溫代新

摘?要：本文研制一種可以對固體阿膠膠塊粉碎和計(jì)量的、電動(dòng)的、便攜的粉碎設(shè)備。根據(jù)阿膠一般服用要求，本文研究設(shè)計(jì)了一種銑削方式阿膠粉碎機(jī)。首先分析銑削機(jī)理并計(jì)算銑削力并闡述了粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和方案；對其各零部件進(jìn)行了三維建模，完成了整機(jī)裝配圖；設(shè)計(jì)了電子秤系統(tǒng)，完成功能要求，加工了樣機(jī)，模擬真實(shí)服用情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得到的阿膠粉末細(xì)小均勻，效率較高。

關(guān)鍵詞：阿膠?粉碎機(jī)?銑削方式?微型電動(dòng)

中圖分類號：TH6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0035-01

阿膠是一種具有易粘結(jié)、名貴、硬度很大等特殊性質(zhì)的傳統(tǒng)名貴中藥，因此為具有這些特殊性質(zhì)，消費(fèi)者感到難以服用，因而粉碎成為阿膠消費(fèi)鏈條最后必須面對的問題。而現(xiàn)在市場上成品化的中藥粉碎機(jī)主要有手提式高速中藥粉碎機(jī)、搖擺式高速中藥粉碎機(jī)、臺式連續(xù)投料粉碎機(jī)等[1]。該類型粉碎機(jī)都是利用粉碎刀片高速旋轉(zhuǎn)撞擊來實(shí)現(xiàn)干性物料的一般性粉碎。它由粉碎室、粉碎刀片、高速電機(jī)等組成[2]。物料直接放入粉碎室中，旋緊粉碎室蓋，開機(jī)1～3min便可完成粉碎。整體來看，這些中藥粉碎機(jī)粉碎細(xì)度高，速度快，適用范圍較廣，但是結(jié)構(gòu)仍不夠緊湊，難以做到即服即打，定量粉碎，且高速刀片撞擊藥品噪音比較大。因此，本文針對這種情況，進(jìn)行了一系列設(shè)計(jì)工作，開發(fā)一種能做到即服即打，小巧輕便，且粉碎效果好于以上粉碎機(jī)的小型粉碎設(shè)備。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一臺完整的機(jī)器按功能劃分由三部分組成：原動(dòng)部分、執(zhí)行部分、傳動(dòng)部分。原動(dòng)部分是驅(qū)動(dòng)整部機(jī)器完成預(yù)定功能的動(dòng)力源。原動(dòng)部分功能是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為可以利用的機(jī)械能[3]。本設(shè)計(jì)需制作出樣機(jī)，同時(shí)考慮獲取電源方便、體積小的特點(diǎn)，選擇直流電機(jī)。

執(zhí)行部分是用來完成機(jī)器預(yù)定功能的組成部分。一臺機(jī)器可以只有一個(gè)執(zhí)行部分，也可以把機(jī)器的功能分解為多個(gè)執(zhí)行部分。本設(shè)計(jì)的執(zhí)行部分設(shè)計(jì)重點(diǎn)就是刀具（銑刀）設(shè)計(jì)。通過銑刀切削阿膠膠塊，使膠塊粉碎，完成機(jī)器的預(yù)定功能。

機(jī)械傳動(dòng)裝置是絕大部分機(jī)器不可缺少的重要組成部分，因該粉碎機(jī)安裝空間的限制，要使電動(dòng)機(jī)伸出軸與粉碎機(jī)主軸呈空間交錯(cuò)90°角布置，考慮加工方便、效率盡量高，采用錐齒輪傳動(dòng)。

簡單機(jī)器只由上述三個(gè)基本部分組成。隨著機(jī)器的功能越來越復(fù)雜，對機(jī)器的精確度要求也就越來越高，除了以上三個(gè)部分外，還會不同程度的增加其他部分，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為控制核心，控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與停止；通過電子秤測量膠塊粉末的質(zhì)量；LCD作為人機(jī)界面。輔助部分是為了提高和完善機(jī)器的功能所設(shè)置的系統(tǒng)，如設(shè)計(jì)中進(jìn)料斗上部安裝蓋子，防止機(jī)器在不使用時(shí)灰塵等雜物落入，起到保潔作用。信息測量與處理系統(tǒng)是采集、處理、傳輸信息的裝置，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)完成，使機(jī)器達(dá)到機(jī)電一體化水平。根據(jù)上述分析，確定本機(jī)器的整體設(shè)計(jì)方案分為（1）原動(dòng)部分（2）執(zhí)行部分（3）傳動(dòng)部分（4）控制部分（5）測量與顯示部分。

繪制出粉碎機(jī)內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)三維模型。膠塊由進(jìn)料口進(jìn)入，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，銑削膠塊。膠塊銑削后粉末經(jīng)出料口落入稱量杯中。為了防止粉碎的膠塊粉末隨刀具高速旋轉(zhuǎn)飛出泄露，設(shè)計(jì)了出料口封板將刀具罩住，形成一個(gè)腔體。

本設(shè)計(jì)刀具材料選用420J2（13Cr-0.3C）的“刃具級”馬氏體鋼，因含碳較高，故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，電機(jī)限于尺寸和轉(zhuǎn)速，選用SG-545直流減速電機(jī)，空載轉(zhuǎn)速1200r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)速960r/min，輸出功率30W。

2 電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子秤主要由以下三部分組成：

（1）承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)。它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等[4]。

（2）稱重傳感器。即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號所用的一種輔助手段。

（3）測量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測量裝置。即處理稱重傳感器信號的電子線路和指示部件，其工作原理為：通過稱重傳感器采集到膠塊粉末的重量并將其轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號，而后經(jīng)過放大電路處理后，送入單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，控制器經(jīng)過運(yùn)算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號，將其送到LCD顯示屏中顯示。

2.1稱重傳感器設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器。其主要由彈性體、電阻應(yīng)變片、電纜線等組成。當(dāng)傳感器不受載荷時(shí)，彈性體不產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在其上的應(yīng)變片將不發(fā)生變形，阻值不變，電橋平衡，輸出電壓為零；當(dāng)傳感器受力時(shí)，即彈性體受載荷P時(shí)，應(yīng)變片就會發(fā)生變形，阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，有輸出電壓。電橋的輸出電壓和4個(gè)橋臂的應(yīng)變片所感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比，由此測得測量信號[4，5]。

2.2 濾波放大電路設(shè)計(jì)

稱重傳感器輸出電壓振幅范圍0～20mV。而A/D轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為0～2V，因此放大環(huán)節(jié)要有100倍左右的增益。對放大環(huán)節(jié)的要求是增益可調(diào)的（70～150倍），根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況增益設(shè)為100倍即可，差動(dòng)放大器可滿足此放大要求[5]。

采用本方案粉碎后的粉末粒度細(xì)，易服用，黑褐色的膠塊粉碎后形成蓬松的淺黃色碎屑，入水即溶，真正實(shí)現(xiàn)了即打即沖即服，能大大改善人們的服用便捷性。

3結(jié)語

名貴中藥東阿阿膠由于成藥形狀為固體，給消費(fèi)者的服用帶來了很大的不便。本文就是針對這一實(shí)際需要而設(shè)計(jì)研制了一種微型電動(dòng)、可以精確計(jì)量的粉碎設(shè)備。取得以結(jié)論：

（1）綜合分析銑削方式和阿膠膠塊的特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)了一種以銑削方式加工阿膠膠塊的粉碎機(jī)械，確定阿膠粉碎機(jī)的整體方案，并對所設(shè)計(jì)的粉碎機(jī)進(jìn)行了三維建模和裝配。這為制作物理樣機(jī)提供了加工數(shù)據(jù)。

（2）完成了電子秤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為粉碎機(jī)提供實(shí)時(shí)計(jì)量功能，是本款粉碎機(jī)實(shí)現(xiàn)了即打即服這一服用新理念，并通過物理樣機(jī)測試實(shí)驗(yàn)，獲得粉碎效果很好，方便服用的阿膠粉末，證實(shí)了銑削這一加工方式在阿膠膠塊粉碎應(yīng)用中的可行性。

參考文獻(xiàn)

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