绞肉机毕业设计-河南理工大学(7)

第6章 绞 刀 设 计

绞刀的作用是切割物料。它的内孔为方形，安装在绞龙前端的方轴上随其一起旋转，刀刃的安装方向应与绞龙旋向相同。绞刀的规格有2刃、3刃、4刃、6刃、8刃。 绞刀用ZG65Mn材料制造，淬火硬度为HRC55 - 60，刃口要锋利，与样板配合平面应平整、光滑。

绞肉机刀片的几何参数对绞肉机出料有很大的影响，国产大部分绞刀刀刃速度呈现外大内小的分布，传统刀片的几何参数（刀刃角度）有不尽合理之处，因此有很多需要改进的地方。绞刀绞肉时，刀片呈现旋转运动，在转速一定的条件下每一片刀刃离旋转中心越远，则绞肉的线速度越快，同时产生的热量也就越多，因此绞刀的线速度不能太高。在刀片旋转速度以及螺杆进料速度一定的情况下，刀片的前角越大，切割肉所需要的力以及切割肉产生的热量就越小，反之则越大，但是，前角很大时，则因刀具散热体积小而是刀具切削肉产生的热量不易扩散，以至于刀具的温度不易下降，因此刀具的前角应该取一个合理的数值。对于刀刃的后角，可以减小后刀面的摩擦，同时在前角不变的情况下增大后角可以使刀刃锋利。刀刃磨损后将使刀刃变钝，这样会使肉在切割的过程中变形能增加，同时由于磨损后刀片的后角为零，加大了刀片和网眼的摩擦，使得整个绞肉过程产生的热量增加。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，这说明增大后角可以增加刀具的耐久度，但同时刀刃的强度也会有所削弱，因此也应该选择一个合理的范围。对于刃倾角来说，增大刃倾角的绝对值，可以减小刀刃的实际钝圆半径，这说明增大刃倾角可以使刀刃变的更锋利。根据以上的分析，可以设计出与传统刀具不同的更加合理的刀具，主要来说有以下几点：

1、 增加刃倾角，以提高刀具的锋利程度。 2、 适当减小后角，以增加刀片的寿命。 3、 增加前角，以减小绞肉所需的力以及功率。 4、 采用全圆弧的前刀面结构，以改善刀刃强度。

5、 采用可换式刀片结构，以节约刀体材料，并可选用不同的几何参数的刀片。

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6.1绞刀的设计

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。

十字刀片如图(5－1)所示。其每一刃部的绞肉(指切割肉的)线速度 分布亦如该图所示。从图上可以看出其刃部任一点位置上只有法向速度v?。

?

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：

vp??n30000?? （r???R）

式中：vp－刀片刃部任一点的线速度m／s； n－刀片的旋转速度rpm；

?－刀片刃部任一点至旋转中心的距离mm； r－刀刃起始点半径m m ；

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

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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。

6.1.1刀刃的起讫位置

绞肉时，绞肉机的十字刀片作旋转运动。从式[I]可以看出，在转速一定的条件下，刀刃离旋转中心点越远，则绞肉(指切割肉的)线速度越快。并且在螺杆进科速度也一定的条件下，假定绞肉时刀片所消耗的功全部转化为热能，则任一与网眼板相接触的刀刃，在单位时间内产生的热量为：

Q?F?V

式中：Q－单位时间内任一与网眼板相接触的刀刃切割肉所产生的热量（J／s） F－铰肉时任一与网眼板相接触的刀刃上的切割力（N）（参见第二部分刀刃的前角式[4])

?－任一刀刃切割肉的线速度（m／s）

所以，绞肉(切割肉)的线速度越快，则所产生的热量也越大，因此绞肉的线速度不能很高。 根据经验，我们知道一般绞肉时刀刃切割肉的钱速度处在30一90m／min之间最为理想，因此由这些数据可估算出刀刃的起讫位置，即刃的起点半径?和终点半径R。

根据式[1]得：

??30000?? [3] ?n我们已知十字刀片得转速n＝326r/min 当?min时，???，

?r＝30m/min=0.5m/s ???/??30000?0.5?14.65mm 326?当?min时，??R，

?R?90m/min?1.5m/s

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R＝?/R?30000?1.5?43.94mm 326?圆整后取:r=15mm R=45mm

6.1.2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：

????F?Fn??Ff??F??Fn??Ff?

其值为：

Fn??Ff?cos??Fn?sin????F?F??Ff??Fn?cos??Ff?sin?因为刀刃与网眼板的摩擦力为：

Ff??Fn????

肉与前刀面的摩擦力为：

Ff??Fn????

整理得：

F?F??Fn?(?????)?Fn?(1???2)cos? [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） F?—刀片绞肉时肉的剪切抗力（N）

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??－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（0???90?） Fn?－网眼板作用于刀刃上的压力（N） Fn?－肉被切割时作用于前刀面的压力（N） 由于 F????A?

式中：?－肉的抗剪应力，与肉的质地有关

A?－肉被剪切的面积，与网眼板的网眼直径有关

所以F?与肉的质地及网眼的直径有关，故选定网眼板之后，F?可以看成为常量，故令F??C1 。

由于Fn?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

Fn??C2。F??是刀片切割肉时，肉对前刀面的压力与速度v有关，故令Fn??F?[v]。

简化式[4]得：

F?C1?C2(?????)?F?[v](1???2)cos? [5]

从式[5]和式[2]可知，刀刃前角?的大小，直接影响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都一定的情况下，前角大，切割肉所需的力和切割肉所产生的热都小；反之，则大。但前角很大时，则因刀具散热体积小而使切割肉时所产生的温度不能很快冷却。因此，在一定的条件下，前角有一合理的数值范围：

一般取：??25?40(肉质软取大值，反之取小值)

??6.1.3刀刃的后角

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

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