自动化切肉机设计

自动化切肉机设计

严洪国 1  通讯作者：张燕 2

山东协和学院 工学院，山东 济南 250109 山东协和学院 工学院，山东 济南 250109

摘要

为了实现自动进料、切块和自动出料的操作，设计出一款能将各种肉类食材自动切割成块的机械装置，并且此装置能够实现对清洗和剖切过的整只肉类进行处理。其次对其主要零部件进行了设计，并提出了肉类切块机的总体设计方案，主要包括对进料装置、纵向切割装置和横向切割装置的设计，最后对其主要传动系统进行设计，主要包括对带传动、齿轮传动的设计以及计算。

关键词：肉类切块机自动进料自动出料

1  研究意义

由于禽类产品组织结构特殊，且含有较多脂肪、蛋白等成分，这使得肉类切分难度大、效率低、劳动强度高，严重制约了肉加工工业的发展。随着家禽加工业的发展，传统的手工切割已经无法满足其需求，因此越来越多的人开始青睐这类机器。由于肉产品种类繁多，而且各种用途不同，这就导致了肉的大小也不尽相同，这样给肉产品的切割工作带来很大困难，尤其是对于小型加工厂来说更是如此。然而，在生产过程中，肉类切块机所具备的独特优势，使其超越了传统手工制作的局限性。因为它不仅能够提高工作效率，而且还能降低劳动强度，节约劳动力。一方面，其生产效率之高堪比人工数千倍，足以为企业带来更为显著的生产效益，从而创造更为丰厚的经济回报。从另一个角度来看，该工艺并不复杂，其生产难度较低，价格相对较低，但其性价比却十分优越。同时，由于肉类切块机是一种自动化程度极高的机械设备，可以对产品进行全程机械化控制，大大提高了工作效率和产品的质量。因此，该肉类切割设备可为企业节约成本带来巨大的生产效益，具备极高的研究价值。

2 方案设计

选用圆盘式切割方式，这种方式是刀具在做旋转运动时对肉类进行切割，但这种方式则需要将较高的力矩提供给刀片以满足切割要求，同时也对刀具刚度的选用提升了较高的要求。本文介绍了一种利用电机带动刀盘转动实现快速更换刀夹的方法。优点在于其简约的结构设计，以及易于拆卸和维护的特点。

3操作原理

操作原理为：将肉料投入进料口，随后通过进料口和倾斜的滑道进入旋转的叶轮中，叶轮的周围设有缺口，在离心力的作用下将肉料从缺口中甩出，然后进入辅料轮和辅助进料刀盘辊之间，二者工作方式为相对旋转，最终送入到圆盘刀片辊将肉类切割成纵向条状，再经过横刀片辊后被切成块状，从出料口排出。整机由电动机驱动，机架上安装有减速箱，传动轴与主轴相连。该设备的动力由三相异步电动机提供，各工作部件运行通过带传动和齿轮传动提供，使用同一动力源。整机结构紧凑合理，安装调试方便。该设计的优越之处在于，其进料口与工作部件相距甚远，而所有旋转部件则被机壳所包裹，从而极大地提升了使用人员的安全性。

4进料装置

在设计进料装置时，需要根据肉类的形状大小，精心设计进料槽，确保进料槽口长度不小于30厘米，并且为了避免在工作过程中卡死，因此将进料槽设计成倾斜且是V型的设计方案。在将肉类从上料料斗投入到叶轮的过程中，由于叶轮的离心力作用，肉类被甩出到切割装置中，由于叶片旋转产生的切力使肉不断地向前运动，因此，可通过调整刀片来控制输送速度，以保证肉品质量和产量。通过调节螺杆，可以调整滚筒调节盖与叶轮之间的距离，从而实现对送料速度的精准控制。

5 动力方案选择

在肉类切块机中，由于载荷变化较大，采用Y系列异步电动机作为原动件，初选电动机型号为Y112M-4,额定功率4kW,额定转速1440r/min,传动比i=2。各工作轴接收到动力的方式是通过带传动和齿轮传动的减速装置进行传递。其中，动力由电机提供并带动切片机构转动进行切割动作。下图2-8所呈现的是一份详细的动力传递路径规划方案。在皮带轮带型号选择的过程中，一般会出现平带与V带，这两种皮带型号相比较而言，V带具有更好的韧性，而且适合转速更高的皮带、在带轮直径很小的情况下，筛选机要求带轮直径较小而其转速又相对不高，故选用一般V带。

6  带传动设计计算

（1）确定计算功率：

查表3-5得工作情况系数：=1.2

=P=1.2×4=4.8Kw                             

应用于案例中的计算公式以及图表来自GB/T13575.1-92。在考虑到动力源和负载的性质工作情况对于带传动过程中能力的影响，我们将使用一个可靠系数大于1的工作情况系数，具体的选取方法请参考表3-5。该机主要由机架、主轴箱、带轮机构等部件组成。为了能够满足在一个班次的使用过程中负载变量浮动大且由Y系列异步电动机驱动的要求，下面选择K=1.2作为驱动方案

（2）确定V带的型号：

考虑到带传动在整个机组中是最容易损坏的结构，一旦发生故障，将会大大降低整个机组的产生效率，相对于整个机组，带传动的成本比较低廉，所以在本次的设计中，我们将窄V带作为安装解决方案。

根据P=FV的计算结果，可以得知转速是一直不会变化的，同时随着功率的不断提升，作用于带上的拉力也会不断增加，所以要选用带中拉力更大的带；功率不变的情况下，则选用拉力小一些的带。随着转速的增加，所需携带的带型逐渐减小，同时携带的中拉力也随之减小，但功率始终保持不变。

依据以及,查看图3.28将SPZ型窄V带作为传动带使用。

（3）确定带轮直径、：确定小带轮的基准直径

依据图3.28的推荐,小带轮可选用的直径范围是63~100mm,参照表3.3,选择=100mm。

验算带速v：v=7.536m/s                  

计算大带轮直径，由公式=i并根据表3.3加以适当圆整取=200㎜

参考文献

[1]李军.绞肉机的主要结构设计[J].现代工业经济和信息化,2022,12(11):40-41+56.

[2]卓丹丹.基于STEAM素养的小学科学教学实践探索——以自制家用“玩具版”绞肉机为例[J].华夏教师,2022(13):82-84

论文来源：2023届本科毕业论文（设计）

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