挂浆肉块分离机设计_刘晓阳.pdf

MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER2023 年第 8 期网址： 电邮：机械工程师挂浆肉块分离机设计刘晓阳，范雨婷，张元祥（衢州学院 机械工程学院，浙江 衢州 324000）0引言随着“懒宅经济”兴起，“预制菜”凭借方便、快捷、健康、美味等特点逐渐发展，出现在大众视野当中。在市场需求和资本青睐的双重驱动下,预制菜品作为高增长的新兴赛道,产业规模已达1000亿元,深刻影响了人群的生活方式1-3。小酥肉、鸡米花等挂浆油炸类产品作为常见的小吃深受人们喜爱，但现如今食品生产线上，它们的制作主要依靠人工来实现。在制作步骤中，上浆是制作它们的关键工艺环节，肉条经过挂浆，油炸后不仅可以留住肉中水分，还使得成品外酥里嫩、金黄香脆、酥脆可口4，但是这也使得肉块入锅前需要增加分离的步骤使得加工难度增加，因为员工需要一块块地将带面糊的肉块从面浆中取出放入油锅，如果一起放入会使得肉块全部粘在一起。这不仅给员工带来繁重的体力劳动,而且由于疲劳、注意力分散将会造成一定的危险发生。要将小酥肉、鸡米花等小吃做成大批量生产的预制菜，最重要的就是入油锅前挂浆肉块的分离工作。现如今的挂浆肉块类产品自动化生产线，基本是半人工半自动化生产，人工主要体现在肉块的分离中，其存在最明显的问题是如何实现肉块分离。人工抓取肉块分离虽然存在费时费力问题，但是其抓取可靠，基本可以满足准确抓取的生产要求。自动化分离能够最大化解决效率问题，但生产研发上最大的问题是容易造成肉块堵塞，由于肉块输出上大小、密度等各种因素的差异，很难实现准确对应的分离，会增加生产的时间成本等，并且，因为单一步骤上的问题，也易导致后续生产不能正常运行等系列生产障碍。目前，市场上挂浆肉块自动分离的生产机械装备在食品生产线上应用较少，本文以挂浆肉块分离为研究对象，对挂浆肉块自动化分离装置进行设计，实现生产效率不低于300 个/min的肉块自动化分离，并且保证分离肉块的成功率不低于90%，且使得肉块保持均匀完整，由此降低生产成本，增加厂家在市场中的占有率，使其更有市场竞争力。1挂浆肉块分离机的工作原理通过对挂浆肉块的特点进行分析，确定了挂浆肉块分离机的工作原理并设计出了挂浆肉块分离机的三维模型，如图1所示。摘要：小酥肉、鸡米花等挂浆肉块类预制菜产品深受人们喜爱，目前主要依靠人工来生产，尤其是挂浆肉块入油锅前的分离工作，生产效率低，人工成本高。文中基于限流、错位、差速和分流等方法设计了一种挂浆肉块分离机，并介绍了这一装置的进料装置、第一级传送装置、第二级传送装置和油炸装置，以及一些的重要装置的参数。该设备能够实现挂浆肉块的自动化分离与炸制，大大节省了生产成本，同时也提高了这类预制菜产品的生产效率。关键词：预制菜；机械设计；自动化中图分类号:S 375文献标志码:A文章编号：10022333（2023）08007604Design of the Separator for Hanging Pulp Meat PiecesLIU Xiaoyang,FAN Yuting,ZHANG Yuanxiang(College ofMechanical Engineering,Quzhou University,Quzhou 324000,China)Abstract:Prefabricated dishes products such as crispy pork and popcorn chicken are very popular.At present,theymainly rely on manual production in the food production line,especially the separation work before the meat is put intothe oil pan,which leads to low production efficiency and high labor cost.In this regard,based on current limiting,dislocation,differential and diversion methods,a pulp hanging meat separator is designed.This paper introduces thefeeding module,the first stage conveyor,the second stage conveyor and the frying device of this device,as well as thefinite element analysis of some important mechanisms.This equipment can realize the automatic separation and frying ofmeat pieces with pulp hanging,which greatly saves the production cost and improves the production efficiency of this kindof prefabricated dishes products.Keywords:prefabricated dishes;machine design;automation图 1挂浆肉块分离机1.进料装置 2.第一级传送装置 3.第二级传送装置 4.油炸装置432176MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER网址： 电邮：2023 年第 8 期机械工程师该装置全长约为6.5 m，宽约为1 m，通过进料装置中搅拌棒的搅动和出料口收窄限流对肉块进行初步的分离，使肉块以列的形式进入第一级传送装置。由于进料装置的出料口与第一级传送装置传送带之间设置了高度差，因此前后相互粘连的肉块落到第一级传送带时，前面先触碰到传送带的肉块，会与传送带产生摩擦，在传送带的带动下获得一个水平初速度，由此实现肉块的前后分离（此时肉块实现了前后分离，左右之间的肉块还 存 在 粘 连 现象），如图2所示。第二级传送装置用于实现相邻肉块之间的左右分离，其设有挡板并且与第一级传送装置之间有一定的角度错位（45），此设计目的是为了使得肉块从第一级传送装置传出后，下落至第二级传送装置的传送带时，由于肉块与挡板呈45角，左右相互粘连的肉块被挡板隔开，由此使得肉块左右分散得更加彻底，如图3所示。第二级传送装置输出后肉块进入油炸装置进行炸制并出锅。2挂浆肉块分离机的结构设计2.1进料装置进料装置如图4所示。进料装置采用机械自动进料，通过对进料量以及进料速度进行控制，将肉块以单列的形式传递到后面的装置上，以便于装置后续的分离和油炸操作。该装置主要利用物体自重实现自动进料，同时设有搅拌轴用于控制进料速度与进料量，其旋转速度具有一定的要求，过慢会导致面浆的流失，过快会导致肉块堆积堵塞在进料箱的出口。为了使肉块能在进料箱短暂滞留，不会全部进入腔体下部，腔体上部设计为圆弧形状。根据实验得出，在圆弧半径R800 mm时，能满足要求。为了将肉块挤出腔体，出口宽度约为5 cm，大于一个肉块宽度并小于两个肉块宽度，同时还可以对肉块进行一定的物理分离。为了防止出口堵塞，进料箱出口下方设有一对分离轴5，由两个传送比为1的齿轮和一对滚花辊组成，如图5所示。通过齿轮传动使滚花辊对向旋转，由于滚花辊上布满了突起小丘，肉块经过时会增加接触摩擦力，促进肉块下落，避免肉块在箱体内堵塞。2.2第一级传送装置第一级传送装置如图6所示。由于进料装置的分离轴与本装置的传送带间隔180 mm，使得肉块掉落到传送带上有一定的时间间隔，传送带可以因此通过一定的传送速度带动先落下的肉块运动，使得每次下料的肉块之间具有一定的间距，由此用于实现肉块的第二次分离并且将肉块运输到下一级装置。传送带两端的滚轮，通过在运动轴上套上橡胶筒，增加传动摩擦力，防止打滑，如图7所示。在满足刚度和强度的要求下，运动轴直径d1选择为40 mm，橡胶筒外直径d2为100 mm。由于带传动需要张紧，且张紧需要在安装完毕后进行，为此在传送带中部两侧设计两块可拆卸的钢板，用普通螺栓连接在机架上，安装时先将宽松的皮带装好，然后调节张紧轴安装板使皮带张紧。变速箱用于调节电动机的输出速度，由此来改变第一级传送装置的传送带速度，用于保证每次进料装置输出的肉块之间具有合适的间距，并且可以通过调节传送带速度来分离裹有不同黏稠度面浆的肉块。2.3第二级传送装置第二级传送装置如图8所示。此装置用于实现肉块的第三次分离并且将肉块传送至油炸装置进行炸制。由于第二级传送装置与地面之间具有一定的倾角，传送带需要更大的拉力，因此第二级传送装置的传送带输入轴处的尺寸半径应比第一级传送装置的大，在满足刚度和强度的要求下，此传送带输入轴处的直径为200 mm。第二级传送装置的传送带设有挡板6并且与第一级传送装置产生45角的位错，是为了实现肉块下落到第二图2第一级传送装置肉块分离示意图左右后前图3第二级传送装置肉块分离示意图图4进料装置4567321981.进料箱 2.搅拌轴 3.轴承座4.支撑架 5.滚花辊 6.传送齿轮7.带轮 8.皮带 9.进料电动机图5滚花辊图6第一级传送装置1.张紧轮 2.传送带 3.支撑架 4.变速箱 5.皮带轮 6.电动机345216图7传送带滚轮R50图8第二级传送装置345211.传送带 2.电动机 3.收集箱4.冲洗装置 5.支撑架77MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER2023 年第 8 期网址： 电邮：机械工程师（下转第81页）级传送装置时，通过挡板分隔肉块来实现肉块之间的左右分离，同时挡板还有方便肉块运输的作用。挡板之间的宽度设置保证只有一个肉块可以进入，并且为防止肉块滑落，其高度应近似于肉块高度，由此确定为30 mm。因为传送带涉及面糊结块、空间狭窄等因素,造成传送带清理维护困难,人工清理方式不能方便地对其进行清理7-9。传送带下设有清洗装置，冲洗残留面糊。水管一侧为封闭结构，水由另外一侧进入，通过清洗装置的小孔借助水压喷出，由此来冲洗传送带，在整个机构下方也设置了废水的收集装置。2.4油炸装置油炸装置如图9所示。此装置主要用于肉块