肉品加工設備—拌餡機的設計

1、課 程 設 計 說 明 書學生姓名:曲志新學 號：201219030423學 院:機械工程學院班 級:機械124題 目:拌餡機的設計 指導教師： 陳向偉 職稱: 教授 2015 年 11 月 24 日目錄一緒論21.肉制品加工機械的發(fā)展現(xiàn)狀22.拌餡機的簡介3二拌餡機設計方案的擬定與分析31.攪拌器箱體的設計32傳動方案的擬定和分析33.攪拌器的設計4三拌餡機各零件的設計與計算 41.選擇電動機42.計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比53.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)54. V帶傳動的設計65.齒輪傳動的設計76.軸的設計107.鍵的設計10四設計小結及體會11參考文獻12一緒論1.肉制品

2、加工機械的發(fā)展現(xiàn)狀隨著國民經(jīng)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(xiàn)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(jīng)濟的支柱產(chǎn)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(xiàn)代化水平，在很大程度上依賴于食品機械的發(fā)展及其現(xiàn)代化水，離開現(xiàn)代儀器和設備，現(xiàn)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(xiàn)代化邁進的必要條件。肉類加工最初的目的靠抑

3、制或阻止微生物的腐爛來到達保存。早期肉制品加工就是以此原理為基礎上發(fā)展的，此外防止變質也起到保存風味和營養(yǎng)的目的。肉類加工機械是肉類工業(yè)發(fā)展必須而重要的保障。在上個世紀八十年代中期，原國家商業(yè)部為了提高我國的肉類深加工技術，開始從歐洲進口肉類加工設備。從那時開始，我國的肉類加工企業(yè)開始認識和了解現(xiàn)代化的加工設備、工藝及產(chǎn)品；肉類加工機械制造廠家也開始接觸先進的肉類加工設備，并開始借鑒國外的技術開發(fā)中國自己的產(chǎn)品。在肉類加工的過程中，切碎、斬拌、攪拌等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機械。幾乎所有的肉類加工廠都具備這3種設備。我國的科研院所、食品機械研發(fā)部門將大部分

4、精力用于飲料、包裝、糧食、乳品等加工業(yè)的設備研制，而對肉類加工機械比較忽視。目前肉類加工機械的開發(fā)主要是肉類機械制造企業(yè)自身根據(jù)市場的需求在進行調整，而且能自行開發(fā)研制的肉類加工機械制造企業(yè)寥寥無幾。我國的肉類加工機械制造企業(yè)大部分規(guī)模不大，而開發(fā)產(chǎn)品所需的投入?yún)s較大。所以大部分廠家都不愿意投入開發(fā)，而僅限于仿制和改制。注重的只是那些低成本、易制造，并能短期產(chǎn)生效益的簡單設備。我國的知識產(chǎn)權市場不規(guī)范，導致開發(fā)出來的產(chǎn)品得不到知識產(chǎn)權的保護。一些企業(yè)在投入較多的財力、物力、精力開發(fā)研制的新產(chǎn)品，上市不久就被仿制，有很多企業(yè)在花了很多精力研制出新產(chǎn)品后，很快就被仿制，成了別人的產(chǎn)品。致使企業(yè)不愿

5、花錢去進行技術創(chuàng)新。很多肉類加工企業(yè)對我國肉類加工機械的整體技術水平認識不足，只注重設備的價格，導致了低檔次產(chǎn)品的發(fā)展，變相的阻礙了肉類機械的升級換代和創(chuàng)新。另外，我國的整體機械加工配件制造業(yè)和原輔材料提供的技術水平也造成了肉類機械與歐美同類設備相比所存在的差距。2.拌餡機的簡介拌餡機是用于混料的必備設備，效率高，便于操作，是制作風干腸類產(chǎn)品、粒狀、泥狀混合腸類產(chǎn)品、丸類產(chǎn)品的首選設備，同時也是生產(chǎn)水餃、餛飩類面食產(chǎn)品的可選設備。拌餡機對粒狀、粉狀、泥狀、糊狀、漿狀物皆有很好的適應性和混合效果。對塊狀物有較好的保型性，具有正反轉功能，具自動出料功能。 其具有以下優(yōu)點： （1）效率高，混料速度快

6、； （2）操作簡單，方便自如； （3）自動出料，勞動強度更低； （4）獨有的旋齒排列形式使物料混合更均勻，單次裝料量更多； （5）獨有的三層密封保護使設備使用壽命更長，清洗更方便。二拌餡機設計方案的擬定與分析 拌餡機要求的加工效率為每小時一噸的產(chǎn)量。1.攪拌器箱體的設計考慮機械的大小和產(chǎn)量，拌餡機要求的加工效率為每小時一噸的產(chǎn)量。初步設計攪拌箱體的長為600mm，箱體的寬為420mm，箱體的高為510mm，底部設計為圓柱面。 2傳動方案的擬定和分析根據(jù)實際情況及參考文獻資料。初步選定工作軸（即螺帶軸）的轉速nw=78r/min，工作機所需功率Pw=1.1kW。電動機減速使用帶傳動帶動齒輪傳動進

7、行減速。根據(jù)這些條件來選擇合適的電動機；計算傳動裝置的總傳動比，并分配各級傳動比；計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。3.攪拌器的設計考慮物料的形態(tài)和性質，攪拌器采用螺帶式的方案。正反旋轉螺條安裝于同一水平軸上，形成一個低動力高效的混合環(huán)境，螺帶狀葉片一般做成雙層或三層，外層螺旋將物料從兩側向中央?yún)R集，內層螺旋將物料從中央向兩側輸送，可使物料在流動中形成更多的渦流，加快了混合速度，提高混合均勻度；采用皮帶輪帶動擺線減速機驅動，相對于齒輪減速機的大扭矩，皮帶傳動的彈性連接有在超載時保護傳動部件的優(yōu)勢。三拌餡機各零件的設計與計算 1. 選擇電動機（1）選擇電動機類型 按已知工作條件和要求，選用Y系列一般

8、用途的三相異步電動機。（2）選擇電動機容量 電動機輸出功率Pn=。式中，為電動機至工作軸的傳動裝置總效率。=bgr3。取V帶傳動效率b=0.95；滾動軸承效率r=0.99；8級精度齒輪傳動（稀油傳動）效率g=0.97。則總效率=bgr3=0.95×0.97×0.993=0.894故 Pn=kW=1.23 kW因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率Ped只需略大于Pn即可。根據(jù)Y系列電動機技術數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率Ped為1.5 kW。（3）確定電動機功率 工作機軸轉速nw=78r/min，V帶傳動比范圍為2-4，單級圓柱齒輪傳動比范圍為3-5。則總傳動比范圍為（2×3）-（

9、4×5）=6-20，可見電動機轉速可選范圍為：468-1560 r/min。符合這一范圍的同步轉速有1000 r/min、1500 r/min兩種，綜合考慮總傳動比、重量等因素，選取同步轉速為1000 r/min的Y系列異步電動機，電動機型號為Y100L-6，其額定轉速ned=940 r/min。電動機的型號及主要尺寸如下表所示：型號額定功率Ped/kW額定轉速ned/( r/min)同步轉速n/( r/min)電動機中心高度H/mm外伸軸直徑和長度D×E/( mm×mm)Y100L-61.5940100010028×602.計算傳動裝置的總傳動比和分配

10、各級傳動比（1）傳動裝置總傳動比i=12.05（2）分配傳動裝置各級傳動比 為使帶傳動的外廓尺寸不致過大，取傳動比為ib=2.8，則齒輪傳動比ig=4.303.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉速1軸轉速 n1= r/min =335.7 r/min2軸轉速 n2= r/min =78.0 r/min（2）各軸功率1軸功率 P1=Pn×b×r =1.23×0.95×0.99=1.16 kW2軸功率 P2=P1×g×r 2=1.16×0.97×0.992=1.10 kW工作機軸功率 Pw= P2=1.10 kW

11、（3）各軸轉矩電動機軸轉矩 T0=9550=13.02 Nm1軸轉矩 T1=9550=33.00 Nm2軸轉矩 T2=9550=134.68 Nm工作機軸轉矩 Tw= T2=134.68 Nm傳動裝置運動和動力參數(shù)計算結果如下表所示電動機軸1軸2軸工作機軸轉速n/( r/min)940335.778.078.0功率P/kW1.231.161.101.10轉矩T/(Nm)13.0233.00134.68134.684. V帶傳動的設計（1）確定計算功率PdPd=KAP查機械設計基礎表8-4得KA=1.1，Pd=KAP=1.1×1.5=1.65kW。其中KA為工況系數(shù)，P為電機的額定功率

12、。（2）選擇V帶型號根據(jù)Pd=1.65kw，n=940r/min，在機械設計基礎圖8-5上確定選型點，選型點落在A區(qū)，選用A型V帶。（3）選擇帶輪直徑D1，D2根據(jù)選型點位置，推薦D1=80-100mm，選D1=100mm。驗算帶速VV=5.02m/s，帶速在5-25m/s之間，D1選擇合適。確定大帶輪直徑D2= i1 D1=2.8×100=280mm。（4）確定中心距a和帶長Ld 設計條件中沒有限定中心距a，故可初選中心距a00.7（D1+D2）a02（D1+D2），0.7×（100+280）a02×（100+280）得 266mma0760mm初選a0=400

13、mm。帶長L2 a0+×（D1+D2）+=1417.2mm查表，取Ld=1400mm。中心距aa0+=391.4mm，即中心距a=392mm。（5）驗算小帶輪包角11180°-×57.3°=153°>120°，合適。（6）確定V帶根數(shù)z按式（8-12）z= 由表8-3查得V帶基本額定功率P0=1.07kW由表8-6查得V帶額定功率的增量=0.11kW由表8-7查得小帶輪包角修正系數(shù)K=0.96由表8-2查得帶長修正系數(shù)KL=0.93代入求根數(shù)公式得，z=1.74取z=2，選z=2根帶（7）確定出初拉力F0F0=500（）+qv2

14、查表8-8，V帶單位長度的質量q=0.10kg/m；式中 Pd=1.65 kW, z=2,v=5.02 m/s, K=0.96，代入得F0=134.33N（8）計算作用在軸上的壓力QQ=2zF0sin=2×2×134.33×sinN=536.32N5.齒輪傳動的設計齒輪傳動采用單級直齒圓柱齒輪傳動。小齒輪輸入功率為1.16kW，轉速n1=335.7 r/min，傳動比i=4.3。（1）選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)根據(jù)實際情況，選大、小齒輪材料用45鋼，表面淬火，齒面硬度45HRC。H1 =H2 =500MPa+11HRC=995 MPa；F1 =F2

15、=160MPa+2.5HRC=272.5 MPa.這是一般的機械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為8級精度。選小齒輪齒數(shù)z1=21，z2= z1×i=21×4.3=90.2，取z2=90，傳動比i= z2/z1 =4.29。 （2）按齒根彎曲疲勞強度設計硬齒面齒輪傳動，按彎曲強度設計：m確定式中各項數(shù)值：因載荷均勻平穩(wěn),查表得K=1.1；T1=9.55×106 =9.55×106 Nmm =3.30×104 Nmm按對稱布置，硬齒面齒輪，選取d=0.7；查表得，YFa1=2.76, YSa1=1.56YFa2=2.20, YSa2=1.7

16、8YFa1 YSa1=2.76×1.56=4.30YFa2 YSa2=2.20×1.78=3.92因兩齒輪許用彎曲應力相等，選取YFa YSa 值大的設計，即按YFa1 YSa1=4.30設計齒輪模數(shù)。將確定后的各項數(shù)值代入設計公式，求得m= mm=1.55 mm查表得，選取第一系列標準模數(shù)m=2mm。齒輪主要幾何尺寸：d1=mz1=2mm×21=42mmd2=mz2=2mm×90=180mmda1= d1+2ha= d1+2ha *m=(42+2×1×2)=46mmda1= d2+2ha= d2+2ha *m=(180+2×

17、;1×2)=184mma=(z1+z2)=111mmb=d d1=0.7×42=29.4mm,取B2=30mm,B1=35mm。（3）校核齒面疲勞強度H=ZEZHH查表得，ZE=189.8；標準齒輪，ZH=2.5；將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得H=189.8×2.5=617.0H接觸強度滿足。（4）齒輪精度設計大齒輪精度設計，選擇的8級精度和d2= 180mm，m=4mm, B2=30mm,查表，可得：單個齒距極限偏差fpt=17m齒距累積總公差Fp=69m齒廓總公差F=20m螺旋線總公差F=25m確定側隙和齒厚偏差：查表，齒輪副中心距極限偏差f=27

18、m，則齒輪副最小中心距amin=（111-0.027）mm=110.973。由以下公式確定最小側隙jbnmin=(0.06+0.0005amin+0.03m) =(0.06+0.0005×110.973+0.03×2) =0.175mm齒厚上偏差：=0.093mm=93m，取負值，=-93m。確定齒厚公差：Tsn=2tan，查表，F(xiàn)r=55m；br=1.26IT9，IT9=115m，可確定br=114.9m。求得齒厚公差Tsn=93m。齒厚下偏差：=-=(-93-93) m=-186m選擇測量公法線長度W評定齒厚減薄量。公法線長度公稱值Wk =mn cosn(k-0.5)+

19、zinvn計算得，Wk =61.995mm，跨齒數(shù)k=11。公法線長度上偏差：=cos=-93cos20°m =-87m公法線長度下偏差：=cos=-186 cos20°m =-174m6.軸的設計（1）齒輪軸的設計初估軸徑，由公式dC得，其中P和n分別為該軸的功率（kW）和轉速（r/min）；C為計算常量，45鋼取C為118。式中:d軸的直徑，mm P軸傳遞的額定功率，kW n軸的轉速，r/mindC=118×=17.8mm。外伸軸，即與皮帶輪相連的軸徑選取20mm；安裝有軸承的軸的軸徑選擇25mm；有軸承軸肩的軸徑選擇29mm。（2）工作軸的設計初估軸徑，由公

20、式dC得，其中P和n分別為該軸的功率（kW）和轉速（r/min）；C為計算常量，45鋼取C為118。式中:d軸的直徑，mm P軸傳遞的額定功率，kW n軸的轉速，r/mindC=118×=28.5mm。安裝有軸承的軸的軸徑選擇30mm；有軸承軸肩的軸徑選擇40mm；工作軸（即安有螺帶的軸）軸徑選擇選擇40mm。7.鍵的設計由于平鍵連接對中性好、拆裝方便，故鍵連接采用平鍵連接。（1）齒輪軸外伸軸上的鍵的設計齒輪軸外伸軸的軸徑為20mm，故鍵尺寸b×h=6×6，鍵的長度選取20mm。（2）電機軸外伸軸上的鍵的設計電機軸外伸軸的軸徑為28mm，故鍵尺寸b×h=

21、8×7，鍵的長度選取20mm。（3）連接大齒輪的工作軸上的鍵的設計連接大齒輪的工作軸的軸徑為30mm，故鍵尺寸b×h=8×7，鍵的長度選取22mm。四設計小結及體會經(jīng)過短短的三周的食品工程設計的實習，期間我收獲了很多，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?，F(xiàn)在談談對本次課程設計的認識和體會。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(jīng)驗。同時也得到一條經(jīng)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。在老師的指導下，我開始查閱相關書籍，借鑒他人的經(jīng)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(chǎn)的實現(xiàn)階段