一种用于蝇蛆与培养基混合物分离的并联振动筛 |
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| 申请号 | CN201710229059.1 | 申请日 | 2017-04-10 | 公开(公告)号 | CN107413639A | 公开(公告)日 | 2017-12-01 |
| 申请人 | 江苏大学; | 发明人 | 杨启志; 蔡静; 周昕; 李雯; 孙梦涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种用于蝇蛆与培养基混合物分离的并联 振动筛 ，具体涉及利用固体畜禽 粪便 养殖蝇蛆业领域。它包含了静平台、第一支链、第二支链、第三支链以及筛框；第一支链、第二支链以及第三支链的末端运动副球副均与筛框相连接，同时启动各个支链的动 力 源，驱动三条支链即可实现筛框沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。本发明设计的基于并联机构的蝇蛆分离振动筛，能够弥补现有蝇蛆分离处理技术的不足，实现蝇蛆和固体畜禽粪颗粒的快速可控分离，提高振动筛的筛分效率，而且整体设备的空间体积较小， 刚度 大，筛分性能稳定可靠，对工厂化应用具有现实意义。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于蝇蛆与培养基混合物分离的并联振动筛，其特征在于：该并联振动筛包括静平台(6、11、29)、第一支链、第二支链、第三支链以及筛框(19)；所述第一支链、第二支链以及第三支链首端运动副虎克铰(7、13、31)的中心轴线均分别与静平台(6、11、29)的导轨的轴线平行；所述第一支链、第二支链以及第三支链末端的运动副球副(17、18、20)均与筛框(19)相连接；所述筛框(19)位于静平台(6、11、29)所在平面均平行且第三支链的安装轴线与静平台Ⅱ(11)所在平面呈垂直位置关系。 |
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| 说明书全文 | 一种用于蝇蛆与培养基混合物分离的并联振动筛技术领域背景技术[0002] 振动筛是处理物料颗粒分级和分选的设备，目前已经成熟应用于化工、冶金、煤炭、建筑、石油、水利、农业谷物筛分、种子分选、有机肥料翻抛等领域。传统振动筛的运动轨迹单一、物料在筛网上很难快速均匀分布、易于堵塞筛网、透筛率低，设备整体体积过大、成本较高、并且容易引起共振从而降低振动筛的使用寿命。 [0003] 固体畜禽粪便饲养蝇蛆一方面可以消耗大量的固体畜禽粪便从而减少环境污染，另一方面可以为规模化养殖业提供所需要的高蛋白活体饵料。目前，畜禽粪养殖蝇蛆行业的现状主要是采用人工操作为主，机械化和自动化程度较低，以分散的小规模个体养殖户为主，工厂化程度较低，最关键问题是缺少蝇蛆养殖生产链中成熟蝇蛆与畜禽粪培养基的快速可控式分离技术，目前几乎为不可控的利用蝇蛆生物学特性的非机械式分离技术，效率低。 [0004] 本发明设计的基于并联机构的蝇蛆分离振动筛，能够弥补现有蝇蛆分离处理技术的不足，实现蝇蛆和固体畜禽粪颗粒的快速可控分离，大大地提高了筛分效率，而且整体设备的体积较小，刚度大，筛分性能稳定可靠，对工厂化应用具有现实意义。 发明内容[0005] 本发明针对现有的技术存在的问题，提供了一种用于蝇蛆与培养基混合物分离的并联振动筛，该装置运用并联机构技术处理蝇蛆与培养基混合物分离问题，能够解决目前固体畜禽粪养殖蝇蛆的关键问题，实现蝇蛆与培养基混合物的快速可控式机械分离，提高蝇蛆与培养基混合物分离的筛分效率，并且并联机构具有其自身的优越性，且该装置的刚度大、总体尺寸较小，整体质量较轻，本发明的并联机构蝇蛆与培养基混合物分离振动筛对实现工厂化应用具备现实意义。 [0006] 本发明技术实现是通过以下方案实现的：该并联振动筛包括静平台、第一支链、第二支链、第三支链以及筛框；所述第一支链、第二支链以及第三支链首端运动副虎克铰的中心轴线均分别与静平台的导轨的轴线平行；所述第一支链、第二支链以及第三支链末端的运动副球副均与筛框相连接；所述筛框位于静平台Ⅰ、静平台Ⅱ、静平台Ⅲ所在平面均平行，且第三支链的安装轴线与静平台Ⅱ所在平面呈垂直位置关系。 [0007] 第一支链包括虎克铰Ⅰ、球副Ⅰ、转动副和连杆；转动副Ⅰ、转动副Ⅱ、转动副Ⅲ、转动副Ⅳ和连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、连杆Ⅲ、连杆Ⅴ相互连接组成一个平行四边形结构；所述连杆Ⅶ一端与平行四边形机构中的连杆Ⅰ固定相连接；所述连杆Ⅶ的另一端设置有球副Ⅰ，球副Ⅰ与筛框相连接；启动第一支链的动力源，通过由转动副和连杆相互连接组成一个平行四边形结构将动能传递给与筛框相连接的球副Ⅰ，从而带动筛框做沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。 [0008] 第二支链包括虎克铰Ⅲ、球副Ⅲ、转动副Ⅴ、转动副Ⅵ、转动副Ⅶ、转动副Ⅷ和连杆Ⅸ、连杆Ⅷ、连杆Ⅹ、连杆Ⅺ、连杆；所述转动副Ⅴ、转动副Ⅵ、转动副Ⅶ、转动副Ⅷ与连杆Ⅸ、连杆Ⅹ、连杆Ⅺ、连杆相互连接组成一个平行四边形结构；所述连杆Ⅷ一端与平行四边形机构中的连杆Ⅸ固定相连接；所述连杆Ⅷ的另一端设置有球副Ⅲ，球副Ⅲ与筛框相连接；启动第一支链的动力源，通过由转动副和连杆相互连接组成一个平行四边形结构将动能传递给与筛框相连接的球副Ⅲ，从而带动筛框做沿着X轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。 [0009] 所述第三支链包括球副Ⅱ、连杆Ⅵ和移动副Ⅴ；所述移动副Ⅴ在动力源的带动下沿着连杆Ⅵ在Z轴方向做平移运动；连杆Ⅵ的末端与球副Ⅱ相连接，随着移动副Ⅴ的运动，带动与球副Ⅱ相连接的筛框实现沿着Z轴的平移振动。 [0010] 所述第一支链和第二支链的组成构件完全一致，并且在设计加工以及安装第一支链和第二支链时，可以同时进行，避免二次重复工作，第一支链、第二支链以及第三支链的末端运动副球副均与筛框相连接，同时启动第一支链、第二支链以及第三支链的动力源即可实现筛框沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动；第一支链的转动副Ⅱ或者转动副Ⅲ，第二支链的转动副Ⅶ或者转动副Ⅷ和第三支链的移动副Ⅴ是各自支链上动力输入的主动副。 [0011] 该分离振动筛可以根据需要，任意启动各个支链，使得筛框以不同数目的自由度进行筛分振动。单自由度振动启动方式为：第三支链单独启动；二自由度振动启动方式为：第一支链单独启动或者第二支链单独启动；三自由度振动启动方式：同时启动第一支链和第二支链或者同时启动第一支链、第二支链以及第三支链。根据不同的启动方式，筛框可以获得不同的振动筛分运动方式。 [0014] 有益效果：1.该装置运用并联机构技术处理蝇蛆与培养基混合物分离问题，能够解决目前日趋热门的养殖产业，即利用固体畜禽粪便养殖蝇蛆的关键技术瓶颈问题，实现蝇蛆与培养基混合物的可控式机械分离，提高了蝇蛆与培养基混合物分离的筛分效率，并且并联机构本身具有优越性，该并联装置刚度大、总体尺寸较小、驱动装置可以位于或者接近于机架，整体质量较轻，本发明的并联机构蝇蛆与培养基混合物分离振动筛对实现工厂化应用具备现实意义。 2.与筛框相连接的运动副均采用球副连接，此时可以根据各条支链不同的运动需求使得筛框在不同方向实现振动筛分运动，从而可以降低传统振动筛在进行筛分运动时容易出现骤停或者卡死崩断连接件的意外事件的发生概率；三条支链的首端与静平台相连接的都是虎克铰，强度性能可以满足振动需求；并且本发明的振动筛，第一支链和第二支链在设计时采用了平行四边形结构，在启动对应的动力源时，平行四边形机构可以做一定幅度的摆动，并且摆动的幅度不大，结构的运动速度较为平缓，可以克服传统振动筛在启动时瞬间僵死的困难。在初始安装的时候，静平台所在平面与筛框所在平面处于平行位置状态，单独启动第三支链动力源时，可以使得移动副Ⅴ沿着Z轴方向做垂直运动，并且若以初始安装位置为基准，移动副Ⅴ沿着Z轴方向的正方向竖直向上运动到极限位置即终点时，此时筛框与初始安装位置的筛框之间的夹角记为θ，移动副Ⅴ沿着Z轴方向的负方向竖直向下运动到终点时即移动副Ⅴ的起点时，此时筛框与初始安装位置的筛框之间的夹角记为γ，本发明的并联振动筛在设计时，设定单独启动第三支链的动力源，在沿着Z轴方向运动的两个极限位置的夹角θ与γ在数值大小上是相等的，若在此时的两个极限位置上，蝇蛆与培养基混合物在筛框上的休止角是最佳的。休止角反应了颗粒之间相对运动的自由程度是用来检验物料流动性好坏的一个标志性参数。 3.本发明的振动筛可以实现筛框沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动，其中沿着X轴的平移振动是通过虎克铰Ⅲ、由转动副和连杆组成的平行四边形结构、连杆以及球副所组成的的第二支链实现筛框振动筛分的；沿着Y轴的平移振动是通过虎克铰、由转动副和连杆组成的平行四边形结构、连杆以及球副所组成的第一支链实现筛框振动筛分的；沿着Z轴的平移振动实现的方式有多种：单独启动由虎克铰、球副、连杆、移动副所组成的第三支链可以实现筛框沿着Z轴方向的振动筛分运动，并且筛框在此时可以使得蝇蛆与培养基混合物在筛框上获得最佳休止角，此时蝇蛆与培养基混合物的流动性最佳；单独启动由虎克铰、由转动副和连杆组成的平行四边形结构、连杆以及球副所组成的的第一支链可以实现筛框沿着Z轴方向的振动筛分运动；单独启动由虎克铰、由转动副和连杆组成的平行四边形结构、连杆以及球副所组成的第二支链可以实现筛框沿着Z轴方向的振动筛分运动；或者同时启动由虎克铰、由转动副和连杆组成的平行四边形结构、连杆以及球副所组成的的第一支链和由虎克铰、由转动副和连杆组成的平行四边形结构、连杆以及球副所组成的的第二支链也可以实现沿着Z轴方向的振动筛分运动。 附图说明 [0015] 图1所示为本发明的总装机构原理示意图；图2所示为本发明图1中的第一支链机构的机构示意图； 图3所示为本发明图1中的第二支链机构的机构示意图； 图4所示为本发明图1中的第三支链机构的机构示意图； 图5所示为本发明图1中的从安装初始位置单独启动第三支链动力源时，筛框运动的两个极限位置倾角示意图。 附图标记如下： 1-转动副Ⅰ；2-连杆Ⅰ；3-连杆Ⅱ；4-转动副Ⅱ；5-连杆Ⅲ；6-静平台Ⅰ；7-虎克铰Ⅰ；8-连杆Ⅳ；9-转动副Ⅲ；10-连杆Ⅴ；11-静平台Ⅱ；12-转动副Ⅳ；13-虎克铰Ⅱ；14-连杆Ⅵ；15-连杆Ⅶ；16-移动副Ⅴ；17-球副Ⅰ；18-球副Ⅱ；19-筛框；20-球副Ⅲ；21-连杆Ⅷ；22-转动副Ⅴ；23-连杆Ⅸ；24-转动副Ⅵ；25-连杆Ⅹ；26-转动副Ⅶ；27-连杆Ⅺ；28-连杆Ⅻ；29-静平台Ⅲ；30-连杆；31-虎克铰Ⅲ；32-转动副Ⅷ。 具体实施方式[0016] 为对本发明做进一步的了解，现结合附图对本发明做进一步到位描述：本发明技术实现是通过以下方案实现的：一种用于蝇蛆与培养基混合物分离的并联振动筛，该并联振动筛包括静平台、第一支链、第二支链、第三支链以及筛框；所述第一支链、第二支链以及第三支链的首端运动副虎克铰的中心轴线均与静平台导轨的轴线平行；所述第一支链、第二支链以及第三支链的末端的运动副球副均与筛框相连接；所述筛框位于静平台所在平面的正下方，且第三支链的安装轴线与静平台所在平面呈垂直位置关系。初始安装时，静平台所在平面和筛框所在的平面是相互平行的。 [0017] 第一支链包括虎克铰Ⅰ7、球副Ⅰ17、转动副Ⅰ1、转动副Ⅱ4、转动副Ⅲ9、转动副Ⅳ12和连杆Ⅰ2、连杆Ⅱ3、连杆Ⅲ5、连杆Ⅳ8、连杆Ⅴ10、连杆Ⅶ15；转动副Ⅰ1的两端与连杆Ⅰ2和连杆Ⅱ3相连接，转动副Ⅱ4的两端与连杆Ⅱ3和连杆Ⅲ5相连接，转动副Ⅲ9的两端与连杆Ⅲ5和连杆Ⅴ10相连接，转动副Ⅳ12的两端与连杆Ⅰ2和连杆Ⅴ10相连接，转动副Ⅰ1、转动副Ⅱ4、转动副Ⅲ9、转动副Ⅳ12和连杆Ⅰ2、连杆Ⅱ3、连杆Ⅲ5、连杆Ⅴ10相互连接组成一个平行四边形结构；所述球副Ⅰ17通过连杆Ⅶ15与平行四边形机构相连接；所述球副Ⅰ17一端设置在连杆Ⅶ15上，另一端与筛框19相连接。启动第一支链的动力源，通过由转动副Ⅰ1、转动副Ⅱ4、转动副Ⅲ9、转动副Ⅳ12和连杆Ⅰ2、连杆Ⅱ3、连杆Ⅲ5、连杆Ⅴ10相互连接组成一个平行四边形结构将动能传递给与筛框19相连接的球副Ⅰ17，从而带动筛框19做沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。 [0018] 第二支链包括虎克铰Ⅲ31、球副Ⅲ20、转动副22Ⅴ、转动副Ⅵ24、转动副Ⅶ26、转动副Ⅷ32和连杆Ⅷ21、连杆Ⅸ23、连杆Ⅹ25、连杆Ⅺ27、连杆Ⅻ28和连杆30；转动副Ⅴ22的两端与连杆Ⅸ23和连杆Ⅹ25相连接，转动副Ⅵ24的两端与连杆Ⅸ23和连杆30相连接，转动副Ⅶ26的两端与连杆Ⅹ25和连杆Ⅺ27相连接，转动副Ⅷ32的两端与连杆Ⅺ27和连杆30相连接，转动副22Ⅴ、转动副Ⅵ24、转动副Ⅶ26、转动副Ⅷ32和连杆Ⅸ23、连杆Ⅹ25、连杆Ⅺ27和连杆 30相互连接组成一个平行四边形结构；所述球副Ⅲ20通过连杆Ⅷ21与平行四边形机构相连接；所述球副Ⅲ20一端设置在连杆Ⅷ21上，另一端与筛框19相连接。启动第一支链的动力源，通过由转动副22Ⅴ、转动副Ⅵ24、转动副Ⅶ26、转动副Ⅷ32和连杆Ⅸ23、连杆Ⅹ25、连杆Ⅺ27和连杆30相互连接组成一个平行四边形结构将动能传递给与筛框19相连接的球副Ⅲ 20，从而带动筛框19做沿着X轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。 [0019] 所述第三支链包括球副Ⅱ18、连杆Ⅵ14和移动副Ⅴ16；移动副Ⅴ16在动力源的带动下沿着连杆Ⅵ14在Z轴方向做平移运动；连杆Ⅵ14的末端与球副Ⅱ18相连接，随着移动副Ⅴ16的运动，带动与球副Ⅱ18相连接的筛框19实现沿着Z轴的平移振动。 [0020] 上面所述的三条支链即第一支链、第二支链以及第三支链的末端运动副球副Ⅰ17、球副Ⅱ18、球副Ⅲ20共同与筛框19相连接，输入各个支链的动力源，驱动三条支链即可实现筛框沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。第一支链的转动副4Ⅱ或者转动副Ⅲ9，第二支链的转动副Ⅶ26或者转动副Ⅷ32和第三支链的移动副Ⅴ16是各自支链上动力输入的主动副。 [0021] 本发明提及的一种用于蝇蛆与培养基混合物分离的并联振动筛，包含第一支链、第二支链、第三支链、静平台Ⅰ6、静平台Ⅱ11、静平台Ⅲ29以及筛框19。其中筛框19位于静平台Ⅰ6、静平台Ⅱ11、静平台Ⅲ29所在平面的正下方位置；第一支链的首端虎克铰的中心轴线与静平台Ⅰ6的轴向位置在初始安装时呈平行位置关系，静平台Ⅰ6上的轨道相对第一支链首端在工作时相对静止，末端以球副Ⅰ17与筛框19相连接；第二支链的首端虎克铰的中心轴线与静平台Ⅲ29的轴向位置在初始安装时呈平行位置关系，静平台Ⅲ29上的轨道相对第二支链首端在工作时相对静止，末端以球副Ⅲ20与筛框19相连接；第三支链的首端虎克铰Ⅱ13与静平台Ⅱ11相连接，并且移动副Ⅴ16的运动轴线和静平台Ⅱ11所在的平面呈垂直位置关系，第三支链的末端球副Ⅱ18与筛框19相连接，在初始安装位置时，第三支链的运动轴线与静平台Ⅱ11所在平面以及筛框19的初始位置呈垂直位置关系；初始安装结束后，空载时静平台Ⅰ6、静平台Ⅱ11、静平台Ⅲ29所在的平面与筛框19所在的平面呈平行位置关系；第一支链、第二支链、第三支链的中心轴线与静平台Ⅰ6、静平台Ⅱ11、静平台Ⅲ29和筛框19呈垂直位置关系，即三条支链的运动轴线在初始安装结束后是与Z轴方向呈平行位置关系。第一支链包括虎克铰Ⅰ7、球副Ⅰ17、转动副Ⅰ1、转动副Ⅱ4、转动副Ⅲ9、转动副Ⅳ12和连杆Ⅰ2、连杆Ⅱ3、连杆Ⅲ5、连杆Ⅳ8、连杆Ⅴ10、连杆Ⅶ15；转动副Ⅰ1的两端与连杆Ⅰ2和连杆Ⅱ3相连接，转动副Ⅱ4的两端与连杆Ⅱ3和连杆Ⅲ5相连接，转动副Ⅲ9的两端与连杆Ⅲ5和连杆Ⅴ10相连接，转动副Ⅳ12的两端与连杆Ⅰ2和连杆Ⅴ10相连接，转动副Ⅰ1、转动副Ⅱ4、转动副Ⅲ9、转动副Ⅳ12和连杆Ⅰ2、连杆Ⅱ3、连杆Ⅲ5、连杆Ⅴ10相互连接组成一个平行四边形结构；第二支链包括虎克铰Ⅲ31、球副Ⅲ20、转动副22Ⅴ、转动副Ⅵ24、转动副Ⅶ26、转动副Ⅷ32和连杆Ⅷ 21、连杆Ⅸ23、连杆Ⅹ25、连杆Ⅺ27、连杆Ⅻ28和连杆30；转动副Ⅴ22的两端与连杆Ⅸ23和连杆Ⅹ25相连接，转动副Ⅵ24的两端与连杆Ⅸ23和连杆30相连接，转动副Ⅶ26的两端与连杆Ⅹ25和连杆Ⅺ27相连接，转动副Ⅷ32的两端与连杆Ⅺ27和连杆30相连接，转动副22Ⅴ、转动副Ⅵ24、转动副Ⅶ26、转动副Ⅷ32和连杆Ⅸ23、连杆Ⅹ25、连杆Ⅺ27和连杆30相互连接组成一个平行四边形结构；所述第三支链包括球副Ⅱ18、连杆Ⅵ14和移动副Ⅴ16，连杆Ⅵ14的末端和与筛框19相连接的球副Ⅱ18的一端相连接，第三支链的运动轨迹轴线始终与静平台Ⅰ 6、静平台Ⅱ11、静平台Ⅲ29所在平面保持垂直位置关系。同时启动第一支链和第二支链实现筛框沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动；或者同时启动第一支链、第二支链以及第三支链也实现筛框沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。 [0022] 本发明的工作过程如下：启动第一支链的动力源，电机带动转动副Ⅱ4或者转动副Ⅲ9转动，从而带动转动副Ⅰ1、转动副Ⅱ4、转动副Ⅲ9、转动副Ⅳ12和连杆Ⅰ2、连杆Ⅱ3、连杆Ⅲ5、连杆Ⅴ10相互首尾顺次连接而组成的一个平行四边形做一定幅度的摆动振动，并且通过连杆Ⅶ15带动与球副Ⅰ17相连的筛框19做沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动；启动第二支链的动力源，电机带动转动副Ⅶ26或者转动副Ⅷ32转动，从而带动转动副22Ⅴ、转动副Ⅵ24、转动副Ⅶ26、转动副Ⅷ32和连杆Ⅸ23、连杆Ⅹ25、连杆Ⅺ27和连杆30相互首尾顺次连接而组成的一个平行四边形做一定幅度的摆动振动，并且通过连杆Ⅷ21带动与球副Ⅲ20相连的筛框19做沿着X轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动；启动第三支链的动力源，电动推杆推动移动副Ⅴ16沿着Z轴方向在竖直平面内做平移振动运动，从而带动与球副Ⅱ18相连接的筛框19在Z轴方向做竖直方向的平移振动。同时启动三条支链的动力源，可以使得筛框19实现沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。本发明的基于并联机构的蝇蛆与培养基混合物分离振动筛在实际工作时，可以根据使用者的需要启动振动筛的支链的动力源，若使用者仅仅需要振动筛以单自由度运动进行筛分的时候，单独启动第三支链动力源即可实现筛框19沿着Z轴方向做平移振动运动；若使用者仅仅需要振动筛以二自由度运动进行筛分的时候，单独启动第一支链的动力源即可实现筛框19沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动，或者单独启动第二支链的动力源时即可实现筛框19沿着X轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动；若是使用者需要振动筛在三自由度下振动筛分时，可以同时启动第一支链和第二支链的动力源可以实现筛框19沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动，或者同时启动振动筛的三条支链也可以实现筛框19沿着X轴的平移振动，沿着Y轴的平移振动和沿着Z轴的平移振动。 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。 |
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