗糙度 )以減輕帶的磨損。mRa?2.3?帶輪的材料為 HT200。查 B1 表 8-1-10 得基準寬度制 V 帶輪輪槽尺寸,根據(jù)帶輪的基準直徑查 B1 表 8-1-16 確定輪輻 2*45401A63B0.AB1591808725195.72534??B0A62×453.0R5圖 4-2 小帶輪 圖 4-3 大帶輪4.3 齒輪傳動設計4.3.1 選擇材料,確定 和 及精度等級。limH?liF參考 B1 表 8-3-24 和表 8-3-25 選擇兩齒輪材料為:大、小齒輪均為40 ,并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火,齒面硬度為 45-50HRc;精度等級為 6 級。rC按硬度下限值,由 BI 圖 8-3-8(d)中的 MQ 級質(zhì)量指標查得山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 11 -;由 B1 圖 8-3-9(d)中的 MQ 級質(zhì)量指標查得MPaH120lim1li??; 。FE72 MPaF502lim1li??4.3.2 按接觸強度進行初步設計4.3.2.1 確定中心距 a(按 B1 表 8-3-27 公式進行設計)321][)(HaamuKTAC?????式中:配對材料修正系數(shù) Cm=1(由 B1 表 8-3- 28 查取)螺旋角系數(shù) Aa=476(由 B1 表 8-3-29 查取)載荷系數(shù) K=1.6(參考 B1 表 8-3-27 推薦值)小齒輪額定轉(zhuǎn)矩 )(7.4619541 MNnPT???齒寬系數(shù) =0.4(參考 B1 表 8-3-4 推薦值)a?齒數(shù)比 u=i=2.5許用接觸應力 (參考 B1 表 8-3-27PaH10829.0.][lim????推薦值)則 取 a=80mm,.61085.2476)15.2(47632a???4.3.2.2 確定模數(shù) m (參考 B1 表 8—3—4 推薦表)m=(0.007~0.02)a=0.56~1.6, 取 m=1.5mm4.3.2.3 確定齒數(shù) z ,z12初取螺旋角 =13??席仿良:絞肉機的設計- 12 -z = = =29.4 取 z =301)(cos2???ma)15.2(3cos80???1z =μz =2.5 30=75 取 z =752 2重新確定螺旋角 ??142.082)753(.1arcos2)(arcos1 ??????zn4.3.2.4 計算主要的幾何尺寸(按 B1 表 8—3—5 進行計算)分度圓的直徑 d =m z /cos =1.5 30/cos =45.7mm1???d =m z /cos =1.5*75/cos =114.3mm2齒頂圓直徑 d = d +2h =45.7+2 1.5=48.7mm1aad = d +2h =114.3+2 1.5=117.3mm2?端面壓力角 (查 B1 表 8-3-4)029.14.0coscos???tgartgarnt??基圓直徑 d = d cos = cos20.292 =40.2mm1bt?d = d cos =348 cos20.292 =107.2mm2t 0齒頂圓壓力角 =arccos =34.365?1at1ab0= arccos =23.9512at 2abd0端面重合度 = [ z (tg -tg )+ z (tg -tg )]a??1?1at 2?2at=1.9齒寬 b= .a=0.4*80=32 取 b =32mm;b =40mma?21山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 13 -齒寬系數(shù) = = =0.7d?1b7.4532縱向重合度 =1.25.1420sinsi?????? ?nm當量齒數(shù) =31.4531co/zv?=78.6282s4.3.3 校核齒面接觸強度(按 B1 表 8—3—10 校核)強度條件: [ ]H??計算應力: =Z Z Z Z Z 1BE?????1?bdFKktHVA= 2H?1BD式中:名義切向力 F = = =2044Nt10dT?7.4560使用系數(shù) K =1(由 B1 表 8—3—31 查?。〢動載系數(shù) =( )VK20?B?式中 V= smnd95.10687.4516?????A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2VK齒向載荷分布系數(shù) K =1.35(由 B1 表 8—3—32 按硬齒面齒輪,裝配時檢修?H調(diào)整,6 級精度 K 非對稱支稱公式計算)?34.1?齒間載荷分配系數(shù) (由 B1 表 8—3—33 查?。?.??H節(jié)點區(qū)域系數(shù) = 1.5(由 B1 圖 8—3—11 查取)Z重合度的系數(shù) (由 B1 圖 8—3—12 查?。?.?席仿良:絞肉機的設計- 14 -螺旋角系數(shù) (由 B1 圖 8—3—13 查取)80.??Z彈性系數(shù) (由 B1 表 8—3—34 查?。㎝PaE.19單對齒齒合系數(shù) Z =1B= 1H?2= 327.4501.35.08.70.1895. ?????=245.5MPa許用應力:[ ]=H?XWRVLNTZZSlim式中:極限應力 =1120MPali最小安全系數(shù) =1.1(由 B1 表 8—3—35 查?。﹍imH壽命系數(shù) =0.92(由 B1 圖 8—3—17 查?。㎞TZ潤滑劑系數(shù) =1.05(由 B1 圖 8—3—19 查取,按油粘度等于 350 )L sm速度系數(shù) =0.96(按 由 B1 圖 8—3—20 查取)V,95.1s??粗糙度系數(shù) =0.9(由 B1 圖 8—3—21 查?。㏑Z齒面工作硬化系數(shù) =1.03(按齒面硬度 45HRC,由 B1 圖 8—3—22 查?。¦尺寸系數(shù) =1(由 B1 圖 8—3—23 查?。則: [ ]= =826MPaH?03.18596.012.10??滿足 [ ]?4.3.4 校核齒根的強度(按 B1 表 8—3—30 校核)強度條件: [ ]1F??山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 15 -許用應力: = ; 1F?????FVASaFnt KYbm1212??SFF??式中:齒形系數(shù) =2.61, =2.2(由 B1 圖 8—3—15(a)查?。??FY2?應力修正系數(shù) , (由 B1 圖 8—3—16(a)查?。?.?Sa7.1SaY重合度系數(shù) =1.9?螺旋角系數(shù) =1.0(由 B1 圖 8—3—14 查取)?齒向載荷分布系數(shù) = =1.3(其中 N=0.94,按 B1 表 8—3—30 計算)FKNH?齒間載荷分配系數(shù) =1.0(由 B1 表 8—3—33 查取)?則 =94.8MPa1F?= =88.3MPa2F?16.27?許用應力:[ ]= (按 值較小齒輪校核)FXlTrelNTSYYRlim?limF?式中:極限應力 =350MPali?安全系數(shù) =1.25(按 B1 表 8—3—35 查取)limFS應力修正系數(shù) =2(按 B1 表 8—3—30 查?。㏕Y壽命系數(shù) =0.9(按 B1 圖 8—3—18 查取)S齒根圓角敏感系數(shù) =0.97(按 B1 圖 8—3—25 查?。﹔elT?齒根表面狀況系數(shù) =1(按 B1 圖 8—3—26 查?。﹍YR尺寸系數(shù) =1(按 B1 圖 8—3—24 查?。則 [ ]=F?MPa497.025.1??滿足, 〈 〈[ ] 驗算結果安全1F?席仿良:絞肉機的設計- 16 -4.3.5 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算(大齒輪)4.3.5.1 確定齒厚偏差代號確定齒厚偏差代號為:6KL GB10095—88(參考 B1 表 8—3—54 查?。?.3.5.2 確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值(參考 B1 表 8—3—58 查?。┑冖窆罱M檢驗切向綜合公差 1iF= =0.063+0.009=0.072mm, (按 B1 表 8—3—69 計算,由 B1 表 8—3—1iFfP?60,表 8—3—59 查取);第Ⅱ公差組檢驗齒切向綜合公差 , =0.6( )=0.6(0.009+0.011)1ifi tptf?=0.012mm, (按 B1 表 8—3—69 計算,由 B1 表 8—3—59 查取) ;第Ⅲ公差組檢驗齒向公差 =0.012(由 B1 表 8—3—61 查?。?。?F4.3.5.3 確定齒輪副的檢驗項目與公差值(參考 B1 表 8—3—58 選擇)對齒輪,檢驗公法線長度的偏差 。按齒厚偏差的代號 KL,根據(jù)表 8—3—53wE的計算式求得齒厚的上偏差 =-12 =-12 0.009=-0.108mm,齒厚下偏差 =-16sptf?siE=-16 0.009=-0.144mm;公法線的平均長度上偏差 = *cos -ptf? WSEs?0.72 sin =-0.108 cos -0.72 =-0.110mm,下偏差 = cosTF??0202sin36.awisi+0.72 sin =-0.144 cos +0.72 0.036 sin =-0.126mm;按表 8—3—19?及其表注說明求得公法線長度 =87.652, 跨齒數(shù) K=10,則公法線長度偏差可表knW示為: 10.26.587?對齒輪傳動,檢驗中心距極限偏差 ,根據(jù)中心距 a=80mm,由表查得 8—3—?f65 查得 = ;檢驗接觸斑點,由表 8—3—64 查得接觸斑點沿齒高不小于?f03.?40%,沿齒長不小于 70%;檢驗齒輪副的切向綜合公差 =0.05+0.072=0.125mm(根icF據(jù) B1 表 8—3—58 的表注 3,由 B1 表 8—3—69,B1 表 8—3—59 及 B1 表 8—3—60計算與查取) ;檢驗齒切向綜合公差 =0.0228mmicf山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 17 -(根據(jù) B1 表 8—3—58 的表注 3,由 B1 表 8—3—69,B1 表 8—3—59 計算與查?。?。對箱體,檢驗軸線的平行度公差, =0.012mm, =0.006mm(由 B1 表 8—3—63xfyf查?。?。4.3.5.4 確定齒坯的精度要求按 B1 表 8—3—66 和 8—3—67 查取。根據(jù)大齒輪的功率,確定大輪的孔徑為 33mm,其尺寸和形狀公差均為 6 級,即0.016mm,齒輪的徑向和端面跳動公差為 0.014mm。 (如圖 4-4)0.14A.6.0.80.816?94.7528128*?47 0-,15圖 4-4 大齒輪簡圖4.4 軸的設計4.4.1 按扭轉(zhuǎn)強度的計算用實心軸33][5nPATd???式中:d-軸的直徑,mmT-軸傳遞的轉(zhuǎn)矩,N.mm席仿良:絞肉機的設計- 18 -P-軸傳遞的額定功率,kwn-軸的轉(zhuǎn)速,r/min[ ]-軸材料的許用切應力,Mpa30?A-系數(shù),見【1】表 4-1-8,這里取 120根據(jù)上面公式計算,齒輪軸的最小直徑 d=20mm;大齒輪軸的最小直徑 d=20mm依據(jù)結構,設計如圖 232 ?16?20+,79-?5+0,79-14,?315+0,79- 4圖 4-5 齒輪軸 ?30+,79-2630.82*4526184?7?30+,79-,圖 4-6 低速軸5 絞 刀 設 計山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 19 -絞刀的作用是切割物料。它的內(nèi)孔為方形,安裝在絞籠前端的方軸上隨其一起旋轉(zhuǎn),刀刃的安裝方向應與絞籠旋向相同。絞刀的規(guī)格有 2 刃、3 刃、4 刃、6 刃、8 刃。絞刀用 ZG65 Mn 材料制造,淬火硬度為 HRC55 - 60,刃口要鋒利,與樣板配合平面應平整、光滑。5.1 絞刀的設計絞刀的幾何參數(shù)對所絞出肉的顆粒度以及產(chǎn)品質(zhì)量有著很大的影響,現(xiàn)對十字刀片的各主要幾何參數(shù)進行設計。 十字刀片如圖(5-1)所示。其每一刃部的絞肉(指切割肉的)線速度 分布亦如該圖所示。從圖上可以看出其刃部任一點位置上只有法向速度 。 ?v圖 5-1 絞肉機絞刀片示意圖及每一葉刀片上速度分布其值為:( )????30nvp Rr?式中: -刀片刃部任一點的線速度 m/s;pvn-刀片的旋轉(zhuǎn)速度 rpm;-刀片刃部任一點至旋轉(zhuǎn)中心的距離 mm;?席仿良:絞肉機的設計- 20 -r-刀刃起始點半徑 m m ;R—刀刃終止點半徑 mm;再從任一葉刀片的橫截面上來看 [圖(5-1)A—A 截面],其刃部后角 較大,而?前角 及刃傾角 都為零。 ??因此,該刀片的幾何參數(shù)(角度)不盡合理。故再將以一葉刀片的與網(wǎng)眼扳相接觸的一條刀刃為對象,分析刀片上各參數(shù)的作用及其影響,設計各參數(shù)。5.1.1 刀刃的起訖位置絞肉時,絞肉機的十字刀片作旋轉(zhuǎn)運動。從式[I]可以看出,在轉(zhuǎn)速一定的條件下,刀刃離旋轉(zhuǎn)中心點越遠,則絞肉(指切割肉的)線速度越快。并且在螺桿進科速度也一定的條件下,假定絞肉時刀片所消耗的功全部轉(zhuǎn)化為熱能,則任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃,在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為:VFQ??式中:Q-單位時間內(nèi)任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃切割肉所產(chǎn)生的熱量(J/s)F-鉸肉時任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃上的切割力(N)(參見第二部分刀刃的前角式[4])-任一刀刃切割肉的線速度(m/s)?所以,絞肉(切割肉)的線速度越快,則所產(chǎn)生的熱量也越大,因此絞肉的線速度不能很高。 根據(jù)經(jīng)驗,我們知道一般絞肉時刀刃切割肉的錢速度處在 30 一90m/min 之間最為理想,因此由這些數(shù)據(jù)可估算出刀刃的起訖位置,即刃的起點半徑 和終點半徑 R。?根據(jù)式[1]得:[3]?????n30我們已知十字刀片得轉(zhuǎn)速n=326r/min當 時 , ,min?=30m/min=0.5m/sr?山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 21 -m65.14.0326/???????當 時, , min?Rsm/.in/9R= m94.35.13260????圓整后取:r=15mm R=45mm5.1.2刀刃的前角 ?當十字刀片絞肉時,其任一與網(wǎng)限板相接觸的刀刃上的受力情況如圖(5-2)所示。圖5-2 與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃的受力分析根據(jù)圖5-2可知: ???fnfnFF?????其值為: ????? sincoisfnfnfn FF?????因為刀刃與網(wǎng)眼板的摩擦力為: ????nf肉與前刀面的摩擦力為: ???nfF整理得:席仿良:絞肉機的設計- 22 -[4]??????? cos)1()(2???nnFF式中:F-鉸肉時任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃上的切割力(N)—刀片絞肉時肉的剪切抗力(N)?-刀刃與網(wǎng)眼板的摩擦系數(shù)??-肉被剪切時與前刀面的摩擦系數(shù)?-刀片的前角( )?90??-網(wǎng)眼板作用于刀刃上的壓力(N)?nF-肉被切割時作用于前刀面的壓力(N)?由于 ??A??式中: -肉的抗剪應力,與肉的質(zhì)地有關-肉被剪切的面積,與網(wǎng)眼板的網(wǎng)眼直徑有關?所以 與肉的質(zhì)地及網(wǎng)眼的直徑有關,故選定網(wǎng)眼板之后, 可以看成為常量,F(xiàn) ?F故令 。1C??由于 是網(wǎng)眼板作用于刀刃上的壓力,可以看為刀片的預緊壓力,是常量,故令?n。 是刀片切割肉時,肉對前刀面的壓力與速度v有關,故令 。2F? ][vnF??簡化式[4]得:[5]?????cos)1()(2][21 ???vFCF從式[5]和式[2]可知,刀刃前角 的大小,直接影響著絞肉過程中的切割力,以及切割肉時所產(chǎn)生的溫度。 在刀片旋轉(zhuǎn)速度以及螺桿進料速度都一定的情況下,前角大,切割肉所需的力和切割肉所產(chǎn)生的熱都?。环粗?,則大。但前角很大時,則因刀具散熱體積小而使切割肉時所產(chǎn)生的溫度不能很快冷卻。因此,在一定的條件下,前角有一合理的數(shù)值范圍: 一般取: (肉質(zhì)軟取大值,反之取小值)?4025???山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 23 -5.1.3刀刃的后角刀刃后角的目的:一是減小后刀面與網(wǎng)眼板(包括三眼板)表面的摩擦;二是在前角不變的情況下,增大后角能使刀刃鋒利。刀片磨損后將使刀刃變鈍,使肉在絞肉(切割)過程中變形能增加,同時由于磨損后刀片的后角基本為零,加大了刀片與網(wǎng)眼扳的摩擦,兩者都使絞肉過程中產(chǎn)生的熱量增多。另外,在同樣的磨鈍標準V B下,后角大的刀片由新用到鈍所磨去的金屬體積較大[如圖5-3所示]。這說明增大后角可提高刀片的耐用度,但同時也帶來的問題是刀片的N B磨損值大(反映在刀體材料的磨損過大這一方面 ),并且刀刃極度也有所削弱,故后角也有一合理的數(shù)值范圍:一般取: (肉質(zhì)軟取大值反之取小值)?53???圖5-3 后角與VB、NB的關系5.1.4 刀刃的刃傾角 從分析由前刀面和后刀面所形成的刀刃來得知刀傾角 對刀片性能的影響情況。 ?在任一葉刀片的法剖面內(nèi),當把刀刃放大看時,可以把刀刃看成是一段半徑為 的圓弧?r[圖 5-4],由于刀刃有刃傾角 ,故在線速度方向剖面內(nèi)的刀刃將變成橢圓弧(斜剖刀刃圓柱所?得)席仿良:絞肉機的設計- 24 -圖 5-4 刃傾角與刀刃鋒利度橢圓的長半徑處的曲率半徑,即為刀刃實際純圓半徑 。 er0其關系為: [6] ?cos0ner?由此可見,增大刀傾角 的絕對值,可減小刀刃的實際鈍圓半徑 ,這就說明? er0增大刃傾角就可使刀刃變得較為鋒利。 一旦刀刃的起訖半徑 r 及 R 確定后,其最大初始刃傾角 就可確定了[參見max0?圖 5-5]:圖 5-5[7]Rr/acsinmx0??初始刃傾角按下式計算: [見圖 5-6]山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 25 -圖 5-6 初始刃傾角計算用示意圖[8])/(20 bRractg???式中:r-刀刃起始點半徑(mm); R-刀刃終止點半徑(mm);b-葉刀片外端寬度(mm);-初始刃傾角;0?5.1.5 刀刃上任一點位量上絞肉速度 由于有了刃傾角,故刀刃上任一點相對于網(wǎng)眼板的速度 ,將可以分解為垂直于刃的法向?v速度分量 和平行于刃的切向速度 分量 。[參見圖 5-7]nv? rv?即: ??n??其值為: )(30Rprv?????cosvn??ir席仿良:絞肉機的設計- 26 -圖 5-7 刀刃上任一點的速度示意圖又因為: ???/sin'?'R所以: 30sicos22????整理得 /sin22???Rvn( )30/si????Rpr?式中: -刀刃上任一點位置的法向速度分度 m/s;nv-刀刃上任一點位置的切向速度分量 m/s;?-刀刃上任一點至刀片旋轉(zhuǎn)中心距離 mm;?-刀刃的初始刃傾角;??-與刀刃相切的圓計算半徑 mm;'?R-刀刃的終點半徑 mm;r-刀刃的起點半徑 mm;5.1.6 刀片的結構根據(jù)以上對絞刀各個幾何參數(shù)的分析,得出絞刀的結構圖(圖 5-8),此絞刀的特點:1、 后角取 4 ,刀片的壽命較長;?2、 前角取 30 ,以減小絞肉所需的力及功率; ?山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 27 -3、 增加刃傾角,以提高刀刃的鋒利度;4、 采用全圓弧形的前刀面結構,以改善刀刃的強度;5、 采用可換式刀片結構,以節(jié)約刀體材料并可選用不同幾何參數(shù)刀片。 R65?40A1??8815??AR6?406.5?30R4n圖 5-8 2 刃、4 刃、8 刃絞刀6 生產(chǎn)能力分析6.1 絞刀的切割能力切刀的切割能力,可用下式計算:)/(46022hcmZDnF???式中:F-絞刀切割能力( ) ;c/2席仿良:絞肉機的設計- 28 -n-絞刀轉(zhuǎn)速(r/min );326r/minD-擠肉樣板外徑(mm) ;168mm-孔眼總面積與樣板面積之比,一般取 0.3-0.4;取 0.4?Z-絞刀刃數(shù);取6.2 絞肉機的生產(chǎn)能力 G生產(chǎn)能力 G(kg/h): AF1?式中: -被切割 1kg 物料的面積,其值與孔眼直徑有關( ) ;1F hcm/2A-絞刀切割能力利用系數(shù),一般為 0.7-0.75;6.3 功率消耗 N功率消耗 N 可用下式計算:(kw)?WGN??式中:W-切割 1kg 物料耗用能量,其值與孔眼有關(kw h/kg) ;?-傳動效率;?由生產(chǎn)能力計算可知,在 N、D 一定的條件下,絞刀的刃數(shù)越多,生產(chǎn)能力越大。但是不同刃數(shù)的絞刀應與不同孔徑的擠肉樣板相匹配,才能得到較為合理的生產(chǎn)量和功率消耗。在使用能過程中,可根據(jù)附表中推薦的值來選用。樣板孔徑 mm 3?8、 10?16?絞刀刃數(shù) 8 4 2生產(chǎn)能力 kg/h 800 1000 14007 使用說明說7.1 使用參數(shù)G-絞肉機的生產(chǎn)能力,1000KG/H 電動機型號 Y112M-4山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 29 -7.2 送料機構包括料斗、絞籠和絞筒。其作用是輸送物料前移到切割機構,并在前端對物料進行擠壓。7.3 切割機構包括擠肉樣板、絞刀、旋蓋。其作用是對擠壓進人樣板孔中的物料進行切割.樣板孔眼規(guī)格有多種,可根據(jù)不同的工藝要求隨時旋下旋蓋進行更換。7.4 驅(qū)動機構包括電機、皮帶輪、 、減速器、機架等7.5 明細表——螺母 M20——機架——電機——聯(lián)軸器——小 V 帶龍——高速軸——圓頭平鍵——軸承端蓋——料斗——絞籠——絞筒——絞刀——絞肉樣板——旋蓋席仿良:絞肉機的設計- 30 -山西農(nóng)業(yè)大學工程技術學院- 31 -參考文獻【1】 吳宗澤主編.機械設計實用手冊.第一版.北京:化學工業(yè)出版社.1999【2】 濮良貴、紀名剛主編.機械設計.第七版.北京:高等教育出版社.2001【3】 張裕中主編.食品加工技術裝備.第一版.北京:中國輕工業(yè)出版社.2000【4】 無錫輕工業(yè)學院、天津輕工業(yè)學院編.食品工廠機械與設備.第二版.北京:輕工業(yè)出版社.1985【5】 胡繼強主編.食品機械與設備.第一版.北京:中國輕工業(yè)出版社.1999【6】 李興國主編.食品機械學(下冊) .第一版.四川:四川教育出版社.1992【7】 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院編.實用機械設計手冊(下) .北京:中國農(nóng)業(yè)機械出版社.1985【8】 成大先主編.機械設計手冊(第 4 卷) .第四版.北京:化學工業(yè)出版社.2002【9】 [蘇] 卡查科夫、 馬爾切諾夫著.食品機械制造工藝學.北京:機械工業(yè)??H??A出版社.1984【10】 張萬昌主編.熱加工工業(yè)基礎.第一版.北京:高等教育出版社.1997【11】 馬曉湘、鐘均祥主編.畫法幾何及機械制圖.第二版.華南理工大學出版社 1992【12】 毛謙德、李振清主編.袖珍機械設計師手冊.第二版.北京:機械工業(yè)出版社.2002席仿良:絞肉機的設計- 32 -致謝六月的到來,也就意味著 05 級的本科生離校的時間,心里真是百感交集。好多話語已經(jīng)變成對母校、導師、同學的思念。跟他們相處的日子是我快樂的大學四年的全部。畢業(yè)設計是離開大學最后的一門課,因此大家都很認真的對待她,我也不例外。從設計任務的確定和查資料開始,大家都一步一個腳印,慢慢的開展開來了。當然,設計的過程中,除不了導師和同學們的幫助。在這幾個月內(nèi),老師同學的幫助是無微不至的,在此,我要真心的謝謝你們,有了你們的幫助我才能走的更遠。才能完成這次畢業(yè)設計。在設計的過程中,對我以前的知識是個總結,讓我更知道自己的能力。當然設計并不是一個人能完成的,首先我要感謝指導我的導師——張文煥教授,沒有張教授,我的設計不可能這么快完成的,我也就不能進步的。張文煥教授的無微不至,每次有問題都幫我們解決,孜孜不倦的給我們講解,分析其中的原理,讓我們有的放失。我們才能完成的更順利。而且張教授一點一點的給我們改圖,解釋錯誤的原因。所以要特別的謝謝舒教授,您辛苦了 其次,我還要感謝其他的導師,在設計的過程中幫了我不少的忙,謝謝你們。在此,要向你們表示這真誠的感謝。最后,還要謝謝各位同學在這段時間給我的鼓勵與幫助,陪我度過最后一個學期,共同完成了我們最后的一門課!
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絞肉機
設計
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803 絞肉機的設計,絞肉機,設計
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