自动插签穿串系统设计

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能承的最大压力在 46 N左右·为满足消费者在肉食方面多品种、高品质、方便化的需求，肉制品工业具有极大的发展潜力，肉类加工机械也将得到进-步的发展与提高.我国的肉类机械产品类型已有上千个.但在肉串加工方面还是采用传统的手工穿串，这种加工方式不卫生、不安全、生产效率低.为弥补上述加工方式存在的缺点，设计了-种新型的自动插签穿串机，实现对肉类食品深加工工艺过程自动化，完成由劳动密集型向技术密集型生产方式的变革，以满足人民生活需要。

1 软固形物变形分析为获得软固形物受力变形与变性(纤维没有不明显断裂)规律，在电子拉伸 -压缩机上对新鲜瘦猪肉进行了物料压缩试验 ，旨在验证新鲜猪肉能承受的最大压力(肉质纤维被破坏时的压力)，其实验设备及原料如图1所示。

表 l 肉质纤维压坏时的相关参数根据实验要求测定了当加载力不同时肉丸的形态及肉质纤维的破坏情况，测得肉质纤维破坏时的相关参数如表 1所示.从数据可知，新鲜猪肉所图1 买验物料及设备所设计的系统方案如图2所示，电机 11驱动螺杆输送机将放人料斗9的肉丸输送至导料头5处，经过螺杆的挤压作用，将肉丸压实.通过导料头的导向作用，将压实的肉丸送至回转体模具中，此时的回转体模具呈闭合状态，肉丸在模具中呈圆柱状，故对中性较好.回转体模具通过螺钉紧固在旋转工作台2上，由步进电机 1控制它的开合动作。

① 收稿日期：2013-o2-25基金项目：黑龙江侍育厅科学技术研究项 目(12511391)。

作者简介：刘运宏(1970-)，男，黑龙江佳木斯人，工程师，从事机械制造与设计方面的研究558 佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 2013年旋转工作台每旋转-周，共完成四个工序任务：落料(导料头将物料导人模具)；插签(将模具中的肉丸插签)；开模(插签后模具体打开肉串落至输送带)；模具体的清洗.旋转工作台的间歇式回转运动由槽轮机构 l9，20完成，槽轮机构的动力由电机12通过带轮传动及蜗轮蜗杆减速供给.凸轮 16控制限位开关 15通断，控制电机 11的动停从而能精确的控制回转体模具体的物料。

1-步进电机 2-旋转工作台3-螺钉 4-回转体模具 5-导料头6-螺杆7-料筒 8-支架 9-料斗 lO-联轴器 l1-螺杆电机12-传动电机 13-带轮 l4-蜗杆 15-行程开关 16-凸轮17，22-轴承 18-涡轮 l9-拨盘 20-槽轮 21-机座图2 系统原理图3 主要部件的分析和设计3.1 螺杆挤出机根据实验得到的新鲜瘦猪肉所能承受的最大压力为1461N，可以计算确定螺杆的几何尺寸 引。

物料微元在螺杆中的受力分析图如图3所示，计算得到微元受螺杆的挤压力为 1210N。

机简 嘿。、 ：图3 微元在料筒中的受力情况3.2 料 简料筒采用整体结构形式，这种结构容易保证较高的制造精度和装配精度，可以简化装配工作，同时热量沿轴向分布比较均匀。

3.3 料 斗料斗的作用是给挤出机供料，为便于储料和观察，此处的料斗做成圆柱 -圆锥形式，料斗的侧面开有视窗以观察料位，料斗底部有开合门，以停止和调节加料量。

3.4 回转体模具回转体模具的作用是夹紧物料和使肉丸自动对中便于穿签，以及保证穿签后的成品率.回转体模具工作原理图如图4所示，模具由螺钉4紧固在旋转工作台2上，随着旋转工作台做间歇式回转运动，步进电机通过编程控制其转动的频率和方向，驱动回转体模具打开或者关闭。

1-步进电机 2-回转工作台 3-回转体模具 4-螺钉 5-导料头图4 回转体模具工作原理图l-工作台转轴 2-槽轮机构 3-联轴器 4-蜗轮蜗杆机构5-凸轮6-带轮7-行程开关 8-电机图5 传动原理图肉丸经过螺杆的挤压和导料头的收缩效应后，成为具有-定均匀密度和-定直径的固体塞(忽略肉丸之间的间隙).利用螺杆的挤压力将固体塞挤入回转体模具中，这样既保证了物料的对中性，同时也能适当的夹紧物料，以便于穿签。

3.5 传动系统工作台传动原理图如图5所示，普通电机8输出的转速不-定敲就能满足工作需要，经过带轮第4期 刘运宏，等：自动插签穿串系统设计 5597的减速，以及涡轮蜗杆 4的减速来满足转速要求.涡轮蜗杆还起到改变转轴方向的作用.涡轮蜗杆轴通过联轴器3与槽轮机构 2轴连接，然后通过槽轮机构的传动来实现间歇式回转运动 .连接在涡轮轴上的凸轮6随着转动按下行程开关5，以此来控制螺杆电机的转停，从而间接的起到精确给料的目的 。

4 结 论自行设计的新型 自动插签穿串系统解决了传统手工穿串劳动强度大、生产率低的问题.该系统利用物料的压缩试验保证了螺杆挤出物料的品质；通过旋转工作台和传动系统设计实现了生产节拍；分离 -转动式成型模具不仅保证了物料的成形和成串率，且能顺利脱模.该设计为实现肉类产品深加工提供了技术支持。