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絞肉機的設計 1 目 錄 目錄1 中文摘要3 ABSTRACT 3 第 1 章 緒論 3 第 2 章 結構及工作原理 4 2.1 絞肉機的結構4 2.1.1 送料機構 4 2.1.2 切割機構 4 2.1.3 驅動機構 4 2.2 絞肉機的工作原理5 第 3 章 螺旋供料器的設計 5 3.1 絞籠的設計 5 3.1.1 絞籠的材料 6 3.1.2 螺旋直徑 6 3.1.3 螺旋供料器的轉速 6 3.1.4 螺旋節(jié)距 6 3.2 絞筒的設計 6 第 4 章 傳動系統(tǒng)的設計 7 4.1 電機的選擇 7 4.2 帶傳動的設計8 4.2.1 設計功率 8 4.2.2 選定帶型 8 4.2.3 傳動比 8 4.2.4 小帶輪基準直徑 8 4.2.5 大帶輪基準直徑 8 4.2.6 帶速驗算 8 4.2.7 初定軸間距 9 4.2.8 所需帶的基準長度 9 4.2.9 實際軸間距 9 4.2.10 小帶輪包角9 4.2.11 單根 V 帶的基本額定功率9 4.2.12 時單根 V 帶型額定功率增量 91i 4.2.13 V 帶的根數9 4.2.14 單根 V 帶的預緊力 10 4.2.15 作用在軸上的力10 4.2.16 帶輪的結構和尺寸 10 4.3 齒輪傳動設計 11 4.3.1 選擇材料，確定 和 及精度等級11limHliF 4.3.2 按接觸強度進行初步設計 11 絞肉機的設計 2 4.3.2.1 確定中心距11 4.3.2.2 確定模數11 4.3.2.3 確定齒數11 4.3.2.4 計算主要的幾何尺寸12 4.3.3 校核齒面接觸強度12 4.3.4 校核齒根的強度13 4.3.5 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算15 4.3.5.1 確定齒厚偏差代號15 4.3.5.2 確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值15 4.3.5.3 確定齒輪副的檢驗項目與公差值15 4.3.5.4 確定齒坯的精度16 4.4 軸的設計 17 4.4.1 按扭轉強度計算 17 第 5 章 絞刀的設計 18 5.1 絞刀的設計 18 5.1.1 刀刃的起訖位置19 5.1.2 刀刃的前角19 5.1.3刀刃的后角 21 5.1.4 刀刃的刃傾角 21 5.1.5 刀刃上任一點位量上絞肉速度23 5.1.6 絞刀片的結構24 第 6 章 生產能力分析 25 6.1 絞刀的切割能力 25 6.2 絞肉機的生產能力 25 6.3 功率消耗25 設計總結26 鳴謝26 參考文獻26 絞肉機的設計 3 中文摘要 本文論述了肉類加工機械絞肉機的工作原理、主要技術參數、傳動系統(tǒng)、典型零件的結 構設計及生產能力分析。 關鍵詞：絞肉機，擠肉樣板，絞刀，絞籠 ABSTRACT 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 Key words: meat chopper ，reamer 第 1 章 緒 論 隨著國民經濟的發(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)也成為國民經濟的支柱產業(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)的現代化水平，在很大程度上依賴于食品機械的發(fā)展及其現代化水，離開現代儀 器和設備，現代食品工業(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，比如生產午餐肉罐頭和制造魚醬、魚圓之類的產 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。 絞肉機的設計 4 絞 肉 機 專業(yè)：機械設計制造及其自動化，學號：00121417，學生：王佑靈 指導教師：劉杰華 ，陳敏華，招惠玲 第 2 章 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、切割機構和驅動機構等組成，如圖 21 所示。 圖 21 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，可根據不同的工藝要求隨時旋下旋蓋進行更換。 2.1.3 驅動機構 包括電機 10、皮帶輪 9、12、減速器 8、機架 I 等 絞肉機的設計 5 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，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時，肥肉需要粗絞而瘦肉需要細絞，以調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 810 毫米、細絞用直徑 35 毫 米的孔眼。粗絞與細絞的格板，其厚度都為 1012 毫米普通鋼板。由于粗絞孔徑較大，排料較 易，故螺旋供料器的轉速可比細絞時快些，但最大不超過 400 轉/分。一般在 200400 轉/ 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，直接影響成品質量，據有些廠的研究，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，才能保證格板不動，否則因格板移動和絞刀 轉動之間產生相對運動，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，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，相反會產生物料堵塞 現象。 第 3 章 螺旋供料器的設計 3.1 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 31 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 絞肉機的設計 6 遞動力。 R530120438 785801051301.67.29節(jié) 距 t 1302. 圖 31 絞籠 3.1.1 絞籠的材料 絞籠的材料選為 HT200 3.1.2 螺旋直徑 0.136 m 取 D160mm5.2CGKD G生產能力,由原始條件得 G1T/H K物料綜合特性系數,查表 1-16 得 K0.071 -物料得填充系數查 B4 表 116 得 0.15 物料的堆積密度 t/m 豬肉的為 1.5t/m33 C與螺旋供料器傾角有關的系數，查 B4 表 115 得 C1 3.1.3 螺旋供料器的轉速 由原始數據 n326r/min 3.1.4 螺旋節(jié)距 實體面型螺旋的節(jié)距 tD 3.2 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 32 所示 絞筒內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 絞肉機的設計 7 筒內壁易碰撞。 絞筒的物料可選用鑄鐵，選 HT200 圖 32 絞筒 第 4 章 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 326r/min。 14.32610ii總 由傳動比標準系列查 B2 表 21 初步取 1.76 2.50ii 根據選用的電機和絞籠轉速要求設計傳動路線如下： 4.1 電機的選擇 N= 4(KW)WG G絞肉機的生產能力，1000kg/h 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 d3mm， 取 w0.0030kw.h/kg。 （查 B5p ）75 傳動效率，取 0.75 所以根據 N4kw，n1500r/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。 絞肉機的設計 8 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 dP kwKAd 8.42.1 工況系數，查 B1 表 8122 ，取 1.2AK P傳遞的功率 4.2.2 選定帶型 根據 和 查 B1 圖 81 2 選取普通 V 帶 A 型， 小帶輪轉速，為 1440r/mindp1n 1n 4.2.3 傳動比 1.76 0i2i1mi/0876.4r 4.2.4 小帶輪基準直徑 （mm）1d 由 B1 表 8112 和表 8114 選定 100mm 75r/min 1dmind 4.2.5 大帶輪基準直徑 （mm）2 cidd 1760.12 由 B3 表 87 得 =180mm2 4.2.6 帶速驗算 smvsmndv /3025/54.7106106 ax 4.2.7 初定軸間距 （mm）a 絞肉機的設計 9 mda280)(210 4.2.8 所需帶的基準長度 （mm）0dL 0 204)()(212210 aaLddd 88 886mm 依 B1 表 818 取 900mm，即帶型為 A900dL 4.2.9 實際軸間距 a mad287690200 4.2.10 小帶輪包角 1 3.5780121ad = . = 164 4.2.11 單根 V 帶的基本額定功率 1p 根據帶型號、 和 普通 V 帶查 B1 表 8127（c） 取 1.32kw1dn 4.2.12 時單根 V 帶型額定功率增量i P 根據帶型號、 和 查 B1 表 8127（c） 取 0.15kw1i 4.2.13 V 帶的根數 Z Z = 49.387.096)5.032.(4)(1 LadkpP 小帶輪包角修正系數查 B1 表 8123,取 0.96ak 帶長修正系數查 B1 表 818，取 0.87L 絞肉機的設計 10 4.2.14 單根 V 帶的預緊力 0F 20)15.2(mvZPkFda = 254.710.4896. =134（N） mV 帶每米長的質量（kg/m）查 B1 表 8124，取 0.1k/gm 4.2.15 作用在軸上的力 F )(062sin4132sin20 NZF )(1598ii310max 考慮新帶初預緊力為正常預緊力的 1.5 倍axF 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，質量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄 造而產生過大的應力。 輪槽工作表面應光滑（表面粗糙度 ）以減輕帶的磨損。mRa2.3 帶輪的材料為 HT200。查 B1 表 8110 得基準寬度制 V 帶輪輪槽尺寸，根據帶輪的基準 直徑查 B1 表 8116 確定輪輻 2*45401A63B0.AB1591808725195.72534B0A62453.0R5 圖 4-2 小帶輪 圖 4-3 大帶輪 絞肉機的設計 11 4.3 齒輪傳動設計 4.3.1 選擇材料，確定 和 及精度等級。limHliF 參考 B1 表 8324 和表 8325 選擇兩齒輪材料為：大、小齒輪均為 40 ，并經調質rC 及表面淬火，齒面硬度為 4550HRc；精度等級為 6 級。 按硬度下限值，由 BI 圖 838（d）中的 MQ 級質量指標查得 ；由 B1 圖 839（d）中的 MQ 級質量指標查得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 8327 公式進行設計） 321)(HamuKTACa 式中：配對材料修正系數 Cm1（由 B1 表 8328 查?。?螺旋角系數 Aa476（由 B1 表 8329 查?。?載荷系數 K1.6（參考 B1 表 8327 推薦值） 小齒輪額定轉矩 )(7.4619541 MNnPT 齒寬系數 0.4（參考 B1 表 834 推薦值）a 齒數比 u=i=2.5 許用接觸應力 （參考 B1 表 8327 推薦值）PaH10829.0.lim 則 取 a80mm,.61085.2476)15.2(47632a 4.3.2.2 確定模數 m (參考 B1 表 834 推薦表) m=(0.0070.02)a=0.561.6, 取 m=1.5mm 4.3.2.3 確定齒數 z ,z12 初取螺旋角 13 z = = =29.4 取 z =301)(cos2ma)15.2(3cos80 1 z =z =2.5 30=75 取 z =752 2 重新確定螺旋角 絞肉機的設計 12 142.082)753(.1arcos2)(arcos1 zmn 4.3.2.4 計算主要的幾何尺寸（按 B1 表 835 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=48.7mm1aa d = d +2h =114.3+2 1.5=117.3mm2 端面壓力角 (查 B1 表 834)029.14.0coscostgartgarnt 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 =34.3651at1ab0 = arccos =23.9512at 2abd0 端面重合度 = z （tg -tg ）+ z (tg -tg )a11at 22at =1.9 齒寬 b= .a0.4*8032 取 b 32mm；b 40mma21 齒寬系數 = = =0.7d17.453 縱向重合度 =1.25.1420sinsi nmb 當量齒數 31.4531co/zv 78.6282s 4.3.3 校核齒面接觸強度（按 B1 表 8310 校核） 絞肉機的設計 13 強度條件： H 計算應力： =Z Z Z Z Z 1BE1bdFKktHVA = 2H1BD 式中：名義切向力 F = = =2044Nt10dT7.4560 使用系數 K =1（由 B1 表 8331 查取）A 動載系數 =（ ）V20B 式中 V= smnd95.1687.45160 A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2VK 齒向載荷分布系數 K =1.35（由 B1 表 8332 按硬齒面齒輪，裝配時檢修調整，6 級精H 度 K 非對稱支稱公式計算）H34.1 齒間載荷分配系數 （由 B1 表 8333 查?。?.1H 節(jié)點區(qū)域系數 = 1.5（由 B1 圖 8311 查?。㈱ 重合度的系數 （由 B1 圖 8312 查?。?. 螺旋角系數 （由 B1 圖 8313 查取）80 彈性系數 （由 B1 表 8334 查?。㎝PaZE.19 單對齒齒合系數 Z =1B = 1H2 327.4501.235.108.70.895. 245.5MPa 絞肉機的設計 14 許用應力： =HXWRVLNTZZSlim 式中：極限應力 =1120MPali 最小安全系數 =1.1（由 B1 表 8335 查取）limH 壽命系數 =0.92（由 B1 圖 8317 查?。㎞TZ 潤滑劑系數 =1.05（由 B1 圖 8319 查取，按油粘度等于 350 ）L sm 速度系數 =0.96（按 由 B1 圖 8320 查?。￢,95.1s 粗糙度系數 =0.9（由 B1 圖 8321 查取）RZ 齒面工作硬化系數 =1.03（按齒面硬度 45HRC，由 B1 圖 8322 查取）W 尺寸系數 =1（由 B1 圖 8323 查?。 則： = =826MPaH0.18596.012.10 滿足 4.3.4 校核齒根的強度（按 B1 表 8330 校核） 強度條件： 1F 許用應力： = ； 1 FVASaFnt KYbm1212SFF 式中：齒形系數 =2.61， =2.2（由 B1 圖 8315（a）查?。?Y2 應力修正系數 ， （由 B1 圖 8316（a）查取）6.Sa7.SaY 重合度系數 =1.9 螺旋角系數 =1.0（由 B1 圖 8314 查?。?齒向載荷分布系數 = =1.3（其中 N=0.94，按 B1 表 8330 計算）FKNH 絞肉機的設計 15 齒間載荷分配系數 =1.0（由 B1 表 8333 查?。〧K 則 =94.8MPa1F = =88.3MPa26.127 許用應力： = （按 值較小齒輪校核）FXlTrelNTSYYRlimlimF 式中：極限應力 =350MPali 安全系數 =1.25（按 B1 表 8335 查?。﹍imFS 應力修正系數 =2（按 B1 表 8330 查取）TY 壽命系數 =0.9（按 B1 圖 8318 查?。㏒ 齒根圓角敏感系數 =0.97（按 B1 圖 8325 查?。﹔elT 齒根表面狀況系數 =1（按 B1 圖 8326 查?。﹍YR 尺寸系數 =1（按 B1 圖 8324 查?。 則 =FMPa497.025.1 滿足， 驗算結果安全1F 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 GB1009588（參考 B1 表 8354 查?。?4.3.5.2 確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值（參考 B1 表 8358 查取） 第公差組檢驗切向綜合公差 ， = =0.063+0.009=0.072mm,(按 B1 表 831iFifP 69 計算，由 B1 表 8360，表 8359 查取)； 第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 8369 計算，由 B1 表 8359 查?。?； 第公差組檢驗齒向公差 =0.012（由 B1 表 8361 查?。?。F 4.3.5.3 確定齒輪副的檢驗項目與公差值（參考 B1 表 8358 選擇） 對齒輪，檢驗公法線長度的偏差 。按齒厚偏差的代號 KL，根據表 8353 的計算式求wE 絞肉機的設計 16 得齒厚的上偏差 =-12 =-12 0.009=-0.108mm，齒厚下偏差 =-16 =-16 0.009=-sEptfsiEptf 0.144mm；公法線的平均長度上偏差 = *cos -0.72 sin =-0.108 cos -0.72 WSEsTF02 =-0.110mm,下偏差 = cos +0.72 sin =-02sin36.0awisi 0.144 cos +0.72 0.036 sin =-0.126mm；按表 8319 及其表注說明求得公法線長02 度 =87.652， 跨齒數 K=10，則公法線長度偏差可表示為：knW 10.26.57 對齒輪傳動，檢驗中心距極限偏差 ，根據中心距 a=80mm，由表查得 8365 查得 =f f ；檢驗接觸斑點，由表 8364 查得接觸斑點沿齒高不小于 40%，沿齒長不小于 70%；023. 檢驗齒輪副的切向綜合公差 =0.05+0.072=0.125mm（根據 B1 表 8358 的表注 3，由 B1 表icF 8369，B1 表 8359 及 B1 表 8360 計算與查?。?；檢驗齒切向綜合公差 =0.0228mmicf （根據 B1 表 8358 的表注 3，由 B1 表 8369，B1 表 8359 計算與查?。?。 對箱體，檢驗軸線的平行度公差， =0.012mm， =0.006mm（由 B1 表 8363 查?。?。xfyf 4.3.5.4 確定齒坯的精度要求按 B1 表 8366 和 8367 查取。 根據大齒輪的功率，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）0.14A6.080.16?94.7528 128 *?47 0-,15 圖 4-4 大齒輪簡圖 4.4 軸的設計 4.4.1 按扭轉強度的計算 用實心軸 絞肉機的設計 17 335nPATd 式中:d軸的直徑，mm T軸傳遞的轉矩，N.mm P軸傳遞的額定功率，kw n軸的轉速，r/min 軸材料的許用切應力，Mpa30 A系數，見【1】表 418，這里取 120 根據上面公式計算，齒輪軸的最小直徑 d20mm；大齒輪軸的最小直徑 d20mm 依據結構，設計如圖 232 ?16?20+,79-?5+0,79-14,?315+0,79- 4 圖 45 齒輪軸 ?30+,79-2630.82*4526184?7?30+,79-, 圖 46 低速軸 第 5 章 絞 刀 設 計 絞肉機的設計 18 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 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 絞刀的幾何參數對所絞出肉的顆粒度以及產品質量有著很大的影響，現對十字刀片的各主 要幾何參數進行設計。 十字刀片如圖(51)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 ms； 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 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)AA 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(角度)不盡合理。故再將以一葉刀片的與網眼扳相接觸的一條刀 刃為對象，分析刀片上各參數的作用及其影響，設計各參數。 5.1.1 刀刃的起訖位置 絞肉機的設計 19 絞肉時，絞肉機的十字刀片作旋轉運動。從式I可以看出，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，則任一與網眼板相接觸的刀刃，在單位時間內產生 的熱量為： VFQ 式中：Q單位時間內任一與網眼板相接觸的刀刃切割肉所產生的熱量（Js） F鉸肉時任一與網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（ms） 所以，絞肉(切割肉)的線速度越快，則所產生的熱量也越大，因此絞肉的線速度不能很高。 根據經驗，我們知道一般絞肉時刀刃切割肉的錢速度處在 30 一 90mmin 之間最為理想，因此 由這些數據可估算出刀刃的起訖位置，即刃的起點半徑 和終點半徑 R。 根據式1得： 3n30 我們已知十字刀片得轉速n326r/min 當 時， ，mi 30m/min=0.5m/sr m65.14.0326/ 當 時， ， minR s/.in/9 R m435.13260/ 圓整后取:r=15mm R=45mm 5.1.2刀刃的前角 當十字刀片絞肉時，其任一與網限板相接觸的刀刃上的受力情況如圖(5-2)所示。 圖5-2 與網眼板相接觸的刀刃的受力分析 絞肉機的設計 20 根據圖5-2可知： fnfnFF 其值為： sincoisfnfnfn FF 因為刀刃與網眼板的摩擦力為： nf 肉與前刀面的摩擦力為： nfF 整理得： 4 cos)1()(2nnF 式中：F鉸肉時任一與網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） 刀刃與網眼板的摩擦系數 肉被剪切時與前刀面的摩擦系數 刀片的前角（ ）90 網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，與肉的質地有關 肉被剪切的面積，與網眼板的網眼直徑有關 所以 與肉的質地及網眼的直徑有關，故選定網眼板之后， 可以看成為常量，故令F F 。1C 由于 是網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 。2Fn vnF 絞肉機的設計 21 簡化式4得： 5cos)1()(221 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 時所產生的溫度。 在刀片旋轉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 產生的熱都小；反之，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，前角有一合理的數值范圍： 一般?。?(肉質軟取大值，反之取小值)4025 5.1.3刀刃的后角 刀刃后角的目的：一是減小后刀面與網眼板(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，加大了刀片與網眼扳的摩擦，兩者都使絞肉過程中產生的熱量增多。 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值范圍： 一般?。?(肉質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，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 54，由于刀刃有刃傾角 ，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) 絞肉機的設計 22 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 ，這就說明增大刃傾角er0 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：max0 圖 5-5 7Rr/acsinmx0 初始刃傾角按下式計算： 見圖 5-6 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 絞肉機的設計 23 由于有了刃傾角，故刀刃上任一點相對于網眼板的速度 ，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 5-7nv rv 即： 其值為： )(30Rprnvcosnivr 圖 57 刀刃上任一點的速度示意圖 又因為： /sin R 所以： 30sincos22 整理得 0/si22Rnv （ ）30/iRpr 式中： 刀刃上任一點位置的法向速度分度 ms；nv 刀刃上任一點位置的切向速度分量 ms； 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； 絞肉機的設計 24 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 根據以上對絞刀各個幾何參數的分析，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； 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刀片。 R65?40A18815AR6?406.5?30R4n 圖 58 2 刃、4 刃、8 刃絞刀 第 6 章 生產能力分析 6.1 絞刀的切割能力 切刀的切割能力，可用下式計算： )/(460 22hcmZDnF 式中：F絞刀切割能力（ ） ；/2 絞肉機的設計 25 n絞刀轉速（r/min ）;326r/min D擠肉樣板外徑（mm） ；168mm 孔眼總面積與樣板面積之比，一般取 0.30.4；取 0.4 Z絞刀刃數；取 6.2 絞肉機的生產能力 G 生產能力 G（kg/h）： AF1 式中： 被切割 1kg 物料的面積，其值與孔眼直徑有關（ ） ；1 hcm/2 A絞刀切割能力利用系數，一般為 0.70.75； 6.3 功率消耗 N 功率消耗 N 可用下式計算： (kw)WG 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； 由生產能力計算可知，在 N、D 一定的條件下，絞刀的刃數越多，生產能力越大。但是不同 刃數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量和功率消耗。在使用 能過程中，可根據附表中推薦的值來選用。 樣板孔徑 mm 38、 1016 絞刀刃數 8 4 2 生產能力 kg/h 800 1000 1400 絞肉機的設計 26 設計總結 漫長而又倍感充實的畢業(yè)設計階段即將結束，通過這幾十天的學習，我覺得自己的專業(yè)知 識和獨立思考問題的能力有了很大的提高，對我走向社會從事專業(yè)工作有著深遠的影響。現在 談談對本次畢業(yè)設計的認識和體會。 首先，我感觸最深的就是：實踐的重要性。這次設計中我做了許多重復性的工作，耽誤了 很多的時間，但是這些重復性的工作卻增強了我的實踐能力和動手能力，積累了設計經驗。同 時也得到一條經驗，搞設計不能只在腦子里想它的結構，必須動手，即使你想的很完美，但是 到實際的設計過程時，會遇到許多意不到的問題。 其次，我學會了查閱資料和獨立思考。當開始拿到畢業(yè)設計題目時，心里真的是一點頭緒 也沒有，根本不知道從那里下手。在劉老師的指導下，我開始查閱相關書籍，借鑒他人的經驗， 結合自己的構想，再利用自己所學過的專業(yè)知識技能， ，深入了解了機械傳動原理及機械系統(tǒng)的 設計方案。把設計意圖從構想階段變?yōu)榭勺x者付諸生產的實現階段。我發(fā)現每一個設計都是一 個創(chuàng)新、修改、完善的過程，在設計的過程中，運用自己所掌握的知識，發(fā)揮自己的想象力來 搞好自己的設計，這個過程也是一個學習的過程。這是一個艱辛的過程，很幸運能在劉杰華老 師的指導下，邊學邊用，才能按時按量完成規(guī)定的任務。 設計的完成，給了我很大的信心：我完全有能力利用自己所學過的知識和技能完成我并不 熟悉的任務。在設計過程我更深切的體會到：獨立自主是關鍵，互協作更重要。 鳴 謝 在短短這幾個月的時間里，劉杰華、陳敏華、招惠玲三位老師教了我不僅是嚴謹，認真的工作 作風，還有許多是我在學校所不能學到的東西。在此我向劉杰華、陳敏華、招惠玲，老師表示 忠心的感謝。 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 絞肉機的設計 27 【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】 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