真空斩拌机电气控制设计

真空斩拌机电气控制设计内容摘要：

次出料鱼糜 80一 1OOKg，加工时的载荷平稳而稳定，单班制，单向运转，每年 250个工作日，预期使用寿命 10年，动力机为电动机，要求电动机在一定范围内转速可调，工作环境湿度较大，要求清洁卫生。 (1)强度要求。 斩拌机在有负载的条件下，各个零件的强度要在许用范围之内，且有一定的安全裕度。 机械设计中，对于轴类零件 ，主要考虑轴的扭转强度以及弯扭合成强度。 对于斩拌设备的工作部分 — 刀片的使用要求而言，需要在斩拌时能够斩拌鱼肉，打碎小冰块，以及各种调料如姜片等，故应有足够的强度，能够耐磨耐蚀 ； 支架、料釜、胶带等也都有强度要求。 (2)刚度要求。 如果零件的刚度满足不了要求，将影响机器的正常使用，对于淡水鱼方便食品斩拌设备而言，刚度要求主要考虑传动轴的扭角，斩拌刀片的扰度 17 等，这些数值均应在相应的许用值范围内，且有一定的安全裕度。 (3)可靠性要求。 要求淡水鱼方便食品斩拌设备在规定的使用条件和使用时间内，不失效地发挥规定职能的概 率不小于。 对于其工作能力，要求淡水鱼方便食品斩拌设备每天工作 8 小时，稳定工作时每次出料 80 一 100 千克，设备工作稳定，在 15000 小时内无大修。 (4)卫生要求。 淡水鱼方便食品斩拌设备的产品，是食品原料，因而对加工过程和所加工产品的卫生要求是很严格的，不能由设备附带给产品对人的身心健康有害而后续消毒灭菌工序又无法消除的毒素或其它物质，为此，除了要求与鱼糜接触的零部件应用不锈钢材料以防生锈外，机器的其他部分与鱼糜之间应有有效的隔离，避免可能的接触。 机器需要润滑的部分要保证润滑油与鱼糜之间无接触，或者采 用含油轴承作为轴的支承。 每个工作日后，要对机器的料釜、斩拌刀片、卸料器等鱼糜经过的部位进行彻底的清洗，避免鱼糜经过较长时间或在较高 的温度条件下变质。 斩拌机传动设计 传动设计的主要内容是 :确定传动方案，选择电动机，确定各电动机的动力 和运动参数。 在斩拌机中，主要的机构为 :刀轴、料釜、搅拌器和卸料器。 参考国外同类 产品，设计方案如下 : 斩拌刀转速分高低两档，高速为 14O0rpm，低速为 700rPm:料釜转速也分为 两档，高速为 10rPm，低速为 5rPm，以配合斩拌刀 :搅拌器和卸料器的转速用 齿轮组调 节。 对于长期连续运转，载荷不变或变化很小、在常温下工作的电动机，可以按 照下面的公式从手册中查找选择相应的电动机 : e pp  18 式中 : Pe— 电动机的额定功率 P一工作机所需的功率 — 从电动机到工作机总的传动效率 根据这样的关系及斩拌机的原始工作参数，参考国外同类产品的设计经验， 选择电机如下 : (1)刀轴传动电动机，要求 4P/8P，最大功率 n姗，选择型号 :YD16OL一 8/4， 主要参数如表 (2)料釜传动电动机，要求 4P/8P，最大功率 ，选择型号 : YD90L一 8/4，主要参数如表 (3)搅拌器和卸料器传动电动机，要求最大功率 ，选择电动机型号 : A02一 7122，额定功率 ，额定电流。 转速 1400n/min。 表 级数 额定功率（ KW） 接法 转数 （ n/min） 电流（ A） 效率 功率 因数 重量 （ KG） 8 700 25 4 2Y 1420 25 表 级数 额定功率（ KW） 接法 转数 （ n/min） 电 流（ A） 效率 功率 因数 重量 （ KG） 8 7 730 19 147 4 11 2Y 1450 147 真空斩拌机的刀片优化设计 斩拌机的刀片是其重要零件，刀片的刃形和锋利程度直接影响到肉的切碎率  19 和肉的风味。 目前，斩拌机刀片的刃形均为圆弧形。 由于圆弧形刀片在切割过程 中，刀刃上各点的切割角度不同，影响了肉的切碎率。 延长了斩拌机工作的时间。 本文根据被切割物和刀片之间的运动关系，对刀片的刃形进行了优化设计。 原理 图 斩拌机工作原理 斩拌机的刀轴上可装 3 或 6 把刀片 ( 可拆换 ) , 斩拌机工作时 , 刀轴转速分 700rpm 和 1400rpm 两档 , 料釜内装有鱼糜或肉块 , 相应以 5rpm 或 10rpm 的速度旋转 , 使鱼糜或肉块不断缓慢送进 , 根据所加工对象的不同 , 斩拌刀和料釜的转速可由电器系统调节。 由于鱼糜有一定的弹性和粘性 , 所以斩拌机工作时 , 刀片和鱼糜之间的摩擦会使鱼肉的温度升高。 温度过高会 使鱼肉的肌动球蛋白变性 , 使肉的粘着力下降 ,如果发生脂肪溶出 , 蛋白的相互结合就会受到阻碍 , 最终的鱼肉制品就容易产生游离水和游离脂肪 , 形成致密性不好的制品。 除此之外还易引起肉色素和脂肪的氧化。 所以 , 优化斩拌机刀刃的刃形曲线 , 提高斩拌效率、减少斩拌时间对斩拌机是极为重要的。 20 切割运动分析 因为肉或鱼糜是具有韧性的纤维组织，所以刀刃相对于被切肉的运动应该是由切下运动和横割运动复合而成 (图 )。 图 ， Vn、 V下分别为刀刃上某点 A上的切下速度和横割速度， V为 A点的速度， a称为 A点的切割 角，且有 /ntg v v。 对于确定的被切物来说，切割角 Q有最佳值，即所谓的最佳切割角 Q最佳切割角 Q。 是指在切割过程中能耗最小的切割角，对于不同的切割物如鱼糜、肉糜等， a均不相同，其值一般可由实验确定，由于各种原因，本课题暂不讨论 Q。 的具体值。 由于刀片固定在刀轴上，刀轴作旋转运动，所以刀刃上的切割角是由刀刃曲 线确定的。 对于圆弧形刀刃 A点 (图 )的切割角 Q，由于 A点速度 V垂直于 AO，因而角 Q和角 p互余，而 Vn上 VT，故有 图 圆弧刀的切割角 1OAO11sin sinOAOLOAOR 在 中 ， 有 21 因此 式中： R 刀刃上 A点的圆弧半径 L 刀刃圆弧中心 O1距刀轴回转中心 O的偏置距离 对于圆弧刀刃，因为刀刃上各点的 e角不同，所以刀刃上各点的切割角也 均不相同，从而影响肉的切碎率。 优化设计的条件为 :刀片刃形上各点的切割角。 为常数，且为被切物的最佳 切割角。 图 刀片刃形优化 sin sinLR11AOO AO  22 刃形曲线上 A点坐标 上式即为优化后刃形曲线的极坐标方程 c ossi nsi n + c osc os si n/xryrdy dr r dtgdx dr r ddr drtg tg r rt gdd                  == = 22= = +2rx        式 中 ：rA 点 的 向 径向 径 与 的 夹 角由 几 何 关 系 ， 可 知 ： ，故 有 ：1 02drtg rdtg adrr tgd     23 第三章 真空斩拌机电气控制设计 电气控制系统选择 类似斩拌机这样的设备，对其电器控制系统，一般可有两种选择 :继电器接 触器控制系统和可编程控制器 (PLC)控制系统。 可编程控制器是一种数字运算操作系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式输入和输出，控制各种类型的机械生产过程。 可编程 控制器及其有关外围设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，面向控制过程，适应工业环境，简单易懂、 操作方便，是可靠性较高的新一代通用控制系统。 继电器接触器控制系统是应用最早的控制系统，是由按钮、接触器、继电器 等元件组成的控制系统。 它具有结构简单、容易掌握、维修方便、价格低廉等优 点，多年来在各种生产机械的电器控制领域中，一直获得广泛的应用。 本文的斩拌机电器控制先按继电器接触器控制系统来设计，主要考虑到以下 几个 方面 : ①斩拌机的机构运作的环节较少，动作简单，使用继电器接触器控制系统便能很好的完成任务 ； ②斩拌机在有人看守的情况下，使用继电器接触器控制系统，易于操作，而且成本较低，便于维护。 24 斩拌机电气控制逻辑分析和设计 斩拌机有高速，低速两种模式，高速 1400rpm,低速 700rpm；料釜转速也分为两档，高速为 10rpm，低速为 5rpm，以配合斩拌刀。 在第二章的传动设计部分，斩拌刀和料釜电机选择了双速电机。 一般双速电机按绕组不同可分为两种。 图 双速电机三相绕组 其中： (a)为△接法 (四级，低速 )与双 Y 接法 (二极，高速 )，它属于恒功率调速 ； (b)为 Y 接法 (四级 .低速 )与双 Y 接法 (二极，高速 )，它属于恒转矩调速 ； 与无极调速电机相比，双速电机为有级调速，常与机械变速配合使用，以扩大其调速范围。 但在斩拌机的设计中，选择此类电机已能够满足要求。 首先要了解的是斩拌机的刀轴和料釜的工作要求。 按照设计，要注意以下几点 : l、只有在料釜盖合上时才能启动斩拌刀。 如果料釜中盛有鱼糜，启动斩拌刀和料釜时要注意等斩拌刀达 到一定速度后才能启动料釜。 料釜盖打开时，如果启动斩拌刀 (高速档或是低速档 )，电路将产生信号制动斩拌刀。 25 对于斩拌刀，其控制要求为 : (l)高速操作 : 直接合上“斩拌刀高速”开关，用指示灯标志“斩拌刀高速接通”。 (2)低速操作 : 直接合上“斩拌刀低速”开关，用指示灯标志“斩拌刀低速接通” (3)从高速档切换到低速档 : 无须按“刀釜断开”按。