CN110754547B - 一种无级变速茶叶理条机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无级变速茶叶理条机。本发明包括机架、理条组件、加热组件以及传动组件；理条组件包括U型槽锅；加热组件包括贴覆在U型槽锅底部的硅橡胶加热片；传动组件包括理条电机、皮带轮无级变速调节机构以及平面摆动导杆机构，理条电机驱动皮带轮无级变速调节机构带动平面摆动导杆机构动作以使U型槽锅沿U型槽锅宽度方向往复摆动以实现茶叶理条。上述平面摆杆机构减少了茶叶理条过程中的振动和噪声，提高了理条机使用寿命；无级变速调节机构在调节传动机构转速的同时能够保证输出功率的恒定，使得U型槽锅获得较为稳定的往复频率，提高理条质量和运动稳定性；硅橡胶加热片保证了茶叶理条温度的均匀性，改善了茶叶理条的品质。

Description

一种无级变速茶叶理条机

技术领域

本发明属于茶叶加工设备领域，具体是涉及一种无级变速茶叶理条机。

背景技术

理条，是茶叶加工生产过程中不可或缺的一道重要工序，其目的是塑形、失水、显毫并使得茶叶初步具有一定的香气。茶叶的理条工序主要依靠茶叶理条机来完成，茶叶理条机的性能优劣对于茶叶品质有着十分重要的影响。茶叶进行理条作业时，在热辐射作用下均匀受热并且散失水分，软化组织，便于茶叶卷曲成形；并且在理条过程中，低沸点芳香物质挥发消失，使得茶叶初步具有香气，基本形成色、香、味的品质特征，为茶叶下一道工序的加工奠定基础。现有的茶叶理条机，普遍采用曲柄滑块作为传动机构，偏置结构设计容易产生噪声和振动，造成部分机架开焊，严重影响茶叶理条机的使用寿命。加热形式普遍为电加热管供热，热损耗较大，传热效率低，使用寿命短。市场上现有的无级变速调节机构普遍使用在车辆中，主要通过金属带对压控制调节转速，仅适用于大功率机械设备。踏板摩托车主要通过甩盘改变带轮间距进行转速调节，这种结构仅限于摩托车中使用，并不适用在普通的机械设备中，尤其是茶叶加工机械设备。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种无级变速茶叶理条机。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种无级变速茶叶理条机，包括机架、理条组件、加热组件以及传动组件；所述理条组件包括U型槽锅；所述加热组件包括贴覆在U型槽锅底部的硅橡胶加热片；所述传动组件包括理条电机、皮带轮无级变速调节机构以及平面摆动导杆机构，所述理条电机驱动皮带轮无级变速调节机构带动平面摆动导杆机构动作以使U型槽锅在平面摆动导杆机构作用下沿U型槽锅宽度方向往复摆动以实现茶叶理条。

进一步的技术方案，所述皮带轮无级变速调节机构包括输入轴、输出轴以及传动轴；

所述输入轴上安装有第二皮带轮以及构成第三皮带轮的定盘与动盘，所述输入轴旁还设有用于调节第三皮带轮中定盘与动盘轴向间距的第一无级变速调节机构；

所述输出轴上安装有构成第四皮带轮的定盘与动盘以及第五皮带轮，所述输出轴旁还设有用于调节第四皮带轮中定盘与动盘轴向间距的第二无级变速调节机构；

所述理条电机驱动轴上安装有第一皮带轮；所述传动轴上安装有第六皮带轮；所述第一皮带轮与第二皮带轮通过第一皮带传动连接，所述第三皮带轮与第四皮带轮通过第二皮带传动连接，所述第五皮带轮与第六皮带轮通过第三皮带传动连接；

当第三皮带轮中定盘与动盘轴向间距增大，第四皮带轮中定盘与动盘轴向间距减小，则输入轴与输出轴之间传动比增大；当第三皮带轮中定盘与动盘轴向间距减小，第四皮带轮中定盘与动盘轴向间距增大，则输入轴与输出轴之间传动比减小；

所述平面摆动导杆机构包括偏心轮以及导杆，所述偏心轮安装在所述传动轴上，所述偏心轮的轮面上铰接有摆动滑块，所述导杆滑动安装在所述摆动滑块上的滑槽中且导杆与滑槽的长度方向相同，所述导杆一端与导杆下固定座铰接，所述导杆另一端与导杆滑块铰接，所述导杆滑块上下滑动安装在导杆上固定座中，所述导杆上固定座固定在槽锅架上；当所述传动轴转动时所述偏心轮带动导杆绕导杆下固定座往复摆动以实现导杆通过导杆滑块、导杆上固定座带动安装在槽锅架上的U型槽锅往复摆动。

进一步的技术方案，所述U型槽锅底部与硅橡胶加热片之间涂有导热硅胶，所述加热组件还包括内置在硅橡胶加热片中用于检测U型槽锅加热温度的热电偶元件，所述硅橡胶加热片通过导线与变压器控制连接。

进一步的技术方案，所述U型槽锅底部安装有支撑U型槽锅且辅助U型槽锅往复摆动的橡胶滚轮。

进一步的技术方案，所述输入轴、输出轴均由定盘轴、动盘轴以及花键构成，所述定盘与动盘之间通过所述花键安装连接；

所述第一无级变速调节机构、第二无级变速调节机构均包括同轴安装的定盘轴承座、动盘轴承座、动盘轴承套筒、动盘推力轴以及步进电机推杆；所述定盘轴通过角接触球轴承安装在所述定盘轴承座中；所述动盘轴通过圆柱滚子轴承安装在所述动盘轴承套筒中，所述动盘推力轴通过推力圆柱滚子轴承安装在所述动盘轴承套筒中；所述动盘轴承套筒外侧面设有凸块，所述动盘轴承套筒通过所述凸块插接在所述动盘轴承座内侧面上的凹槽中；所述步进电机推杆通过所述动盘推力轴作用于动盘轴并使动盘轴带动所述动盘轴承套筒沿轴向在所述动盘轴承座中往复移动以实现动盘与定盘之间轴向间距的调节。

进一步的技术方案，所述动盘轴承套筒中设有对所述圆柱滚子轴承外圈两端进行轴向定位的弹性挡圈一以及对所述推力圆柱滚子轴承外圈两端进行轴向定位的弹性挡圈二。

进一步的技术方案，所述动盘轴与动盘推力轴之间设有1mm间隔。

进一步的技术方案，所述U型槽锅一端安装有进料斗，所述U型槽锅另一端安装有出料斗，所述出料斗中设有用于筛除茶末和杂质的圆形筛孔。

本发明的有益效果在于：

(1)现有的茶叶理条机普遍采用曲柄滑块机构作为动力输出，曲柄滑块机构中因具有较长、较重的连杆，导致槽锅产生较大的惯性力，运动平稳性差，容易产生振动及噪声，严重影响理条品质。本发明采用平面摆动导杆机构，具有较好的传动性能，并且在理条过程中占用空间小，传动平稳，噪声和振动较小，提高了茶叶理条机的使用寿命。

(2)本发明所述皮带轮无级变速调节机构，通过改变皮带盘的间距使得实际有效的带轮直径发生变化，带轮传动比可连续改变，从而实现传动机构的无级变速,可根据制茶工艺要求提供合适的转速给传动机构。本发明中的皮带轮无级变速调节机构属于机械式无级变速调节方式，在进行速度调节时能够始终保持恒定的功率，使得传动更加平稳，并且不会影响传动效率。即本发明采用皮带轮无级变速调节机构，传动效率高，变速调节简单方便，成本低廉，可以根据理条工艺的要求，在调节传动机构转速的同时能够保证输出功率的恒定，使得U型槽锅获得较为稳定的往复频率，提高理条质量和运动稳定性。

(3)本发明采用硅橡胶加热片对槽锅进行加热，硅橡胶固定贴附在U型槽锅底部并涂有导热硅胶，具有升温速度快、热转换效率高、热损耗小、节能环保的特点，能够保证茶叶受热均匀性的同时，提高槽锅的热效率。热电偶元件是一种感温元件，热电偶元件通过螺纹配合固定安装硅橡胶加热片中且与U型槽锅底部直接接触，测温范围宽，性能比较稳定，不受中间介质的影响，测量精度高，热响应时间快，机械强度高，抗震性好，可以精确获得槽锅温度，有利于提高茶叶品质。即本发明采用硅橡胶加热片贴附U型槽锅底部的加热方式，不仅保证了茶叶理条温度的均匀性，而且提高了热源利用效率，改善了茶叶理条的品质。

(4)本发明中的出料斗中设有圆形筛孔，将完成理条工序中的茶末和杂质及时清除，提高茶叶的理条质量。

(5)本发明加热组件中安装有控制变压器，采用低压交流电，大大提高了茶叶理条机的加热安全性。

附图说明

图1、2为本发明理条机整体结构图；

图3为本发明中的平面摆动导杆机构结构图；

图4为本发明中的平面摆杆左极限位置图；

图5为本发明中的平面摆杆右极限位置图；

图6为本发明中的无级变速调节机构结构图；

图7为本发明中的传动组件局部放大结构图；

图8为本发明中的动盘最大调节位置示意图；

图9为本发明中的动盘最小调节位置示意图；

图10为本发明中的无级变速调节机构剖面结构图；

图11为本发明中的理条组件结构示意图；

图12为本发明中的理条组件局部结构放大图；

图13为本发明中的硅橡胶加热片结构示意图。

附图中标记的含义如下：

111-理条电机；112-理条电机底座；113-第一皮带；114-第二皮带；115-第三皮带；116-第一皮带轮；117-第二皮带轮；118-第五皮带轮；119-第六皮带轮；120-传动轴；121-偏心轮；122-摆动滑块；123-导杆；124-导杆上固定座；125-导杆下固定座；126-导杆滑块；127-橡胶滚轮；128-滚轮支座；129-U型槽锅；130-槽锅座；131-槽锅架；132-槽锅支架；133-硅橡胶加热片；134-第一无级变速调节机构；135-第二无级变速调节机构；136-动盘；137-定盘；138-动盘轴承座；139-定盘轴承座；140-动盘轴承座支架；141-定盘轴承座支架；142-动盘轴承套筒；143-步进电动推杆；144-步进电动推杆支架；145-动盘推力轴；146-圆柱滚子轴承；147-推力圆柱滚子轴承；148-角接触球轴承；149-弹性挡圈一；150-弹性挡圈二；151-机架；152-进料斗；153-出料斗；154-变压器；155-热电偶元件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：

如图1、2所示：本发明包括机架、传动组件、理条组件、加热组件；

所述传动组件由理条电机111、电机底座112、第一皮带113、第二皮带114、第三皮带115、第一皮带轮116、第二皮带轮117、第五皮带轮118、第六皮带轮119、传动轴120、平面摆动导杆机构组成。

所述理条组件由橡胶滚轮127、滚轮支座128、U型槽锅129、槽锅座130、槽锅架131、槽锅支座132、进料斗152、出料斗153组成。

所述加热组件包括硅橡胶加热片133、变压器154以及电缆(图中未画出)。

如图1、2、7所示：所述理条电机111通过电机底座112固定安装在机架151上，所述理条电机111的轴头处安装有第一皮带轮116；所述皮带轮无级变速调节机构包括输入轴、输出轴以及传动轴120，所述输入轴上安装有第二皮带轮117、构成第三皮带轮的定盘与动盘以及用于调节第三皮带轮中定盘与动盘轴向间距的第一无级变速调节机构，所述输出轴上安装有构成第四皮带轮的定盘与动盘、用于调节第四皮带轮中定盘与动盘轴向间距的第二无级变速调节机构以及第五皮带轮118，所述传动轴120上安装有第六皮带轮119；所述第一皮带轮117与第二皮带轮118通过第一皮带113传动连接，所述第三皮带轮与第四皮带轮通过第二皮带114传动连接，所述第五皮带轮118与第六皮带轮119通过第三皮带115传动连接；

如图1、11、12、13所示：所述滚轮支座128固定安装在机架151上，所述橡胶滚轮轴上下平行布置在滚轮支座128上且其轴头处安装有橡胶滚轮127，所述槽锅架131安装在两个橡胶滚轮127之间，通过橡胶滚轮127支撑。所述U型槽锅129通过槽锅支座132固定安装在槽锅架131上，所述U型槽锅129底部安装有槽锅座130。所述加热组件中的硅橡胶加热片133通过螺栓固定安装并且紧贴在U型槽锅129的底部，提高热源的利用效率，形成更加均匀的温度场。热电偶元件155通过螺纹配合固定安装硅橡胶加热片133中且与U型槽锅129底部直接接触，用于精确测量U型槽锅129的温度。

如图1、2、7、11所示：所述理条电机111为交流单项电机，其额定功率为0.75kW，额定电压为220V，额定转速为1400rpm；硅橡胶加热片133的厚度为1.8mm，工作电压为36V，电热功率为5kW，可耐温度为280℃，使用3.5平方的铜芯电缆(图中未画出)连接；热电偶元件155为K型热电偶，型号为WRN-130，测温范围0-800°，变压器154是型号为BK-500VA的控制变压器，输入电压为220V，输出电压为36V，额定频率为50-60HZ，额定容量为500VA。U型槽锅129的槽长为2300mm，槽宽为800mm，槽深为80mm，槽锅数目为8个,U型槽锅129的往复频率为160-220次/min。

如图3所示：所述平面摆动导杆机构包括偏心轮121、摆动滑块122、导杆123、导杆上固定座124、导杆下固定座125、导杆滑块126；所述偏心轮121固定安装在所述传动轴120上，所述偏心轮121上固定安装有摆动滑块122，所述导杆123安装在所述摆动滑块122的滑槽中，使得导杆123能够跟随摆动滑块122左右往复摆动。所述导杆123的下端通过螺栓与所述导杆下固定座125铰接，所述导杆下固定座125通过螺栓固定安装在所述机架151上，所述导杆123的上端铰接有导杆滑块126，所述导杆滑块126安装在导杆上固定座124的滑槽中且可沿滑槽长度方向上下往复移动，所述导杆上固定座124通过螺栓固定安装在所述槽锅架131上。

如图4、10所示：所述皮带轮无级变速调节机构包括动盘136、定盘137、动盘轴承座138、定盘轴承座139、动盘轴承座支架140、定盘轴承座支架141、动盘推力轴套筒142、步进电动推杆143、步进电动推杆支架144、动盘推力轴145、圆柱滚子轴承146、推力圆柱滚子轴承147、角接触球轴承148、弹性挡圈一149、弹性挡圈二150；所述动盘136和定盘137通过花键连接组成第三皮带轮或第四皮带轮，所述定盘轴通过角接触球轴承148固定安装在所述定盘轴承座139上，所述定盘轴承座139通过螺栓固定安装在所述定盘轴承座支架141上，所述定盘轴承座支架141通过螺栓固定安装在所述机架151上，所述动盘轴承座138通过螺栓固定安装在所述动盘轴承座支架140上，所述动盘轴承座支架140通过螺栓固定安装在所述机架151上。所述动盘轴承座138内沿轴线方向铣有长度为52mm，宽度为10mm的矩形凹槽，所述动盘推力轴套筒142筒体外侧焊接有矩形凸块，所述动盘推力轴套筒142与动盘轴承座138同轴安装，并且所述矩形凸块能在动盘轴承座138的矩形凹槽中往复滑动；所述动盘推力轴套筒142内壁铣有安装所述弹性挡圈的环形凹槽，所述动盘轴端部通过圆柱滚子轴承146与所述动盘推力轴套筒142同轴安装且圆柱滚子轴承146两端通过弹性挡圈一149轴向固定；所述动盘推力轴145为轴径大小不同的阶梯轴，轴径小的一端通过所述推力圆柱滚子轴承147同轴安装在所述动盘推力轴套筒142上，所述推力圆柱滚子轴承147两端通过弹性挡圈二150轴向固定，轴径大的一端通过螺栓与步进电动推杆143连接，所述步进电动推杆143通过螺栓与步进电机推杆支架144连接，所述步进电机推杆支架144通过螺栓固定安装在机架151上。

所述皮带轮无级变速调节机构中的动盘轴端部与动盘推力轴145之间的距离为1mm，这样可以防止动盘推力轴145在左右往复运动的过程中与动盘轴端部直接接触，以免对动盘轴端部造成磨损，影响传动精度。

如图5、6所示：所述U型槽锅129位于初始位置时，所述导杆的长度方向与水平方向的夹角为90°；当所述平面摆动导杆机构位于左极限位置(即U型槽锅129位于左极限位置)时，所述导杆的轴线方向与竖直方向的夹角为15°；当所述平面摆动导杆机构位于右极限位置(即U型槽锅129位于右极限位置)时，所述导杆的轴线方向与竖直方向的夹角为15°。

如图8、9所示：本发明中的皮带轮无级变速调节机构中动盘136的运动过程：所述通过PLC控制步进电动推杆143向左移动，使得所述动盘推力轴145沿着轴线方向向左移动，通过推力圆柱滚子轴承147带动动盘推力轴套筒142在动盘轴承座138的滑槽内向左运动，使得动盘136向左移动；反之则反。

当皮带轮无级变速调节机构中的动盘136到达最小调节位置时，动盘136与定盘137的间距为10mm，当皮带轮无机变速调节机构中的动盘136到达最大调节位置时，动盘136与定盘137的间距为30mm。

步进电动推杆143通过PLC控制，推杆材质为铝合金，步进电动推杆143工作电压为36V,额定功率为30W，行程为20mm，平均速度为10mm/s，推力为250N。

皮带轮无级变速调节机构的变速过程：当所述传动机构的转速由高速向低速调节时，所述PLC控制第一无级变速调节机构134的步进电动推杆143向右移动，从而使输入轴上的动盘136向右移动，实际有效的第三皮带轮直径变小；同时PLC控制第二无级变速机构135的步进电动推杆143向左移动，从而使输出轴上的动盘136向左移动，实际有效的第四皮带轮直径变大，从而实现传动比变大，传动机构减速运动。当所述传动机构的转速由低速向高速调节时，则相反。

所述理条机的工作过程：所述理条电机111作为动力输出，首先通过第一皮带轮116将动力传递给皮带轮无级变速调节机构，然后皮带轮无级变速调节机构通过第二皮带轮117实现转速调节，接着皮带轮无级变速调节机构通过第三皮带115带动所述传动轴120传动，之后所述偏心轮121随着传动轴120的转动而转动，进而带动嵌入摆动滑块122上滑槽中的导杆123左右往复摆动，使得U型槽锅129沿机架151的宽度方向左右往复运动。此时，位于U型槽锅129底部的硅橡胶加热片133开始加热，进行茶叶的理条作业。

Claims (6)

1.一种无级变速茶叶理条机，其特征在于：包括机架、理条组件、加热组件以及传动组件；所述理条组件包括U型槽锅（129）；所述加热组件包括贴覆在U型槽锅底部的硅橡胶加热片（133）；所述传动组件包括理条电机（111）、皮带轮无级变速调节机构以及平面摆动导杆机构，所述理条电机驱动皮带轮无级变速调节机构带动平面摆动导杆机构动作以使U型槽锅（129）在平面摆动导杆机构作用下沿U型槽锅（129）宽度方向往复摆动以实现茶叶理条；

所述皮带轮无级变速调节机构包括输入轴、输出轴、传动轴（120）；

所述输入轴上安装有第二皮带轮（117）以及构成第三皮带轮的定盘（137）与动盘（136），所述输入轴旁还设有用于调节第三皮带轮中定盘（137）与动盘（136）轴向间距的第一无级变速调节机构；

所述输出轴上安装有构成第四皮带轮的定盘（137）与动盘（136）以及第五皮带轮（118），所述输出轴旁还设有用于调节第四皮带轮中定盘（137）与动盘（136）轴向间距的第二无级变速调节机构；

所述理条电机（111）驱动轴上安装有第一皮带轮（116）；所述传动轴（120）上安装有第六皮带轮（119）；所述第一皮带轮（116）与第二皮带轮（117）通过第一皮带（113）传动连接，所述第三皮带轮与第四皮带轮通过第二皮带（114）传动连接，所述第五皮带轮（118）与第六皮带轮（119）通过第三皮带（115）传动连接；

当第三皮带轮中定盘与动盘轴向间距增大，第四皮带轮中定盘与动盘轴向间距减小，则输入轴与输出轴之间传动比增大；当第三皮带轮中定盘与动盘轴向间距减小，第四皮带轮中定盘与动盘轴向间距增大，则输入轴与输出轴之间传动比减小；

所述平面摆动导杆机构包括偏心轮（121）以及导杆（123），所述偏心轮（121）安装在所述传动轴（120）上，所述偏心轮（121）的轮面上铰接有摆动滑块（122），所述导杆（123）滑动安装在所述摆动滑块（122）上的滑槽中且导杆（123）与滑槽的长度方向相同，所述导杆（123）一端与导杆下固定座（125）铰接，所述导杆（123）另一端与导杆滑块（126）铰接，所述导杆滑块（126）上下滑动安装在导杆上固定座（124）中，所述导杆上固定座（124）固定在槽锅架（131）上；当所述传动轴（120）转动时所述偏心轮（121）带动导杆（123）绕导杆下固定座（125）往复摆动以实现导杆（123）通过导杆滑块（126）、导杆上固定座（124）带动安装在槽锅架（131）上的U型槽锅（129）往复摆动；

所述输入轴、输出轴均由定盘轴、动盘轴以及花键构成，所述定盘与动盘之间通过所述花键安装连接；

所述第一无级变速调节机构、第二无级变速调节机构均包括同轴安装的定盘轴承座（139）、动盘轴承座（138）、动盘轴承套筒（142）、动盘推力轴（145）以及步进电机推杆（143）；所述定盘轴通过角接触球轴承（148）安装在所述定盘轴承座（139）中；所述动盘轴通过圆柱滚子轴承（146）安装在所述动盘轴承套筒（142）中，所述动盘推力轴（145）通过推力圆柱滚子轴承（147）安装在所述动盘轴承套筒（142）中；所述动盘轴承套筒（142）外侧面设有凸块，所述动盘轴承套筒（142）通过所述凸块插接在所述动盘轴承座（138）内侧面上的凹槽中；所述步进电机推杆（143）通过所述动盘推力轴（145）作用于动盘轴并使动盘轴带动所述动盘轴承套筒（142）沿轴向在所述动盘轴承座（138）中往复移动以实现动盘与定盘之间轴向间距的调节。

2.如权利要求1所述的无级变速茶叶理条机，其特征在于：所述U型槽锅（129）底部与硅橡胶加热片（133）之间涂有导热硅胶，所述加热组件还包括内置在硅橡胶加热片（133）中用于检测U型槽锅（129）加热温度的热电偶元件（155），所述硅橡胶加热片（133）通过导线与变压器控制连接。

3.如权利要求1所述的无级变速茶叶理条机，其特征在于：所述U型槽锅（129）底部安装有支撑U型槽锅（129）且辅助U型槽锅（129）往复摆动的橡胶滚轮（127）。

4.如权利要求1所述的无级变速茶叶理条机，其特征在于：所述动盘轴承套筒（142）中设有对所述圆柱滚子轴承（146）外圈两端进行轴向定位的弹性挡圈一（149）以及对所述推力圆柱滚子轴承（147）外圈两端进行轴向定位的弹性挡圈二（150）。

5.如权利要求1所述的无级变速茶叶理条机，其特征在于：所述动盘轴与动盘推力轴（145）之间设有1mm间隔。

6.如权利要求1-5任一项所述的无级变速茶叶理条机，其特征在于：所述U型槽锅（129）一端安装有进料斗，所述U型槽锅（129）另一端安装有出料斗，所述出料斗中设有用于筛除茶末和杂质的圆形筛孔。

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