茶叶紧压机的凸轮推杆运动分析

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1、2009年6月农机化研究第6期茶叶紧压机的凸轮推杆运动分析辛继红，任述光，汤兴初(湖南农业大学工学院，长沙410128)摘要：采用凸轮顶杆式压紧机构设计了一种小型茶叶紧压机，可以克服传统手工包揉成型制作紧压茶劳动强度大、工效低和形状不规范等缺点，同时具有结构简单、成本低、效率高和适用性强的特点。对其凸轮推杆机构进行了运动分析、受力分析和结构的研究设计，从而为提高紧压茶品质和保持其物理性质提供理论依据。关键词：茶叶机；紧压力；凸轮曲线中图分类号：S226．9文献标识码：A文章编号：1003—188

2、X【2009)06—0031—030引言我国是茶叶原产地，也是世界第一大产茶国。长期以来，茶叶的形状以条索和片状为主，紧压茶只有发酵的砖茶和沱茶。紧压茶体积大，发酵时问长，饮用时要粉碎，既不方便也不卫生。为了克服这些缺陷，设计了一种体积小、适用性强的绿茶紧压机。1紧压茶叶机结构及工作原理1．1茶叶机结构茶叶紧压机采用凸轮顶杆机构，由内模盘、压缩弹簧和支架等部件组成。主板内设有带模孔的内模盘，内模盘与主板上的内槽属于问隙配合。内模盘的上部设有进料口，下部设有出料口。内模盘通过紧定1．主板2．顶杆模

3、柱3．进料口4．压缩弹簧5．凸轮6．出料口螺钉和平键固定在减速器轴上，紧定螺钉防止内模盘图1凸轮机构简图Fig．1Cam~ameworkdia~am在轴上移动。内模盘的模孔内设有推杆模柱，推杆模柱上设有压缩弹簧，推杆模柱下端开有一直槽，槽内2凸轮机构的设计的支撑轴上安装有滚轮。内模盘的中央设有凸轮，凸凸轮的设计⋯根据工作要求选定凸轮机构的型轮用螺钉固定在主板上，压缩弹簧使顶杆模柱与凸轮接触。式、从动件运动规律和有关的基本尺寸，然后根据选1．2工作原理定的从动件运动规律设计出凸轮应有的轮廓曲线。根

4、据工作原理，确定以R=60ram为基圆半径，推工作时，绿茶从主板上面茶叶进料口喂入内模盘模孔内，随着内模盘的旋转，在推杆模柱和内模盘之杆的最大行程为S=40ram，推杆最大紧压行程为Si=间的压紧作用下，茶叶在内模盘内受一定的压紧力的32ram，推杆最大紧压力G=20kN。作用，在一定的压力条件下茶叶变成了块状，从而完2．1凸轮角位移e与凸轮半径P的变化成茶叶紧压，紧压成型的块状茶叶从主板的出料口由凸轮转角0为0～30。时，推杆静止；0在30。～推杆模柱顶出。凸轮机构如图1所示。120。范围内时

5、，推杆做等速上升。每转动单位角度，凸轮半径增大C=0．356mm，直到推杆转到120。。0收稿日期：2o08—10—22在120。一150。范围内时，凸轮半径P=92ram保持不基金项目：湖南省教育厅项目(06C421)变；当推杆再转动到150。时，凸轮半径P随角度增大作者简介：辛继红(1964一)，男，湖南常德人，副教授，(E—mail)到p=100mm，推杆已转180。角，达到了最大行程为xinjihongl@sohu．eom。·31·2009年6月农机化研究第6期S：40mm。P=P0+C

6、(30。≤0≤120。)2．2凸轮轮廓曲线作图式中Jp。一凸轮基圆半径；以R=60ram画圆弧作凸轮基圆。按推杆从0=p一推杆与凸轮接触点至内模盘中心距离(即30。角起始位置沿顺时针方向每转动1。，按位移线分凸轮半径)；等份，作一系列径向线0。，0，0，，0⋯⋯0∞，则各径向c一每单位转角凸轮半径的增量；C=ap／do=线代表推杆在运动中依次占据的位置。0．356；取半径Rl=60+0．356mm，R2=Rl+0．356mm，一内模盘转角(即凸轮转角)。R3=R2+0．356mm，⋯⋯，R90：

7、R89+0．356mm=取固连于内模盘的坐标系为动坐标系。设任一时92mm，得B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，⋯，B90点，将B1，刻推杆质心绝对加速度为，根据加速度合成定理有B，3，，B，B，日，⋯，9o点连成线光滑曲，即是凸=++(1)轮轮廓曲线，如图2所示。同样可作150。～180。时凸式中一内模盘上瞬时与推杆质心重合点的牵连加轮轮廓曲线及凸轮回程段轮廓曲线。速度。l口。=(P+I／2)(2)60p一推杆与凸轮接触点至内模盘中心距离；f一推杆长度；一科氏加速度。0^=2wv，(3

8、)一内模盘角速度；一推杆相对内模盘的速度。由推程运动方程确定，即=：cddt=c(4)一推杆相对内模盘的加速度，由相对运动方程确定，即==0(5)投影于轴，则有图2凸轮推杆轮廓曲线图口。=n^=2wv：2cw(6)Fig．2Cammandriloutlinegraph投影于Y轴，则有3凸轮推杆运动分析=血一n=一(p+l／2)2=一(J9+l／2)~(7)凸轮推杆运动分析如图3所示。4推杆受力分析推杆受力如图4所示4J。两接触点的全反力为．和咖。和分别为推杆与凸轮、推杆与内模盘接触处的摩擦角，G