小型豬鬃梳絨機設(shè)計

方 藝

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120）

小型豬鬃梳絨機設(shè)計

方 藝

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120）

豬鬃具有較高的經(jīng)濟價值，一直是川渝地區(qū)重要的畜牧產(chǎn)品。豬鬃具有細、軟、易彎曲的特點，自動化加工難度大。通過分析豬鬃梳絨的人工加工過程，設(shè)計用于豬鬃梳絨的機械加工裝置，并用計算機優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)的參數(shù)。設(shè)計的豬鬃梳絨機，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、維護方便，能提高豬鬃生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)工人的勞動強度，適合中小企業(yè)加工生產(chǎn)。

豬鬃加工；梳絨機；結(jié)構(gòu)設(shè)計；參數(shù)優(yōu)化

0 引言

川渝地區(qū)是我國生豬的主要生產(chǎn)地，豬鬃加工歷史悠久。豬鬃產(chǎn)品是川渝地區(qū)傳統(tǒng)的畜牧出口產(chǎn)品，為地方創(chuàng)造了大量的外匯收入。

由于豬鬃具有耐酸、耐磨、耐高溫和高彈性等優(yōu)點,是制作各類毛刷的主要原料。然而豬鬃具有細、軟、易彎曲的特性，生產(chǎn)加工難度大。目前川渝地區(qū)的豬鬃生產(chǎn)企業(yè)主要是中小型企業(yè)，大多采用傳統(tǒng)的手工工藝加工,生產(chǎn)機械化和自動化程度低，生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，豬鬃加工的打毛、洗毛、分尺等局部生產(chǎn)過程逐漸實現(xiàn)了機械化，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。但是還沒有實現(xiàn)豬鬃自動化加工，特別是梳絨加工仍然要依靠手工加工。豬鬃梳絨是豬鬃加工過程中勞動強度最大、生產(chǎn)效率低的關(guān)鍵工序。開發(fā)適合中小企業(yè)的小型化豬鬃梳絨設(shè)備，對提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，以及降低勞動強度具有重要的意義。

1 豬鬃梳絨機結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理

豬鬃加工是將鬃毛理順后，將不同長度的鬃毛分別捆扎成豬鬃餅的加工過程，加工的產(chǎn)品是制作各類毛刷的原材料。豬鬃梳絨是豬鬃生產(chǎn)過程中保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序，是把豬鬃餅里的斷鬃和絨毛梳理掉的加工過程。目前豬鬃生產(chǎn)企業(yè)依靠人工進行梳絨加工，工人一只手握住并緩慢旋轉(zhuǎn)豬鬃餅，另一只手用金屬梳子反復(fù)梳理豬鬃餅，梳理時間、梳絨速度完全由生產(chǎn)工人自己掌握。中小豬鬃生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備維護維修人員少，生產(chǎn)資金有限。因此，開發(fā)的豬鬃梳絨機應(yīng)具備結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、體積小、重量輕、價格便宜、維護方便等特點。

通過分析豬鬃梳絨的手工生產(chǎn)過程，設(shè)計豬鬃梳絨機。以單相電機作為動力，運用三連桿機構(gòu)模擬人工梳理動作。由操作者手持豬鬃餅旋轉(zhuǎn)，配合豬鬃梳絨機加工，具有半自動化的特點。設(shè)計的豬鬃梳絨機在車間移動靈活方便，是可移動的裝置。豬鬃梳絨機由上下兩層構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 豬鬃梳絨機結(jié)構(gòu)

豬鬃梳絨機上半部分由電機、減速機、連桿機構(gòu)和鋼梳等構(gòu)成，是豬鬃梳絨機的核心；下半部分是由廢鬃漏斗和抽屜式廢鬃盒構(gòu)成的廢鬃收集容器，收集梳理出來的廢鬃，以避免污染環(huán)境。在豬鬃梳絨機底部安裝了4個滾輪，以方便豬鬃梳絨機移動。豬鬃梳絨加工負載較小，簡化了梳絨機結(jié)構(gòu)，減輕重量，方便維護。選用的小型電機（圖1中代號6）直接與減速機（圖1中代號7）相連接并能傳動。選用的減速機的輸出軸能夠承受一定的徑向載荷，以簡化傳動系統(tǒng)。由于電機與減速機直接連接，減速機輸出軸直接帶動短連桿（圖1中代號3）旋轉(zhuǎn)，避免廢鬃掉入傳動系統(tǒng)造成傳動系統(tǒng)發(fā)生故障，提高設(shè)備的可靠性。用銷釘把短連桿連接在長連桿（圖1中代號1）的中部，長連桿的一端安裝鋼制梳子，另一端用銷釘與擺動連桿（圖1中代號4）的一端連接，擺動連桿的另一端又與梳絨機的臺板連接。

當操作者按下豬鬃梳絨機操作臺左上方的“啟動”按鈕后，電機啟動并帶動連接的減速機，減速機輸出軸帶動短連桿旋轉(zhuǎn)。由于長連桿的一端受到擺動連桿的約束，由短連桿帶動長連桿運動，長連桿端部的鋼梳在旋轉(zhuǎn)的短連桿（圖1中代號2）的驅(qū)動下，作“抬升—前移—落下—后退”的往復(fù)運動，模擬人工梳絨的動作。操作者將豬鬃餅從正面的有機玻璃孔板上孔徑較大的右側(cè)孔送入，并勻速移位到孔徑較小的左側(cè)。由人工緩慢旋轉(zhuǎn)豬鬃餅，配合鋼梳的梳絨動作，完成豬鬃梳絨加工過程。經(jīng)梳絨加工產(chǎn)生的廢鬃掉落在鋼梳下方落入廢鬃漏斗圖1中代號8）內(nèi)，通過漏斗掉入廢鬃盒。操作者可以隨時按動設(shè)備操作臺左上方的“停止”按鈕，設(shè)備停止運行。為了滿足不同直徑的豬鬃餅梳絨加工，可以更換不同尺寸的有機玻璃孔板，并使加工過程中的豬鬃餅始終保持在中心位置，保證鋼梳的梳齒在超過豬鬃餅的中心線孔板的上方運動。

3.結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

在豬鬃加工過程中，按照不同長度的豬鬃進行分類捆扎成豬鬃餅，其長度和直徑各不相同。假設(shè)豬鬃最大梳絨長度為l，豬鬃餅的最大直徑為D，最小直徑為d，為了滿足多種尺寸豬鬃餅的梳絨加工，必須保證鋼梳的最大水平位移L要大于豬鬃最大梳絨長度l；鋼梳切入豬鬃餅的深度要大于豬鬃餅最大直徑D的一半，即要保證鋼梳梳齒能切入超過豬鬃餅中心線的位置，以梳透豬鬃餅，如圖2所示，這是結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化要滿足的約束條件。

圖2 鋼梳運動位置

由于鋼梳梳齒長度、擺動連桿長度、短連桿長度、長連桿長度，以及短連桿與長連桿的連接位置等可能發(fā)生變化，這對鋼梳梳絨運動的軌跡和梳絨效果都要產(chǎn)生影響。為了得到滿意的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并滿足約束條件，筆者利用simLab Composer軟件對鋼梳梳絨運動進行模擬，模擬結(jié)果如圖3所示。

圖3 鋼梳運動模擬結(jié)果圖

模擬過程分兩步進行。首先，調(diào)整各構(gòu)件的尺寸參數(shù)，分別調(diào)整短連桿、長連桿、擺動連桿、梳齒等的長度，以及它們之間的相對位置，分別分析這些變化對鋼梳運動軌跡的影響，并確定影響最顯著的尺寸參數(shù)。其次，同時調(diào)整各構(gòu)件的尺寸參數(shù)，優(yōu)化鋼梳運動軌跡，并滿足約束條件，確定各構(gòu)件的合理尺寸，以滿足多品種豬鬃餅梳絨加工的需要。

4 結(jié)語

設(shè)計的梳絨機采用電機與減速機直接聯(lián)結(jié)驅(qū)動，使用三連桿機構(gòu)模擬人工梳絨運動，裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，制造成本低廉。設(shè)計的梳絨機是一種半自動化生產(chǎn)裝置，能明顯降低生產(chǎn)者的勞動強度，明顯提高豬鬃梳絨加工生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。通過多參數(shù)約束條件下的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，并引入計算機simLab Composer軟件，對鋼梳運動軌跡進行模擬，以實現(xiàn)在多參數(shù)約束條件下的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

責(zé)任編輯仇大勇

CNKI推出《中國高被引圖書年報》

日前，中國知網(wǎng)（CNKI）中國科學(xué)文獻計量評價研究中心推出了一套《中國高被引圖書年報》，該報告基于中國大陸建國以來出版的422萬余本圖書被近3年國內(nèi)期刊、博碩、會議論文的引用頻次，分學(xué)科、分時段遴選高被引優(yōu)秀學(xué)術(shù)圖書予以發(fā)布。據(jù)研制方介紹，他們統(tǒng)計并分析了2013～2015年中國學(xué)術(shù)期刊813萬余篇、中國博碩士學(xué)位論文101萬余篇、中國重要會議論文39萬余篇，累計引文達1451萬條。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，422萬本圖書至少被引1次的圖書達72萬本。研制方根據(jù)中國圖書館分類法，將72萬本圖書劃分為105個學(xué)科，分1949～2009年和2010～2014年兩個時間段，分別遴選被引最高的TOP 10%圖書，共計選出70911本優(yōu)秀圖書收入《中國高被引圖書年報》。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，這7萬本高被引優(yōu)秀圖書雖然只占全部圖書的1.68%，卻獲得67.4%的總被引頻次，可見這些圖書質(zhì)量上乘，在同類圖書中發(fā)揮了更加重要的作用。該報告還首次發(fā)布各學(xué)科“學(xué)科h指數(shù)”排名前20的出版單位的評價指標，對客觀評價出版社的社會效益——特別是學(xué)術(shù)出版物的社會效益具有重要的參考價值。

該報告從圖書被引用的角度出發(fā)，評價圖書的學(xué)術(shù)影響力，彌補了以銷量和借閱等指標無法準確評價學(xué)術(shù)圖書的缺憾，科學(xué)、客觀地評價了圖書、圖書作者以及出版單位對各學(xué)科發(fā)展的貢獻。

《中國高被引圖書年報》把建國以來出版圖書全部納入評價范圍屬國內(nèi)首創(chuàng)，是全面、客觀評價圖書學(xué)術(shù)影響力的工具，填補了目前圖書學(xué)術(shù)水平定量評價的空白，在幫助圖書館建設(shè)特色館藏和提高服務(wù)水平、幫助出版管理部門了解我國學(xué)術(shù)出版物現(xiàn)狀、幫助科研機構(gòu)科研管理、幫助讀者購買和閱讀圖書等方面，均具有較強的參考價值，也為出版社評估出版業(yè)績、決策再版圖書、策劃學(xué)科選題提供有用的信息。

《中國高被引圖書年報》由《中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）》電子雜志社有限公司出版。該產(chǎn)品的形式為光盤電子出版物，分為理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、人文科學(xué)和社會科學(xué)6個分卷，隨盤贈送圖書，歡迎您咨詢、訂購。咨詢電話：010-82710850 82895056 轉(zhuǎn) 8599，email：aspt@cnki.net。

The Small Bristle Combing Machine Design

FANG Yi
(Chongqing Industry Polytechnic College,Chongqing 401120,China)

With high economic value,the bristle has been important livestock products in Sichuan and Chongqing all the time.Having thin,soft,and pliable features,it is difficult to be automatically processed.Through analyzing the process of artificial bristle combing，the author tries to design a processing device of bristle combing machine and optimize the parameters of the device structure with a computer in this paper.With the features of simple structure,light weight and convenient maintenance,it can improve the production efficiency,ensure the quality of products and reduce the labor intensity of workers,suitable for the small and the medium enterprises to process and produce.

bristle processing;combing machine;structure design;parameter optimization

TH122

A

1674－5787（2017）03－0149－03

10.13887/j.cnki.jccee.2017（3）.39

2017-04-12

本文系重慶市教育委員會資助項目“豬鬃梳絨機設(shè)計開發(fā)”（項目編號：kj1403004）的研究成果之一，項目負責(zé)人：周進民。

方藝（1966—），女，工學(xué)學(xué)士，重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：機電設(shè)備技術(shù)和高等職業(yè)教育研究。