基于移動(dòng)式烤肉機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

摘 要：烤肉裝置是一種燒烤食品的機(jī)械化設(shè)備，其主要功能是制作各種燒烤制品?，F(xiàn)有市場(chǎng)的烤肉機(jī)大多數(shù)是手動(dòng)操作的，在如今提倡節(jié)能環(huán)保的時(shí)代，弊端逐漸顯現(xiàn)出來。如烤肉過程中，烤肉油滴遇火化為油煙產(chǎn)生有害物質(zhì)，受熱不均，能量耗費(fèi)大、污染重、不安全等問題?；谝陨蠁栴}，我們根據(jù)文獻(xiàn)資料整理與分析及烤肉物料特性，設(shè)計(jì)出了一款移動(dòng)式烤肉機(jī)，包括五大結(jié)構(gòu)，分別為輸送機(jī)構(gòu)、刷料機(jī)構(gòu)、插針機(jī)構(gòu)、固定機(jī)構(gòu)、加熱器、防卡死機(jī)構(gòu)，能夠自動(dòng)烤肉與刷料。并對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)校核及設(shè)計(jì)主要傳動(dòng)參數(shù)。本發(fā)明可以自動(dòng)控制烤肉時(shí)間與刷料，既可防止熱量大量散失，又可自動(dòng)控制烤肉時(shí)間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)刷料，并采用適當(dāng)?shù)慕７抡娣椒?，結(jié)合熱傳遞及熱量消耗，合理控制系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)計(jì)變量，使系統(tǒng)溫度分布均勻，提高烤肉的味道與效率，從而彌補(bǔ)以上不足之處。具有節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：烤肉；烤肉裝置；建模仿真；溫度控制

前言

烤肉機(jī)是一種燒烤食品機(jī)械設(shè)備，其主要功能是做各種燒烤制品。主要用于燒烤店鋪、流動(dòng)燒烤?？救猬F(xiàn)已成為一種遍布街頭的休閑快餐主流食品之一。烤肉，作為人類最古老的肉制品加工方法，是將肉料直接在高溫條件下干烤，使肉料表面產(chǎn)生一種焦化物，使制品外焦里嫩，風(fēng)味獨(dú)特[1]?？救饩哂信胝{(diào)便捷、鮮嫩程度高等優(yōu)點(diǎn)，并且調(diào)味方便，因此烤肉制品越來越受到消費(fèi)者歡迎，尤其是受到青年消費(fèi)者的青睞[2]。隨著我國(guó)居民生活水平的不斷提高，烤肉在我國(guó)的消費(fèi)已出現(xiàn)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，在餐飲界燒烤肉制品產(chǎn)量不斷增大的同時(shí)，它已穩(wěn)步進(jìn)入家庭消費(fèi)[3]。

目前，電燒烤爐廣泛在市場(chǎng)上使用，是一種熱源直接作用于食物的直燒式電燒烤爐，其開放式的燒烤，會(huì)導(dǎo)致熱量大量散失，且由于手工控制燒烤時(shí)間與刷料，會(huì)使受熱不均，涂料不均，同時(shí)耗時(shí)耗力效率低。而碳燒烤爐還存在著污染環(huán)境和烤制時(shí)將肉制品滴下的油點(diǎn)燃使之分解并產(chǎn)生有害物質(zhì)滲入烤肉中對(duì)人體產(chǎn)生一定的危害等缺點(diǎn)[4]。盡管食品專家指出燒烤食品是有害食品，但是沒有給出解決問題的辦法。所以研究各種新型的無污染的燒烤裝置，不僅有著重要的環(huán)境意義和經(jīng)濟(jì)意義，而且還能滿足人們對(duì)飲食的更高層次的需求，對(duì)國(guó)內(nèi)的民生建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有極大的促進(jìn)作用[5-8]。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目是設(shè)計(jì)一種實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)烤肉的機(jī)械裝置。為保證烤肉的全程自動(dòng)化，本項(xiàng)目由機(jī)械部分和電路部分構(gòu)成，機(jī)械部分主要由輸送機(jī)構(gòu)、刷料機(jī)構(gòu)、插針機(jī)構(gòu)、固定機(jī)構(gòu)、加熱器等部分組成。其工作過程為：打開相關(guān)電源，加熱器開始產(chǎn)熱，從入口處放置肉串，肉串經(jīng)插針機(jī)構(gòu)單個(gè)依次順序到達(dá)輸送機(jī)構(gòu)，在到達(dá)插針機(jī)構(gòu)之前有一個(gè)防卡死機(jī)構(gòu)，該防卡死機(jī)構(gòu)可防止肉串在下移過程中堆積過多以至于卡死，在到達(dá)輸送機(jī)構(gòu)后，輸送機(jī)構(gòu)開始運(yùn)輸肉串，至某一位置時(shí)，有固定機(jī)構(gòu)阻止肉串繼續(xù)前進(jìn)，且肉串在原地轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，刷料機(jī)構(gòu)開始刷料，待刷料完畢之后，肉串繼續(xù)移動(dòng)，待一定時(shí)間后，肉串再次被阻止前進(jìn)，再次被刷料，如此反復(fù)，直至由出口處輸出。其內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

如圖1所示，該裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括：電機(jī)，機(jī)架同步帶，鋼帶，導(dǎo)桿，鏈條，加熱器，橫梁，從動(dòng)輪等。

2 輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

輸送機(jī)構(gòu)主要是負(fù)責(zé)將已到達(dá)輸送帶的肉串運(yùn)輸至出口處，整個(gè)過程需經(jīng)歷前進(jìn)、旋轉(zhuǎn)停留、涂料、繼續(xù)前進(jìn)步驟，保證肉串在加熱過程中有序進(jìn)行。輸送機(jī)構(gòu)圖如圖2所示。

如圖2所示，輸送機(jī)構(gòu)包括鏈條、從動(dòng)輪、齒輪、軸、主動(dòng)輪、電機(jī)，其中，鏈條與齒輪嚙合，齒輪與軸通過鍵連接固定，軸通過鍵與帶輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)輪固定，帶輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪通過軸連接帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，該輸送機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)肉串由入口處向出口處移動(dòng)。

3 刷料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖3所示，刷料機(jī)構(gòu)包括4直板、12橫梁、13導(dǎo)桿、14鋼帶、15橫梁軸、16曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、17電機(jī)3、18同步帶、19電機(jī)2，其中，12橫梁的下部分穿過15橫梁軸，15橫梁軸的兩端分別與4直板連接，33軸2的兩端與4直板固定，33軸2通過16曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與使其豎直運(yùn)動(dòng)的19電機(jī)2連接，12橫梁的上部分與14鋼帶固定，14鋼帶左右兩側(cè)的外部裝有3帶擋板，14鋼帶的下部分通過銜接塊與18步帶連接，18同步帶連接使其轉(zhuǎn)動(dòng)的17電機(jī)3，12橫梁的上部分有兩根13導(dǎo)桿貫穿，13導(dǎo)桿的兩端分別與1機(jī)架固定。

具體工作原理為：當(dāng)直板4下降時(shí)，12橫梁下降蘸料，隨后4直板上升，12橫梁抬起，此刻，動(dòng)力機(jī)構(gòu)通電旋轉(zhuǎn)，并將動(dòng)力輸出給18同步帶，18同步帶通過銜接塊帶動(dòng)14鋼帶移動(dòng)，14鋼帶的移動(dòng)帶動(dòng)與其固定的12橫梁的水平移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)肉串的刷料，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)12橫梁的水平與豎直移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)刷料。

4 插針機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖4所示，插針機(jī)構(gòu)包括22水平控制桿、23鋼帶、25滑塊、29插針、34光桿，其中，22水平控制桿的兩端上部連有25滑塊，下部連有29插針與23鋼帶，23鋼帶2與4直板固定，25滑塊與34光桿連接，34光桿的兩端連有與機(jī)架固定的35光軸座。

具體工作原理為：電機(jī)2通電旋轉(zhuǎn)，其動(dòng)力通過渦輪蝸桿傳輸給16曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，16曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)9軸的豎直移動(dòng)，9軸的兩端固定有4直板，進(jìn)而4直板不斷的豎直移動(dòng)，4直板的豎直移動(dòng)可控制肉串的前進(jìn)與停止。該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)肉串的從入口處單個(gè)順序進(jìn)入輸送機(jī)構(gòu)。

5 電路部分設(shè)計(jì)

電路控制部分器件包括：鍵盤輸入端，單片機(jī)控制端，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，溫度測(cè)量及PID控制，液晶顯示模塊。其主要功能為：（1）實(shí)時(shí)顯現(xiàn)溫度便于控制；（2）可鍵盤輸入；（3）電表顯示功耗；（4）可定時(shí)開關(guān)機(jī)電路實(shí)物如圖5所示。

6 結(jié)束語

隨著我國(guó)居民生活水平的不斷提高，烤肉在我國(guó)的消費(fèi)已出現(xiàn)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，在餐飲界燒烤肉制品產(chǎn)量不斷增大的同時(shí)，它已穩(wěn)步進(jìn)入家庭消費(fèi)。該種烤肉機(jī)能夠適用于家庭烤肉，具有造價(jià)低、應(yīng)用場(chǎng)合廣、造型小巧、功能齊全、安全衛(wèi)生、燒烤封閉受熱、用于自助式、大眾化、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，能為人們民居家旅行提供便利。

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作者簡(jiǎn)介：韓雪超（1992-），男，本科，主要研究方向：軟件控制。

田金林（1993-），男，本科，主要研究方向：熱學(xué)與傳熱學(xué)。

吳俠儒（1993-），男，本科，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。

李建（1992-），男，本科，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。