绞肉机传动系统的设计.doc

绞肉机传动系统设计

摘 要
叙述了肉类加工机械—绞肉机工作原理、关键技术参数、传动系统、经典零件结构设计及生产能力分析。
此绞风机采取全封闭式齿轮转动，结构紧凑，运转平稳，工作可靠。该设备制造简单，线条流畅，没有可藏污缝隙及伤害操作者锐边，易于清洁，此绞肉机适合任何宾馆、酒楼、餐厅、食堂绞制肉靡之用。
此绞肉机工作关键靠旋转绞筒将料斗中原料肉推挤到绞笼挤肉样板处，利用转动切刀刃和挤肉样板上孔眼形成剪切作用将肉切碎，并在绞筒作用下，将肉粒不停排出挤肉样板处。这么，绞肉机料斗中肉不停经过料斗进入绞筒，而肉靡断被排出机外。该绞肉机使用范围广泛，能将块状原料肉按工艺要求切成颗粒或肉泥，便于和其它辅料混合，满足不一样肉制品需要。
关键词：绞肉机；挤肉样板；绞刀；绞笼；绞筒
Abstract
Key W The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger.
This skein fan enbvironment gears, compact structure, smooth operation, reliable work. This equipment manufacture simple, line is fluent, no can hide stains aperture and damage to the sharp edge operator, easy to clean, the stage for any hotels, restaurants, cafes, canteen skein of meat Merle purposes.
This stage work mainly by rotating cylinder of ground into hopper of raw meat pushed to squeeze meat stranding cage, using rotating template place cut the blade and the model of pore is crowded meat formed shearing action will chop the meat, and in twisted canister, under the action of meat grain constantly eduction crowded meat template place. So, the meat stage hopper unceasingly through hopper into heave tube, and broken meat Merle is expelled cake layer. This stage wide usage, can have a lump of raw meat the technique requirements and cut into particle or paste, facilitate and other accessories mixed, meet different meat needs.

Key Word: Stage crowded meat model； reamer； stranding cage； wring cone
目 录
摘 要 I
第 1 章 序言 1
第 2 章 工作原理及结构 2
2.1 绞肉机结构 2
2.2 绞肉机工作原理 3
第 3 章 螺旋供料器设计 4
3.1 绞笼设计 4
3.2 绞笼材料 4
3.2.1 螺旋直径 4
3.2.2 螺旋供料器转速 5
3.2.3 螺旋节距 5
3.3 绞筒设计 5
第 4 章 传动系统设计 6
4.1 电机选择 6
4.2 带传动设计 7
4.3 齿轮传动设计 10
4.4 轴设计 11
4.5 联轴器选择 15
第 5 章 绞刀设计 16
5.1 绞刀设计 16
5.2 刀刃起讫位置 17
5.3刀刃刃倾角 18
5.4刀刃上任一点位量上绞肉速度 18
5.5 刀片结构 19
第 6 章 生产能力分析 21
6.1 绞刀切割能力 21
6.2 绞肉机生产能力G 21
6.3 功率消耗N 21
设计总结 23
致　谢 24
参考文件 25

第 1 章 序言
伴随社会发展和人民生活水平提升，人民对食品工业提出了更高要求。现代食品已朝着营养、绿色、方便、功效食品方向发展，且功效食品将成为新世纪主流食品。
食品工业现代化水平，在很大程度上依靠于食品机械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。食品工业发展是设备和工艺共同发展结果，应使设备和工艺达成最好配合，以设备革新和创新促进工艺改善和发展，以工艺发展进一部促进设备发展和完善。
在肉类加工过程中，切碎、斩拌搅拌工序机械化程度最高，其中绞肉机、斩拌机、搅拌机是最基础加工机械.几乎全部肉类加工厂全部含有这3种设备。中国部分大型肉类加工厂外国引进了优异加工设备，但其价格十分昂贵。现在中、小型肉类加工企业所使用大部分设备为中国自行设计制造生产，比如生产午餐肉罐头和制造鱼酱、鱼圆之类产品，它将肉可进行粗、中、细绞以满足不一样加工工艺要求，该机亦可作为其它原料挤压设备。
第 2 章 工作原理及结构
2.1 绞肉机结构

绞肉机关键由送料机构、切割机构和驱动机构等组成，图2－1所
示

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
图2-1绞肉机机构

送料机构 包含料斗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。
切割机构 包含挤肉样板3,绞刀2,旋盖4。其作用是对进入挤肉样板孔中物料进行切割.挤肉样板孔眼规格有多个，可依据不一样工艺要求随时旋下旋盖进行更换
驱动机构 包含电机10、皮带轮9、12、减速器8、机架1等

2.2 绞肉机工作原理
工作时，先开机后放料，因为物料本身重力和螺旋供料器旋转，把物连续地送往绞刀口进行切碎。因为螺旋供料器螺距后面应比前面小，但螺旋轴直径后面比前面大，这么对物料产生了一定挤压力，这个力迫使已切碎肉从挤肉样板上孔眼中排出。
用于午餐肉罐头生产时，肥肉需要粗绞而瘦肉需要细绞，以调换挤肉样板方法来达成粗绞和细绞之需。挤肉样板有多个不一样规格孔眼，通常粗绞用之直径为8－10mm、细绞用直径3－5mm孔眼。粗绞和细绞格板，其厚度全部为10－12mm一般钢板。因为粗绞孔径较大，排料较易，故螺旋供料器转速可比细绞时快些，但最大不超出400r /min。通常在200－400r /min。因为挤肉样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，使物料在绞刀周围堵塞，造成负荷忽然增加，对电动机有不良影响。
绞刀刃口是顺着切刀转学安装。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，不然将影响切割效率，甚至使有些物料不是切碎后排出，而是由挤压、磨碎后成浆状排出，直接影响成品质量，据有些厂研究，午餐肉罐头脂肪严重析出质量事故，往往和此原因相关。
装配或调换绞刀后，一定要把紧固螺母旋紧，才能确保挤肉样板不动，不然因挤肉样板移动和绞刀转动之间产生相对运动，也会引发对物料磨浆作用。绞刀必需和挤肉样板紧密贴和，不然会影响切割效率。
螺旋供料器在绞筒里旋转，要预防螺旋外表和绞筒内壁相碰，若稍相碰，立即损坏机器。但它们间隙又不能过大，过大会影响送料效率和挤压力，甚至使物料从间隙处倒流，所以这部分零部件加工和安装要求较高。
绞肉机生产能力不能由螺旋供料器决定，而由绞刀切割能力来决定。因为切割后物料必需从孔眼中排出，螺旋供料器才能继续送料，不然，送料再多也不行，相反会产生物料堵塞现象。

第 3 章 螺旋供料器设计
3.1 绞笼设计
绞笼作用是向前输送物料，并在前端对肉块进行挤压。图3－1所表示，设计上采取一根变螺距、变根径螺旋，即螺距后大前小，根径后小前大，这么使其绞笼和绞筒之间容积逐步减小实现了对物料挤压作用。
绞笼前端方形轴处安装绞刀，后端面上安装两个定位键和其主轴前端面上键槽配合，以传输动力。

图3－1 绞笼
3.2 绞笼材料
绞笼材料选为HT200
3.2.1 螺旋直径
＝0.130 m 取D＝140mm （3-1）
G－生产能力,由原始条件得G＝800KG/H
K－物料综合特征系数,得K＝0.071
-物料得填充系数，得＝0.15
－物料堆积密度t/m 肉为1.5t/m
C－和螺旋供料器倾角相关系数，得C＝1
3.2.2 螺旋供料器转速
由原始数据n＝260r/min
3.2.3 螺旋节距
实体面型螺旋节距t＝D
3.3 绞筒设计
因为肉在绞筒内受到搅动，且受挤压力反作用力作用，物料含有向后倒流趋势，所以在绞笼内壁上设计了8个止推槽.沿圆周均匀分布，图3－2所表示
绞筒内壁和绞笼之间间隙要合适，通常为2-5mm。间隙太大会使物料倒流;间隙太小绞笼和绞筒内壁易碰撞。
绞筒物料可选择铸铁，选HT250 金属工艺学（P76）表3-6

图3－2 绞筒

第 4 章 传动系统设计

因为绞笼只有一个工作转速，则从电机至绞笼运动路线为定比传动，其总传动比可利用带传动、齿轮传动等构机逐层减速后得到。
绞笼转速不易太高，因为输送能力并不是随转速增加而增加。当速度达成一定值以后，效率反而下降，且速度过高，物料磨擦生热，出口处压力升高，易引发物料变性，影响绞肉质量，所以绞笼转速通常在200一400r/min比较适宜。在本机选择260r/min。
（4-1）
由传动比标准系列查机械设计基础课程设计指导书表2－2（P6）
初步取
依据选择电机和绞笼转速要求设计传动路线以下：

4.1 电机选择
（4-2）
G－绞肉机生产能力，
W－切割1kg物料耗用能量，其值和孔眼直径相关，d小则w大，当d＝3mm， （4-3）
取w＝0.0030kw.h/kg。
－传动效率，取0.75
所以依据N＝4kw，n＝1500r/min，查机械设计基础课程设计指导书表8-1（P10）选择Y132MI-6，再查机械设计基础课程设计指导书表8.3（P140）得Y112M-4电机结构。

图4-1 Y132MI-6电动机外观图
4.2 带传动设计
设计功率
（4-4）
－工况系数，查机械设计基础表8.12 （P130），取＝1.2
P－传输功率
选定带型
依据和查机械设计基础图8.9（P124），选择一般V带A型，－小带轮转速，为960r/min
传动比
= （4-5）
小带轮基准直径（mm）
由机械设计基础表8.9（P124）
＝100mm>＝75r/min
大带轮基准直径（mm）
= =1.6
由机械设计基础表6-6（P88）得=160mm

带速验算
（4-6）

初定轴间距（mm）
mm （4-7）
所需带基准长度（mm）
（4-8）

依机械设计基础表8.4（p88）取＝1500mm，即带型为A－900
实际轴间a
（4-9）
小带轮包角
（4-10）

单根V带基础额定功率
依据带型号、和一般V带查机械设计基础表6-3（P86），取1.32kw
时单根V带型额定功率增量
依据带型号、和查机械设计基础表6-3（P86），取0.15kw
V带根数Z
(4-11)
－小带轮包角修正系数查机械设计基础表6-4（P86）,取0.96
－带长修正系数查机械设计基础表6-2（P80），取0.87
单根V带预紧力
(4-12)

m－V带每米长质量（kg/m）查机械设计基础表6-1（P79），取0.1k/gm

作用在轴上力
(4-13)
(4-14)
－考虑新带初预紧力为正常预紧力1.5倍

带轮结构和尺寸
带轮应现有足够强度，又应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免因为铸造而产生过大应力。
轮槽工作表面应光滑（表面粗糙度）以减轻带磨损。
带轮材料为HT200。查机械设计基础表6-1（P79），得基准宽度制V带轮轮槽尺寸，依据带轮基准直径查机械设计基础表6-1（P79）确定轮辐。
小带轮=100mm，采取实心轮，大带轮=160mm，采取孔板轮，取轮缘宽度B=63mm，轮毂长度L=40mm。大带轮拟采取P-IV型结构形式。取轴孔径d=33mm。按机械设计基础表6-1和图6-6中公式确定结构尺寸。

图4-2小带轮 图4-3大带轮
4.3 齿轮传动设计
选择材料，确定和及精度等级。
参考机械设计基础表10.9（P179）选择两齿轮材料为：大、小齿轮均为40siM，并经调质及表面淬火，齿面硬度为48－55HRc
按硬度下限值，由机械设计基础图8-40（P140）中MQ级质量指标查得；由机械设计基础图8-42（P142）中MQ级质量指标查得。
齿宽 b=.a＝0.480＝32 取b＝32mm；b＝40mm
齿宽系数 ===0.7 (4-15)
纵向重合度 =1.2 (4-16)
当量齿数 ＝32 (4-17)
＝79 (4-18)
4.4 轴设计
1.选择轴材料，确定许用应力
由已知条件知绞肉机传输中小功率，对材料无特殊要求，故选择45钢并经调质处理。由机械设计基础表14-1查得强度极限b= 650MPa，由机械设计基础表14-8得许用弯曲应力=60 MPa。
按扭转强度估算轴径
依据机械设计基础表14-7得A=118～107。又由式（10.2）得
(4-19)
考虑到轴要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大3%～5%，取为33.86～37.91MM。由设计手册取标准直径d1=35mm。
设计轴结构并绘制结构草图
(1）确定轴上零件位置和固定方法 要确定轴结构形状，必需先确定轴上零件装拆次序和固定方法。确定齿轮从轴右端装入，齿轮左端用轴肩（或轴环）定位，右端用套筒固定。这么齿轮在轴上轴向位置被完全确定。齿轮周向固定采取平键联接。轴承对称安装于齿轮两侧，其轴向用肩固定，周向采取过盈配合固定。
(2）确定各轴段直径 ，轴段①（外伸端）直径最小，；考虑到要对安装在轴段①上联器进行定位，轴段②上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段②上安装轴承，轴段②必需满足轴承内径标准，故取轴段②直径为30mm；用相同方法确定轴段③、④直径d3=33mm、d4=30mm。
(3）确定各轴段长度 齿轮轮毂宽度为63mm，为确保齿轮固定可靠，轴段③长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为B2=32mm,BI=63mm,B4=47,B2=40mm。

4.4.1按弯扭合成强度校核轴径
(1）画出轴受力图。
(2）作水平面内弯矩图。

图4-5
支点反力为
(4-20)
Ⅰ-Ⅰ截面处弯矩为：
(4-21)
Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩为：
(4-22)
(3)作垂直面内弯矩图。
(4)支点反力为
(4-23)
截面左侧弯矩为：
(4-24)
截面左侧变矩为：
(4-25)
Ⅱ-Ⅱ截面处弯矩为：
(4-26)
(5）作合成弯矩图
(4-27)
截面：

(4-28)
(4-29)
Ⅱ-Ⅱ 截面：
作转矩图

4.4.2求当量弯矩
因绞肉机单向运转 ，故可认为转矩为脉动循环改变，修正因数为0.6。
截面
(4-30)
Ⅱ-Ⅱ截面：
(4-31) ‘
4.4.3确定危险截面及校核强度
截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ所受转矩相同，但弯矩MeⅠ>MeⅡ，且轴上还有键槽，故截面Ⅰ-Ⅰ可能为危险截面。但因为轴径d3>d2，故也应对截面Ⅱ-Ⅱ进行校核。
Ⅰ-Ⅰ截面：
(4-32)
Ⅱ-Ⅱ截面：
(4-33)
所以[s-1b]=60Mpa，满足se≤[s-1b]条件，故设计轴有足够强度，并有一定裕量。

4.5 联轴器选择
4.5.1联轴器类型选择
（1）绞肉机载荷平稳，轴短、刚性大，其传输转矩也较大，所以选择凸缘联轴器。
（2）确定型号，名义转矩：
T=9.549×106×P/n
=9.549×106×4/1500
=25464N·mm
查凸缘联轴器国家标准，选CYD3型凸缘联轴器，其公称转矩为Tn=400×103N·mm>TC.
两轴直径均和标准相符。故主动端选Y型 轴孔，A型键槽。从动端选J型轴孔，A型键槽。许用转速「n」=6800r/min>n.
（3)标识GYD3联轴器25×112/J42×62 GB5843-86
第 5 章 绞刀设计
绞刀作用是切割物料。它内孔为方形，安装在绞笼前端方轴上随其一起旋转，刀刃安装方向应和绞笼旋向相同。绞刀规格有2刃、3刃、4刃、6刃、8刃。
绞刀用工具钢材料制造，淬火硬度为55 - 60HRC，刃口要锋利，和样板配合平面应平整、光滑。
5.1 绞刀设计
绞刀几何参数对所绞出肉颗粒度和产品质量有着很大影响，现对十字刀片各关键几何参数进行设计。
十字刀片图(5－1)所表示。其每一刃部绞肉(指切割肉)线速度 分布亦如该图所表示。从图上能够看出其刃部任一点位置上只有法向速度。

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：
（） （5-1）

－刀片刃部任一点线速度m／s；
n－刀片旋转速度rpm；
－刀片刃部任一点至旋转中心距离mm；
r－刀刃起始点半径m m ；
R—刀刃终止点半径mm；
再从任一叶刀片横截面上来看，其刃部后角较大，而前角及刃倾角全部为零。
所以，该刀片几何参数(角度)不尽合理。故再将以一叶刀片和网眼扳相接触一条刀刃为对象，分析刀片上各参数作用及其影响，设计各参数。
5.2 刀刃起讫位置
绞肉时，绞肉机十字刀片作旋转运动。在转速一定条件下，刀刃离旋转中心点越远，则绞肉(指切割肉)线速度越快。而且在螺杆进科速度也一定条件下，假定绞肉时刀片所消耗功全部转化为热能，则任一和网眼板相接触刀刃，在单位时间内产生热量为：
（5-2）
式中：Q－单位时间内任一和网眼板相接触刀刃切割肉所产生热量（J／s）
F－铰肉时任一和网眼板相接触刀刃上切割力（N）
－任一刀刃切割肉线速度（m／s）
所以，绞肉(切割肉)线速度越快，则所产生热量也越大，所以绞肉线速度不能很高。 依据经验，我们知道通常绞肉时刀刃切割肉钱速度处于30―90m／min之间最为理想，所以由这些数据可估算出刀刃起讫位置，即刃起点半径

5.3刀刃刃倾角
从分析由前刀面和后刀所形成刀刃来得悉刀倾角对刀片性能影响情况。
在任一叶刀片法剖面内，当把刀刃放大看时，能够把刀刃看成是一段半径为圆弧(图5-4)刀刃有刃倾角，故在线速度方向剖面内刀刃将变成椭圆弧(斜剖刀刃圆柱所得)
椭圆长半径处曲率半径，即为刀刃实际纯圆半径。
其关系为：

（5-3）
由此可见，增大刀倾角绝对值，可减小刀刃实际钝圆半径，这就说明增大刃倾角就可使刀刃变得较为锋利。
一旦刀刃起讫半径r及R确定后，其最大初始刃倾角就可确定了[参见图5-5]：
（5-4）
（5-5）
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；

5.4刀刃上任一点位量上绞肉速度
因为有了刃倾角，故刀刃上任一点相对于网眼板速度，将能够分解为垂直于刃法向速度分量和平行于刃切向速度分量。即： （5-6）
其值为：
（5-7）

（5-8）
又因为：

所以 （5-9）
整理得
(5-10)
（） (5-11)
式中：－刀刃上任一点位置法向速度分度m／s；
－刀刃上任一点位置切向速度分量m／s；
－刀刃上任一点至刀片旋转中心距离mm；
－刀刃初始刃倾角；
－和刀刃相切圆计算半径mm；
R－刀刃终点半径mm；
r－刀刃起点半径mm；

5.5刀片结构
依据以上对绞刀各个几何参数分析，得出绞刀结构此绞刀特点：
1、 后角取4，刀片寿命较长；
2、 前角取30，以减小绞肉所需力及功率；
3、 增加刃倾角，以提升刀刃锋利度；
4、 采取全圆弧形前刀面结构，以改善刀刃强度；
采取可换式刀片结构，以节省刀体材料并可选择不一样几何参数刀片。
最小安全系数=1.1（由机械设计基础表8-16查取）
寿命系数=0.92（由机械设计基础表8-18查取）
润滑剂系数=1.05（由机械设计基础表8-20查取）,粘度等于350）
速度系数=0.96（按由机械设计基础表8-12查取）
粗糙度系数=0.9（由机械设计基础表8-5查取）
齿面工作硬化系数=1.03（按齿面硬度45HRC）
尺寸系数=1
则： []==826MPa
满足[]
（按机械设计基础图8-40校核）

第 6 章 生产能力分析
6.1 绞刀切割能力
切刀切割能力，可用下式计算：
(6-1)
式中：F－绞刀切割能力（）；
n－绞刀转速（r/min）;260r/min
D－挤肉样板外径（mm）；168mm
－孔眼总面积和样板面积之比，通常取0.3－0.4；取0.4
Z－绞刀刃数；取
6.2 绞肉机生产能力G
生产能力G（kg/h）：
(6-2)
式中：－被切割1kg物料面积，其值和孔眼直径相关（）；
A－绞刀切割能力利用系数，通常为0.7－0.75；
6.3 功率消耗N
功率消耗N可用下式计算：
(kw) (6-3)
式中：W－切割1kg物料耗用能量，其值和孔眼相关（kw.h/kg）；
－传动效率；
由生产能力计算可知，在N、D一定条件下，绞刀刃数越多，生产能力越大。不过不一样刃数绞刀应和不一样孔径挤肉样板相匹配，才能得到较为合理生产量和功率消耗。在使用能过程中，可依据附表中推荐值来选择。

表6-1 生产能力推荐表
样板孔径mm
3
8、10
16

绞刀刃数
8
4
2

生产能力kg/h
800
1000
1400

设计总结
2月我开始了我毕业设计，时至今日，设计基础完成从最初茫然，到慢慢进入状态，再到对思绪逐步清楚，整个设计过程难以用语言来表示。历经了多个月奋战，担心而又充实毕业设计最终落下了帷幕。回想这段日子经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计过程中，我拥有了无数难忘回想和收获。
我在学校图书馆搜集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵资料全部记在U盘上，尽可能使我资料完整、正确、数量多，这有利于完成设计。然后我将搜集到资料仔细整理分类。资料查找完了，我开始着手设计。在设计过程中碰到困难我就立即和指导老师联络，并和同学相互交流，请教专业课老师。在大家帮助下，困难一个一个处理掉，设计也慢慢成型。
当我最终完成了全部打字、绘图、排版、校正确任务后整个人全部很累，但同时看着电脑荧屏上毕业设计稿件我心里是甜，我认为这一切全部值了。这次毕业设计设计过程是我一次再学习，再提升过程。在设计中我充足地利用了大学期间所学到知识。
脚扎实地，认真严谨，实事求是学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳精神是我在这次设计中最大收益。我想这是一次意志磨练，是对我实际能力一次提升，也会对我未来学习和工作有很大帮助。
`

致　谢
快要两个月毕业设计就这么伴伴随我们大学毕业而完成了，在这段值得珍藏岁月里，我在指导老师率领下，从开始不知所措，到一步步进入设计状态：搜集资料，查信息，图纸绘制，直至说明书完成及后期检验经过此次毕业设计，不仅使我系统学习和应用了以前知识，而且也锻炼了我独立动手和思索能力。在此我要感谢我指导老师肖老师，是你们细心指导和关心，使我能够顺利完成毕业设计。在我学业和设计工作中无不倾注着老师们辛勤汗水和心血。老师严谨治学态度、渊博知识、无私奉献精神使我深受启迪。从尊敬老师身上，我不仅学到了扎实、宽广专业知识，也学到了做人道理。在此我要向我老师致以最衷心感谢和深深敬意。在这次毕业设计中也使我们同学关系更深入了，同学之间相互帮助，有什么不懂大家在一起商议，听听不一样见解对我们愈加好了解知识，所以在这里很感谢帮助我同学。

参考文件

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