篩板型硬幣分類(lèi)整理機(jī)的設(shè)計(jì)

陳 新, 張 俊，周 銳

(湖北文理學(xué)院 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441000)

0 引 言

創(chuàng)新源于生活而更好的服務(wù)于生活。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前全國(guó)各大交通公司、大型商場(chǎng)、銀行等企業(yè)在整理硬幣時(shí)，基本是通過(guò)人工手動(dòng)分揀來(lái)分類(lèi)計(jì)數(shù)，耗時(shí)耗力，效率低，出錯(cuò)率高。為此，設(shè)計(jì)了一種篩板型硬幣分類(lèi)整理機(jī)，可用于各種需要對(duì)硬幣分類(lèi)計(jì)數(shù)的場(chǎng)所，旨在改善工作環(huán)境，提高工人效率，為社會(huì)創(chuàng)造更多實(shí)在性的價(jià)值。該分類(lèi)整理機(jī)主體結(jié)構(gòu)由震動(dòng)篩板、連桿機(jī)構(gòu)組成，依據(jù)各種硬幣的直徑區(qū)別，篩選出不同種硬幣，然后進(jìn)入各自滑道進(jìn)行整理計(jì)數(shù)，方便快捷。

1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

篩板型硬幣分類(lèi)整理機(jī)結(jié)構(gòu)部件簡(jiǎn)單，由篩板箱體、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置及固定底座組成[1]，其三維模型如圖1所示。固定在底座下方的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而間接驅(qū)動(dòng)曲柄連桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，使篩板箱體在固定底座的卡槽內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生振動(dòng)分離硬幣。

1.2 工作原理

本設(shè)計(jì)主要是利用各種硬幣直徑不同進(jìn)行分離。目前我國(guó)市面上的人民幣有四種圓形硬幣，其直徑和厚度參數(shù)如表1所列。

圖1 篩板型硬幣分類(lèi)整理機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1.篩板箱體 2.篩板 3.底座 4.滑槽 5.電動(dòng)機(jī) 6.曲柄 7.軸 8.皮帶輪 9.皮帶 10.連桿 11.連桿銷(xiāo) 12.連接塊

名稱(chēng)一元五角舊版一角新版一角直徑25.020.522.519.0厚度1.851.652.401.67

首先設(shè)計(jì)一種長(zhǎng)方體的機(jī)體，該機(jī)體上頂有一個(gè)進(jìn)幣口，使各種錢(qián)幣從進(jìn)幣口進(jìn)入，然后下面是五層板結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中四層為篩板，上面布滿(mǎn)圓孔，孔大小分別為：

篩板一：上面的孔直徑為30 mm，主要是讓所有硬幣掉入下一層，而紙幣留在篩板上，從而讓硬幣紙幣分離。而在篩板一上面的箱體的側(cè)面安裝有小風(fēng)扇，其目的只要是依據(jù)硬幣和紙幣的重量不同，將紙幣吹到箱體的另一側(cè)，硬幣則可以都掉入下一層篩板。

篩板二：上面的孔直徑為23.5 mm，主要是讓老版一毛，五毛，新版一毛的硬幣掉入下一層，一元硬幣留在篩板二上。

篩板三：上面的孔直徑為21.5 mm，主要是讓五毛，新版一毛硬幣掉入下一層，而老版一毛留在篩板三上。

篩板四：上面的孔直徑為19.5 mm，主要是分離新版一毛和五毛硬幣，依據(jù)直徑，五毛硬幣將留在篩板四上，新版一毛的將掉入最后一層。

進(jìn)入箱體的硬幣從第一層篩板到第四層篩板層層篩選，最終不同直徑的硬幣將下落到不同孔徑的篩板上。

圖2 箱體結(jié)構(gòu)示意圖

硬幣計(jì)數(shù)部分的設(shè)計(jì)借助滑篩和滑道裝置[2]實(shí)現(xiàn)，使得分類(lèi)后的硬幣沿著各自的滑到下滑，最后通過(guò)傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)，圓筒進(jìn)行整理，滑篩上依舊布滿(mǎn)圓孔，目的是防止篩板上極少數(shù)沒(méi)有分離開(kāi)的混幣進(jìn)入計(jì)數(shù)部分，使其在滑篩上再分離一次。然后使每種硬幣進(jìn)入裝有傳感器的滑道進(jìn)行計(jì)數(shù)，并滑入圓筒整理，隨后包裝?；Y一上孔直徑為23.5 mm，滑篩二上孔直徑為21.5 mm，滑篩三上孔直徑為19.5 mm，滑篩四上無(wú)孔，每種滑篩都傾斜一角度，與水平線成30°，便于硬幣滑下。在滑篩的末端都開(kāi)有小槽，按照硬幣厚度不同，每次只能單個(gè)硬幣通過(guò)。因?yàn)椴还苣姆N硬幣，兩個(gè)硬幣加起來(lái)的厚度都超過(guò)3 mm，所以每個(gè)滑篩后面所開(kāi)槽的厚度都為3 mm。

1.3 選 材

材料決定著機(jī)器的使用壽命和使用價(jià)值。篩板型硬幣分類(lèi)整理機(jī)的篩板和箱體采用亞克力板材料[3]，機(jī)體座采用鋁合金[4]制作。鋁合金是現(xiàn)代工業(yè)、建筑業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的金屬原材料，便于加工成型，質(zhì)量輕便、抗腐蝕性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。方形鋁型材其側(cè)面上的滑槽，可以作為箱體上滾輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軌道，簡(jiǎn)化了加工工業(yè)。亞克力板是聚甲基丙烯酸(PMMA)板材，由甲基丙烯酸甲酯聚合而成，俗名有機(jī)玻璃。亞克力板質(zhì)量輕便、可塑性強(qiáng)，易于激光切割和鉆孔，是做篩板鉆孔材料最優(yōu)質(zhì)的選擇。

2 振動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[5]

振動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理可以簡(jiǎn)化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)由圓形偏心輪、連桿及滑塊機(jī)構(gòu)組成，如圖3所示。電機(jī)帶動(dòng)機(jī)架做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，圓形偏心輪繞機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心運(yùn)動(dòng)，由于偏心輪底部離圓中心偏離的弧度，在轉(zhuǎn)動(dòng)偏心輪的時(shí)候，卡在弧度中的連桿會(huì)沿著弧度慢慢靠近偏心輪底部中心，從而拉緊滑塊與偏心輪之間的距離[6]。偏心輪可以改變偏心距，通過(guò)改變圓形偏心輪的幾何中心與回轉(zhuǎn)中心的距離，可以改變振幅的強(qiáng)弱，以適應(yīng)不同負(fù)荷下的工作條件，達(dá)到最佳振動(dòng)效果。

圖3 偏心輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

連桿的一端與箱體連接，另一段通過(guò)螺栓固定在偏心輪上。在連桿中部開(kāi)一段鍵槽，不斷的調(diào)節(jié)螺栓的位置可以改變箱體往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程[7]，如圖4所示。在本設(shè)計(jì)中一方面通過(guò)改變偏心輪的偏心距大小來(lái)調(diào)整振幅強(qiáng)弱，另一方面做成調(diào)距連桿，改變箱體往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度，以適應(yīng)不同工況。

圖4 調(diào)距連桿

3 機(jī)體座的設(shè)計(jì)[8]

機(jī)體座的設(shè)計(jì)是用來(lái)驅(qū)動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使篩板產(chǎn)生振動(dòng)，主要由電動(dòng)機(jī)、大小帶輪、傳送帶、空心鋁型材、偏心輪組成，如圖5所示。電動(dòng)機(jī)固定在機(jī)體座上，防止在工作過(guò)程中產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)，使得傳動(dòng)帶的傳動(dòng)比不穩(wěn)定。采用帶傳動(dòng)的方式，電動(dòng)機(jī)將動(dòng)力直接傳遞給主動(dòng)小帶輪，然后驅(qū)動(dòng)大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。利用鋁型材自帶滑道的優(yōu)點(diǎn)和偏心輪可以改變偏心距的特點(diǎn)，從而使裝有四個(gè)滾輪的箱體能夠在上面來(lái)回運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)和篩選分離硬幣[9]。

圖5 機(jī)體座結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié) 語(yǔ)

設(shè)計(jì)出一種篩板型硬幣分類(lèi)整理機(jī)，解決了各大交通公司、大型商場(chǎng)、銀行等企業(yè)在硬幣分類(lèi)整理上所遇到的困難，提高了工作人員的作業(yè)效率。利用Pro/E創(chuàng)建篩板型硬幣分類(lèi)整理機(jī)的三維模型，并對(duì)模型進(jìn)行可行性分析及干涉檢查，得到如下結(jié)論：

(1) 利用Pro/E建立三維模型，對(duì)模型尺寸不斷的優(yōu)化，符合機(jī)械制造準(zhǔn)則和實(shí)用性準(zhǔn)則。

(2) 利用硬幣直徑各不相同的特點(diǎn)，在豎直方向堆疊四層不同孔徑的篩板，通過(guò)偏心輪機(jī)構(gòu)的振動(dòng)，高效快速的分離不等同型號(hào)的硬幣。

(3) 采用鋁型材作為機(jī)體座，利用鋁型材上滑道的優(yōu)點(diǎn)，使箱體可以來(lái)回振動(dòng)；箱體采用亞克力板，降低振幅，提高了分類(lèi)整理的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣小盼,馬愛(ài)兵,馬 麗.篩動(dòng)式硬幣分類(lèi)裝置及其仿真運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2016(8):138+140.

[2] 劉 嘉.新型硬幣分類(lèi)整理裝置的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2016(12):149+151.

[3] 白德安,菅漢文,劉世君.亞克力板的發(fā)展?fàn)顩r[J].化工科技市場(chǎng),2002(6):19-20+18.

[4] 韓巧榮.我國(guó)工業(yè)鋁型材潛力巨大[N]. 中國(guó)有色金屬報(bào),2007-08-30(006).

[5] 張子強(qiáng),常 焱.振動(dòng)偏心輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其有限元分析[J].江南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011, 10(5):573-577.

[6] 張慧軍,段青鵬,賈平平,等.一種偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)[J].電子工藝技術(shù),2016,37(6):364-366.

[7] 丁 力,孫 未,黃 婷,等.多層滑槽簡(jiǎn)易硬幣分類(lèi)機(jī)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2017(4):106-107+109.

[8] 連海山,弓滿(mǎn)鋒,陳妙妹,等.硬幣篩分機(jī)的結(jié)構(gòu)與控制程序設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,2017,30(6):101-102+68.

[9] 馮大鵬,何新超,于江豪.高效硬幣自動(dòng)分類(lèi)裝置的設(shè)計(jì)[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào),2016,32(5):8-11.

[10] 朱澎鋒,曹建波,高 昭,等.全自動(dòng)錢(qián)幣分類(lèi)整理封裝一體機(jī)設(shè)計(jì)[J].科技視界,2017(3):73.

[11] 龔勇鎮(zhèn),許盧偉,陳添德,等.高效硬幣清分機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].機(jī)械與電子,2017,35(7):39-42.

[12] 李日輝,曾嘉煜,莊集超,等.一種立柜式錢(qián)幣清分機(jī)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代機(jī)械,2017(5):62-66.

[13] 呂倩航.錢(qián)幣分類(lèi)整理機(jī)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2017(6):248.