CN110001105A - 一种直线式多工位压曲实验台 - Google Patents

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Abstract

一种直线式多工位压曲实验台，包括带有轨道的机架，在轨道一侧的机架台面上设有悬臂梁，在悬臂梁上沿着轨道方向依次固定有纵向捶打机构、横向捶打机构和成型机构，在轨道上设有能够沿轨道滑动的曲块模盒；成型机构包括一号液压缸、成型锤头、一号压力传感器；纵向/横向捶打机构包括二号液压缸及下端的捶打机构箱体，再通过电机、联轴器、凸轮轴连接有凸轮，凸轮通过滚动轴承与推杆、捶打锤头相连；本发明可进行制曲过程中各运动参数之间关系的研究，解决现有的压曲成型机理研究中无专用实验设备、而生产线制曲设备无法进行多变量参数的设定与控制的问题。

Description

一种直线式多工位压曲实验台
技术领域
本发明属于制曲工艺研究设备领域，具体涉及一种直线式多工位压曲实验台。
背景技术
固态发酵技术在我国有着悠久的历史，也是我国特有的酿造工艺。在白酒酿造行业中，制曲成型是整个固态发酵过程中最重要的工艺之一，直接影响到产酒质量的好坏。目前，各酿酒企业机械化制曲设备已经较为成熟，各大酒厂所采用的链条式、圆盘式等压曲机通过一次或多次成型制曲，已经初步满足酿酒生产要求，但这种简单成型法仍然无法达到‘人工踩曲’提浆的效果，曲块水分流动不均衡，使得制曲报废回收率较高，制曲效率和品质低下，达不到智能化制曲的水平。现有压曲机针对不同企业压曲质量要求设定设备的工艺参数，往往根据经验评价曲块质量，没有形成对曲块成型机理与压曲机工艺参数的关系的量化指标，目前针对压曲成型机理研究无专用实验设备。
发明专利：液压回转压曲机及其压曲方法，其通过回转的方式转动曲盒至对应工位，依靠液压系统、液压马达及其组件驱动锤头进行多次、多工位的捶打来模拟‘人工踩曲’的过程，该发明优化了以往的一次成型法制曲的弊端，多次、多工位的捶打使得曲块内水分流动来进行提浆，略微提高了提浆的效果；但该发明工位过多导致体积面积庞大、机器装置略显笨重；各工位反复上下捶打导致加工时间长，生产效率低下；各工位并没有采用多点位的方式捶打，不能保证曲块内部水分流动性，提浆效果仍不理想；在多工位捶打过程中，没有捶打压力、位移等数据支撑，制曲质量无法保证。另外一件发明专利：一种依据曲块成型机理的回转式多工位压曲机，其通过液压系统和电机配合实现多次、多点、多工位的捶打模拟人工踩曲。该发明设定进料、预压、横踩、喷水、纵踩、成型、脱模、清洗八个工位，相比现有压曲设备提浆工艺进行了改进；该发明安装压力和位移传感器，可以得到制曲过程中压力位移曲线图，将制曲过程参数化。但是，该发明属于生产线制曲设备，在捶打曲块或压曲成型过程中，不便于多变量参数化设定与控制。该设备捶打机构的原理是利用曲柄滑块机构，曲轴加工复杂困难，要求强度较高，电机要求扭矩较大；该发明没有液压控制系统设计，控制方案较为粗略。
发明内容
本发明的目的是提供一种直线式多工位压曲实验台，可进行制曲过程中各运动参数之间关系的研究，解决现有的压曲成型机理研究中无专用实验设备、而生产线制曲设备无法进行多变量参数的设定与控制的问题。
本发明采取的技术方案是：
一种直线式多工位压曲实验台，包括带有轨道的机架，在轨道一侧的机架台面上设有悬臂梁，在悬臂梁上沿着轨道方向依次固定有纵向捶打机构、横向捶打机构和成型机构，在轨道上设有能够沿轨道滑动的曲块模盒；
所述成型机构包括固定于悬臂梁上的一号液压缸，一号液压缸的活塞杆A下端固定有成型锤头，在成型锤头与活塞杆A之间设有一号压力传感器；
所述纵向捶打机构包括固定于悬臂梁上的二号液压缸，二号液压缸的活塞杆B下端固定连接捶打机构箱体，捶打机构箱体一侧横向设置驱动电机，驱动电机通过联轴器连接有凸轮轴，凸轮轴的另一端通过轴承座与捶打机构箱体相连，在凸轮轴上连接有凸轮，凸轮通过滚动轴承与推杆相连，推杆端部设有捶打锤头，推杆外侧还套装有弹簧和自润滑套筒C；在捶打锤头上安装二号压力传感器，记录不同下压位移时捶打锤头实时压力参数，所述横向捶打机构与纵向捶打机构本身的结构相同，仅仅是在悬臂梁上的安装方位互成90度，即横向捶打机构的捶打锤头在水平面内相对纵向捶打机构的捶打锤头旋转了90度；
所述一号液压缸、二号液压缸、一号压力传感器、二号压力传感器均连接至本实验台的控制系统，控制系统用于调节液压缸的移动速度、移动量、捶打频率。
进一步的，所述凸轮有两个，两个凸轮的推程差为180°，保证了捶打的均匀程度。
进一步的，所述一号液压缸和二号液压缸均为自带位移传感器的油缸，能够记录捶打机构下降位移参数。
进一步的，在机架台面上设有脱模口以及沿轨道设置的数个定位螺杆。
进一步的，在一号液压缸两侧设有导向杆A，导向杆A外侧设有自润滑套筒A；二号液压缸两侧设有导向杆B，导向杆B外侧设有自润滑套筒B，推杆两侧设有导向杆C，导向杆C通过导向杆连接板连接至捶打机构箱体。
本发明的有益效果：
本发明的直线式多工位压曲实验台，主要应用于研究曲块成型机理与压曲工艺过程中各运动参数之间的关系，获取曲块水分均匀性、表面提浆效果及曲块紧实度等品质资料，采用两个锤头往复多次、多工位、多点位捶打来模拟人工踩曲，保证曲块内部水分充分流动及曲块密度的均匀性，提高制曲提浆效果，提高了制曲的质量；
相比现有机械化制曲设备而言，本发明实验台更便于进行压力、位移、下压运动速度、捶打频率等多变量参数的控制，通过安装的位移传感器和压力传感器，根据不同酒企压曲工艺指标，可以多次调试捶打和成型工位的踩曲位移，得到该指标优质曲捶打过程的压力、位移、速度、捶打频率等参数与对应曲块品质等级的关系，将复杂的制曲过程参数化，为制曲生产线提供数据支持，保证制曲质量，降低报废率和回收率；
该实验台的横向和纵向捶打机构均采用双凸轮机构，优化了结构复杂度，减小了机构的体积及重量，优化了制曲设备的性能，捶打效率高且减小了传动扭矩。
附图说明
图1为直线式多工位压曲实验台轴侧图。
图2为机架结构示意图。
图3为成型机构装配图。
图4为悬臂梁结构示意图。
图5为捶打机构正视图。
图6为捶打机构侧视图。
图中，1、机架，2、成型机构，3、横向捶打机构，4、悬臂梁，5、纵向捶打机构，6、机架台面，7、轨道，8、脱模口，9、定位螺杆，10、曲块模盒，11、成型锤头，12、导向杆A，13、自润滑套筒A，14、活塞杆A，15、一号液压缸，16、一号压力传感器，17、捶打锤头，18、驱动电机，19、导向杆B，20、活塞杆B，21、二号液压缸，22、自润滑套筒B，23、凸轮轴，24、轴承座，25、推杆，26、联轴器，27、凸轮，28、滚动轴承，29、弹簧，30、自润滑套筒C，31、捶打机构箱体，32、导向杆C，33、导向杆连接板。
具体实施方式
实施例
如图1和图2所示，一种直线式多工位压曲实验台，包括带有轨道(7)的机架(1)，在机架台面(6)上设有脱模口(8)以及沿轨道设置的数个定位螺杆(9)，定位螺杆用以保证各工位锤头和模盒的精准定位。在轨道(7)一侧的机架台面上设有悬臂梁(4)，在悬臂梁(4)上沿着轨道方向依次固定有纵向捶打机构(5)、横向捶打机构(3)和成型机构(2)，在轨道(7)上设有能够沿轨道滑动的曲块模盒(10)；悬臂梁必须有足够强度的加强筋，保证悬臂梁有足够的抗弯能力。
如图3和图4所示，所述成型机构(2)包括固定于悬臂梁(4)上的一号液压缸(15)，一号液压缸的活塞杆A(14)下端固定有成型锤头(11)，在成型锤头(11)与活塞杆A(14)之间设有一号压力传感器(16)；
如图5和图6所示，所述纵向捶打机构(5)包括固定于悬臂梁(4)上的二号液压缸(21)，二号液压缸(21)的活塞杆B(20)下端固定连接捶打机构箱体(31)，捶打机构箱体(31)一侧横向设置驱动电机(18)，驱动电机(18)通过联轴器(26)连接有凸轮轴(23)，凸轮轴(23)的另一端通过轴承座(24)与捶打机构箱体(31)相连，在凸轮轴(23)上连接有凸轮(27)，凸轮(27)有两个，两个凸轮(27)的推程差为180°，保证了捶打的均匀程度，双凸轮机构实现两个锤头上下往复运动，模拟“人工踩曲”的动作，以达到高效提浆效果。凸轮(27)通过滚动轴承(28)与推杆(25)相连，推杆(25)端部设有捶打锤头(17)，推杆(25)外侧还套装有弹簧(29)和自润滑套筒C(30)；锤头与推杆通过螺纹连接，推杆上端与滚动轴承通过销轴连接，凸轮和滚动轴承相接触，当凸轮转动到达推程阶段时，带动推杆向下移动，捶头实现‘下踩’的动作，当凸轮转动进行回程阶段时，复位弹簧带动推杆向上移动，锤头实现‘上抬’的动作。在捶打锤头(17)上安装二号压力传感器，记录不同下压位移时捶打锤头实时压力参数，在踩曲过程中，可以得到压力位移曲线。所述横向捶打机构(3)与纵向捶打机构(5)本身的结构相同，仅仅是在悬臂梁上的安装方位互成90度，即横向捶打机构的捶打锤头在水平面内相对纵向捶打机构的捶打锤头旋转了90度；另外，本发明所述的横向和纵向不是传统说法中的水平方向和竖直方向，锤头均做上下运动，设置两个方向的捶打，目的是实现不同点位、多个点位的捶打过程，让水分更加均匀；
在一号液压缸(15)两侧设有导向杆A(12)，导向杆A(12)外侧设有自润滑套筒A(13)；二号液压缸(21)两侧设有导向杆B(19)，导向杆B(19)外侧设有自润滑套筒B(22)，推杆(25)两侧设有导向杆C(32)，导向杆C(32)通过导向杆连接板(33)连接至捶打机构箱体(31)。导向杆的作用是保证各运动机构的定位精度。所述一号液压缸(15)和二号液压缸(21)均为自带位移传感器的油缸，能够记录捶打机构下降位移参数。
另外，所述一号液压缸(15)、二号液压缸(21)、一号压力传感器(16)、二号压力传感器均连接至本实验台的控制系统，控制系统用于调节液压缸的移动速度、移动量、捶打频率。
本发明的控制系统主要分为液压控制和电机控制两个部分。电机控制部分要求电机速度值可以设定，实现电机调速功能，其目的是通过电机调速可以手动调节捶打工位的捶打频率，找到优质曲最佳捶打频率。液压控制部分要求液压活塞杆上、下推动的速度可调，且运动位移量可以设定，其目的是可以手动调节捶打工位和成型工位的下压位移量，方便实验人员测试操作。
位移传感器和压力传感器实时监测曲块捶打和成型过程中数据变化情况，得到压力位移变化曲线。通过多次实验验证与压制成型曲块品质对比，找出最优的压力位移变化曲线，为后续研究制曲机理提供基础数据。设置压力、位移值及其曲线图实时显示和储存功能，方便实验操作人员实时数据监测和数据保存。各工位设置自动运行和点动运行两种工作形式。点动运行时手动控制液压缸活塞杆上下推动，方便实验人员操作；自动运行时需要设定好液压缸活塞杆的推程位移、运行速度、电机转速等参数，系统驱动捶打机构或成型机构自动完成下行、踩曲、成型、锤头复位等动作。自动运行过程中，依靠位移传感器信号控制液压缸活塞杆运动，依靠压力传感器信号控制电机运转，当活塞杆推动位移达到设定值时，活塞杆停止下行，电机停止运行，液压缸回程。此外，该控制系统需要做行程保护系统和压力保护系统，防止活塞杆推动行程过大或压力过大发生事故。必须设置油缸断电自锁功能，防止液压缸活塞杆断电滑落。为防止意外事故发生，需要设定急停按钮并设定漏电保护按钮。
制曲工艺如下：
(1)上料：本发明采用人工手动上料的方式，实验人员可以定体积或者定质量等方式进行上料操作，然后将曲盒放置在纵向捶打机构下方，用定位螺杆对曲盒定位，保证捶打位置的精确性。
(2)捶打：包括横向捶打和纵向捶打，为机械制曲工艺的核心，其目的是通过多次、多点、多工位的捶打模拟‘人工踩曲’。在捶打过程中，曲块内部水分流速加快且流动规则，实现水分的充分流动并保证曲料密度均匀性。随着捶打位移的增加，捶打压力也随之增大，曲料开始发生弹性变形，捶打机构安装有压力传感器和位移传感器，捶打的压力、位移、次数以及频率的不同，曲块内部水分流动性、曲料密度均匀性也不相同。通过纵向和横向捶打，保证曲块在两个方向上的水分流动及曲料密度均匀性保持一致，以达到提浆的效果。
操作人员先设定活塞杆的推程位移、运行速度、驱动电机的转速等参数，一号液压缸推动活塞杆下移，当捶打锤头接触到曲料后，驱动电机带动捶打锤头开始踩压曲料，此时活塞杆继续下行，当达到一号液压缸设定位移量后停止下行，驱动电机停止工作，活塞杆回程。纵向捶打结束后，将曲盒移动到横向捶打机构处，对曲料进行横向捶打，其操作步骤与纵向捶打一致，捶打点位发生改变。
(3)成型：在捶打提浆后，将曲料压制一次成型。在一次成型过程中，曲料颗粒发生塑性变形，颗粒间隙逐渐变小直至曲料相邻颗粒紧密接触，在较大外力作用下，颗粒之间形成紧密啮合。成型曲块曲料的紧密性对后期曲药发酵程度起到关键作用，成型工位也装有压力、位移传感器，曲块成型过程中记录压力、位移、压曲速度等参数，把压曲成型工艺进行数字量化，从而得到不同酒企压曲工艺指标的最优参数，为未来智能化制曲提供数据。
捶打结束后，将曲盒移至成型机构下方，利用定位螺杆进行定位，设定成型锤头下压位移量及运行速度，二号液压缸推动活塞杆至设定位移后停止运行，活塞杆回程。
在捶打和成型工程中，压力传感器会实时测量压力数据，并反馈压力位移曲线至显示屏上，方便实验操作人员实时监测。
(4)脱模：成型工艺完成后，将曲盒移动至脱模口处，将曲块取出。

Claims (5)

1.一种直线式多工位压曲实验台，其特征在于，包括带有轨道(7)的机架(1)，在轨道(7)一侧的机架台面(6)上设有悬臂梁(4)，在悬臂梁(4)上沿着轨道方向依次固定有纵向捶打机构(5)、横向捶打机构(3)和成型机构(2)，在轨道(7)上设有能够沿轨道滑动的曲块模盒(10)；
所述成型机构(2)包括固定于悬臂梁(4)上的一号液压缸(15)，一号液压缸的活塞杆A(14)下端固定有成型锤头(11)，在成型锤头(11)与活塞杆A(14)之间设有一号压力传感器(16)；
所述纵向捶打机构(5)包括固定于悬臂梁(4)上的二号液压缸(21)，二号液压缸(21)的活塞杆B(20)下端固定连接捶打机构箱体(31)，捶打机构箱体(31)一侧横向设置驱动电机(18)，驱动电机(18)通过联轴器(26)连接有凸轮轴(23)，凸轮轴(23)的另一端通过轴承座(24)与捶打机构箱体(31)相连，在凸轮轴(23)上连接有凸轮(27)，凸轮(27)通过滚动轴承(28)与推杆(25)相连，推杆(25)端部设有捶打锤头(17)，推杆(25)外侧还套装有弹簧(29)和自润滑套筒C(30)；在捶打锤头(17)上安装二号压力传感器，记录不同下压位移时捶打锤头实时压力参数，所述横向捶打机构(3)与纵向捶打机构(5)本身的结构相同，仅仅是在悬臂梁上的安装方位互成90度，即横向捶打机构的捶打锤头在水平面内相对纵向捶打机构的捶打锤头旋转了90度；
所述一号液压缸(15)、二号液压缸(21)、一号压力传感器(16)、二号压力传感器均连接至本实验台的控制系统，控制系统用于调节液压缸的移动速度、移动量、捶打频率。
2.如权利要求1所述的一种直线式多工位压曲实验台，其特征在于，所述凸轮(27)有两个，两个凸轮(27)的推程差为180°，保证了捶打的均匀程度。
3.如权利要求1所述的一种直线式多工位压曲实验台，其特征在于，所述一号液压缸(15)和二号液压缸(21)均为自带位移传感器的油缸，能够记录捶打机构下降位移参数。
4.如权利要求1所述的一种直线式多工位压曲实验台，其特征在于，在机架台面(6)上设有脱模口(8)以及沿轨道设置的数个定位螺杆(9)。
5.如权利要求1所述的一种直线式多工位压曲实验台，其特征在于，在一号液压缸(15)两侧设有导向杆A(12)，导向杆A(12)外侧设有自润滑套筒A(13)；二号液压缸(21)两侧设有导向杆B(19)，导向杆B(19)外侧设有自润滑套筒B(22)，推杆(25)两侧设有导向杆C(32)，导向杆C(32)通过导向杆连接板(33)连接至捶打机构箱体(31)。
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