基于移動式烤肉機的改進設計

摘 要：烤肉裝置是一種燒烤食品的機械化設備，其主要功能是制作各種燒烤制品。現有市場的烤肉機大多數是手動操作的，在如今提倡節能環保的時代，弊端逐漸顯現出來。如烤肉過程中，烤肉油滴遇火化為油煙產生有害物質，受熱不均，能量耗費大、污染重、不安全等問題。基于以上問題，我們根據文獻資料整理與分析及烤肉物料特性，設計出了一款移動式烤肉機，包括五大結構，分別為輸送機構、刷料機構、插針機構、固定機構、加熱器、防卡死機構，能夠自動烤肉與刷料。并對關鍵部件進行設計校核及設計主要傳動參數。本發明可以自動控制烤肉時間與刷料，既可防止熱量大量散失，又可自動控制烤肉時間，同時實現自動刷料，并采用適當的建模仿真方法，結合熱傳遞及熱量消耗，合理控制系統參數和設計變量，使系統溫度分布均勻，提高烤肉的味道與效率，從而彌補以上不足之處。具有節能環保、操作簡單、效率高等優點。

關鍵詞：烤肉；烤肉裝置；建模仿真；溫度控制

前言

烤肉機是一種燒烤食品機械設備，其主要功能是做各種燒烤制品。主要用于燒烤店鋪、流動燒烤。烤肉現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，使肉料表面產生一種焦化物，使制品外焦里嫩，風味獨特[1]。烤肉具有烹調便捷、鮮嫩程度高等優點，并且調味方便，因此烤肉制品越來越受到消費者歡迎，尤其是受到青年消費者的青睞[2]。隨著我國居民生活水平的不斷提高，烤肉在我國的消費已出現快速增長的勢頭，在餐飲界燒烤肉制品產量不斷增大的同時，它已穩步進入家庭消費[3]。

目前，電燒烤爐廣泛在市場上使用，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，會導致熱量大量散失，且由于手工控制燒烤時間與刷料，會使受熱不均，涂料不均，同時耗時耗力效率低。而碳燒烤爐還存在著污染環境和烤制時將肉制品滴下的油點燃使之分解并產生有害物質滲入烤肉中對人體產生一定的危害等缺點[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，不僅有著重要的環境意義和經濟意義，而且還能滿足人們對飲食的更高層次的需求，對國內的民生建設和經濟建設具有極大的促進作用[5-8]。

1 系統結構

本項目是設計一種實現全自動烤肉的機械裝置。為保證烤肉的全程自動化，本項目由機械部分和電路部分構成，機械部分主要由輸送機構、刷料機構、插針機構、固定機構、加熱器等部分組成。其工作過程為：打開相關電源，加熱器開始產熱，從入口處放置肉串，肉串經插針機構單個依次順序到達輸送機構，在到達插針機構之前有一個防卡死機構，該防卡死機構可防止肉串在下移過程中堆積過多以至于卡死，在到達輸送機構后，輸送機構開始運輸肉串，至某一位置時，有固定機構阻止肉串繼續前進，且肉串在原地轉動，同時，刷料機構開始刷料，待刷料完畢之后，肉串繼續移動，待一定時間后，肉串再次被阻止前進，再次被刷料，如此反復，直至由出口處輸出。其內部整體結構圖如圖1所示。

如圖1所示，該裝置內部結構主要包括：電機，機架同步帶，鋼帶，導桿，鏈條，加熱器，橫梁，從動輪等。

2 輸送機構設計

輸送機構主要是負責將已到達輸送帶的肉串運輸至出口處，整個過程需經歷前進、旋轉停留、涂料、繼續前進步驟，保證肉串在加熱過程中有序進行。輸送機構圖如圖2所示。

如圖2所示，輸送機構包括鏈條、從動輪、齒輪、軸、主動輪、電機，其中，鏈條與齒輪嚙合，齒輪與軸通過鍵連接固定，軸通過鍵與帶輪機構的從動輪固定，帶輪機構的主動輪通過軸連接帶動其轉動的電機，該輸送機構可實現肉串由入口處向出口處移動。

3 刷料機構設計

如圖3所示，刷料機構包括4直板、12橫梁、13導桿、14鋼帶、15橫梁軸、16曲柄搖桿機構、17電機3、18同步帶、19電機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曲柄搖桿機構與使其豎直運動的19電機2連接，12橫梁的上部分與14鋼帶固定，14鋼帶左右兩側的外部裝有3帶擋板，14鋼帶的下部分通過銜接塊與18步帶連接，18同步帶連接使其轉動的17電機3，12橫梁的上部分有兩根13導桿貫穿，13導桿的兩端分別與1機架固定。

具體工作原理為：當直板4下降時，12橫梁下降蘸料，隨后4直板上升，12橫梁抬起，此刻，動力機構通電旋轉，并將動力輸出給18同步帶，18同步帶通過銜接塊帶動14鋼帶移動，14鋼帶的移動帶動與其固定的12橫梁的水平移動，從而實現對肉串的刷料，該機構可實現12橫梁的水平與豎直移動，進而實現刷料。

4 插針機構設計

如圖4所示，插針機構包括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架固定的35光軸座。

具體工作原理為：電機2通電旋轉，其動力通過渦輪蝸桿傳輸給16曲柄搖桿機構，16曲柄搖桿機構的運動帶動9軸的豎直移動，9軸的兩端固定有4直板，進而4直板不斷的豎直移動，4直板的豎直移動可控制肉串的前進與停止。該機構可實現肉串的從入口處單個順序進入輸送機構。

5 電路部分設計

電路控制部分器件包括：鍵盤輸入端，單片機控制端，電機驅動模塊，溫度測量及PID控制，液晶顯示模塊。其主要功能為：（1）實時顯現溫度便于控制；（2）可鍵盤輸入；（3）電表顯示功耗；（4）可定時開關機電路實物如圖5所示。

6 結束語

隨著我國居民生活水平的不斷提高，烤肉在我國的消費已出現快速增長的勢頭，在餐飲界燒烤肉制品產量不斷增大的同時，它已穩步進入家庭消費。該種烤肉機能夠適用于家庭烤肉，具有造價低、應用場合廣、造型小巧、功能齊全、安全衛生、燒烤封閉受熱、用于自助式、大眾化、節約能源等優點，能為人們民居家旅行提供便利。

參考文獻

[1]張振，肉孜·阿木提.家用烤肉爐的設計與試驗[J].糧油加工（電子版），2014，10：77-80.

[2]李少林.中華民俗文化[M].呼和浩特：內蒙古人民出版社，2016：1-2.

[3]王霞.燒烤條件對烤肉使用品質的影響[J].肉類工業，2004，9：6-9.

[4]碳烤對人體的3大危害[EB/OL].美辣酷，http：//www.meilaku.com.（2012-11-28）.

[5]丁玉蘭.人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社，2000：148-150.

[6]常海軍，徐幸蓮，周光宏.肌內結蹄組織與肉嫩度關系研究[J].肉類研究，2009（7）：9-14.

[7]新疆烤羊肉串制作配方[EB/OL].http：//www.lovemshi.net/html/mspfl/21660.html.

[8]和軒.基于事理學的都市休閑燒烤產品設計研究[D].長沙：中南大學，2011.

作者簡介：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：熱學與傳熱學。

吳俠儒（1993-），男，本科，主要研究方向：機械設計。

李建（1992-），男，本科，主要研究方向：機械設計。