多功能絞肉機設計

李衛民，周 彬

（泰州職業技術學院，江蘇 泰州 225300）

食品加工機械在經歷了高速的數量型增長后，其市場競爭力卻依然脆弱，市場活力不夠，主要表現在質量差、結構單一、技術含量低等。國內先進食品機械的發展提高仍然難以實現，相當多的關鍵零部件主要依賴進口，所以現今對于高技術含量的產品的開發就成為重中之重。

本次設計的絞肉機為多功能式絞肉機，主體結構包括絞肉機、切肉機、制丸機三個部分。目前市面上的絞肉機可以實現這三種對肉的加工方式，不過基本都是一臺機器實現一個功能，本次設計將這些功能統一在一個機器上面，另外，分析市場上的絞肉機可以發現，例如絞肉，需要越碎的肉，就需要進行多次重復加工，無法實現一次到位，并且無法調節使其達到自己需要的加工效果，通過絞肉機加工出來的，尺寸、形狀基本一樣，無法人工控制。此設計的另外一個優點就是可以直接控制加工出的肉的尺寸，根據不同的需要進行調節，這是目前市面上絞肉機所不具備的功能。傳統的攪拌機均是采用單螺旋擠壓，此次設計為了使其達到更好的功能，采用雙螺旋擠壓的方式[1]。

1 多功能絞肉機總體設計

將物料放入切割機箱內，切割機將物料切成片或者切碎。此時可將切好的物料從漏斗漏下裝好，又或通過漏斗處的擋片切換漏方向，使物料落入絞肉部分的漏斗內，從而使物料進入絞筒內進行絞肉的工作。這兩個功能可以同時進行或者分開進行，所以在減速器內需要滑移齒輪兩組。此外的制丸功能單獨分開連接到主動帶輪上，將物料倒入料筒內時物料下落被擠壓制成丸。所以總的機器只有一個電機、一個直齒雙輸出減速器、錐齒輪減速器等[2]。

本多功能絞肉機可看做左右兩部分，兩個部分分別為切絞一體機部分和制丸機部分，能夠實現多種功能，其結構如圖1所示。

圖1 多功能絞肉機

2 絞切部分的結構與設計

2.1 絞切部分的結構

切絞一體機部分可分為切肉部分和絞肉部分，切肉部分主要由兩種等間距排列的圓刀片組成，能夠實現對肉塊的兩種厚度切片和切肉條。而絞肉部分有送料機構、切割機構和驅動機構等組成，能夠實現速度減小，肉料擠壓、絞碎，灌腸等功能，其結構如圖2所示。

圖2 切絞機部分結構

由圖2中可以看出切絞部分的送料機構主要包括絞筒、絞籠和進料斗。其作用是物料進入料斗向下進入絞筒，其中的絞籠將物料向前輸送到鉸刀處，并在出料口對物料進行擠壓。切絞部分的切割機構主要包括擠絞刀、肉樣板和旋蓋。其作用是將進人絞筒中的物料加以切割，并通過擠肉樣板擠出，擠肉樣板可通過旋下旋蓋進行更換，或換上灌腸用長管。切絞部分的驅動機構包括電機、皮帶輪、減速器、機架等，能夠實現減速，工作機轉換等功能[3,4]。

2.2 絞籠的設計

絞籠是鑄件通過表面處理而成，其葉片的面型根據輸送物料的不同而采用不同的形式。為了保證運行的可靠性，必須為絞籠機構設置一個固定裝置，保證螺旋主軸在運轉時，不進行串動，這里可以采用止推軸承或者使用定位銷來實現這一目的。絞籠的材料選為1Cr18Ni9，通過生產需求和實際要求取D＝100 mm，由原始數據得絞籠轉速n＝320 r/min，實體面型螺旋的節距t＝D。絞籠最終設計結構如圖3所示。

圖3 絞籠

2.3 絞筒的設計

因為物料在絞筒內受到絞籠的攪動并且受到擠壓，從而會產生反作用力使物料有向后的倒流趨勢，因此在設計絞筒時需要在其內壁上設計止推槽，防止物料倒流。在絞筒內壁設計了八個止推槽，沿圓周均勻分布。絞籠與絞筒內壁要有適當的間隙，一般可取為3～5mm。間隙過小絞籠與絞筒內壁易發生碰撞，間隙過大將使物料產生倒流。絞筒的材料選用1Cr18Ni9，最終設計結構如圖4所示[4,5]。

圖4 絞筒截面

2.4 刀具的設計

攪拌機的刀具就是絞刀部分，刀的作用就是將物體進行切割，本文設計的絞肉機，其絞刀是固定裝置在絞肉機絞籠前端的半方形軸上，用螺母固定防止其軸向移動，隨絞籠一起旋轉。需要注意的是，鉸刀刀刃必須要與絞籠保持一致的轉向，否則起不到切割肉的作用，還可以根據具體的使用要求，選擇安裝鉸刀的刃口數量。

圓刀片用3Cr13材料制造，并均進行淬火使硬度達到HRC55～60，刃口要鋒利、光滑，不至于產生太大的摩擦阻力阻礙切割。由此設計圓刀片結構如圖5所示。

圖5 圓刀片

3 制丸部分的結構與設計

制丸機部分主要由傳動機構、裝料機構和制丸機構等組成，能夠實現對轉速的減小，轉向的改變，對物料的攪拌和擠壓等功能，其具體結構如圖6所示。

圖6 制丸部分結構

制丸部分的傳動機構主要包括鏈輪2、4、皮帶輪3和錐齒輪傳動減速器5。其作用是減小轉動速度，改變傳動方向，同時通過鏈傳動帶動制丸對輥轉動制丸。制丸部分的裝料機構主要有料筒6以及其中的絞籠。其作用是裝載物料，同時攪拌物料并向下擠壓，給以足夠的壓力使丸子完整。制丸機制丸機構主要有制丸箱7，其中有制丸對輥。當物料進入箱體時一對嚙合的齒輪轉動使對輥向心旋轉，這樣能夠將物料擠壓入對輥的半球形凹槽中，繼續旋轉將制成的丸子甩出[6]。

3.1 錐齒輪傳動設計

錐齒輪傳動結構如圖7所示。選擇標準直齒錐齒輪傳動，參考文獻[2]表7.5齒輪常用材料及力學性能兩錐齒輪的材料均選擇45鋼，并都經調質處理，大錐齒輪齒面硬度達到250HBW，小錐齒輪齒面硬度達到220HBW。

圖7 錐齒輪傳動結構

3.2 制丸機對輥的設計

制丸機是由一對向心異向旋轉的圓筒軋輥組成，圓筒軋輥的表面鑄造有一定數目的半球形凹槽，當物料進入料斗時，隨著旋轉絞籠的不斷旋轉將物料向下擠壓到對輥表面，從而使物料進入對輥表面的半球形凹槽內。兩對輥的半球形凹槽相對，物料逐漸被壓縮，當凹槽的幾何中心線重合時，球形凹槽內的物料受到最大壓力，這樣就將物料擠壓成顆粒。此時對輥繼續旋轉運動，通過中心線后，壓力逐漸變小，制成的顆粒會有微小的彈性形變，這樣顆粒體積有所增大。當顆粒下半部分的壓力消除時，其上半部分的壓力仍然存在，顆粒與模型凹槽之間產生滑動，同時在重力和離心力的作用下，制成的顆粒將脫離凹槽。這個擠壓過程完全是體積壓縮作用，而擠壓作用力的大小主要來源于輥輪半徑、半球凹槽大小以及物料填充速率。而對同一型機械來說對輥的半徑和凹槽大小是一定的，因此物料填充速率決定了擠壓作用力的大小。軋輥設計結構如圖8所示[7]。

圖8 軋輥

4 結論

設計的多功能絞肉機，包括制丸結構和絞切結構。物料從進料斗進入絞筒中，絞籠將物料傳送到絞刀處進行絞肉，加工好的肉從擠肉樣板內被擠出，完成絞肉工作，物料從切肉箱體上端放入，切肉箱體內的刀片軸轉動，圓刀片對物料進行切割，切割好的物料從出料漏斗排出，完成切肉工作，在第二絞筒上設置有進料漏斗，物料從進料漏斗進入第二絞筒內，第二絞籠帶動物料進入對輥箱體內，對輥箱體內的對輥通過鏈條帶動進行轉動制丸，物料擠壓進入對輥的半球形凹槽中，繼續旋轉將制成的丸子甩出，完成制丸工作。