抛振式抖筛机传动结构的优化

2018-09-22戴惠亮雷良意丁金福

绿色科技 2018年16期

戴惠亮，雷良意，程梅，丁金福

(1. 浙江上洋机械股份有限公司，浙江衢州 324000 2. 浙江师范大学工学院，浙江金华 321004)

1 引言

抖筛机是茶叶精制加工过程中主要的整形作业设备[1]。抛振抖筛机目的是带动茶叶与筛床相互发生运动，使茶叶从筛床的筛孔中被分离出来，达到把茶叶按照粗细长短均匀地分开而不会损坏茶叶的完整的目的[2]。现有的抖筛机采用了传统弹簧片式振动装置，利用偏心机构带动由弹簧片支撑的筛床作平面往复抖动，抖筛机由筛床、传动机构、弹片式支架等组成，这种抖筛机结构稳定性差，弹片易坏，更换部件不方便，存在筛网挂茶的问题[3，4]。上洋研制出了全封闭式符合集中除尘功能的新型抛振式抖筛机，采用了摇杆式的驱动机构，因其摇杆摆动平稳、噪音小、筛分效果好的优点，得到厂家的认可。但是机器在后续使用过程中，也出现固定困难(容易漂移)、驱动电机容易发热等问题。本文通过改变其驱动机构连接方式，确定平衡块的位置和大小，减轻筛床重量，提高了抖筛机的工作平稳性。

2 问题分析

2.1 平衡块

平衡块是茶叶抖筛机在工作时维持工作平稳性的重要部件，是茶叶抖筛机不可缺少的一部分。通常情况下，通过确定抖筛机的整体重心位置来配置平衡块。但是目前制造的茶叶抖筛机由于以前技术水平不足，没有对筛床的重心进行理论计算及仿真，对平衡块的大小及位置只是凭现场调试经验而定，导致后续出现固定困难、容易产生漂移的问题。

2.2 驱动结构

通过对一般抖筛机传动机构连接方式的研究，原有的连接方式为连杆+连接板+机架；连杆与连接板通过三对双螺母与机架连在一起，在连接板与机架之间设置有橡胶缓冲。原有的驱动方式过程较为繁琐，且其输出方式对电机会造成很大的负担，导致驱动电机容易发热。具体结构如图1所示。

3 传动机构优化设计

3.1 结构改进

(1)驱动机构连接方式的改进。由于原结构为连杆+连接板+机架的连接方式，驱动连杆与筛床的连接为刚性连接，这种刚性连接在工作中造成一定的冲击；改进后的连接方式为：连杆+滚子轴承+连接轴+连接座+机架，将刚性连接改为柔性连接起到了很好地缓冲作用。

(2)摇杆比例的改变。根据重心位置的估算，改变摇臂比例，确定平衡块的位置和大小，在相应的位置增加了配重。

(3)筛床结构的改变。原来的筛床由不锈钢方管焊成框架，然后外部包板，整个筛床重达200 kg，现采用钢板折边焊接而成，筛床重量减轻30 kg，降低了电机负荷。

3.2 模型设计

为减少机架的冲击，针对连杆与机架连接的头部作了相应改进，新式连接方式为连杆+滚子轴承+连接轴+连接座+机架，这样的连接为柔性连接，新的传动机构如图2所示。

3.3 分析与计算

茶叶抖筛机的传动结构带动筛床振动，使茶叶进行重复的跳跃式运动，将固定标准的茶叶从筛网中分离出来，达到分类的目的。根据不同的筛分要求，可以更换不同的筛网来完成各种分离的工序。抖筛机的参数优化，其实质就是将各个部件的参数进行优化，已知的关键参数有：筛床倾斜角α，即筛床振动面与水平面所形成的锐角夹角；振动方向角β，即筛床振动面的振动方向与振动面所形成的锐角夹角；曲轴连杆中曲轴的半径r；曲柄轴的圆频率ω，即振动速率。假定工序中原料的种类数量与筛网的孔径不变，那么筛网的振动面与原料之间的静滑动摩擦角θ为一定值，因此在确定设计变量时该摩擦角可不予考虑。将其他4个变量α、β、r、ω作

为设计变量，可得函数X=[X1，X2，X3，X4]r=[α，β，r，ω]r。通过对机器建立数学模型，将不同的参数带入数学模型中，可以比较不同参数对最终结果的影响。