毕业论文-绞肉机的设计(1).doc

摘要摘要本文章论述肉类加工机械绞肉机工作原理和它的主要技术参数、生产能力及分析典型零件的结构设计。此绞肉机采用全封闭式的联轴器转动，具有很高的防护等级，运转平稳，结构紧凑，工作较可靠。该设备制造简单，线条流畅，没有可隐藏污渍的缝隙及伤害操作者的毛坯边，便于清洗，此绞肉机适合任何酒店、宾馆、餐厅、食堂绞肉馅之用。 此绞肉机主要是靠绞筒将托盘中的肉类推挤到推料螺杆的挤肉样板处，充分利用转动的切刀刃和挤肉样板上的排列有序的孔眼形成剪切的作用最后将肉切碎，并且在绞筒的作用下，将粗细均匀的肉粒不断排出挤肉样板外。这样，绞肉机料斗中的肉不断通过托盘进入绞筒，而肉馅不断被排出机外。由于绞肉机在日常生活中使用范围很广泛，能将大块的原料肉按要求绞成颗粒或肉泥状，这样更有利于和其它辅助调料混合，大大的满足了不同肉类加工的需要。关键词：关键词：绞肉机；挤肉样板；绞刀AbstractAbstractThe principle, technical pare-maters and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The typical parts of the structure design and production capacity analysis.This stage adopts the fully closed coupling turn, compact structure .smooth operation ,reliable.This equipment manufacture simple, smooth lines, no pollution to hide the gap and damage of the operator cutting edge , easy to clean, this stage for any restaurant ,hotel, stranding meat in the dining room. This stage mainly by the ground work rotating cylinder of raw meat hopper will be pushed to push of the screw crowded meat model place , make use of turning the blade and cut the meat of turning the holes on the crowded model of shearing action will chop the meat. And in the ground tube, under the action of meat from crowded meat model place continuously .so, the meat continuously through stage hopper into the ground tube, and meat is e*pelled constantly cake layer. This stage wide usage, can have a lump of raw meat according to requirement of process cut into particle or paste, facilitate and other materials mi*ed, meet different meat products need.KeyKey wordswords: stage, crowded meat model, reamer目录目录第一章绪第一章绪论论11.1 肉类加工发展11.2 我国大型绞肉机的发展2第二章工作原理及结构第二章工作原理及结构32.1 绞肉机的结构32.1.1 送料机构32.1.2 切割机构32.1.3 驱动机构42.2 绞肉机的工作原理4第三章电机的选择第三章电机的选择5第四章螺旋供料器的设计第四章螺旋供料器的设计64.1 推料螺杆的设计64.1.1 推料螺杆的材料 64.1.2 螺旋直径 64.1.3 螺旋供料器的转速74.1.4 螺旋节距74.2 绞筒的设计7第五章联轴器的选择第五章联轴器的选择95.1 联轴器类型的选择95.2 联轴器型号的选择9第六章绞刀的设计第六章绞刀的设计116.1 绞刀的设计116.1.1 刀刃的起讫位置126.1.2 刀刃的前角136.1.3 刀刃的后角156.1.4 刀刃的刃倾角166.1.5 刀刃上任一点位量上绞肉速度186.1.6 刀片的结构196.2 刀片磨损后的修复19修复工艺20理论分析226.2.3 结论24第七章生产能力分析第七章生产能力分析257.1 绞刀的切割能力257.2 绞肉机的生产能力 G257.3 功率消耗 N25第八章轴的结构设计及校核第八章轴的结构设计及校核278.1 拟定轴上零件的尺寸278.1.1 根据轴向定位要求确定轴径与长度278.1.2 轴上零件的周向定位288.1.3 确定轴上倒角尺寸288.1.4 求轴上的载荷298.2 校核轴的强度30第九章绞肉机的维护与保养第九章绞肉机的维护与保养319.1 绞肉机生锈去锈的方法 319.2 绞肉机的使用方法319.3 绞肉机操作规程32第十章第十章结论与展望结论与展望33参考文献参考文献34致致35第一章第一章 绪论绪论1.11.1 肉类加工发展肉类加工发展肉类机械加工的水平与整个肉类行业的现状发展密切相关，改革开放 30 多年来，国家政策的改变使农业经济得到迅速发展，畜禽业有了很大的进步，近些年来，中国已经成了肉类产销量增长最快的国家之一。据中国肉类协会的统计，2003 年达到 6932.94 万吨，人均占有量 53.3kg。到 2011 年，肉类发展更加迅速了，相应的国家法律法规也不断地在更新中。肉类的产量不断的增加，以及人们对肉类大量需求，并对肉类生产设备提出了更高的要求，从 1990 年至今，我国的肉类产量已经连续稳居世界第一，人均肉类消费量也超出了世界平均消费水平，但是我国肉类产品质量大多还是达不到欧美标准，出口量非常低，特别是最近出现的“瘦肉精”事件，更加影响到我国肉制品的对外出口。正因为这个，在国家“三农”政策的指引下，截至 2005 年底，中国肉类总产量将会达到 7500 万吨，肉类总产量也将达到 300 万吨。食品工业的发展离不开设计人员的辛苦，让设备和工艺共同发展，起到了重要的角色。应该让工艺和设备达到最佳配合，从而使新的设备不断革新和创新，有效的促进工艺的改善和发展。要使国内食品工业迈向现代化的必要条件是它们之间互相促进、互相完善。当国家的经济水平的提高和人民对食品工业提出了更高的要求。现代食品已经向绿色、方便、营养、功能食品的方向移动，并且功能食品将来估计要成为我们的主流食品，食品工业也将成为我国未来发展的经济支柱产业，特别是我国的装配食品机械加工工业发展将更加迅猛。在肉类的加工流程中，切碎、斩拌、搅拌工序要求的机械化程度最高，其中绞肉机、斩拌机、搅拌机是最基本的加工生产机械.现在很多肉类加工企业都要配备这三种设备。国内一些大型肉制品加工厂先后从国外进口了先进的加工设备，但是它的价格非常昂贵。目前我国中、小型肉类加工公司使用的绞肉机为国内自己开发设计的产品，我国的中、小型肉类加工企业都比较喜欢使用绞肉机来绞做各种食品肉馅，例如生产肉食便携带的罐头和各种真空压缩肉类食品等，绞肉机可以将肉类进行粗、中、细绞以满足不同工艺的要求，该机还可以成为其他原料的挤压设备。1.21.2 我国大型绞肉机的发展我国大型绞肉机的发展在国内，绞肉机的发展还要处于初级阶段，没有形成具体的规模，但是，随着改革开放，外国的先进技术传入到了国内，让国内的绞肉机得到了很快的发展。目前来说，大型的肉类加工厂都有大型绞肉机，并且形成了一定的规模。但是，先进的技术终究会被传播的，传到国内使企业的生产技术和效率得到了很大的提高，摆脱了过去老式的绞肉机绞肉效率低下的程度，然而，目前为止，好多大企业还在采用电机带动，皮带传输的方式来绞肉，但是它的结构简单，方便操作，需要工人去提供物料。后来，又发明了一种大型的绞肉机，结构与小型的绞肉机一样，但是进料的盘增加了一个输送螺旋，代替了人工进料，这是技术领域发展的很大进步。但是要求越来越高了，大型的绞肉机还要有去除筋骨的功能。后来，把绞肉机和斩拌机合并在一起，让他们的能力发挥到最强。提高了生产工作效率和最大的自动化。总之，在国外较先进绞肉机无论刀具结构、斩切方式、输送螺旋的形状等方面都有很多变化。一般，弹簧加载刀具可自动消除刀具与筛板间隙，使刀具与筛板制筋膜去除。然而它结构的优点是控制部分比较先进，在绞肉装置中装有温控和监控系统，绞肉温度超过预订范围或原料在原定时间内供给间断，机器会自动停机。在国外，绞肉机得到了翻天覆地的变化，具有很多优点，结构简单，成本低价，特别是除筋明显，我们要抓住这个优点和发展前途，更好的让绞肉机在除筋行业得到广泛的推广。第二章第二章 工作原理及结构工作原理及结构2.12.1 绞肉机的结构绞肉机的结构绞肉机主要是由驱动机构、送料机构和切割机构等功能机构组成的，如图 2.1 所示。图 2.1 绞肉机结构 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、螺柱 13、螺钉 14、双头螺柱 15、挡板 16、毡圈 17、弹簧垫圈 送料机构它包括托盘 6、绞筒 5 和推料螺杆 4。它的作用是将物料肉运送到切割机构，并在绞筒前端对物料进行切割挤压，排除到机器外。 切割机构它主要包括三种零件：旋盖 1，挤肉样板 2,绞刀 3。它的主要作用是模板孔将塞满的肉切成材料和挤肉模板的孔规格，根据不同的生产技术要求，可以随时拧开旋盖更换。 驱动机构包括电机 8、联轴器 7。电机的作用是将电能转化成机械能，是用它来驱动机械设备，有些设备只配一台电机，如单轴钻床等。而有些机械设备配有多个电机，如起重机上配有三台电机。联轴器的作用是将主动轴和从动轴连接起来带动一起旋转的一种设备，它们旋转可以使其达到传递扭矩的作用，有些联轴器的功能还包括缓冲作用，减振作用等。2.22.2 绞肉机的工作原理绞肉机的工作原理当绞肉机正常工作时，首先打开电源，使机器运转起来，然后放下物料，物料本身的重量可以让它进入到螺旋供料器，并且旋转到前端绞刀处，连续地把物料送往绞刀口进行绞碎。由于螺旋供料器的螺距前面比后面要大，但螺旋轴的直径前面比后面小，就这样对物料有一定的挤压力，这个挤压力将强迫已切碎的肉从挤肉样板上的孔眼里排出。如果我们有一整块肥肉加瘦肉的话，我们需要将它们分离，制作我们的罐头时，肥肉和瘦肉的结构和口感都不一样，肥肉用粗绞，瘦肉用细绞，这样可以来调换前端的挤肉样板来实现，这样可以满足不同人群对肉颗粒粗细的要求。挤肉样板配置有几种不同型号规格的孔眼，通常直径为 810 毫米是用来粗绞的，要细绞的话就选用直径 35 毫米的孔眼。粗绞与细绞的格板，它们的厚度都要根据实际的加工条件来算出来，一般选用 1012 毫米普通钢材。因为样板分粗绞和细绞，细绞的孔比较小，肉不容易排出去，它的转速就要低点，选用 600-1500 转/分。那粗绞的就要旋转旋转速度大些。但最大不能超过 3000 转/分。由于挤肉样板上的孔眼的总面积不变，当螺旋转速太快时，肉不能很好的排出，使肉类在绞刀旁堵塞，造成绞刀负荷突然增加，这样使用会对电动机产生不利的影响。绞刀刃口是顺着切刀安装的。绞肉机的绞刀用工具钢制造，刀口锋利，使用一段时间后，刀口会变钝，现在就应该更换新刀片或重新打磨，否则有些物料不是切碎后排出来的，而是由挤压、磨碎后成浆糊出来的，直接影响肉制品质量。推料螺杆在绞筒里旋转，必须要防止螺旋与绞筒的内壁相碰，若稍稍相碰，就会有铁屑产生，影响到食品安全，同时也使机器损坏。但是它们的间隙又不能太大，太大会影响推杆的工作效率和它的挤压力，更可能使肉类磨成浆状从间隙流出来，所以这就要求更高的装配零部件的加工等。第三章第三章 电机的选择电机的选择电动机主要分为同步电动机和异步电动机两类，我们需要根据实际情况去选择电动机，具体选择电动机的基本原则是：a、电动机的机械特性、启动、调速、制动及其它控制性能应该满足机械特性和生产加工工艺过程的要求，电机工作过程中会对电源产生不利的影响（如电压波动、电波干扰等） ，也应该控制在一定范围内；b、按预定的工作制、冷却方法基辅在情况所确定的电动机功率，电动机的温升应控制住一定范围内；c、根据环境条件、运行条件、传动方式、安装方式，选定电动机的结构、安装、防护形式，都要根据实际的应用条件去逐个验证，保证电机可靠工作；d、设计一台绞肉机需要考虑很多因素，比如绞肉机设备运行环境的控制，需要花费的成本，对环境造成的污染程度，能将污染控制到最低。使驱动系统经济、合理、节能和安全。N=0.68(KW) 取 N=750WWG G绞肉机生产能力，1000kg/h W切割 1kg 物料需要耗用能量，它的产值与孔眼大小有关，使 w 大就要让 d 小，当 d3mm，取 w1.310J/kg。伊塔传动效率，取 0.8所以根据 N750W，选用 Y80M2-4，所选 Y 系列电机的技术参数如下：（附图）电动机型号：Y80M2-4额定功率： 0.75KW满载转速： 1390r/min同步转速： 1500r/min 4 级重量： 17Kg附图 Y80M2-4 电机结构示意图第四章螺旋供料器的设计第四章螺旋供料器的设计4.14.1 推料螺杆的设计推料螺杆的设计推料螺杆的作用是将物料输送到前端，并且在前对物料挤压。如图 4.1 所示，设计时应用了一个变螺距、变根径的螺旋，即螺距采用后大前小设计，根径前大后小，这样推料螺杆与绞筒之间的空间逐渐变小就完成了对肉类的挤压作用。绞刀安装在推料螺杆的前端方形轴处，它的后端上设计了一个定位键与其主轴前端键槽相配合，更好的传递动力。图 4.1 推料螺杆推料螺杆的材料由于推料螺杆是直接接触到我们的食品，所以选用的金属材料必须符合国际食品标准，要对身体安全没有影响的。参照各种参数，综合推理而来，推料螺杆的材料选为不锈钢 1Cr13 螺旋直径0.06 m 取 D60mm5 . 2CGKDG生产能力,由原始条件，得 G0.15T/HK物料综合特性系数,得 K0.071-填充系数，得0.15堆积密度 t/m 猪肉的为 1.5t/m33 C与推料螺杆倾角相关系数，查2表 14得 C14.1.3 螺旋供料器的转速螺旋供料器的转速必须和联轴器的转速一样，综合考虑参考资料选择转速为 n1390r/min 螺旋节距根据实际设计考虑，查得螺旋节距为 tD=60 mm4.24.2 绞筒的设计绞筒的设计目前的市面上的绞肉机设计上存在着许多的不足之处，经常出现绞肉机伤人事件，每年都有几十起伤人事件。其中，操作不当是造成事件的一个因素，但机器设计不合理造成事件频发的比例更大。使用者为什么稍不注意就会被绞肉机绞进手。原因有三 ，其一，绞肉机高速运转，里面又塞满了物料（肉） ，使绞肉机不能正常的工作，需要人为的按压，导致手不慎被卷了进去。其二，肉类都具有粘附性，使肉紧贴机器内壁，使用者为了能让肉充分的绞碎，不慎用手去刮，导致悲剧降临。其三，就是绞肉机本身的设计有很大的缺陷，没有制定出合理的国家标准。综上所述，我根据绞肉机的不足对它做出了一些改变，绞肉机伤人的本质是机器跟人体有直接的接触，而我所做出的改变就是让推料螺杆避免和手接触，设置障碍，设计一个弯曲的进料口，也就是绞筒连接的进料口设置一定的弯曲度，可以避免绞肉机的转子直接和手接触。如图,但是，这种设计只能减少绞肉机伤人的概率，不能彻底的排除危险。关键还是操作者在使用过程中谨慎小心。图 4.2 绞筒弯曲部分图由于物料在绞筒内受到高速的旋转，且受挤压力的反作用力作用，物料就流向了后端，然后在流到绞刀处进行绞切，所以在绞筒内壁上开了 8 个止推槽.沿内壁均匀分布，如图 4.3 所示根据实际经验绞筒内壁与推料螺杆之间的要有合适的间隙，常选 3-5mm。间隙太大会使物料倒流;间隙太小易碰撞。并且产生一定的摩擦力，产生铁屑，使肉变质。绞筒金属材料可选用铸铁，选 HT200图 4.3 绞筒第五章第五章 联轴器的选择联轴器的选择联轴器主要是用来连接两轴（或轴与回转零件）以传递运动与转矩，也可以作为安全装置或定向装置。用联轴器连接两轴，只有在机器停止后，经过拆卸后才能使两轴完全结合或分离，如联轴器连接的电机和减速器；联轴器的种类很多，其中常用的已标准化。用联轴器连接两轴，由于制造及安装的误差、承载后形变以及温度波动的影响等原因，常常很难保证被连接的两轴严格对中，两轴间会产生一定程度的相对位移或偏斜，因此联轴器除了能传递所需要的转矩外，本身还因具有在补偿两轴间偏移的能力，否则就会在联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，甚至引起强烈振动，进而影响机器的正常运转。联轴器的类型繁多。看其是否包含弹性元件，可以划分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。刚性联轴器是根据正常工作时是否允许两个半联轴器产生相对位移又分为固定式刚性联轴器和可移式刚性联轴器。固定式刚性联轴器必须对中被连接的两轴轴线，因为它不能补偿两轴的相对位移。其常用类型有套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器等。可移式刚性联轴器可以通过两半联轴器间的相对运动来补偿被连接两轴的相对位移。其通常用的类型有十字滑块联轴器、齿轮联轴器和万向联轴器等。弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振动和缓解冲击的能力，而且能够通过弹性元件的变形来补偿两轴的相对位移。其常用类型有弹性销联轴器、弹性套柱销联轴器和胎式联轴器等。5.15.1 联轴器类型的选择联轴器类型的选择根据机械设备工作的特点和使用具体的要求，结合各种联轴器的各个特点来选择联轴器型号。大致来讲对两轴的对中要求比较高，轴的刚度比较大时，可选用套筒联轴器或凸缘联轴器；如果两轴的对中困难或轴的刚度较小时，则就该考虑对轴的偏移具有补偿能力的弹性联轴器；如果传递转矩比较大时，应考虑凸缘联轴器。5.25.2 联轴器型号的选择联轴器型号的选择不同的联轴器有不同的功能，要选择符合自己设计要求的联轴器，需要考虑下面的许多因素，根据传递转矩、转速和轴的直径选择联轴器的型号，从联轴器标准中查阅资料选用。所选用型号必须满足以下条件：a、计算出的转矩 Tc 应小于或等于所选型号的公称转矩 Tn:TcTnb、转速 n 应小于或等于所选型号的许用转速n:nnc、轴的直径应在所选型号的孔径范围之内：dminddma*已知电机功率 P=0.75KW,转速 n1390r/min，电机伸出端直径为 19mm,推料螺杆直径为 17mm,可计算得其名义转矩为：Tc=KAT=9550KAP/n=8.76Nm KA工作情况系数，查书机械设计基础表 11-10 ，KA取 1.7n工作转速（r/min） P传递功率（KW）查资料4P283，选型弹性活销联轴器，它的通用性好，适用范围广，拆卸方1LF便，适合于轴线对中安装困难、尽量减少辅助工时的工况环境。 其公称转矩，所以 TcTn，满足条件。许用转速为mNTn1613640（联轴器材料为钢） ；10230（联轴器材料为铁） 。轴孔直径min/rmin/rd=1219mm第六章绞刀的设计第六章绞刀的设计刀具结构设计的特点是空间角度很难计算，形状复杂和绘图难，形状相似尺寸繁多。随着、模具制造的技术、五轴联动的数控刃磨技术的快速发展，现在已经可以加工非常复杂的形状的金属切削刀具。所以，现代的设计人员要不断地创新，利用自己的社会阅历和所学知识在软件的基础上开发新功能的刀具。那样，国家才会发展，社会才会进步。在生产加工中会遇到各种各样的刀具，形状复杂，为了方便刀具工作，设计人员还要考虑到刀具的可换性，还要考虑它的排屑能力。设计人员要充分利用现在先进的三维软件，更能有效的完成刀具的设计及改装，当前，我们接触到的软件有 CAD 二维、UG、Pro/E、solidworks 等几种，有些企业自己在 CAD 软件的基础上自己开发，让它能更好的为企业服务。这些软件集三维实造型、平面绘图、工程分析、数控加工、零件组装等模块于一体，形成了很完善的刀具设计软件系统，有比较强的自己更改与设计及编程的强大功能。免去了在图纸上手绘的麻烦，充分的提高了效率，让企业能快速的进入到生产模式化。绞刀的作用是切割物料。它的内孔为方形，安装在推料螺杆前端的方轴上随其一起旋转，不容易脱离，可以很好的切割物料，刀刃的安装方向应与推料螺杆旋向相同。两者同时旋转，转速与电动机同步，绞刀的规格有 2 刃、3 刃、4 刃、6 刃、8 刃。由于是食品类切割，食品与人体直接接触，所以绞刀材料需要耐腐蚀，安全可靠。绞刀用 W18Cr4V 材料制造，淬火硬度为 HRC55 ，刃口要锋利，与样板配合平面应平整、光滑。避免发生摩擦。6.16.1 绞刀的设计绞刀的设计绞刀的几何参数对所绞出肉的颗粒大小以及产品质量有非常大的关系，现对十字刀片的各主要几何参数进行设计。 十字刀片如图(6.1)所示。其中每一个刀刃部的绞肉线速度分布可以从下面的图形看出。从图行中不难发现刀刃部任一个点位置上有且只有法向速度。 v图 6.1 绞肉机绞刀片示意图其值为： （） （1）30000nvpRr式中：刃部任一点线速度 ms；pv刃部任一点至旋转中心距离 mm；n刀片旋转速度 rmin；r刀刃起始点半径 mm；R刀刃终止点半径 mm；我们从任何一叶刀片的横截面上不难发现图(6.1)AA 截面，它的刃部后角较大，其前角及刃倾角都为零。 因此，该刀片的几何参数(角度)不是很合理。故选择网眼扳和刀刃为对象，在充分了解各个参数后，比较的作用，能产生什么样的影响，都要我们具体去分析。6.1.1 刀刃的起讫位置当绞肉机在正常工作时，刀具正常做旋转运动，从（1）式中能得出，当转速达到一定值时，刀刃离中心点越远，那时的绞肉线速度就越大。并且在联轴器带动的推料螺杆转动中，速度一定，则绞肉时刀片会产生的大量的热能，会影响到肉的质量，所以计算出与网眼板接触单位时间内产生的热量为：（2）VFQ式中：Q单位时间内刀刃切肉所产生的热量（Js）任一刀刃切割肉的线速度（ms）F绞肉时任一与网眼板相接触的刀刃上的切割力（N）（参照刀刃的前角式4)因此，绞肉线速度越快，所产生的热量也就越大，那样就会使肉类在机器内变质，达不到预期的生产加工的目的。所以绞肉的线速度不能过高。 根据实践中可知，我们知道一般绞肉时刀刃切割肉的线速度处在 440 一 1760mmin 之间最为理想，故由这些计算数据可大致算出刀刃的起讫位置，即刀刃的起点半径和终点半径 R。根据式1得：（3）n30000我们已知十字刀片得转速n1390r/min当时，min440m/min=7.3m/sr当时， minRRmmR3 .29139030000/圆整后取:r=15mm R=45mm6.1.2 刀刃的前角每当十字绞刀绞肉时，与任一网眼板接触，刀刃上受到的力如图(6.2)所示。图6.2 与网眼板接触的刀刃受力分析根据图6.2可知：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）cos)1 ()(2nnFFFF式中：F绞肉时与网眼板接触的刀刃的切割力（N）刀片绞肉时肉的剪切抗力（N）F肉被剪切时与前刀面摩擦系数刀刃与网眼板摩擦系数 刀片的前角（）900肉被切割时作用于前刀面的压力（N）nF网眼作用刀刃上压力（N）nF由于 AF式中：肉抗剪应力，与肉质有关肉被剪切的面积，与网眼直径有关A 所以与肉质地及网眼直径有关，故选定网眼板后，可看成常量，所以令FF 。1CF 是网眼板作用刀刃的压力，因可当成刀片的预紧压力，是常量，所以令nF。是刀片切割肉时，肉对前刀面压力与速度v相关，所以令。2CFnFvnFF简化式4得：（5）cos)1 ()(221vFCCF从上面公式（2）和（5）知道，刀刃前角的大小，直接关系着绞肉过程中的切割力，以及切割肉时所产生的温度。 在刀片旋转速度以及螺杆进料速度呈定值的状况下，前角大，切割肉的力和切割肉的产热都小；反之，则大。但前角很大时，则因为刀具散热体积小而使切割肉时所产温度不能很快散发。因此，在一定的特定条件下，前角应当有合理的数值范围： 一般取：(肉质软取大值，反之取小值)4025 6.1.3 刀刃的后角刀刃后角的目的：一、减小后刀面与网眼板(包括三眼板)表面摩擦，进而可以减少摩擦产生的热量；二、在前角定值的情况下，其他因素不具有影响，增大后角能使刀刃比较锋利。而更加有利于切割肉类。此外，在磨钝标准VB下，后角大的刀片磨去的金属体积较大如图6.3所示。这就说增大后角可提高刀片的耐用度，但是刀片的NB被磨损了，刀刃的极度也会减弱，因此，我们要合理的完善这个控制数值范围。一般取：(肉质软取大值反之取小值)53 图6.3 后角与VB、NB的关系6.1.4 刀刃的刃倾角经过种种分析计算得出，前刀面和后刀面形成的刀刃可知刀倾角对刀片性能有所影响。在任一片刀片的法剖面内，当把刀刃放大时，可把刀刃看成是，半径为r的圆弧片段图 6.4，由于刀刃有刃倾角，所以在线速度方向的刀刃将变成椭圆弧(斜剖刀刃圆柱所得)图 6.4 刃倾角与刀刃锋利度椭圆的长半径处的曲率半径，即是刀刃实际纯圆半径。 er0其关系为： （6）cos0nerr综上所述，增大刀倾角的绝对值，就可以减小刀刃的实际钝圆半径，这er0就是说增大了刃倾角就能使刀刃变得锋利。如果当刀刃起讫半径 r 及 R 确定后，它的最大初始刃倾角就能定下来了 参max0见图 6.5：图 6.5（7）Rr /arcsinmax0初始刃倾角计算公式： 见图 6.6（8）)/(220bRbrarctg公式中：r刀刃起始点的半径(mm)； R刀刃终止点的半径(mm)；b叶刀片外端的宽度（mm）;初始刃倾角；0图 6.6 初始刃倾角计算示意图6.1.5 刀刃上任一点位量上绞肉速度当计算出了刀刃倾角，那任一点相对于网眼板的速度，将其分解为垂直于v刃的法向速度分量和平行于刃的切向速度分量。参见图 6.7nvrv即：vvvn其值为：)(30000Rprpnv图 6.7 刀刃上任一点的速度示意图又因为：/sin所以：30000sincos222R整理得：30000/sin222Rnvn （）30000/sinnRv Rpr式中：与刀刃相切的圆计算半径 mm；刀刃上任一点位置的法向速度分度 ms；nv刀刃上任一点位置的切向速度分量 ms；v刀刃上任一点至刀片旋转中心距离 mm；刀刃的初始刃倾角；r刀刃的起点半径 mm；R刀刃的终点半径 mm；6.1.6 刀片的结构根据以上对绞刀各个几何参数的分析，每个参数都是严格的计算出来的，所以得出绞刀的结构图（图 6.8） ，此绞刀的特点：a、绞刀后角取 4 ，刀片的寿命较长；b、绞刀的前角取 30 ，就可减小绞肉时的力及功率； c、增加了刃倾角，就能增加刀刃的锋利度；d、采用全圆弧形前刀面结构，就能改善刀刃的强度；e、采用可换式刀片的结构，以便节约刀体的源材料并可选用不同的几何参数刀片。图 6.8 2 刃、4 刃、8 刃绞刀6.26.2 刀片磨损后的修复刀片磨损后的修复如图 6.8 所示为修复后的刀片平面图，绞肉机刀片的切削刃因强烈的磨料磨损导致耐用度很低。因此我们需要研究一种相对更好的刀片修复方法。其中有一种工艺是将磨损的刀片预加热到塑性变形的程度， 然后将模具内多余金属强移到磨损的切削刃上去，目的是能补偿磨损余量。修复工艺一般绞肉机刀片需要用热塑性变形的方法来修复，但它是由两个阶段配合使用的，第一阶段,毛坯平面可以变形过程，金属将向厚端流动（如图 6.9.a） 。第二阶段,就要向楔形凸模平镦一样的方法去研究，金属流进端面的缝隙内。图 6.8 修复后的刀片平面图图 6.9 修复绞刀刀片的成形图a 第一变形阶段；b 第二（最终）变形阶段；1 凸模上的凸台；2 凹模上的凸台；3,4 凹口模具的结构如下图 6.10 所示，这样不仅仅可以保证金属的最佳分布，并且能达到所需的表面质量。图 6.10 修复刀片的磨具图1 凸模；2 凹模；3 下凹模；4 刀片；5 心棒；6 顶杆理论分析第一阶段的变形分析可以充分利用滑移线发和工程计算法。平镦楔形毛坯如图 6.11.a 所示。根据该图所示，有假定中性层，金属相对这中性层流到对侧的毛坯厚端和薄端上。鉴于上面的平镦图，法向应力图是在滑移线基础上绘制的（如图 6.11.b） 。法向应力值在中性层上是最大的值。 但是就那我们的自己意愿来说只希望金属能够向厚端的一方流动， 因此，假定采用，毛坯薄端线上的中性层位置。在这种状况下，法向应力图仅代表左面的“分支”图。如图 6.11.b 所示， 其距 y 轴的距离为 LHO，若热锻模对金属流动，取模具壁上最大摩擦情况（对于图中我们可以充分利用资料查询得到的摩擦系数等于 0.5） ，则为了描述法向应力用下列方程：y = s 1+ln （1）1hrh式中 s 变形温度时金属屈服极限：一楔形毛坯的楔角度。h 被研究截面内的毛坯高度，hr 在中性层线上的毛坯高度。图 6.11 平镦楔形毛坯图（A）和法向应力图；1 刚性区；2 塑性区对于设计的现实状况，若取图 6.8 和图 6.9 中的特殊符号，方程（1）可写成下式：y = s1+ln (2)1H1H沿整个刀片变形表面的体积，根据方程（2）的积分求得：式中 n 刀片数，n=4；L 刀片切削部分的长度（见图 6.8） L0 中间截面内刀片的宽度，L0 =( a + b）/ 2 ； 刀片的楔角度， =2arctg2L0H1-HH， H1 -刀片的厚端和薄端的高度（见图 6.9） 。 第二个变形阶段是利用为确定封闭模锻力且金属流入缝隙的方法进行的。 在最大摩擦的情况下，金属沿边壁 NM 移动法向应力（见图 6.9）可使用下式确定：yA=s（0.578+h/s）(4)式中 h-边刃高度（在被研究的情况这是修复后的刀片切削刃的所需高度） ；s-刀片工作刃的厚度。 当金属流进缝隙时，金属正处于塑性变形状态，所以滑移点从 A 点沿模具的倾斜表面通过到 B 点是滑移线的回转角 1 将等于 (/2） ,因为当摩擦达到最大时，A 点的滑在移线相切于 0 角下的垂直壁，且对斜壁应位于 90 度。于是，在 C 点将等于: 平均按公式（2）确定应力。在 C 点内的法向应力可按以下公式求得：总力积分求得：公式（7）分析得，最大变形力值是在变形过程的上达到的。从推算公式中同样可以看出，随着刀片楔角的减小，变形力逐渐的变大。例如，当十字绞刀后表面的平面倾角从 6 度增大到 10 度时，变形力下降 50KN。 从理论的角度去解释，特点如下：1） 增大凸、凹模上凸台的斜角（/2）可以大大降低变形力，从而促使提高模具的耐久度。 2） 当凸模与凹模闭合时，金属可以流进切削表面的最大磨损处。 3） 当发生塑性变形时，金属沿剪移表面流动可强化机械表面。 4） 凸模和凹模上凸台 1 和 2 彼此相对对称配置（如图 6.9.b）可充满凹口 3 和 4。 结论1. 十字刀片在绞肉机里的应用非常重要，不仅影响到肉类加工质量的好坏，还对食品安全起着重要的作用，在保证健康安全的情况下，让金属材料达到最好的功能，不让出现其他问题。2. 金属可以从非工作表面移动到刀片磨损段处所需的力为 2000KN。第七章第七章 生产能力分析生产能力分析7.17.1 绞刀的切割能力绞刀的切割能力切刀的切割能力，可用下式计算：式中：F绞刀切割能力（）；hcm /2D挤肉样板外径（mm）；取 72mmn绞刀转速（r/min ）;查得 1390r/min孔眼总面积与样板面积之比，一般取 0.30.4；取 0.4Z绞刀刃数；取 47.27.2 绞肉机的生产能力绞肉机的生产能力 G G生产能力 G（kg/h）：式中：1F被切割 1kg 物料的面积，其值与孔眼直径有关（hcm /2）； A绞刀切割能力利用系数，一般为 0.70.75； 关于 F1的值：它取决于物料的种类和样板上孔眼直径的大小，对于肉类，F1值如下：孔眼直径为 2mm 时，F1=1100012000(cm2/kg) 孔眼直径为 3mm 时，F1=60007000孔眼直径为 25mm 时，F1=700-1000由此可见，孔径，F1，则 G。7.37.3 功率消耗功率消耗 N N功率消耗 N 可用下式计算：(kw)WGN式中：G生产能力W切割 1kg 物所用的能量，这与孔的直接有关（kw.h/kg）；传动效率；对鲜肉： 孔径为 2mm 时，能量消耗比率 W孔径为 3mm 时，能量消耗比率 W孔径为 25mm 时，能量消耗比率 W0.0004对冻肉：孔径为 2mm 时，所需消耗能量比率 W0.019孔径为 2mm 时，所需消耗能量比率 W0.01由生产能力计算可知，在 n、D 一定的条件下，绞刀的刃数越多，生产能力越大。但是不同刃数的绞刀应与不同孔径的挤肉样板相匹配，才能得到较为合理的生产量和功率消耗。在使用过程中，可根据附表中推荐的值来选用。表 7.1 生产能力推荐表样板孔径 mm38、1016绞刀刃数842生产能力 kg/h80010001400第八章轴的结构设计及校核第八章轴的结构设计及校核8.18.1 拟定轴上零件的尺寸拟定轴上零件的尺寸轴是一种重要的非标准零件，它的功能主要是支持旋转零件（如齿轮、凸轮、带轮等）并能传递运动和转矩。它的结构和尺寸由被支持的零件和支撑的轴承的结构和尺寸决定。轴的材料是决定轴的承载能力的重要因素。选择轴的材料应考虑工作条件对它提出的强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性方面的要求，同时还应考虑制造的工艺性及经济性。根据轴向定位要求确定轴径与长度轴的直径应满足强度和刚度要求。此外，还要根据轴上零件的固定方法、拆装顺序等定出各轴段基本直径。各轴段直径的确定，应考虑轴上载荷的大小。但初步确定轴的直径时，一般不知道支反力的作用点，就不能确定轴上弯矩的大小和分布情况，因而也不能按轴上的具体载荷及应力来确定轴的直径，只能按扭转强度来初步估算轴的直径，圆整后作为承受扭矩轴段的最小直径。轴的最小直径也可用类比法确定，凡用作固定和定位的轴肩和轴环，应保证一定的高度a(0.070.1)d(d 为配合处的轴径)，安装滚动轴承处，按安装尺寸查轴承标准。非定位轴肩高度一般取 a12mm；轴环宽度 b1.4a,与标准零件配合处的直径，必须符合相应的标准尺寸系列。轴的长度应根据轴上零件的宽度以及各零件之间的相互配置确定。长度尺寸的确定是轴的各段长度与零件的尺寸及相关零件间的互相位置有关；为使轴上零件可靠的固定，应使配合段轴的长度稍微小于轮毂宽度（23）mm。图 8.1 轴的结构确定轴的各段尺寸：1）为满足联轴器的轴向定位要求，考虑到=16.19 mm,轴颈上有一键槽，3dnPC所以要将轴径增大 5%，及伸出段轴径为 17 mm，过渡到端需制出一轴肩，取端轴径为 26mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度为 26 mm.2）端螺杆直径前面已确定，为 30mm，为增加挤压力，将螺杆轴制有一定锥度，取段右端轴径为 26mm.3）根据刀具孔为方型，高度为 8mm，厚度为 8mm，为防止刀具轴向滑动，取段轴宽为 8mm，长为 8mm.4)为防止轴径变化太大，使刀具轴被折断，取段为过渡轴，轴径为 20mm.5）为防止刀具与挤肉样板发生碰撞，在段左端安放了 2 个标准型 GB93-87 型弹簧垫圈，从而使轴承与轴贴合。轴上零件的周向定位键连接通常是用来实现轴和轴上零件（如带轮、齿轮、凸轮等）之间的周向固定以传递运动和转矩。有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动等。键连接的结构简单，工作可靠，装拆方便，因而获得了广泛的应用。在键连接的设计过程中，一般式先根据使用要求选择适当的类型；再根据轴的直径及轮毂的长度选择键的相关尺寸；最后进行校核强度。半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。查资料3可知，键槽用键槽铣刀加工，长为 18mm（标