小型猪鬃梳绒机设计

方 艺

（重庆工业职业技术学院，重庆 401120）

小型猪鬃梳绒机设计

方 艺

（重庆工业职业技术学院，重庆 401120）

猪鬃具有较高的经济价值，一直是川渝地区重要的畜牧产品。猪鬃具有细、软、易弯曲的特点，自动化加工难度大。通过分析猪鬃梳绒的人工加工过程，设计用于猪鬃梳绒的机械加工装置，并用计算机优化装置结构的参数。设计的猪鬃梳绒机，结构简单、重量轻、维护方便，能提高猪鬃生产效率和保证产品质量，降低生产工人的劳动强度，适合中小企业加工生产。

猪鬃加工；梳绒机；结构设计；参数优化

0 引言

川渝地区是我国生猪的主要生产地，猪鬃加工历史悠久。猪鬃产品是川渝地区传统的畜牧出口产品，为地方创造了大量的外汇收入。

由于猪鬃具有耐酸、耐磨、耐高温和高弹性等优点,是制作各类毛刷的主要原料。然而猪鬃具有细、软、易弯曲的特性，生产加工难度大。目前川渝地区的猪鬃生产企业主要是中小型企业，大多采用传统的手工工艺加工,生产机械化和自动化程度低，生产效率低,生产规模小，产品质量不稳定。虽然经过多年的发展，猪鬃加工的打毛、洗毛、分尺等局部生产过程逐渐实现了机械化，提高了生产效率和产品质量。但是还没有实现猪鬃自动化加工，特别是梳绒加工仍然要依靠手工加工。猪鬃梳绒是猪鬃加工过程中劳动强度最大、生产效率低的关键工序。开发适合中小企业的小型化猪鬃梳绒设备，对提高企业的生产效率和保证产品质量，以及降低劳动强度具有重要的意义。

1 猪鬃梳绒机结构设计与工作原理

猪鬃加工是将鬃毛理顺后，将不同长度的鬃毛分别捆扎成猪鬃饼的加工过程，加工的产品是制作各类毛刷的原材料。猪鬃梳绒是猪鬃生产过程中保证产品质量的关键工序，是把猪鬃饼里的断鬃和绒毛梳理掉的加工过程。目前猪鬃生产企业依靠人工进行梳绒加工，工人一只手握住并缓慢旋转猪鬃饼，另一只手用金属梳子反复梳理猪鬃饼，梳理时间、梳绒速度完全由生产工人自己掌握。中小猪鬃生产企业的设备维护维修人员少，生产资金有限。因此，开发的猪鬃梳绒机应具备结构简单、可靠性高、体积小、重量轻、价格便宜、维护方便等特点。

通过分析猪鬃梳绒的手工生产过程，设计猪鬃梳绒机。以单相电机作为动力，运用三连杆机构模拟人工梳理动作。由操作者手持猪鬃饼旋转，配合猪鬃梳绒机加工，具有半自动化的特点。设计的猪鬃梳绒机在车间移动灵活方便，是可移动的装置。猪鬃梳绒机由上下两层构成，结构如图1所示。

图1 猪鬃梳绒机结构

猪鬃梳绒机上半部分由电机、减速机、连杆机构和钢梳等构成，是猪鬃梳绒机的核心；下半部分是由废鬃漏斗和抽屉式废鬃盒构成的废鬃收集容器，收集梳理出来的废鬃，以避免污染环境。在猪鬃梳绒机底部安装了4个滚轮，以方便猪鬃梳绒机移动。猪鬃梳绒加工负载较小，简化了梳绒机结构，减轻重量，方便维护。选用的小型电机（图1中代号6）直接与减速机（图1中代号7）相连接并能传动。选用的减速机的输出轴能够承受一定的径向载荷，以简化传动系统。由于电机与减速机直接连接，减速机输出轴直接带动短连杆（图1中代号3）旋转，避免废鬃掉入传动系统造成传动系统发生故障，提高设备的可靠性。用销钉把短连杆连接在长连杆（图1中代号1）的中部，长连杆的一端安装钢制梳子，另一端用销钉与摆动连杆（图1中代号4）的一端连接，摆动连杆的另一端又与梳绒机的台板连接。

当操作者按下猪鬃梳绒机操作台左上方的“启动”按钮后，电机启动并带动连接的减速机，减速机输出轴带动短连杆旋转。由于长连杆的一端受到摆动连杆的约束，由短连杆带动长连杆运动，长连杆端部的钢梳在旋转的短连杆（图1中代号2）的驱动下，作“抬升—前移—落下—后退”的往复运动，模拟人工梳绒的动作。操作者将猪鬃饼从正面的有机玻璃孔板上孔径较大的右侧孔送入，并匀速移位到孔径较小的左侧。由人工缓慢旋转猪鬃饼，配合钢梳的梳绒动作，完成猪鬃梳绒加工过程。经梳绒加工产生的废鬃掉落在钢梳下方落入废鬃漏斗图1中代号8）内，通过漏斗掉入废鬃盒。操作者可以随时按动设备操作台左上方的“停止”按钮，设备停止运行。为了满足不同直径的猪鬃饼梳绒加工，可以更换不同尺寸的有机玻璃孔板，并使加工过程中的猪鬃饼始终保持在中心位置，保证钢梳的梳齿在超过猪鬃饼的中心线孔板的上方运动。

3.结构参数优化

在猪鬃加工过程中，按照不同长度的猪鬃进行分类捆扎成猪鬃饼，其长度和直径各不相同。假设猪鬃最大梳绒长度为l，猪鬃饼的最大直径为D，最小直径为d，为了满足多种尺寸猪鬃饼的梳绒加工，必须保证钢梳的最大水平位移L要大于猪鬃最大梳绒长度l；钢梳切入猪鬃饼的深度要大于猪鬃饼最大直径D的一半，即要保证钢梳梳齿能切入超过猪鬃饼中心线的位置，以梳透猪鬃饼，如图2所示，这是结构参数优化要满足的约束条件。

图2 钢梳运动位置

由于钢梳梳齿长度、摆动连杆长度、短连杆长度、长连杆长度，以及短连杆与长连杆的连接位置等可能发生变化，这对钢梳梳绒运动的轨迹和梳绒效果都要产生影响。为了得到满意的结构参数，并满足约束条件，笔者利用simLab Composer软件对钢梳梳绒运动进行模拟，模拟结果如图3所示。

图3 钢梳运动模拟结果图

模拟过程分两步进行。首先，调整各构件的尺寸参数，分别调整短连杆、长连杆、摆动连杆、梳齿等的长度，以及它们之间的相对位置，分别分析这些变化对钢梳运动轨迹的影响，并确定影响最显著的尺寸参数。其次，同时调整各构件的尺寸参数，优化钢梳运动轨迹，并满足约束条件，确定各构件的合理尺寸，以满足多品种猪鬃饼梳绒加工的需要。

4 结语

设计的梳绒机采用电机与减速机直接联结驱动，使用三连杆机构模拟人工梳绒运动，装置结构简单，维护方便，制造成本低廉。设计的梳绒机是一种半自动化生产装置，能明显降低生产者的劳动强度，明显提高猪鬃梳绒加工生产效率和保证产品质量。通过多参数约束条件下的结构优化设计，并引入计算机simLab Composer软件，对钢梳运动轨迹进行模拟，以实现在多参数约束条件下的结构优化。

责任编辑仇大勇

CNKI推出《中国高被引图书年报》

日前，中国知网（CNKI）中国科学文献计量评价研究中心推出了一套《中国高被引图书年报》，该报告基于中国大陆建国以来出版的422万余本图书被近3年国内期刊、博硕、会议论文的引用频次，分学科、分时段遴选高被引优秀学术图书予以发布。据研制方介绍，他们统计并分析了2013～2015年中国学术期刊813万余篇、中国博硕士学位论文101万余篇、中国重要会议论文39万余篇，累计引文达1451万条。根据统计数据，422万本图书至少被引1次的图书达72万本。研制方根据中国图书馆分类法，将72万本图书划分为105个学科，分1949～2009年和2010～2014年两个时间段，分别遴选被引最高的TOP 10%图书，共计选出70911本优秀图书收入《中国高被引图书年报》。统计数据显示，这7万本高被引优秀图书虽然只占全部图书的1.68%，却获得67.4%的总被引频次，可见这些图书质量上乘，在同类图书中发挥了更加重要的作用。该报告还首次发布各学科“学科h指数”排名前20的出版单位的评价指标，对客观评价出版社的社会效益——特别是学术出版物的社会效益具有重要的参考价值。

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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

本文系重庆市教育委员会资助项目“猪鬃梳绒机设计开发”（项目编号：kj1403004）的研究成果之一，项目负责人：周进民。

方艺（1966—），女，工学学士，重庆工业职业技术学院副教授，研究方向：机电设备技术和高等职业教育研究。