果蔬三维切丁机切丁部件的研究与设计.doc

1、果蔬三维切丁机切丁部件研究与设计摘要 本文主要对三维果蔬切丁机条刀机构进行设计，研究条刀切丁机构中刀盘转速、直径大小，以及条刀与切丁颗粒大小、切丁断面平整度之间的关系，寻找现有切丁机难以切出高质量大丁的主要原因，通过理论分析切丁机构参数，优化机构中传动比，使切出来的丁的断面比较平整，符合市场客户的需求。关键词：条刀 切丁 断面分析 Analysising and designing the crosscut knives construction of three section dicing Fruit and vegetable machineAbstract The article ma

2、inly designing the crosscut knives construction research the relationship between cutter heads rotational speed, diameter size,as well as knives in knives construction and dices size, cross-section, looking for the main reason that why cuber can not cut high-quality big dices. Through theoretical an

3、alysis the parameter of crosscut knives construction , and pramete the constructiondrive , so that i can cutl dices better dices,and accord with customer needs.Key words:crosscut knives cutting dices Cross-section analysis目 录第一章 切丁机的介绍21.1 切丁机发展背景21.2切丁机原理31.3三维果蔬切丁机可加工的食品以及能切出丁的尺寸41.4我国切丁机的发展现状以及各国

4、切丁机的对比51.5 切丁机研究的目的和意义8第二章 切丁机条刀机构设计分析102.1 条刀形状的设计112.2 条刀角度的分析122.3 刀架结构的设计12第三章 丁断面及长度分析143.1丁断面分析143.1.1 断面形成原理143.1.2 丁断面方程的推导143.2 丁长度分析16第四章 条刀结构设计194.1 结构设计软件的使用及介绍194.2 条刀总成零件设计194.3 条刀总成传动零件设计214.4 总装配工程图23结论24致谢25参考文献263引 言果蔬是人生活中必不可少的营养丰富的食品之一，可为人体提供必需的维生素、矿物质、膳食纤维等有益于人体健康的功能成分。随着人们生活水平的

5、不断提高，生活节奏加快，对食用方便、营养丰富、经过加工的精细果蔬的需求越来越大，对产品的品质要求越来越高。近年来，在我国大中城市的超市、食品加工厂及快餐行业中出现一种新式的食用方便、快捷、有营养的果蔬加工产品，即切割果蔬。切割果蔬作为一种新兴食品工业产品正在国内兴起，由于其具有自然、新鲜、卫生和方便的特点，正日益受消费者的喜爱。目前使用比较广泛的切割果蔬机器是三维果蔬切丁机，现有国产三维切丁机在完成切片、切丝后，利用旋转条刀切出大丁时，因刀具安装角度、刀盘直径、切削速度与送料速度不协调，最后切出的大丁断面普遍存在弧形断面的缺陷，为此需要分析不同果蔬切丁规格与各执行部件运动参数的匹配问题，通过优

6、化设计及样机试验，进行参数优化，解决大丁断面弧形问题，提高果蔬加工质量。1第一章 切丁机的介绍1.1 切丁机发展背景随着新的农业生产模式和新技术的发展与应用，农业机械化将成为农业生产加工的主力军。果蔬切丁机作为农业机械的重要类型，具有很大的发展潜力。我国是一个农业大国，虽然农业人口众多，但随着工业化进程的不断加速，可以预计农业劳动力将逐步向社会其它产业转移，实际上进入21 世纪后，我们将面临着比世界任何国家都要严重的人口老化的问题，农业劳动力不足的问题将逐步变为现实。综上,可以预计，在21 世纪提高农业工程的自动化水平将成为我国农业科技领域的一个重要研究热点，用于农产品生产加工方面的各类机械作

7、为自动化设备，也将得到推广应用。切割果蔬(又名半处理果蔬、轻度加工果蔬或鲜切果蔬)，是对新鲜果蔬进行分级整理、清洗切分、保鲜包装、贮藏等程序处理，并使产品保持生鲜状态的制品。据统计，到2000年，美国的切割果蔬销售量已占果蔬销售总量的25%，并且在逐年增长。我国自20世纪90年代进行切割果蔬的商业化生产以来，全国各地均建立了蔬菜配送中心，为发展切割果蔬产业提供了有利条件。然而，果蔬由于切割造成的机械损伤会导致一系列不利于贮藏的生理生化反应发生，如呼吸代谢加剧、酶促和非酶促反应活化、营养物质外渗或流失、微生物活动活跃以及切割表面木质化等。上述变化均可导致切割果蔬失去新鲜的特征。目前切割果蔬的原料

8、主要锁定在胡萝卜、马铃薯、生菜、洋葱、甘蓝、苹果、桃、菠萝等品种上。切丁是常用的一种蔬菜加工方法，需要小量菜丁完全可以用手工来切丁，比如在家庭里，但如果需要大量菜丁时（比如饭店、城乡加工厂以及城市食品加工厂）手工切丁就比较费时，而且速度比较慢，因此需要一个机器来解决这种问题，这种机器就是切丁机。切丁机是种多功能食品加工机械，相对于人工切割而言，切丁机有着无可替代的优势，整个加工过程实现了卫生、安全、高效、尺寸精确的特点，因此大大提高了生产效率（在相同时间下，切丁机相当于25人的劳动量），产品的形状和外观也得到极大的改善，且避免了人手的污染，缩短产品货架期，最终提高了产品的质量和销量。1.2切丁

9、机的原理传统的切丁方法是用手工对切片后的果蔬制品进行纵向和横向的切割，工作效率低、劳动强度大，因此该方法不适应于现代的大规模化生产。目前切丁机的原理可分为三种，一种是栅格切丁，一种是两维切丁，还有另外一种是三维切丁。下面分别介绍每种方式的原理。栅格切丁原理。这种切丁机的切刀为固定形式栅形切刀盘，切刀盘的正上方设有压盘。栅形切刀盘是由垂直交叉设置的纵向刀和横向刀组成，纵向刀和横向刀形成方形的栅格。如图1所示，将物料放到栅形切刀盘上，压盘垂直下压，压板将切刀盘上的果蔬垂直压入栅形切刀盘，果蔬被切割成固定规格的规整丁块。所需的切丁规格大小由送入的片状果蔬厚度和栅形刀盘的大小确定。这种形式切丁方法优点

10、在于机器结构简单，切出的丁规格形状和截面质量比较好；缺点是原材料必须是片状或已经切成片状的，只能切丁，具有一定得局限性，而且要切不同尺寸丁时更换刀具比较麻烦。图1栅格切丁原理示意图两维切丁原理。两维切丁机采用模仿人工切割动作的两维切削方式，即利用机械刀片来实现果蔬制品的横向和纵向的切割。如图2所示，片状物料被送到横向切刀下面时，被横切刀切成丝状，然后丝状被送到纵向切刀下面，被切成丁状。这种加工方式虽然比人工切割工作效率有了较大提高，但在加工过程中不能实现连续送料、连续切削，而且需对切割果蔬进行夹持，从而影响了加工效率和适应能力，不能满足蔬菜食品的大规模生产要求。图2两维切丁原理示意图三维切丁原

11、理。进入20世纪90年代，随着蔬菜生产规模的不断扩大，切割果蔬的商业化生产显得十分迫切，随着离心切片技术的成熟，国外一些先进的果蔬鲜切机械逐渐抛弃了纯粹模仿人工切屑动作的二维切削方式，而是普遍采用了离心切片、盘形刀或栅形刀切丝、然后条刀切丁的三维切割加工工艺，其加工效率明显提高。三维果蔬切丁机是目前比较流行的果蔬切割机器。这种三维果蔬切丁机主要由推进器、切片刀、圆盘刀总成和条刀总成组成，如图3所示。当物料被放进推进器中时，电机带动叶轮高速旋转，利用离心力使物料紧贴推进器内侧，再借助切片刀将物料切成片状，然后经过园盘刀总成将片状切成条状，并条状物料送到条刀总成刀口，由条刀总成切成所需要丁块。调节

12、切片刀的位置可得到不同切片的厚度，更换不同尺寸圆盘刀总成和条刀总成可切出不同的宽度和长度。这种切丁机可以单独切片、丝，当只需要切片时，可将圆盘刀总成和条刀总成卸掉；同理，当需要切丝时，将条刀成卸掉就行，从而达到一机多用、一机多能的效果。图3三维切丁原理1.3三维果蔬切丁机可加工的食品以及能切出丁的尺寸三维果蔬切丁机可加工的食品有胡萝卜、马铃薯、洋葱、草莓、茄子、梨、菠萝、黄瓜、青红椒等各类水果及薯球根类物料。能切出丁的尺寸为333、3.53.53.5、444、555、666、777、888、101010丁形，亦可切 33(1.6-11)、3.53.5(1.6-11)、44(1.6-11)、55

13、(1.6-11)、66(1.6-11)、77(1.6-11)、88(1.6-11)、1010(1.6-11) ，以及长19、25、30或自由长的丝条形，也可组合切厚10mm以内的所需方块。根据刀具组合可切厚度不等的正方块形、长方条形，条长可为15 、20、25、30或自由长。卸去条刀总成，物料可切成自由长的丝条。1.4 我国切丁机的发展现状及各国切丁机的对比我国切丁机在国外先进的果蔬三维切丁机基础上，通过自主研制开发，研制出了一种采用旋转推进器送料，离心切削法切片，切片借助辅进料机构连续不断地送入圆盘格栅刀切成条状，梳齿机构进行梳齿清理，最后由由条刀将果蔬切割成立方块、长方块或其他预设尺寸，该

14、方法改变了传统的输送带输送造成的输送效率低下、设备结构庞大，以及产品在切割过程易发生滞留阻料、降低生产效率的缺点。该技术已申请发明专利，并已公告，专利号：200720041189.4。另外，我国专利02282036.1公布了一种芦荟切丁机，其工作原理是：剥皮后的芦荟肉可以在输送带的带动下连续进料，而设置有若干同轴转动刀片的纵向切刀可以把芦荟肉切成与输送带行走方向平行的条状，再经过周向设置有若干横向刀片的横向切刀，便可以实现用机械连续化工业生产芦荟丁的目的。我国专利03271657.5也公布了一种三维切丁机截切刀机构，其结构包括截切刀、截切刀轴，蜂窝轮，截切刀轴齿轮，其原理是截切刀在参与截切刀体共转的同时，也在进行自转，在共同转动时，刀体中心轴与其上