絞肉機傳動系統(tǒng)的設計

絞肉機傳動系統(tǒng)的設計絞肉機的傳動系統(tǒng)設計TITLE絞肉機的傳動系統(tǒng)設計絞肉機的傳動系統(tǒng)設計COMMENTS新疆工業(yè)高等?？茖W校|機械工程系前言隨著社會的發(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。現(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)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)代化水平，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。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機械.幾乎所有的肉類加工廠都具備這3種設備。國內一些大型肉類加工廠外國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生產(chǎn)的，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。工作原理及結構絞肉機的結構絞肉機主要由送料機構、切割機構和驅動機構等組成，如圖2－1所示圖2-1絞肉機機構送料機構包括料斗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。切割機構包括擠肉樣板3,絞刀2,旋蓋4。其作用是對進入擠肉樣板孔中的物料進行切割.擠肉樣板孔眼規(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驅動機構包括電機10、皮帶輪9、12、減速器8、機架1等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，把物連續(xù)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擠肉樣板上的孔眼中排出。用于午餐肉罐頭生產(chǎn)時，肥肉需要粗絞而瘦肉需要細絞，以調換擠肉樣板的方式來達到粗絞與細絞之需。擠肉樣板有幾種不同規(guī)格的孔眼，通常粗絞用之直徑為8－10mm、細絞用直徑3－5mm的孔眼。粗絞與細絞的格板，其厚度都為10－12mm普通鋼板。由于粗絞孔徑較大，排料較易，故螺旋供料器的轉速可比細絞時快些，但最大不超過400r/min。一般在200－400r/min。因為擠肉樣板上的孔眼總面積一定，即排料量一定，當供料螺旋轉速太快時，使物料在絞刀附近堵塞，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，此時應調換新刀片或重新修磨，否則將影響切割效率，甚至使有些物料不是切碎后排出，而是由擠壓、磨碎后成漿狀排出，直接影響成品質量，據(jù)有些廠的研究，午餐肉罐頭脂肪嚴重析出的質量事故，往往與此原因有關。裝配或調換絞刀后，一定要把緊固螺母旋緊，才能保證擠肉樣板不動，否則因擠肉樣板移動和絞刀轉動之間產(chǎn)生相對運動，也會引起對物料磨漿的作用。絞刀必須與擠肉樣板緊密貼和，不然會影響切割效率。螺旋供料器在絞筒里旋轉，要防止螺旋外表與絞筒內壁相碰，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，而由絞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。螺旋供料器的設計絞籠的設計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。圖3－1絞籠絞籠的材料絞籠的材料選為HT200螺旋直徑＝0.130m取D＝140mm（3-1）G－生產(chǎn)能力,由原始條件得G＝800kg/hK－物料綜合特性系數(shù),得K＝0.071-物料得填充系數(shù)，得＝0.15－物料的堆積密度t/m肉的為1.5t/mC－與螺旋供料器傾角有關的系數(shù)，得C＝1螺旋供料器的轉速由原始數(shù)據(jù)n＝260r/min螺旋節(jié)距實體面型螺旋的節(jié)距t＝D絞筒的設計由于肉在絞筒內受到攪動，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所示絞筒內壁與絞籠之間的間隙要適當，一般為2-5mm。間隙太大會使物料倒流;間隙太小絞籠與絞筒內壁易碰撞。絞筒的物料可選用鑄鐵，選HT250金屬工藝學（P76）表3-6圖3－2絞筒傳動系統(tǒng)的設計由于絞籠只有一種工作轉速，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。絞籠的轉速不易太高，因為輸送能力并不是隨轉速增加而增加。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，影響絞肉質量，因此絞籠的轉速一般在200一400r/min比較適宜。在本機選用260r/min。（4-1）由傳動比標準系列查機械設計基礎課程設計指導書表2－2（P6）初步取根據(jù)選用的電機和絞籠轉速要求設計傳動路線如下：電機的選擇（4-2）G－絞肉機的生產(chǎn)能力，W－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，（4-3）－傳動效率，取0.75所以根據(jù)N＝4kw，n＝1500r/min，查機械設計基礎課程設計指導書表8-1（P10）選用Y132MI-6，再查機械設計基礎課程設計指導書表8.3（P140）得Y112M-4電機的結構。圖4-1Y132MI-6電動機的外觀圖帶傳動的設計設計功率（4-4）－工況系數(shù)，查機械設計基礎表8.12（P130），?。?.2P－傳遞的功率選定帶型根據(jù)和查機械設計基礎圖8.9（P124），選取普通V帶A型，－小帶輪轉速，為960r/min傳動比=（4-5）小帶輪基準直徑（mm）由機械設計基礎表8.9（P124）＝100mm>＝75r/min大帶輪基準直徑（mm）= =1.6由機械設計基礎表6-6（P88）得=160mm帶速驗算（4-6）初定軸間距（mm）mm（4-7）所需帶的基準長度（mm）（4-8）依機械設計基礎表8.4（p88）?。?500mm，即帶型為A－900實際軸間a（4-9）小帶輪包角（4-10）單根V帶的基本額定功率根據(jù)帶型號、和普通V帶查機械設計基礎表6-3（P86），取1.32kw時單根V帶型額定功率增量根據(jù)帶型號、和查機械設計基礎表6-3（P86），取0.15kwV帶的根數(shù)Z(4-11)－小帶輪包角修正系數(shù)查機械設計基礎表6-4（P86）,取0.96－帶長修正系數(shù)查機械設計基礎表6-2（P80），取0.87單根V帶的預緊力(4-12)m－V帶每米長的質量（kg/m）查機械設計基礎表6-1（P79），取0.1k/gm作用在軸上的力(4-13)(4-14)－考慮新帶初預緊力為正常預緊力的1.5倍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。帶輪的材料為HT200。查機械設計基礎表6-1（P79），得基準寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準直徑查機械設計基礎表6-1（P79）確定輪輻。小帶輪=100mm，采用實心輪，大帶輪=160mm，采用孔板輪，取輪緣寬度B=63mm，輪轂長度L=40mm。大帶輪擬采用P-IV型結構形式。取軸孔徑d=33mm。按機械設計基礎表6-1和圖6-6中的公式確定結構尺寸。圖4-2小帶輪圖4-3大帶輪齒輪傳動設計選擇材料，確定和及精度等級。參考機械設計基礎表10.9（P179）選擇兩齒輪材料為：大、小齒輪均為40siM，并經(jīng)調質及表面淬火，齒面硬度為48－55HRc按硬度下限值，由機械設計基礎圖8-40（P140）中的MQ級質量指標查得；由機械設計基礎圖8-42（P142）中的MQ級質量指標查得。齒寬b=.a＝0.480＝32取b＝32mm；b＝40mm齒寬系數(shù)===0.7(4-15)縱向重合度=1.2(4-16)當量齒數(shù)＝32(4-17)＝79(4-18)軸的設計1.選擇軸的材料，確定許用應力由已知條件知絞肉機傳遞中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調質處理。由機械設計基礎表14-1查得強度極限b=650MPa，由機械設計基礎表14-8得許用彎曲應力=60MPa。按扭轉強度估算軸徑根據(jù)機械設計基礎表14-7得A=118～107。又由式（10.2）得(4-19)考慮到軸要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%～5%，取為33.86～37.91MM。由設計手冊取標準直徑d1=35mm。設計軸的結構并繪制結構草圖(1）確定軸上零件的位置和固定方式要確定軸的結構形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式。確定齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左端用軸肩（或軸環(huán)）定位，右端用套筒固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接。軸承對稱安裝于齒輪的兩側，其軸向用肩固定，周向采用過盈配合固定。(2）確定各軸段的直徑，軸段①（外伸端）直徑最小，；考慮到要對安裝在軸段①上的聯(lián)器進行定位，軸段②上應有軸肩，同時為能很順利地在軸段②上安裝軸承，軸段②必須滿足軸承內徑的標準，故取軸段②的直徑為30mm；用相同的方法確定軸段③、④的直徑d3=33mm、d4=30mm。(3）確定各軸段的長度齒輪輪轂寬度為63mm，為保證齒輪固定可靠，軸段③的長度應略短于齒輪輪轂寬度，取為B2=32mm,BI=63mm,B4=47,B2=40mm。按彎扭合成強度校核軸徑(1）畫出軸的受力圖。(2）作水平面內的彎矩圖。圖4-5支點反力為(4-20)Ⅰ-Ⅰ截面處的彎矩為：(4-21)Ⅱ-Ⅱ截面處的彎矩為：(4-22)(3)作垂直面內的彎矩圖。(4)支點反力為(4-23) 截面左側彎矩為：(4-24)截面左側變矩為：(4-25)Ⅱ-Ⅱ截面處的彎矩為：(4-26)(5）作合成彎矩圖(4-27)截面：(4-28)(4-29)Ⅱ-Ⅱ截面：作轉矩圖求當量彎矩因絞肉機單向運轉，故可認為轉矩為脈動循環(huán)變化，修正因數(shù)為0.6。 截面(4-30)Ⅱ-Ⅱ截面：(4-31)‘確定危險截面及校核強度截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ所受轉矩相同，但彎矩MeⅠ>MeⅡ，且軸上還有鍵槽，故截面Ⅰ-Ⅰ可能為危險截面。但由于軸徑d3>d2，故也應對截面Ⅱ-Ⅱ進行校核。Ⅰ-Ⅰ截面：(4-32)Ⅱ-Ⅱ截面：(4-33)所以[-1b]=60Mpa，滿足e≤[-1b]的條件，故設計的軸有足夠強度，并有一定裕量。聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器類型的選擇（1）絞肉機載荷平穩(wěn)，軸短、剛性大，其傳遞的轉矩也較大，所以選用凸緣聯(lián)軸器。（2）確定型號，名義轉矩：T=9.549×106×P/n=9.549×106×4/1500 =25464N·mm查凸緣聯(lián)軸器國家標準，選CYD3型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉矩為Tn=400×103N·mm>TC.兩軸直徑均與標準相符。故主動端選Y型軸孔，A型鍵槽。從動端選J型軸孔，A型鍵槽。許用轉速「n」=6800r/min>n.（3)標記GYD3聯(lián)軸器25×112/J42×62GB5843-86

絞刀的設計絞刀的作用是切割物料。它的內孔為方形，安裝在絞籠前端的方軸上隨其一起旋轉，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。絞刀用工具鋼材料制造，淬火硬度為55-60HRC，刃口要鋒利，與樣板配合平面應平整、光滑。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。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：（）（5-1）－刀片刃部任一點的線速度m／s；n－刀片的旋轉速度rpm；－刀片刃部任一點至旋轉中心的距離mm；r－刀刃起始點半徑mm；R—刀刃終止點半徑mm；再從任一葉刀片的橫截面上來看，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)。5.2刀刃的起訖位置絞肉時，絞肉機的十字刀片作旋轉運動。在轉速一定的條件下，刀刃離旋轉中心點越遠，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化為熱能，則任一與網(wǎng)眼板相接觸的刀刃，在單位時間內產(chǎn)生的熱量為：（5-2）式中：Q－單位時間內任一與網(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）－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―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5.3刀刃的刃傾角從分析由前刀面和后刀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，當把刀刃放大看時，可以把刀刃看成是一段半徑為的圓弧(圖5-4)刀刃有刃傾角，故在線速度方向剖面內的刀刃將變成橢圓弧(斜剖刀刃圓柱所得)橢圓的長半徑處的曲率半徑，即為刀刃實際純圓半徑。其關系為：（5-3）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[參見圖5-5]：（5-4）（5-5）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；5.4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速度分量和平行于刃的切向速度分量。即：（5-6）其值為：（5-7）（5-8）又因為：所以（5-9）整理得(5-10)（）(5-11)式中：－刀刃上任一點位置的法向速度分度m／s；－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；5.5刀片的結構根據(jù)以上對絞刀各個幾何參數(shù)的分析，得出絞刀的結構此絞刀的特點：后角取4，刀片的壽命較長；前角取30，以減小絞肉所需的力及功率；增加刃傾角，以提高刀刃的鋒利度；采用全圓弧形的前刀面結構，以改善刀刃的強度；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。最小安全系數(shù)=1.1（由機械設計基礎表8-16查?。勖禂?shù)=0.92（由機械設計基礎表8-18查?。櫥瑒┫禂?shù)=1.05（由機械設計基礎表8-20查取）,粘度等于350）速度系數(shù)=0.96（按由機械設計基礎表8-12查?。┐植诙认禂?shù)=0.9（由機械設計基礎表8-5查?。X面工作硬化系數(shù)=1.03（按齒面硬度45HRC）尺寸系數(shù)=1則：[]==826MPa滿足[]（按機械設計基礎圖8-40校核）

生產(chǎn)能力分析絞刀的切割能力切刀的切割能力，可用下式計算：(6-1)式中：F－絞刀切割能力（）；n－絞刀轉速（r/min）;260r/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0.4Z－絞刀刃數(shù)；取絞肉機的生產(chǎn)能力G生產(chǎn)能力G（kg/h）：(6-2)式中：－被切割1kg物料的面積，其值與孔眼直徑有關（）；A－絞刀切割能力利用系數(shù)，一般為0.7－0.75；功率消耗N功率消耗N可用下式計算：(kw)(6-3)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。表6-1生產(chǎn)能力推薦表樣板孔徑mm38、1016絞刀刃數(shù)842生產(chǎn)能力kg/h80010001400

設計總結2月我開始了我的畢業(yè)設計，時至今日，設計基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個設計過程難以用語言來表達。歷經(jīng)了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。

我在學校圖書館搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關資料，將這些寶貴的資料全部記在U盤上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于完成設計。然后我將收集到的資料仔細整理分類。資料查找完了，我開始著手設計。在設計過程中遇到困難我就及時和指導老師聯(lián)系，并和同學互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，設計也慢慢成型。

當我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對的任務后整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的畢業(yè)設計稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。這次畢業(yè)設計的設計過程是我的一次再學習，再提高的過程。在設計