一种基于正弦基函数的振筛板及压合模具

技术领域

本发明涉及烟叶物料传输板及其制备工具技术领域，具体地，涉及基于正弦基函数的振筛板及压合模具。

背景技术

在烟草行业，利用振槽输送和筛分物料如烟片、烟丝、梗签等，是烟草企业复烤及制丝生产线上最基础和普遍工序，因此，该工序是卷烟原料生产的基础；针对物料输送，在线实时完成对下道工序的松散、均布，防止物料如烟丝、烟片等粘连、结团，且降低物料造碎，针对物料筛分时，又需高效率，显然，对一般振槽输送筛分平面板而言比较苛刻。因为平面板在数学和力学上讲，只有唯一的法线方向和弹力方向，所以，在解决物料结团、粘连、均布、降低造碎等方面，效果往往不佳，需增设对物料的某些构件如松散机构、均布装置，或增加生产线长度，或针对筛分增加多级振筛等。它是我国相关行业对物料振槽实时输送和筛分的共性技术问题，如农业、矿产、医药等；既要高的松散力和均布效果，又要低的物料造碎率，既要高的物料筛分效率，又要短的生产线长度，显然平面板难实现，须研究空间曲线面。

振槽输送面板或平面筛板共同功能都是松散和输送，区别在于打孔则成为具有筛分功能的筛板。平面筛板有很多优点，如成本不高，加工技术简单，冲压则可完成，随制造技术发展，特别是激光数控加工技术应用，制造平面筛板的各种筛分孔几乎没有难度；但平面筛板也有很多不足，比如筛分效率低，物料松散力不高，随之变化的就是筛分距离边长、振筛性能需提升等。

发明内容

为解决上述问题的至少一个方面，本发明提供一种基于正弦基函数的振筛板，包括：传输板、护板和端板，所述传输板的上表面设置第一传输面，所述第一传输面为第一母线沿第一轨迹移动形成的曲面，所述第一母线为竖直平面内的余弦曲线，所述第一母线在波峰和波谷处的切线平行于所述传输板的长度方向，所述第一轨迹为水平面内的正弦曲线，所述第一轨迹在波峰和波谷处的切线平行于所述传输板的宽度方向，所述传输板上开设有多个筛分孔，所述护板包括左护板和右护板，所述左护板和所述右护板分别设置在所述传输板上表面的两侧，所述端板固定设置在所述传输板上表面的第一端，所述端板的两端分别与所述左护板和所述右护板固定连接，所述护板和所述端板的顶端高于所述第一传输面的波峰。

优选地，多个所述筛分孔在所述传输板长度方向上的任意相邻两个筛分孔在水平面上投影之间的距离等于第一预设长度，多个所述筛分孔在所述传输板宽度方向上的任意相邻两个筛分孔在水平面上投影之间的距离等于第二预设长度。

优选地，所述第一预设长度等于所述第二预设长度。

优选地，多个所述筛分孔的内壁垂直于水平面，多个所述筛分孔采用圆孔、椭圆形孔、腰形孔中的任意一种。

优选地，所述第一轨迹的波长与所述第一母线的波长相等，所述第一轨迹的振幅和所述第一母线的振幅相等。

优选地，所述传输板还包括第二传输面，所述第二传输面设置在所述第一传输面的第二端，所述第二传输面为第二母线沿第二轨迹移动形成的曲面，所述第二轨迹为平行于所述传输板的长度方向的直线，所述第二母线为竖直平面内的正弦曲线，所述第二母线的波峰和波谷的切线平行于所述传输板的宽度方向，所述第二传输面上开设多个筛分孔。

优选地，所述第二母线的振幅等于所述第一母线的振幅，所述第二母线的波长等于所述第一轨迹的波长。

优选地，所述传输板采用等厚的面板，所述传输板的厚度小于所述传输板的正弦曲线的振幅。

另一方面，提供一种振筛板压合模具，所述压合模具的成型面，所述成型面为母线沿轨迹移动形成的曲面，所述母线为平行于竖直平面的余弦曲线，所述母线的波峰和波谷的切线平行于所述压合模具的长度方向，所述轨迹为平行于水平面的正弦曲线，所述轨迹的波峰和波谷的切线平行于所述压合模具的宽度方向，所述压合模具还包括多个筛分孔单元，所述筛分孔单元采用预设长度的柱体，多个所述筛分孔单元按照预设距离垂直分布在所述压合模具的成型面上。

优选地，所述母线的波长与所述轨迹的波长相等，所述母线的振幅与所述轨迹的振幅相等，多个所述筛分孔单元中的任意两个相邻所述筛分孔单元在水平面内的投影距离相等。

本发明实施例的基于正弦基函数的振筛板及压合模具有以下有益效果，利用正余弦曲线上交替变化的导数、法线矢量、对物料的弹力，使物料的受力更加“交变柔和”，且正交曲面上的波峰波谷作用力更具“柔中带刚”，因此，能使物料的造碎降至最低；正弦的波峰波谷又能利用振筛推程和回程特征，将部分较重的结团物料重复松散筛分，因此，具有较高的松散效果和筛分效率；利用正弦横波的力学特征，又能将物料均匀地分布到下道工序；再者，从几何尺寸和工效上看，比平面振槽筛分及单一的曲线筛分的要短。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1本发明实施例的基于正弦基函数的振筛板的结构示意图；

图2本发明实施例的基于正弦基函数的振筛板的局部结构示意图；

图3本发明实施例的基于正弦基函数的振筛板的另一结构示意图；

图4本发明实施例的基于正弦基函数的振筛板的另一局部结构示意图；

图5本发明实施例的振筛板压合模具的结构示意图；

图6本发明实施例的基于正弦基函数的振筛板的第一母线和第一轨迹示意图；

图7本发明实施例的基于正弦基函数的振筛板的第一传输面的结构示意图。

附图标记：

1、第一传输面；2、第二传输面；3、筛分孔；4、护板；5、端板；10、凹模具；11、凸模具。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的一个实施例提出了供一种基于正弦基函数的振筛板，包括：传输板、护板和端板，传输板的上表面设置第一传输面，第一传输面为第一母线沿第一轨迹移动形成的曲面，第一母线为竖直平面内的余弦曲线，第一母线在波峰和波谷处的切线平行于传输板的长度方向，第一轨迹为水平面内的正弦曲线，第一轨迹在波峰和波谷处的切线平行于传输板的宽度方向，传输板上开设有多个筛分孔，护板包括左护板和右护板，左护板和右护板分别设置在传输板上表面的两侧，端板固定设置在传输板上表面的第一端，端板的两端分别与左护板和右护板固定连接，护板和端板的顶端高于第一传输面的波峰。

具体地，如图1所示，振筛板的传输板具上表面有第一传输面1，护板4的左护板的右护板固定设置在第一传输面1两侧，端板5固定设置在第一传输面1的一端，且护板4的左护板和右护板与端板5靠近的一端分别固定连接。传输板平行与水平面设置，护板4和端板5平行于竖直平面设置。多个筛分孔为开设在传输板上的通孔，多个筛分孔在第一传输面按照预设距离间隔分布。

如图1-图4所示，输送板的长度方向和宽度方向相互垂直，第一传输面设置在传输板的上表面。定义传输板长度方向为x轴，定义传输板厚度方向为y轴，定义传输板宽度方向为z轴。则如图6-图7所示，有第一母线对应的为在xoy平面内余弦曲线，表示为：

y＝b cos(ω

第一轨迹对应的为在xoz平面内的正弦曲线，表示为：

x＝αsin(ω

则第一传输面为第一母线沿第一轨迹移动在坐标系内形成的曲面。

进一步地，引入z轴上的参数t及反映y坐标值变化的参数t

上述方程建立的空间曲线面中，给定一个参数t值，就有一条随参数t

y＝f(x,z)＝b cos(ω

定义第一轨迹x＝αsin(ω

需要指出的是，由于振幅α和ω

护板4和端板5在竖直平面内的高度大于第一母线振幅b的二倍，使护板4和端板5的顶端在竖直方向上高于第一传输面1的波峰。

α、ω

上述振幅选择在生产实际应用中难有参考价值，因为还有反映曲线特征的ω及其量值；具体制造和生产中，只要在振槽上物料能越过曲线面波峰，已达基本设计要求。

正余弦曲线函数在曲线长度值M恒定不变的条件下，正余弦曲线输送(输送)板直线长度L只与M和一个波长λ上的正余弦曲线积分值S有关，L＝2πM/S，且1个单位代表的量值影响波高和含有波长的数量，即影响波形，1个单位代表的量值变大，波长数量变少，波高变大，反之，波长数量变多，波高变小。按曲线积分理论，如振幅为ω＝1、α＝1、λ＝2π＝6.28319，对y＝sinx的曲线长度积分一个波长值7.641，则输送面长度比平面筛多1.358，增加21.6％。也就是，将现在平面输送板用正余弦曲线曲面筛替换，输送长度提升21.6％，很明显，和平面输送板比效果提升巨大，且还没有计入正弦波的力学效应，也没有用计入正交输送曲面的曲面积分来分析呢。这里仅还只是针对简单正弦曲线而言，没有考虑参数的改变，如果针对物料接团严重、粘粘度又高，要提升正弦波效应，比如，加大ω和α值，等，则有效输送长度将远远大于21.6％。在振槽输送机械设计中，依然取振幅为ω＝1、α＝1、λ＝2π＝6.28319，对y＝sinx的曲线长度积分一个波长值7.641，正弦函数参数和平面输送板有同样的输送路径尺寸条件下，正余弦曲面输送板的几何长度缩短至原来的82.23％，即节约17.77％的几何空间。这里依然还只是针对简单正弦曲线而言，且还没有计入正弦波的力学效应，没有用曲面积分分析，也没计入针对特殊用途下的ω和α值改变情况，如果考虑这些，远远不止仅节约17.77％的几何空间。

上述仅只是对单一正弦曲线面的输送而言，如果运用正交曲面输送，其性能将提升一个级别。由此可见，单一的正余弦曲线函数输送，已让平面输送望尘莫及，而正交曲面输送又让单一的正余弦曲线函数输送难于趋及。

物料造碎产生的力学原因，主要是弹力大小及弹力显著突变性，正交曲面的弹力突变均在波峰和波谷，显然，连续变化的波峰波谷曲线面不会产生能使物料造碎的显著弹力变化。所以，若振槽利用正交曲面输送，那些关于松散的、均布的、导流的等等辅助功能装置，这些能产生物料造碎的因素，已没有再继续存在或使用的意义。

在一些实施例中，多个筛分孔在传输板长度方向上的任意相邻两个筛分孔在水平面上投影之间的距离等于第一预设长度，多个筛分孔在传输板宽度方向上的任意相邻两个筛分孔在水平面上投影之间的距离等于第二预设长度。

具体地，在第一传输面上，按正余弦曲线变化规律，在波峰、波谷及波面上加工筛分孔，该方法在z坐标轴和x坐标轴上，按波长λ实施平均插值法，如在一个波长λ上加工5个筛网孔，中间位置孔在波长λ的中点，即孔间距λ/4；加工9个筛网孔，即孔间距λ/8；加工17个筛网孔，即孔间距λ/16，依次类推，针对下列方程组：

正弦函数x＝αsin(ω

余弦函数y＝b cos(ω

在一些实施例中，第一预设长度等于第二预设长度。

具体地，任意两个相邻筛分孔在x坐标轴的x坐标值变化量Δt

在一些实施例中，多个筛分孔的内壁垂直于水平面，多个筛分孔采用圆孔、椭圆形孔、腰形孔中的任意一种。

在一些实施例中，针对“薄件”，多个筛分孔的内壁垂直于曲面的切平面，利用曲面方程求出偏导数计算方向余弦(方向矢量)，导入多维CNC机床加工，多个筛分孔采用圆孔、椭圆形孔、腰形孔中的任意一种。

具体地，筛分孔平行于竖直方向的柱状通孔，筛分孔的形状根据具体的筛分需求设置为圆孔、椭圆形孔、腰形孔中的任意一种。

在一些实施例中，第一轨迹的波长与第一母线的波长相等，第一轨迹的振幅和第一母线的振幅相等。

具体地，第一轨迹x＝αsin(ω

第一轨迹x＝αsin(ω

进一步地，若将x＝αsin(ω

进一步地，振幅α和ω

在一些实施例中，第一母线对应的余弦函数曲线y＝b cos(ω

进一步地，正余弦曲线的波高为10mm；波长均为λ＝6.28319×5＝31.416mm，一个波长λ的正余弦曲线长度S’

传输板的宽度方向取16个波长，则B＝502.656mm，传输板的长度方向取28个波长为879.645mm，两端圆整加工，取L＝853.87mm。所以，传输板的宽度方向上的曲线积分长度为：M

显而易见，上述正交输送曲面面积显著扩大了，但精准的扩大了多少，准确办法通过空间曲面y＝f(x,z)的曲面积分计算，再和对应平面传输板的面积比较。

在一些实施例中，传输板还包括第二传输面，第二传输面设置在在第一传输面的第二端，第二传输面为第二母线沿第二轨迹移动形成的曲面，第二轨迹为平行于传输板的长度方向的直线，第二母线为竖直平面内的正弦曲线，第二母线的波峰和波谷的切线平行于传输板的宽度方向，第二传输面上开设多个筛分孔。

具体地，如图3和图4所示，在图2的第一传输面1的一端端面分切成正弦曲线面，第二传输面2设置在传输板的上表面，第二传输面的第二母线对应的为yoz平面内的正弦函数曲线：

y＝csin(ω

第二传输面的第二轨迹对应的曲线为在xoy平面内的直线：

x＝d，

其中，c、ω

多个筛分孔的侧壁形成垂直于水平面的柱状通孔，筛分孔的形状根据具体的筛分需求设置为圆孔、椭圆形孔、腰形孔中的任意一种。

在一些实施例中，第二母线的振幅等于第一母线的振幅，第二母线的波长等于第一轨迹的波长。

具体地，如图4所示，第二母线对应的正弦函数曲线y＝csin(ω

任意两个相邻筛分孔在x坐标轴的x坐标值变化量Δt

在一些实施例中，传输板采用等厚的面板，传输板的厚度小于传输板的正弦曲线的振幅。

具体地，如图1-图4所示，传输板采用等厚的薄板，即传输板的下表面与传输板的上表面具有相同的曲面方程，或者说，传输板的下表面对应的曲面方程为第一传输面和第二传输面的曲面方程在y轴方向向下平移传输板厚度对应的距离形成的曲面。

另一方面，提供一种振筛板压合模具，压合模具的成型面，成型面为母线沿轨迹移动形成的曲面，母线为平行于竖直平面的余弦曲线，母线的波峰和波谷的切线平行于压合模具的长度方向，轨迹为平行于水平面的正弦曲线，轨迹的波峰和波谷的切线平行于压合模具的宽度方向，压合模具还包括多个筛分孔单元，筛分孔单元采用预设长度的柱体，多个筛分孔单元按照预设距离垂直分布在压合模具的成型面上。

具体地，如图5所示，传输板压合模具包括凸模具11和凹模具10，待塑型材料设置在11和凹模具10之间凸模具11和凹模具10之间挤压成型完成对传输板的制作。其中，凸模具11的上表面有下成型面，凹模具10的下表面有上成型面，下成型面和上成型面配合形成如前所述传输板的第一输送面及其下表面。

如图5所示，压合模具的长度方向和宽度方向相互垂直，下成型面在凸模具11的上表面。定义凸模具11长度方向为x轴，定义凸模具11厚度方向为y轴，定义凸模具11宽度方向为z轴。则有母线对应的为在xoy平面内余弦曲线，表示为：

y＝b cos(ω

轨迹对应的为在xoz平面内的正弦曲线，表示为：

x＝αsin(ω

则下成型面为母线沿轨迹移动在坐标系内形成的曲面。

进一步地，引入z轴上的参数t及反映y坐标值变化的参数t

上述方程建立的空间曲线面中，给定一个参数t值，就有一条随参数t

y＝f(x,z)＝b cos(ω

其中，振幅α和b可以不相等，角频率ω

凹模具10按照预设距离设置在凸模具11的上方，预设距离等于传输板的厚度，则凹模具的上成型面在坐标系内的曲面方程为下成型面沿厚度方向上平移预设距离得到的曲面。

筛分单元采用柱状结构，多个筛分单元按照预设间隔分布在凸模具11的下成型面或凹模具10的上成型面上，筛分单元的高度等于目标振筛板的厚度。筛分单元的投影为圆形、椭圆形等中的任意一种。

在一些实施例中，母线的波长与轨迹的波长相等，母线的振幅与轨迹的振幅相等，多个筛分孔单元中的任意两个相邻筛分孔单元在水平面内的投影距离相等。

具体地，轨迹对应的正弦曲线x＝αsin(ω

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文。