《小型绞肉机的计算及设计》7500字

小型绞肉机的计算及设计TOC\o"1-2"\h\u11685第一章绪论 177051.1研究背景 1164641.2研究的目的 2262111.3研究的意义 2224541.4小型家用绞肉机在国内外研究现状 231754第二章绞肉机的结构介绍 3320892.1小型绞肉机的优缺点对比 3268712.2绞肉机的工作原理 5266662.3绞肉机的三维图 512896第三章螺旋供料器的设计 647343.1螺旋供料器直径的计算 6131383.2绞筒的设计 7217573.3电机的选择与计算 8195793.4联轴器的计算 9219383.5绞刀的作用 970173.6绞刀的设计 9217283.7刀刃的前角 12155113.8轴的设计 20279843.9螺距 21304574绞肉机的保养 23195034.1绞肉机的操作流程 23258404.2绞肉机使用方法 24175864.3绞肉机去绣方法 243528设计总结 251571参考文献 2515402外壳 27第一章绪论1.1研究背景现在人们对食品有了非常高的要求。现在吃的食物已经在往环保，便捷和营养功能食品的方向发展，另外功能食品将成为未来世界的主要食品。食品工业也会在以后变成我国工业的中坚力量，特别是机械食品工业发展及其迅速。在目前这个社会，食品工业的发展主要是靠着食品机械工业，如果没有现在的设备和一些机器，现代食品工业将不会被人们所谈论起来。设备与工业共同发展导致了我国食品工业的进步，我们应该让机器设备和工艺完美的配合起来。让机器设备去促进工艺的发展和完善，让工艺也去促进机器设备的发展和完善，机器设备与工艺这两者相互进步和不断改善，这样才能够让食品工业进入我国现代社会。不锈钢制造出来的家用绞肉机，没有多么大的功率，用家用绞肉机挤出的肉非常细嫩。很多普通的家庭就会使用这些小型机器，他们内部的机构相对来说不复杂，功能丰富，质量有保证。这种小型机器使用较长一段时间后可能会出现问题，之后在对它进行进一步的改进和完善。我们在使用现在的绞肉机的时候，把肉类从绞肉机的绞肉筒进肉口塞入机器里面，人们塞料进入机身时候，机器一般都带有送料棒子，我们容易碰到螺杆，因为螺杆位于进料口子的上方;一些人为了寻求方便，直接将机器旁边的送料棒子直接拔出，之后直接用手拿起肉塞到机器里面。我们这样做就会很危险，容易被机器上面的螺杆把手卷进机器里面。1.2研究的目的现在我们吃的食品已经变得绿色，健康，逐渐变成功能食品，功能食品将会变成以后的主要食品。切面数决定了绞肉机的切碎程度，绞肉机不仅能够切削，而且绞肉机还能够有挤压肉馅，绞肉机也有研磨和破碎这个功能，肉的温度很高是因为绞肉机在工作的时候会产生较大的摩擦力。肉的温度过高，就会出现细菌，因此把肉给冷却起来l1]。1.3研究的意义食品工业的发展主要是靠着食品机械工业，如果没有现在的设备和一些机器，现代食品工业将不会被人们所谈论起来。设备与工业共同发展导致了我国食品工业的进步，我们应该让机器设备和工艺完美的配合起来。让机器设备去促进工艺的发展和完善，让工艺也去促进机器设备的发展和完善，机器设备与工艺这两者相互进步和不断改善，这样才能够让食品工业进入我国现代社会。1.4小型家用绞肉机在国内外研究现状我们要设计出来一款家庭用的绞肉机，可以根据企业对生产线的要求，也可以参考国外的绞肉机的特点来设计。外国一些国家的绞肉机研发技术要比我们中国先进。我国一些大型肉类加工工厂从国外引进了先进的加工设备，但是这些机器的价格都是非常贵的。第二章绞肉机的结构介绍2.1小型绞肉机的优缺点对比绞肉机有很多的优点，结构不繁杂，轻巧，绞肉机里面的部件都可以买到或者用铁制作并且不需要精密的加工，它工作的时候是可靠的，价格比较便宜，我们操作起来很容易。缺点就是它在工作时候转动起来噪音特别大，粉尘比较多。现在市场上卖的绞肉机有电动和手动的，电动绞肉机比手动绞肉机要省力，但是噪音较大，而且电动绞肉机，刀片旋转的速度很快，将肉打碎，而且肉打的很烂，从而肉便失去了粘度，和原来的肉味不一样，所以现在人们用起了手动的绞肉机器。[6]。手动绞肉机器在市场上面卖的种类很多，如果按照材料区分的话，有塑料类，铝合金类，不锈钢类等等。塑料类的手动绞肉机看起来美观，但是质量不好，容易坏而且损坏以后，里面的配件不太好买。我国每天都在加工肉类制品，而且加工的量一天比一天大。屠宰加工厂是规模化的，先进的，现代化的。2.1.1绞肉机的结构如下图所示，绞肉机主要由送料机构，切割机构和驱动机构组成。1旋盖2挤肉样板3绞刀4推料螺杆5绞筒6托盘7弹性活销联轴器8电动机9上外壳10支架11下外壳12螺栓13螺钉14螺栓15挡板16毡圈17弹簧垫圈图2-1绞肉机结构简图2.1.2送料机构送料机构包括托盘6、推进螺杆4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。2.1.3切割机构切割机构包括旋盖1,挤肉样板2和绞刀3.其作用是对挤压进入样板孔中的物料进行切割.样板孔眼规格有多种，可根据不同的工艺要求随时旋下旋盖进行更换。2.1.4驱动机构驱动机构包括电机9、弹性活销联轴器7。电机的作用是将电能转化为机械能，设备需要用电机来带动，有些设备只需要配备一台电机，而有一些设备则需要配备几台电机，如单轴钻床只需要配备一台电机，起重机需要配备三台电机。2.2绞肉机的工作原理绞肉机在正常工作时，我们首先要打开电源，让机器正常运转起来，然后放下物料，物料本身具有的重力会让它进入螺旋供料器，并旋转到绞刀处，连续把物料送到绞刀口切碎，由于螺旋供料器的螺距前面比后面大，螺旋轴的直径前面比后面小，就这样对物料有了一定的挤压力，这个挤压力将切碎的肉从挤肉样板上挤出。2.3绞肉机的三维图第三章螺旋供料器的设计3.1螺旋供料器直径的计算推料螺杆的作用是向前输送物料，并且在前段对物料进行挤压的作用，如下图所示，推料螺杆设计上采用的是一根螺距不一样，根径不一样的螺旋，根径前面大后面小，螺距前面小后面大。图3-1推料螺杆推料螺杆的材料选用不锈钢1Cr13.它的主要特性是410为马氏体不锈钢。查资料【1】得：＝0.06m取D＝60mm（3-1）G-生产能力，取G＝0.15t/hK－物料综合特性系数,查【1】表1-3得K＝0.071-物料得填充系数，查【1】表1－3得＝0.15－物料的堆积密度t/m，猪肉的为1.5t/mC－与螺旋供料器倾角有关的系数，查【1】表1－4得C＝1由原始数据n＝8000r/min查资料【1】得：带式面型螺旋的节距t＝D=60mm3.2绞筒的设计现在市场上绞肉机的设计存在着很多的不足之处，常常会出现绞肉机伤人的事件，每年都会有很多起伤人事件，其中，对机器操作不当是造成事件的一个因素，但是机器如果设计的不合理，那么时间发生的概率将会更大，使用者们为什么稍微不注意绞肉机绞进手，原因有三点，第一，绞肉机高速运转，里面又充满着物料，使绞肉机不能正常的工作，需要人伸手去按压绞肉机，导致人的手被绞了进去。第二点，肉类具有粘附性，肉紧紧贴着机器内壁，使用者们为了使肉充分地被绞碎，用手去刮，导致悲剧发生。第三点，就是绞肉机本身设计具有很大的缺陷，没有符合国家的设计标准。绞筒的材料为金属材料，可以选用铸铁。绞筒内壁开了8个止推槽，绞筒内壁与推料螺杆之间留了3到4毫米的间隙。图3-2绞筒3.3电机的选择与计算查资料【2】P135，得N=＝=0.68(KW)取N=750W（3-2）G－绞肉机的生产能力，150kg/sq－单位能量消耗，查【2】表8-2得q=1.3×10J/kg.－传动效率，一般在0.8-0.9之间，取0.8所以根据N＝750w，n＝8000r/min，查资料选用G45212，其结构如图4－1所示。图4-1G45212电机结构示意图3.4联轴器的计算已知电机功率P=0.75KW,转速，电机伸出端直径为19mm,推进螺杆直径为17mm,可计算得其名义转矩（3-3）计算转矩,查资料【4】表2.5得绞肉机的工况系数，则3.5绞刀的作用绞刀有着切割的作用，常见的绞刀有2，3，4，6，8刃。3.6绞刀的设计我们在生产加工中会遇到各种各样的刀具，刀具的形状复杂，为了方便刀具的工作，设计人员还要考虑到刀具的更换，使用先进的三维软件，可以完成刀具的设计与改装，目前，我们碰到的二维软件有CAD，三维软件有Pro/E，solidworks等几种软件，绞刀的功能是切割肉料。经过文献[8]的研究，肉类的切削加工，有其它自身的特点，肉类是由许多纤维组织构成，在肉类组织中的水的成分很高，同时肉类纤维的韧性较大。所以根据不同的切割机械，刀具应该有一个合理的几何参数。在肉类的加工中，有使用如片刀、圆盘刀、十字刀、三角形切刀，而绞肉机的使用中，广泛采用十字刀作为绞肉机的切割刀具[8]。本设计也采用十字刀为绞肉机的绞刀。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。十字刀片如下图所示。十字刀片每一刃部绞肉的线速度如图所示，从下图中可以看出刃部任意一点位置上面只有法向速度。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：（）（3-4）式中：－刀片刃部任一点的线速度m／s；n－刀片的旋转速度r/min；－刀片刃部任一点至旋转中心的距离mmr－刀刃起始点半径mm；R—刀刃终止点半径mm；再从任一叶刀片的横截面上来看[图(5-1)A—A截面]，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。－任一刀刃切割肉的线速度（m／s）根据式[1]得：（3-5）我们已知十字刀片得转速n＝10000r/min当时，，＝440m/min=7.3m/s当时，，R＝圆整后取:r=7mmR=28mm3.7刀刃的前角当十字刀片绞肉时，其任一与网限板相接触的刀刃上的受力情况如图(5-2)所示。图5-2与网眼板相接触的刀刃的受力分析根据图5-2可知：（3-6）其值为：因为刀刃与网眼板的摩擦力为：肉与前刀面的摩擦力为：整理得：[4]式中：F－铰肉时任一与网眼板相接触的刀刃上的切割力（N）—刀片绞肉时肉的剪切抗力（N）－刀刃与网眼板的摩擦系数－肉被剪切时与前刀面的摩擦系数－刀片的前角（）－网眼板作用于刀刃上的压力（N）－肉被切割时作用于前刀面的压力（N）由于式中：－肉的抗剪应力，与肉的质地有关.－肉被剪切的面积，与网眼板的网眼直径有关所以与肉的质地及网眼的直径有关，故选定网眼板之后，可以看成为常量，故令。由于是网眼板作用于刀刃上的压力，可以看为刀片的预紧压力，是常量，故令。是刀片切割肉时，肉对前刀面的压力与速度v有关，故一般取：(肉质软取大值，反之取小值)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VB下，后角大的刀片由新用到钝所磨去的金属体积较大[如图5-3所示]。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NB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)图5-3后角与VB、NB的关系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，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。其关系为：[6]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[参见图5-5]：图5-5最大初始刃倾角示意图=[7]初始刃倾角按下式计算：[见图5-6]图5-6初始刃倾角计算用示意图[8]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），取;－初始刃倾角；由于有了刃倾角，故刀刃上任一点相对于网眼板的速度，将可以分解为垂直于刃的法向速度分量和平行于刃的切向速度分量。[参见图5-7]即：其值为：图5－7刀刃上任一点的速度示意图又因为：所以：整理得（）式中：－刀刃上任一点位置的法向速度分度m／s；－刀刃上任一点位置的切向速度分量m／s；－刀刃上任一点至刀片旋转中心距离mm；－刀刃的初始刃倾角；－与刀刃相切的圆计算半径mm；R－刀刃的终点半径mm；r－刀刃的起点半径mm；绞刀的功能是切割肉料。经过文献[8]的研究，肉类的切削加工，有其它自身的特点，肉类是由许多纤维组织构成，在肉类组织中的水的成分很高，同时肉类纤维的韧性较大。所以一般肉类的切削刀具的刀刃角β要求较小，但刀刃角β太小，在切割中很容易磨损，甚至工作失效。所以根据不同的切割机械，刀具应该有一个合理的几何参数。在肉类的加工中，有使用如片刀、圆盘刀、十字刀、三角形切刀，而绞肉机的使用中，广泛采用十字刀作为绞肉机的切割刀具[8]。本设计也采用十字图5-8绞刀的结构图3.8轴的设计螺旋输送机的结构特征:它包含一根螺旋杆、一个绞筒。螺旋杆上布有螺旋叶片，螺旋叶片的螺距不相等;绞简为管状，内壁上设有止推槽，沿圆周方向均匀分布。以此来设计轴的结构设计稳定性并且具有足够的刚性。根据现有的技术方案，螺旋输送机构的设计主要是螺旋输送机上各零部件件参数的选择和确定，即螺旋叶片的直径和螺距、螺杆的直径和长度、绞筒的结构和尺寸、螺旋轴的转速等各参数的设计。螺旋输送机生产能力:经市场调查，一般家庭为三至五个人，做一顿饺子一般需要1.5kg肉左右，一天消费肉量在5kg左右。基于设计一款符合大部分家庭需要的绞肉机,绞肉机的生产能力定为1.67kg/min即100kg/h.结构和布置:由于绞肉机的螺旋输送机构不但要具有输送功能还需要具有对肉料进行挤压的功能。经文献[9]研究，螺杆的不同结构如图(3-1）所示:图6-2轴的螺栓叶示意图而b型是最常用的，其螺旋螺根不变，绞筒是圆简形，制造工艺好，安装拆卸方便。故采用b型。布置分为水平布置和倾斜布置，本设计因结构特点，无须倾斜布置，故采用水平布置[10]。根据螺旋叶片直径的设计公式:D=^VppCG(3-1)G一生产能力，由原始条件得G-100kg/hK一物料综合特性系数，查文献[3]得K-0.059p-物料得填充系数，查文献[3得p-0.3p一猪肉的堆积密度t/m3的为0.975t/m3C一与螺旋供料器倾角有关的系数，查文献[3得C-1根据文献[3]:D=K2年-0.036m-36mm经文献[3研究:螺旋叶片直径通常制成标准系列，d=40，50，100，200，300，400，500mm，根据设计公式的得出的结果，取标准直径D=40mm[3]。3.9螺距根据经验公式计算螺距:S=kD，对于物料流动性较差的输送机k≤0.8.考略到肉块物料流动性较差，且螺旋叶片需要对肉料进行挤压，故选k=0.8，由于螺旋叶片需要对肉料进行挤压，经文献&研究:绞肉机的工作螺旋属于普通挤压螺旋，其挤压比一般为1:1-5:1，通常挤压段占工作螺旋的一半或较强。螺旋叶片的螺距需逐渐变小，因绞肉机的螺旋输送机的输送距离不宜过长，选螺距的渐变规律为每一个螺距较上一个螺距减小0.2Dl8]。螺距:s=(0.8，0.6，0.4)D。图6-1轴的结构轴上确定轴上倒角尺寸求轴上的载荷根据轴的结构做出轴的受力简图。图3.3因为整个轴所受弯矩较小，故可按轴的扭矩进行计算。画出其扭矩图，如下图图3.4这个位置的抗扭截面模量==887.4表11-5，资料【3】轴的扭转切应力=1.003Mpa查资料【3】表11-3得轴的许用扭转切应力[]=40-50所以,安全。4绞肉机的保养4.1绞肉机的操作流程A绞肉机在使用之前，有些零件需要清洗，在使用之前要仔细阅读使用说明书B按照说明书的讲解，把绞肉机组装好，之后接通电源，让机器正常转起来，再加材料C在绞肉之前，我们要将肥肉瘦肉骨头分开，如果不分开就放进绞肉机，骨头会把机器卡死。我们应该把肉切均匀，但不要放太多，否则会影响电机的工作，造成大故障，如果发现大故障，我们应该立即把电源切断，检查并且修理以后才可以通电D机器如果不能正常打火，应该去找专业人员维修，禁止私自拆卸E机器使用完成后，应该关闭电源，然后拆好清洗，放在干燥的地方，便于下次继续使用4.2绞肉机使用方法A清洗，绞肉机还没有在每个家庭里面普及到，但绞肉机的使用已经很常见，在我们每次使用绞肉机之前，都要好好把绞肉机清洗一下，我们每次使用过的绞肉机都要清洗一下，不然空气中的细菌进入绞肉机内部，时间一久，绞肉机堆满污垢。B安装绞肉机，我们在商店买了绞肉机，首先要检查绞肉机的每一个零件是否完整，仔细阅读使用说明书，按照说明书一点点地安装，在我们用完绞肉机之后，要记得清洗，否则零件可能会生锈，记得把绞肉机放在干燥的地方，便于下次使用。C操作使用绞肉机，在普通家庭里面，只要一买绞肉机，都会对它感到十分好奇，我们在使用以前，必须阅读说明书，按照上面指示，不要触电造成人员伤亡，最好让男性使用绞肉机，也可以两个人配合，但一定要注意安全。4.3绞肉机去绣方法A只要是铁，在空气中都容易发生化学反应而生锈，一般的金属制品生锈了，都可以用物理方法去锈，但如果铁的表面不是平面，用物理方法就比较困难了，绞肉机里面是螺旋状，就不能用物理方法去掉锈了，现在有几种去掉锈的方法，要防止绞肉机生锈，就要采取适当的措施，将细砂和黄泥参水混合起来，在绞肉机里面搅拌，这样就能将绞肉机里面的锈迹去掉。B我们也可以去超市里面买一些去锈用的去锈液，或者喷剂，但是不能对人身体有毒害作用，容易清理。C我们平常淘米用掉的淘米水也可以用来去锈，用淘米的水浸泡一下绞肉机，过一段时间，再用清水清洗绞肉机，就可以达到去锈的目的。设计总结第一点，我认识到了动手能力很重要，我在这次毕业设计中做了很多的重复性的工作，浪费了我很多的时间，但却加强了我的动手的能力，为我的设计积累了经验。于此同时，我总结出来了一条经验，就是设计不能成天想需要设计东西的结构，必须要我们去动手，因为在设计中会碰到很多我们想不到的东西，即使我们想的是好的。第二点，我知道了完成一个设计需要我去独立思考问题，还要去找资料。我一开始看到毕业设计题目，心里面没有一点想法，也不知道从什么地方去下手，在杨老师的细心帮助下，我开始查询