烟叶分选工业分级自动翻箱倒料装置设计

烟叶分选工业分级自动翻箱倒料装置设计

白金祁

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摘要

目前国内外基于烟草机械的研究有了比较深刻的研究，在打叶复烤加工工艺中，翻转倒料是一道重要的加工工序。从烟农手中收购来的烟叶需要经过复烤厂的加工才能运输其他烟厂进行香烟的生产，直到今天国内的复烤厂在进行生产加工中仍然使用人工进行烟叶的翻转，这样的生产方式耗时耗力，效率极低，而且增加了生产的成本。在生产的流水线，机械加工设备简陋，自动化程度不高，因此烟叶的自动翻箱倒料装置在未来的发展有无限的可能。

在自动翻箱倒料装置的结构设计中，只有通过对烟筐的大小进行分析，才能进行接下来的机构设计，因为整个装置的运用就是围绕烟筐进行的。在翻转的过程中，烟筐的安放位置是在翻转框架上的，所以框架的设计尺寸大小是根据烟筐的大小来确定的。烟筐的夹紧装置采用的凸轮机构，凸轮的设计，需要根据烟筐以及烟叶质量的大小进行设计，以保证能够达到正确夹紧的要求。底座的设计主要是保证能够支撑整个翻转装置进行翻转的受力要求，尺寸大小也要能够保证翻转机构的安装。在该方案中机械结构简单，制造成本低，采用凸轮机构作为夹紧装置，由于机构结构紧凑，方便对烟筐的夹紧。烟叶自动翻箱倒料装置的运用，将会替代人工高效率的完成烟叶的翻转，有效减少加工成本。

1.方案的选择与确定

1.1.设计方案的目的和目标

在打叶复烤加工过程中，国内企业目前主要采用人工流水线的方式，为了提高生产效率，降低人工成本，将整条流水线的加工过程都采用自动化的机械代替。烟叶自动翻箱倒料机构作为其中的一个加工工序就是为了能够实现机械自动化加工，这样一方面可以降低加工成本，另外一方面可以改变工人在该岗位上操作失误所引起的安全问题。

设计方案的目标是一键启停的机械全自动一体化，当需要进行本道工序的时候，通过控制开关进行启动，能过自动完成对烟箱的自动夹紧，然后进行翻箱倒料的同时能与其他工序配合并完成加工过程，能够高效的完成加工过程，有效代替人工。

1.2.方案对比

凸轮机构连杆机构

方案一：在我们生活当中有很多机构都运用到了曲柄连杆机构的工作原理，本方案采用凸轮和曲柄连杆机构的组合进行设计。当电机驱动凸轮的时候，与凸轮相连接的曲柄连杆机构可以做往复运动，这样可以驱动安放烟筐的一边做一定角度的翻转运动，这样就实现了对烟叶的翻转倒料功能。这个机构的优点在于机构结构简单，实现翻转功能迅速；缺点比较明显就是在这个过程当中我们可以观察到烟筐的翻转角度是在一定范围内的，由于我们的烟筐在流水线当中是需要正放的，这里的一个加工弊端就是烟筐在翻转时的角度达不到烟叶完全翻转掉落出来的要求，因此该方案不能很好地实现翻转倒料的功能。

方案二：通过查阅了一些翻箱倒料的机构以及专利，发现在传动机构中，齿轮是很好的传动件。该方案的主要部件有电机、齿轮、齿条以及支撑的框架，通过电机驱动齿轮齿条的传动来进行烟筐的夹取，然后通过传动装置来驱动中心轴使机构翻转进行翻箱。优点是此方案应用比较方便机构简单，翻转时翻箱角度可以达到180度，符合设计要求，可以使烟叶很好的倒出来完成倒料过程。缺点是该方案在我们整个打叶复烤设计的流水线中，不能与其他同学的设计方案相互配合，一方面我们进行烟筐的夹取不方便，还有就是翻转过后倒出来的烟草不方便进行下一步工序；另外一方面就是由于需要翻转的烟筐加上烟叶的质量还是比较大的，该机构由于支撑部位和传动部位是同一个地方，该结构的受力不稳定，从而加大了机械制造的成本，影响了生产的效率。

方案三：一次偶然的机会发现工业生产中运用到的运煤火车，当火车运输到指定位置后开始卸料，查阅资料发现他们是使用一种名叫翻车机的机构对火车箱进行翻车倒料的，该装置可以很好的实现了对煤的卸货。我由此受到启发，查阅了一些相关的资料，借鉴了翻车机装置，设计出一个方案，本方案主要包括底座、电机、减速器、驱动齿轮、主动轴和传动轴、翻转架以及夹紧机构组成；在电机驱动下传动的齿轮进行运动与上面的框架旋转齿轮进行啮合传动，在烟筐进入框架之后使用电机驱动夹紧机构进行烟筐的夹紧，然后使上部分的框架带动烟筐进行翻转，实现烟叶的翻转倒料功能。优点是该方案工作效率高，机构能够快速实现所需的功能，同时具备上述其他方案的优点，而且能够配合其他加工步骤，更快更好的完成加工的过程。

1.3.方案的确定

方案三是最符合设计要求的，再设计过程中，一开始考虑到动力传递的原因该方案采用双轴驱动，设计过程中发现采用双轴驱动有很大的弊端，一方面双轴驱动要求同步转动，有任何的速度差都会影响该装置的寿命，即使使用同步电机也会有一定的影响；另一方面，在翻转倒料的过程中，有一根驱动轴轴会影响烟叶的掉落，这不是改变双轴距离就可以改变的，一旦影响烟叶掉落就就有可能会影响了烟叶的质量，所以最终采用单轴驱动，改变了下面两组齿轮的大小以保证足够的旋转力。然后夹紧机构比较了几种方式，发现凸轮机构是一种快速高效的夹紧方式，稳定性好比较适合用于烟筐的夹紧。凸轮机构的驱动直接采用电机的话转速太快会影响夹紧的效果，也同样会影响夹紧机构的寿命，所以在该装置上加装一个减速器，这样可以使凸轮机构的旋转速度更加稳定，减少了很多冲击力，这样的机构才更加的合理。从动轴减速器联轴器从动轮齿轮凸轮夹紧机构机架烟筐。

在方案三中，使用的机构采用简单的结构，制造成本是比较低的，不需要采用特殊的材料，部分零件直接采用铸造工艺就可以生产出来。机架采用焊接工艺就可以保证框架的稳定性，当机械结构遭到破坏的时候可以采用简单的修理方式就可以，因此，在本机构中相对来说维护的成本是比较低的。在机械进行工作的时候，运行的是非常平稳的，简单可靠。整个机构的使用环境相对来说是良好的，没有污染，机械的使用寿命较长，加工的速度可以保证在短时间内即可完成，相比人工的加工方式，可以在单位时间内完成更多的工作内容，生产的效率是很高的。相对比较之后最终方案为采用凸轮机构进行夹紧的单轴驱动的烟叶翻转倒料装置。

参考文献：

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