戴惠亮，雷良意， 程 梅，丁金福

(1. 浙江上洋機(jī)械股份有限公司， 浙江 衢州 324000 2. 浙江師范大學(xué) 工學(xué)院，浙江 金華 321004)

1 引言

抖篩機(jī)是茶葉精制加工過程中主要的整形作業(yè)設(shè)備[1]。拋振抖篩機(jī)目的是帶動(dòng)茶葉與篩床相互發(fā)生運(yùn)動(dòng)，使茶葉從篩床的篩孔中被分離出來，達(dá)到把茶葉按照粗細(xì)長短均勻地分開而不會(huì)損壞茶葉的完整的目的[2]?，F(xiàn)有的抖篩機(jī)采用了傳統(tǒng)彈簧片式振動(dòng)裝置，利用偏心機(jī)構(gòu)帶動(dòng)由彈簧片支撐的篩床作平面往復(fù)抖動(dòng)，抖篩機(jī)由篩床、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈片式支架等組成，這種抖篩機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，彈片易壞，更換部件不方便，存在篩網(wǎng)掛茶的問題[3，4]。上洋研制出了全封閉式符合集中除塵功能的新型拋振式抖篩機(jī)，采用了搖桿式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因其搖桿擺動(dòng)平穩(wěn)、噪音小、篩分效果好的優(yōu)點(diǎn)，得到廠家的認(rèn)可。但是機(jī)器在后續(xù)使用過程中，也出現(xiàn)固定困難(容易漂移)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)容易發(fā)熱等問題。本文通過改變其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接方式，確定平衡塊的位置和大小，減輕篩床重量，提高了抖篩機(jī)的工作平穩(wěn)性。

2 問題分析

2.1 平衡塊

平衡塊是茶葉抖篩機(jī)在工作時(shí)維持工作平穩(wěn)性的重要部件，是茶葉抖篩機(jī)不可缺少的一部分。通常情況下，通過確定抖篩機(jī)的整體重心位置來配置平衡塊。但是目前制造的茶葉抖篩機(jī)由于以前技術(shù)水平不足，沒有對(duì)篩床的重心進(jìn)行理論計(jì)算及仿真，對(duì)平衡塊的大小及位置只是憑現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)而定，導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)固定困難、容易產(chǎn)生漂移的問題。

2.2 驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)

通過對(duì)一般抖篩機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接方式的研究，原有的連接方式為連桿+連接板+機(jī)架；連桿與連接板通過三對(duì)雙螺母與機(jī)架連在一起，在連接板與機(jī)架之間設(shè)置有橡膠緩沖。原有的驅(qū)動(dòng)方式過程較為繁瑣，且其輸出方式對(duì)電機(jī)會(huì)造成很大的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)容易發(fā)熱。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

(1)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接方式的改進(jìn)。由于原結(jié)構(gòu)為連桿+連接板+機(jī)架的連接方式，驅(qū)動(dòng)連桿與篩床的連接為剛性連接，這種剛性連接在工作中造成一定的沖擊；改進(jìn)后的連接方式為：連桿+滾子軸承+連接軸+連接座+機(jī)架，將剛性連接改為柔性連接起到了很好地緩沖作用。

(2)搖桿比例的改變。根據(jù)重心位置的估算，改變搖臂比例，確定平衡塊的位置和大小，在相應(yīng)的位置增加了配重。

(3)篩床結(jié)構(gòu)的改變。原來的篩床由不銹鋼方管焊成框架，然后外部包板，整個(gè)篩床重達(dá)200 kg，現(xiàn)采用鋼板折邊焊接而成，篩床重量減輕30 kg，降低了電機(jī)負(fù)荷。

3.2 模型設(shè)計(jì)

為減少機(jī)架的沖擊，針對(duì)連桿與機(jī)架連接的頭部作了相應(yīng)改進(jìn)，新式連接方式為連桿+滾子軸承+連接軸+連接座+機(jī)架，這樣的連接為柔性連接，新的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖2所示。

3.3 分析與計(jì)算

茶葉抖篩機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)篩床振動(dòng)，使茶葉進(jìn)行重復(fù)的跳躍式運(yùn)動(dòng)，將固定標(biāo)準(zhǔn)的茶葉從篩網(wǎng)中分離出來，達(dá)到分類的目的。根據(jù)不同的篩分要求，可以更換不同的篩網(wǎng)來完成各種分離的工序。抖篩機(jī)的參數(shù)優(yōu)化，其實(shí)質(zhì)就是將各個(gè)部件的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，已知的關(guān)鍵參數(shù)有：篩床傾斜角α，即篩床振動(dòng)面與水平面所形成的銳角夾角；振動(dòng)方向角β，即篩床振動(dòng)面的振動(dòng)方向與振動(dòng)面所形成的銳角夾角；曲軸連桿中曲軸的半徑r；曲柄軸的圓頻率ω，即振動(dòng)速率。假定工序中原料的種類數(shù)量與篩網(wǎng)的孔徑不變，那么篩網(wǎng)的振動(dòng)面與原料之間的靜滑動(dòng)摩擦角θ為一定值，因此在確定設(shè)計(jì)變量時(shí)該摩擦角可不予考慮。將其他4個(gè)變量α、β、r、ω作

為設(shè)計(jì)變量，可得函數(shù)X=[X1，X2，X3，X4]r=[α，β，r，ω]r。通過對(duì)機(jī)器建立數(shù)學(xué)模型，將不同的參數(shù)帶入數(shù)學(xué)模型中，可以比較不同參數(shù)對(duì)最終結(jié)果的影響。

4 實(shí)驗(yàn)測試及數(shù)據(jù)處理

經(jīng)過改進(jìn)后的茶葉抖篩機(jī)，在工作過程中，電機(jī)所發(fā)出的噪音相對(duì)較小，工作時(shí)也沒有出現(xiàn)滑移的情況，并且電機(jī)溫度在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。在工作結(jié)束后，抖篩機(jī)加工所得的茶葉產(chǎn)量能夠得到保障。試機(jī)記錄如表1所示。

表1 試機(jī)記錄

5 結(jié)語

在保證產(chǎn)能的前提下(不低于250 kg/h)，電機(jī)溫升在53～55 ℃，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的合理使用范圍內(nèi)。選擇使用柔性連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用鋼板折邊焊接而成的篩床，既減輕抖篩機(jī)的工作重量，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也提高抖篩機(jī)的工作平穩(wěn)性。