对茶叶色选机局部结构进行优化的方案与措施

　　摘 要：本文旨在提高茶叶色选机的机械结构性能，对以下几个在茶叶色选机结构设计中遇到的关键问题提供解决方法与措施：①对茶叶在通道内滑落的速度进行调控；②提供一种可调节、易拆卸式通道盖板；③对不规则溅料的归集处理；④对通道的长度进行补偿的方法；⑤提高组焊件的焊接尺寸精度；⑥提高分段式料斗
　　引 言
　　随着茶叶生产方式自动化程度的提高，茶叶色选机需求越来越大，茶叶的物理特性、分选方法、分选目标以及人们对茶叶品质的要求决定了茶叶色选机的机械结构特点。本文仅就茶叶色选机机械结构设计过程中遇到的若干问题与解决方法进行总结，在此之前，先就茶叶色选机的工作原理做一个简单的介绍。
　　茶叶色选机是指利用茶叶中茶梗、黄片与正品的颜色差异，使用高清晰的CCD光学传感器对茶叶进行精选的高科技光电机械设备。设备具体工作程序如下：茶叶从顶部的料斗进入机器，通过振动器装置的振动，被选物料沿通道下滑，加速下落进入分选箱内的观察区，并从传感器和背景板间穿过。在光源的作用下，根据光的强弱及颜色变化，使系统产生输出信号驱动电磁阀工作将异色茶叶吹至接料斗的废料腔内，而好的茶叶继续下落至接料斗成品腔内，从而达到分选的目的（如图1所示）。整个系统由硬件、软件、算法、光学、机械及气动部分组成（如图2所示）。
　　下面对在双层茶叶色选机结构设计中遇到的关键问题所实施的解决方法与措施分别进行叙述：
　　1 减少茶叶下落和分选过程中的破碎现象，做到少溅、不漏
　　茶叶色选不同于大米、杂粮物料的色选，茶叶易碎、易粉的特点决定了茶叶色选机的物料通道只能选择瀑布式通道（通道与水平面的夹角为60°），通道经氧化处理，表面光滑平直，最大限度保护茶叶在通道上滑落时不遭到破坏。茶叶在通道中下落呈加速状态，为保证茶叶通过上、下分选箱观察区的速度相近，提高色选效果，因此，在上、下通道的中间加入一个中间料斗，上层茶叶经过初选后落至中间料斗，速度削减后再落入下层通道，进一步保护茶叶不遭到破坏。
　　为防止茶叶在通道中下落产生飞溅，采取如下措施：①对通道表面进行氧化处理，降低表面粗糙度，提高平面度要求；②在通道上设计可拆卸调节式盖板（如图3所示）。
　　2 针对摆振式振入料斗结构复杂，费用高提出替代方案
　　替代方案如图3，图中所示为一种可实现均匀分料至多料槽的振料斗组件，包括振料斗、隔板、导流片、加强筋、分流片等零件通过焊接而成，所有零件均为激光切割下料，部分零件要通过折弯机最终成形。隔板确保物料在开始阶段的集中；导流片使物料在向前移动过程中逐渐均匀分布；加强筋的作用是为了提高振料斗的整体刚度，保证振料斗各处的振幅保持一致；振料斗前部斜坡可以让物料在最后阶段加速流入料槽中，分流片可防止物料落至料槽与料槽之间的缝隙中。通过上述一系列的结构措施，最终实现物料由振料斗后部被均匀分料至振料斗前部下端的多通道料槽中。此方案结构简单、制造费用低、维修方便。
　　3 对下分选箱色选过程中的溅料进行收集，清扫入废料仓，避免不合格品进入成品仓，提高色选效果
　　图4中为表达清楚，下层分选箱未显示。色选机工作过程中，下层飞溅物料集中在溅料收集板上，毛刷沿着收集板清理溅料，在分选箱的两侧将溅料扫入接料斗中，在接料斗的两边设有废料引流板，直接将上方由毛刷扫落的废料引入接料斗废品仓中。
　　4 统一上、下通道规格长度，方便采购及生产，对上层通道长度不足处进行相应补偿设计
　　通道规格统一，上层的通道在接振动给料斗物料时将会有物料从通道上边沿翻出，为解决这个问题：设计一挡料槽，卡入通道内侧，通过连接支架安装在通道左右安装板上，结构简单，方便可靠，如图5所示。
　　5 在相互配合的激光切割件上设计榫卯结构，提高焊接位置精度，方便生产
　　机架由方管和冷板折弯件组焊而成，是整个设备中各个部件的安装基准，机架上各零件焊接位置准确与否将极大影响设备的总体装配质量，进而影响色选机最终的色选效果。为提高机架焊接尺寸精度，减少因人为因素影响而产生的焊接尺寸误差，在机架的关键配合处设计榫卯结构，如图6所示，件1与件3位置精度要求很高，在件1和件2上对应位置设计一个相同尺寸的矩形孔，增加件3，件3刚好插入件1和件3中（零碰零配合），这样就保证了此处零件在机架上的焊接位置，同时也减少了工人划线定位的工作量。另外，在其它部件有相互配合且要求较高的地方，也使用了类似的结构，在此不一一列举。
　　6 上出料斗按三段设计，易拆，方便维修
　　上出料斗置于上、下分选箱的后面，上、下分选箱在装配及生产过程中后门及上盖需要能够方便地打开，因此将上出料斗设计成上、中、下三个独立部件，相互之间通过法兰连接（如图2所示），法兰之间一边用卡爪卡入，另一边用螺钉固定（如图7所示），上出料斗上部与上出料斗中部用了两颗螺钉固定，上出料斗下部和上出料斗中部仅用一颗螺钉固定。当机器维修需要拆除下部及中部料斗时，可以非常方便地操作。
　　7 总 结
　　上述针对茶叶色选机局部结构改进的方法与措施在新型样机上试用后效果良好，进一步提升了整机的质量水平，也提高了公司茶叶色选机的市场竞争力，满足了客户对茶叶色选效果的需求并获得了客户的好评。

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