拋振式抖篩機傳動結構的優化

戴惠亮，雷良意， 程 梅，丁金福

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

1 引言

抖篩機是茶葉精制加工過程中主要的整形作業設備[1]。拋振抖篩機目的是帶動茶葉與篩床相互發生運動，使茶葉從篩床的篩孔中被分離出來，達到把茶葉按照粗細長短均勻地分開而不會損壞茶葉的完整的目的[2]。現有的抖篩機采用了傳統彈簧片式振動裝置，利用偏心機構帶動由彈簧片支撐的篩床作平面往復抖動，抖篩機由篩床、傳動機構、彈片式支架等組成，這種抖篩機結構穩定性差，彈片易壞，更換部件不方便，存在篩網掛茶的問題[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，采用了搖桿式的驅動機構，因其搖桿擺動平穩、噪音小、篩分效果好的優點，得到廠家的認可。但是機器在后續使用過程中，也出現固定困難(容易漂移)、驅動電機容易發熱等問題。本文通過改變其驅動機構連接方式，確定平衡塊的位置和大小，減輕篩床重量，提高了抖篩機的工作平穩性。

2 問題分析

2.1 平衡塊

平衡塊是茶葉抖篩機在工作時維持工作平穩性的重要部件，是茶葉抖篩機不可缺少的一部分。通常情況下，通過確定抖篩機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由于以前技術水平不足，沒有對篩床的重心進行理論計算及仿真，對平衡塊的大小及位置只是憑現場調試經驗而定，導致后續出現固定困難、容易產生漂移的問題。

2.2 驅動結構

通過對一般抖篩機傳動機構連接方式的研究，原有的連接方式為連桿+連接板+機架；連桿與連接板通過三對雙螺母與機架連在一起，在連接板與機架之間設置有橡膠緩沖。原有的驅動方式過程較為繁瑣，且其輸出方式對電機會造成很大的負擔，導致驅動電機容易發熱。具體結構如圖1所示。

3 傳動機構優化設計

3.1 結構改進

(1)驅動機構連接方式的改進。由于原結構為連桿+連接板+機架的連接方式，驅動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；改進后的連接方式為：連桿+滾子軸承+連接軸+連接座+機架，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，在相應的位置增加了配重。

(3)篩床結構的改變。原來的篩床由不銹鋼方管焊成框架，然后外部包板，整個篩床重達200 kg，現采用鋼板折邊焊接而成，篩床重量減輕30 kg，降低了電機負荷。

3.2 模型設計

為減少機架的沖擊，針對連桿與機架連接的頭部作了相應改進，新式連接方式為連桿+滾子軸承+連接軸+連接座+機架，這樣的連接為柔性連接，新的傳動機構如圖2所示。

3.3 分析與計算

茶葉抖篩機的傳動結構帶動篩床振動，使茶葉進行重復的跳躍式運動，將固定標準的茶葉從篩網中分離出來，達到分類的目的。根據不同的篩分要求，可以更換不同的篩網來完成各種分離的工序。抖篩機的參數優化，其實質就是將各個部件的參數進行優化，已知的關鍵參數有：篩床傾斜角α，即篩床振動面與水平面所形成的銳角夾角；振動方向角β，即篩床振動面的振動方向與振動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，即振動速率。假定工序中原料的種類數量與篩網的孔徑不變，那么篩網的振動面與原料之間的靜滑動摩擦角θ為一定值，因此在確定設計變量時該摩擦角可不予考慮。將其他4個變量α、β、r、ω作

為設計變量，可得函數X=[X1，X2，X3，X4]r=[α，β，r，ω]r。通過對機器建立數學模型，將不同的參數帶入數學模型中，可以比較不同參數對最終結果的影響。

4 實驗測試及數據處理

經過改進后的茶葉抖篩機，在工作過程中，電機所發出的噪音相對較小，工作時也沒有出現滑移的情況，并且電機溫度在一個合理的范圍內。在工作結束后，抖篩機加工所得的茶葉產量能夠得到保障。試機記錄如表1所示。

表1 試機記錄

5 結語

在保證產能的前提下(不低于250 kg/h)，電機溫升在53～55 ℃，在驅動電機的合理使用范圍內。選擇使用柔性連接驅動機構，采用鋼板折邊焊接而成的篩床，既減輕抖篩機的工作重量，降低了生產成本，同時也提高抖篩機的工作平穩性。