CN109763176B - 一种扭转式竹筒松纤设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扭转式竹筒松纤设备，包括一机架、二夹持扭转装置以及传动机构，二所述夹持扭转装置相对设置，且固定在机架的两侧，所述传动机构与二夹持扭转装置相连；夹持扭转装置包括顶筒、连接轴、二大支架、二压杆、二小支架、弹簧、竹筒定位盘、抵靠部以及二夹持键，所述顶筒、连接轴以及抵靠部依次连接，所述顶筒靠近连接轴的一端设置有挡板，所述抵靠部后端套设在连接轴上，且可沿连接轴移动，抵靠部的前端设置有一顶尖，所述弹簧套设在连接轴上，且弹簧的一端抵靠在挡板上，另一端抵靠在抵靠部后端；竹筒定位盘固定设置在抵靠部上。本发明能够避免现有技术加工中对纤维强度损伤，以及纤维分离不均匀、不可控等严重影响纤维质量的问题。

Description

一种扭转式竹筒松纤设备

【技术领域】

本发明涉及一种扭转式竹筒松纤设备。

【背景技术】

近年来，竹原纤维已开始应用于床垫、汽车内饰等复合材料领域，目前竹纤维机械制备方法主要是梳解法、碾压法，这些方法通过对软化后的竹材施加拉、压载荷破坏竹材基体组织分离竹纤维，技术简单易操作，但是梳解法加工出的竹纤维长短不一，碾压法加工使纤维强度受损、易断裂。目前的技术，竹纤维的质量不易保证，导致加工成本高，难以满足进一步的使用要求。

已公开的一些竹纤维提取设备专利，在竹纤维的制备方法上作了一些探索，其中申请号为201510324053.3的中国专利，公开了整竹辊压开纤机及其应用，其本质还是碾压开纤；申请号为201710607387.0的中国专利，公开了一种竹筒锥模开纤机，其是试图利用对竹筒轴向施压来分离竹纤维的设备，这些各有利弊，均存在竹纤维分离程度不能控制的问题，直接影响纤维均匀性指标。

现有以化学方法为主的技术对竹纤维物理性能损伤大，以机械为主制备竹纤维技术通过对竹材施加拉、压或其组合载荷实现竹纤维的分离，削弱了竹纤维的强度，竹纤维不能得到有效分离，而且不能改善。本发明解决的问题是：粗纤维的制备过程中，使竹纤维得到充分、有效和完全分离，从根本上解决现有方法制备竹纤维均匀度不可控的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种扭转式竹筒松纤设备，其可对竹筒完成自动固定夹紧、扭转松纤及松开复位的连续动作，扭转角度可控；能够有效实现竹筒扭转松纤，避免现有技术加工中对纤维强度损伤，以及纤维分离不均匀、不可控等严重影响纤维质量的问题。

本发明是这样实现的：

一种扭转式竹筒松纤设备，所述松纤机包括一机架、二夹持扭转装置以及传动机构，二所述夹持扭转装置相对设置，且固定在机架的两侧，所述传动机构与二夹持扭转装置相连；

所述夹持扭转装置包括顶筒、连接轴、二大支架、二压杆、二小支架、弹簧、竹筒定位盘、抵靠部以及二夹持键，所述顶筒、连接轴以及抵靠部依次连接，所述顶筒靠近连接轴的一端设置有挡板，所述抵靠部后端套设在连接轴上，且可沿连接轴移动，所述抵靠部的前端设置有一顶尖，所述弹簧套设在连接轴上，且弹簧的一端抵靠在挡板上，另一端抵靠在抵靠部后端；所述竹筒定位盘固定设置在抵靠部上；二所述压杆分别设置在连接轴的两侧，所述压杆的一端通过大支架固定在挡板上，另一端穿过竹筒定位盘并通过小支架固定在抵靠部上，所述压杆为一向内弯折的压杆，所述压杆的一端设置有滑动槽，所述大支架的一端滑动设置在滑动槽上，所述压杆的另一端与小支架活动连接，二所述夹持键连接设置在对应的压杆前端且位于顶尖前端；

所述传动机构包括电机、减速器、大锥齿轮、小锥齿轮、第一凸轮以及第二凸轮，所述电机固定在机架上，所述电机的输出轴通过减速器与大锥齿轮相连，其中一夹持扭转装置的顶筒后端与大锥齿轮的中部相连，所述大锥齿轮与小锥齿轮啮合，所述小锥齿轮、第一凸轮以及第二凸轮分别通过皮带相连，所述第一凸轮和第二凸轮分别抵靠在对应的竹筒定位盘上。

进一步地，所述顶筒与连接轴通过螺纹连接。

进一步地，所述压杆向内弯折的角度为142°～150°。

进一步地，所述电机的后端固定在机架的侧板上，所述减速器的下方设置有减速器底座，所述减速器底座固定在机架的底板上；未与电机相连的夹持扭转装置的顶筒后端通过一连接部固定在机架的侧板上，所述连接部架设在支撑部上，所述支撑部的下端固定在机架的底板上。

进一步地，所述顶尖为锥形，且二锥形顶尖的小端相对设置。

本发明具有如下优点：

本发明提出一种新的竹材松纤设备，通过对竹筒施加扭转载荷，实现定长竹筒连续松纤。由于竹材层合结构特点，当竹筒扭转时，利用竹材从竹黄到竹青层间位错使得竹材纤维层分离，由于竹材基体剪切模量远小于纤维模量，层中基体发生变形破坏，而纤维随之弹性伸长，从而实现竹材纤维分离，避免现有技术加工中对纤维强度损伤，以及纤维分离不均匀、不可控等严重影响纤维质量的问题。

本发明设备中竹筒旋转角度通过凸轮传动控制，有效避免了现有技术中纤维拉断现象；本发明采用凸轮传动控制系统，将竹筒夹紧、扭转松纤等步骤有序的组合起来，实现了竹筒扭转松纤的自动控制，提高了纤维制备技术和质量。本发明的夹持扭转装置中顶尖加弹簧的结构配合压杆机构使该装置能适用于不同直径的竹筒，且锥形顶尖有助于竹筒端部均匀开裂。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的夹持扭转装置结构示意图。

图3为本发明的传动机构的结构示意图。

【具体实施方式】

参照图1-3，本发明涉及一种扭转式竹筒松纤设备，所述松纤机包括一机架1、二夹持扭转装置2以及传动机构3，二所述夹持扭转装置2相对设置，且固定在机架1的两侧，所述传动机构3与二夹持扭转装置2相连；

所述夹持扭转装2置包括顶筒21、连接轴22、二大支架23、二压杆24、二小支架25、弹簧26、竹筒定位盘27、抵靠部28以及二夹持键29，所述顶筒21、连接轴22以及抵靠部28依次连接，所述顶筒21靠近连接轴22的一端设置有挡板211，所述抵靠部28后端套设在连接轴22上，且可沿连接轴22移动，所述抵靠部28的前端设置有一顶尖281，所述弹簧26套设在连接轴22上，且弹簧26的一端抵靠在挡板211上，另一端抵靠在抵靠部28后端；所述竹筒定位盘27固定设置在抵靠部28上；二所述压杆24分别设置在连接轴22的两侧，所述压杆24的一端通过大支架23固定在挡板211上，另一端穿过竹筒定位盘27并通过小支架25固定在抵靠部28上，所述压杆24为一向内弯折的压杆，所述压杆24的一端设置有滑动槽241，所述大支架23的一端滑动设置在滑动槽241上，所述压杆24的另一端与小支架25活动连接，二所述夹持键29连接设置在对应的压杆24前端且位于顶尖281前端；

所述传动机构3包括电机31、减速器32、大锥齿轮33、小锥齿轮34、第一凸轮35以及第二凸轮36，所述电机31固定在机架1上，所述电机31的输出轴通过减速器32与大锥齿轮33相连，其中一夹持扭转装置2的顶筒21后端与大锥齿轮33的中部相连，所述大锥齿轮33与小锥齿轮34啮合，所述小锥齿轮34、第一凸轮35以及第二凸轮36分别通过皮带37相连，所述第一凸轮35和第二凸轮36分别抵靠在对应的竹筒定位盘27上。

所述顶筒21与连接轴22通过螺纹连接，可以通过螺纹结构调节顶筒21挡板211与抵靠部28之间的距离，来适应不同长度的竹筒。

所述压杆24向内弯折的角度为142°～150°。

所述电机31的后端固定在机架1的侧板11上，所述减速器32的下方设置有减速器底座321，所述减速器底座321固定在机架1的底板12上；未与电机31相连的夹持扭转装置2的顶筒21后端通过一连接部212固定在机架1的侧板11上，所述连接部212架设在支撑部213上，所述支撑部213的下端固定在机架1的底板12上。

所述顶尖281为锥形，且二锥形顶尖的小端相对设置。

夹持扭转装置2中顶尖281加弹簧26的结构配合压杆24机构使该装置能适用于不同直径的竹筒，且锥形顶尖有助于竹筒端部均匀开裂。

本发明的工作过程如下：

首先对整竹去竹根、竹稍后再去除竹节心，接着将整竹加工成定长竹筒，然后竹筒进行软化处理，待适当强度时，再利用本发明进行扭转松纤加工；

首先开启电机31，转动的电机31通过大锥齿轮33和小锥齿轮34将动力传输给第一凸轮35、第二凸轮36，带动第一凸轮35以及第二凸轮36缓慢转动；将竹筒放到与左右两个夹持扭转装置2的顶尖281中心点相对应处，当第一凸轮35和第二凸轮36的凸出部旋转至离开各自对应的竹筒定位盘27，与竹筒定位盘27固定连接的抵靠部28在弹簧26的作用下沿连接轴22向前移动，最后两个抵靠部28前端的顶尖281分别顶住竹筒的首尾两端，同时大支架23沿压杆24的滑动槽241向后滑动，在小支架25向外顶起的力的作用下，带动弯折的压杆24前端的夹持键29压下夹持住竹筒，即顶尖281和夹持键29配合固定住竹筒；

电机31旋转的同时带动与电机31相连的夹持扭转装置2转动，对竹筒进行扭转开纤，竹筒的扭转角度为5-10°；

电机31持续旋转，带动第一凸轮35和第二凸轮36继续转动，直至第一凸轮35和第二凸轮36的凸出部则分别顶住各自对应的竹筒定位盘27，且将竹筒定位盘27向后推移，在竹筒定位盘27的作用下抵靠部28沿连接轴22向后移动，此时两个顶尖281均离开竹筒，同时大支架23沿压杆24的滑动槽241向前滑动，在小支架25向内拉力的作用下，带动弯折的压杆24前端的夹持键29向外打开，松开竹筒；这就完成了一次竹筒的扭转松纤加工过程。

本发明的夹持扭转装置2能轴向移动，并实现对竹筒的固定夹紧与放松。电机31则为整个机械系统提供动力，通过大锥齿轮33和小锥齿轮34相互垂直啮合，改变了动力传递的方向；第一凸轮35和第二凸轮36分别与夹持扭转装置2的竹筒定位盘27相抵靠，作用是控制两个夹持扭转装置2的距离；当夹持扭转装置2间的距离减小时，竹筒固定并夹紧，距离大时，松开已经加工好的竹筒。

本发明的夹持扭转装置2特点在于能够实现对竹筒的定位、夹紧和放松，且抵靠部能轴向移动，夹紧力能调节。

本发明是将夹持扭转装置2缓慢转过一定的角度时，实现竹筒扭转，从而分离竹纤维，后续通过简单梳理即可以获得定长麻状竹纤维。本发明根据竹材的结构特点和力学特性，提出一种全新的竹筒松纤设备，通过对定长竹筒施加纯扭转载荷来分离竹纤维。由于竹材层合结构特点，当竹筒扭转时，竹材从竹黄层到竹青层，各层转过的弧长不同，层间位错使得竹材纤维层之间产生错层分离，在竹材周向，竹筒转过一定角度，由于基体剪切模量远小于纤维模量，基体破坏纤维弹性伸长。从而实现竹筒层间、层内基体完全破坏，纤维分离。

本发明可以全自动化扭转开纤，能够避免现有技术加工中对纤维强度损伤，以及纤维分离不均匀、不可控等严重影响纤维质量的问题。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种扭转式竹筒松纤设备，其特征在于：所述松纤设备包括一机架、二夹持扭转装置以及传动机构，二所述夹持扭转装置相对设置，且固定在机架的两侧，所述传动机构与二夹持扭转装置相连；

所述夹持扭转装置包括顶筒、连接轴、二大支架、二压杆、二小支架、弹簧、竹筒定位盘、抵靠部以及二夹持键，所述顶筒、连接轴以及抵靠部依次连接，所述顶筒靠近连接轴的一端设置有挡板，所述抵靠部后端套设在连接轴上，且可沿连接轴移动，所述抵靠部的前端设置有一顶尖，所述弹簧套设在连接轴上，且弹簧的一端抵靠在挡板上，另一端抵靠在抵靠部后端；所述竹筒定位盘固定设置在抵靠部上；二所述压杆分别设置在连接轴的两侧，所述压杆的一端通过大支架固定在挡板上，另一端穿过竹筒定位盘并通过小支架固定在抵靠部上，所述压杆为一向内弯折的压杆，所述压杆的一端设置有滑动槽，所述大支架的一端滑动设置在滑动槽上，所述压杆的另一端与小支架活动连接，二所述夹持键连接设置在对应的压杆前端且位于顶尖前端；

所述传动机构包括电机、减速器、大锥齿轮、小锥齿轮、第一凸轮以及第二凸轮，所述电机固定在机架上，所述电机的输出轴通过减速器与大锥齿轮相连，其中一夹持扭转装置的顶筒后端与大锥齿轮的中部相连，所述大锥齿轮与小锥齿轮啮合，所述小锥齿轮、第一凸轮以及第二凸轮分别通过皮带相连，所述第一凸轮和第二凸轮分别抵靠在对应的竹筒定位盘上；

所述顶筒与连接轴通过螺纹连接；所述压杆向内弯折的角度为142°～150°。

2.根据权利要求1所述的一种扭转式竹筒松纤设备，其特征在于：所述电机的后端固定在机架的侧板上，所述减速器的下方设置有减速器底座，所述减速器底座固定在机架的底板上；未与电机相连的夹持扭转装置的顶筒后端通过一连接部固定在机架的侧板上，所述连接部架设在支撑部上，所述支撑部的下端固定在机架的底板上。

3.根据权利要求1所述的一种扭转式竹筒松纤设备，其特征在于：所述顶尖为锥形，且二锥形顶尖的小端相对设置。