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摘 要
真空包裝機(jī)是一種被廣泛使用的包裝機(jī)械?真空包裝技術(shù)可以提高商品的使用價(jià)值,防腐?防潮?防銹蝕,減少損耗,節(jié)約貯運(yùn)費(fèi)用,有利于健康?真空包裝技術(shù)廣泛用于食品?藥品?電子儀器?精密儀表?化工產(chǎn)品等行業(yè)?隨著真空包裝技術(shù)的發(fā)展,真空包裝機(jī)械技術(shù)正逐漸提高和完善?低成本?智能化?高品質(zhì)是真空包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)?
本文分析了目前真空包裝設(shè)備的不足,參考相關(guān)的資料,對(duì)現(xiàn)有的單蓋雙工位真空包裝機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)?主要的改進(jìn)如下:重新選用了熱封變壓器,提高了封口質(zhì)量;對(duì)上工作室的密封槽?密封條進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),改善了真空室的密封性;對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),改善了上真空室運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈活性?
關(guān)鍵詞:真空包裝 四連桿機(jī)構(gòu) 熱合器
ABSTRACT
Vacuum pack machine is one of the pack mechanisms being widely used.Vacuumized technology have the many important funtions as antisepsis, protection against the damp, protection against the rust, and advance the products performance,reduce the wastage, conomize the fare of storage and transportation, and have some contributions to people's health. Vacuumized technology has been used in the industry of foodstuff, phsic,electron instrument, precision meter, chemical industry manufacture etc.With the development Vacuum pack techniques,the pack mechanisms are improving andperfecting gradually. The development directions vacuum pack mechanism are Low cost,intelligentizing and high quality.
This thesis analysed the deficiency of current pack equipments, consulted relatedmaterials, improved design of the existing vacuum pack machine which is single cover board and double position. The mostly improvements can be list as follows: rechoose the heat transformer and advance the quality of the seal; redesign the atertight groove andbar and melioration the seal character of the vaccum room; redesign the four link mechanism and perfect the stability and flexibility of the vaccum room movement.
Key words: vacuumize four link mechanism fusion implement
目 錄
第一章 引言……………………………………………………l
第二章 總體方案設(shè)計(jì)…………………………………………2
2.1單蓋雙室真空包裝機(jī)的熱封原理……………………………………2
2.2單蓋雙室真空包裝機(jī)的工藝流程……………………………………2
2.3總體方案的確定………………………………………………………2
2.3.1熱合部件…………………………………………………………2
2.3.2真空室的下工作室形狀…………………………………………3
2.3.3平衡機(jī)構(gòu)…………………………………………………………3
2.4主要零件的定型………………………………………………………4
2.4.1四連桿機(jī)構(gòu)及真空室的設(shè)計(jì)……………………………………5
2.4.2四連桿機(jī)構(gòu)的工藝說(shuō)明…………………………………………8
2.4.3單蓋雙工位真空包裝機(jī)的氣路設(shè)計(jì)……………………………9
2.4.4熱合條的參數(shù)確定………………………………………………10
2.4.5熱合部件結(jié)構(gòu)的確定……………………………………………11
第三章 設(shè)計(jì)說(shuō)明……………………………………………12
3.1潤(rùn)滑和密封……………………………………………………………12
3.2使用?維護(hù)和保養(yǎng)………………………………………………………12
3.2.1使用前注意……………………………………………………12
3.2.2車(chē)間環(huán)境………………………………………………………12
3.2.3工藝參數(shù)的選擇與調(diào)整………………………………………12
3.2.4其余操作注意事項(xiàng)……………………………………………12
3.2.5維護(hù)……………………………………………………………13
結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………14
致謝…………………………………………………………………15
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………16
第1章 引言
真空包裝機(jī)是將包裝袋內(nèi)抽成低真空后,當(dāng)即自動(dòng)封口?由于袋內(nèi)的真空度高,殘留的空氣少,可抑制細(xì)菌等微生物的繁殖,能夠延長(zhǎng)儲(chǔ)存期,防止食品腐敗?對(duì)某些松軟的食物,經(jīng)過(guò)真空包裝后可縮小體積?從而可使包裝物品達(dá)到“四防?兩省?一保質(zhì)”的特點(diǎn):即防潮?防霉?防污染?防氧化?省容積?省運(yùn)費(fèi)?延長(zhǎng)儲(chǔ)存期?食品包裝中肉類(lèi)是最適合真空包裝的?采用高度防透氧的薄膜—聚偏乙烯?聚酞胺?聚醋?涂以丙烯晴作為真空包裝材料,可使鮮肉在包裝內(nèi)處于無(wú)菌狀態(tài),使其貨架壽命延長(zhǎng)1倍?各種塑料復(fù)合薄膜袋或鋁箔復(fù)合薄膜袋等復(fù)合材料也適用于真空包裝?
當(dāng)世界各國(guó)都規(guī)定肉制品不能使用硝酸鹽和亞硝酸鹽作為防腐劑后,真空包裝得到迅速的推廣應(yīng)用?使用產(chǎn)品范圍很廣,如火腿?香腸?魚(yú)糕?咸菜?調(diào)味魚(yú)塊?鮮肉?冷凍牛排?可蒸煮袋熟肉制品?烘烤食品?果品?土特產(chǎn)品?藥材等;后來(lái)推廣到醫(yī)療器械?藥品的無(wú)菌包裝?化學(xué)品?精密儀器?服裝?五金產(chǎn)品?電子元件?軍工產(chǎn)品等各種固體?粉末裝物體?液體?固液混合體包裝?
人們膳食結(jié)構(gòu)的調(diào)整和飲食習(xí)慣的改變,我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,促使了食品加工的快速發(fā)展,增加了高品質(zhì)的包裝機(jī)械和食品加工機(jī)械的需求?真空包裝己經(jīng)廣泛的推廣使用?低成本?智能化?高品質(zhì)是食品包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)?
一臺(tái)雙室機(jī)可相當(dāng)于兩臺(tái)單室機(jī),但較兩臺(tái)單室機(jī)小,重量輕,可輪番作業(yè),使準(zhǔn)備工作與包裝時(shí)間重合,因此較單室的工作效率較高,雖工作周期不變,但是排放包裝件的時(shí)間與自動(dòng)循環(huán)時(shí)間重合,效率可提高,成為真空包裝機(jī)的又一主導(dǎo)產(chǎn)品?目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備存在嚴(yán)重的缺陷,例如:封口性能不好?真空室密封不好?包裝袋的真空度不高?四連桿帶動(dòng)上箱室的運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)?部件間連接不好?機(jī)構(gòu)不可靠等缺陷,達(dá)不到理想的生產(chǎn)狀態(tài)?鑒于這種情況,參考了一些相關(guān)的科技資料,在現(xiàn)有的設(shè)備的基礎(chǔ)上,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)一種現(xiàn)有單蓋雙工位真空包裝機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)?單蓋雙工位真空包裝機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備是熱合部件和四連桿機(jī)構(gòu),它們決定了包裝袋的封口性能?因此這里所作的改進(jìn)也是主要針對(duì)這兩部分進(jìn)行的?
由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺和知識(shí)的局限性,該設(shè)備的實(shí)際工作情況及可用性還有待于實(shí)踐的檢驗(yàn)?
第2章 總體方案設(shè)計(jì)
2.1單蓋雙室真空包裝機(jī)的熱封原理
圖2-1
單蓋雙室真空包裝機(jī)的熱封原理如圖1-1單蓋雙室真空包裝機(jī)由上?下室組成一個(gè)可以密封的真空工作室,包裝袋袋口置于上?下熱合裝置之間,先將真空室抽真空.?由于包裝袋外圍均被抽成真空,包裝袋內(nèi)的空氣迫使袋口分離,從而使包裝袋內(nèi)向外抽氣的通道擴(kuò)大,包裝袋內(nèi)同時(shí)抽真空,保證包裝袋內(nèi)獲得高的真空度?然后熱合部件的氣囊充氣膨脹迫使熱合條下行,包裝袋口被夾緊并熱封?冷卻1—2秒,空氣重新進(jìn)入真空室,上室打開(kāi)后取出包裝袋?
2.2單蓋雙室真空包裝機(jī)的工藝流程
一般來(lái)說(shuō),真空包裝的工藝流程圖如下:
圖2-2
2.3總體方案的確定
根據(jù)現(xiàn)有的材料,單蓋雙工位真空包裝機(jī)的熱合部件?真空室底部形狀?平衡機(jī)構(gòu)各部件有多種方案,現(xiàn)針對(duì)各個(gè)部件不同的方案做如下比較?
2.3.1熱合部件
單蓋雙工位真空包裝機(jī)的熱合部件在真空室的安裝位置有兩種:一種是熱合部件安裝在真空室的上工作室中?因真空室的抽氣口在兩個(gè)真空室之間,應(yīng)用二位三通閥,則可通過(guò)切換來(lái)改變所充氣的去向,此時(shí)閥數(shù)和單工位包裝機(jī)相同?節(jié)省器件,充分利用空間,又能大大提高了生產(chǎn)效率?同時(shí)氣路電路安裝在上工作室,避免了與包裝物的接觸,在使用中安全?不易損壞,減少了維修消耗?
另一種情況是小氣室安裝在真空室下工作室,這時(shí)不能共用小氣室閥,兩個(gè)真空室都必須有小氣室,相應(yīng)要增加一個(gè)小氣室?器件數(shù)量增加,氣路電路也將復(fù)雜,包裝溢出物會(huì)影響電路安全,電路器件易損壞,成本也相應(yīng)增加?
因此本設(shè)備采用熱合部件安裝在真空室的上工作室中的結(jié)構(gòu)?
2.3.2真空室的下工作室形狀
單蓋雙工位真空包裝機(jī)的真空室底部的形狀分為有腔室和無(wú)腔室?由于真空室上工作室安裝有熱合部件,其形狀為箱室,有足夠的空間來(lái)容納要熱封的物品,下工作室的形狀為無(wú)腔室更為適合?熱合部件支撐安裝在無(wú)腔室的真空室底部上,能更好的與上蓋的熱合部件配合,同時(shí)無(wú)腔室的底部,方便清潔打掃衛(wèi)生,便于取出真空包裝好的包裝物品?
有腔室的真空室底部,需要安裝較高的熱合部件的支撐,對(duì)于從包裝袋中溢出物的清潔帶來(lái)很大的不便,而且真空室下箱加工制造比較復(fù)雜,同時(shí)取出加工好的包裝物品的時(shí)間有所增加?
因此本設(shè)備采用真空室的下工作室的形狀為無(wú)腔室的結(jié)構(gòu)?
2.3.3平衡機(jī)構(gòu)
單蓋雙工位真空包裝機(jī)采用四連桿機(jī)構(gòu)來(lái)開(kāi)閉真空室蓋,平衡機(jī)構(gòu)一般裝在四連桿機(jī)構(gòu)下部的軸上?平衡機(jī)構(gòu)有單拉簧機(jī)構(gòu)和雙拉簧機(jī)構(gòu)?
圖2-3
單拉簧機(jī)構(gòu):如圖1-3,拉簧7的上端通過(guò)橫臂6,搖臂5與連桿軸4相連,拉簧的下端與機(jī)身相連,連桿3在拉簧7的作用下,始終被拉向垂直位置,此時(shí)真空室蓋處于最高部位?拉簧對(duì)連桿軸產(chǎn)生的力矩與蓋子的重力矩大體平衡?四連桿機(jī)構(gòu)的雙邊尺寸長(zhǎng)短一致;彈簧拉力適當(dāng);真空室上平面與蓋子下平面的平直度較好?
雙拉簧機(jī)構(gòu):如圖1-4,有兩個(gè)在同一中心線上的拉簧3,一端通過(guò)擺板4與連桿軸5相連,另一端與真空室下方的支架2相連?當(dāng)無(wú)外力作用時(shí),兩拉簧中心先重合,連桿6處于垂直位置,真空室蓋處于最高部位?當(dāng)蓋子向左時(shí),軸5逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),彈簧產(chǎn)生一個(gè)力矩,其方向與蓋子重量產(chǎn)生的力矩相反,大小基本平衡?向右蓋時(shí),情況亦同,僅方向改變了而己?雙拉簧機(jī)構(gòu)使得真空蓋的運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)?
圖2-4
經(jīng)過(guò)比較,本設(shè)計(jì)采用雙拉簧機(jī)構(gòu)作為平衡機(jī)構(gòu)?
2.4主要零件的定型
單蓋雙工位真空包裝機(jī)的熱合部件?平衡機(jī)構(gòu)?四連桿機(jī)構(gòu)是整個(gè)設(shè)備的核心部分,雖然前面已對(duì)各方案有了一個(gè)初步的選擇,但只是一個(gè)大致的輪廓,這里將做詳細(xì)的說(shuō)明?
這項(xiàng)設(shè)計(jì)的主要指導(dǎo)思想是其實(shí)用性,要求結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單,各尺寸盡量小,易于工人操作?由在收集資料和調(diào)研過(guò)程中我們了解到,真空室的絕對(duì)壓強(qiáng)為1.332Pa ?在真空室抽真空的過(guò)程中,良好的氣密性在生產(chǎn)過(guò)程中不能很好的保證,影響真空包裝的效果?另外,四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上工作室運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn),對(duì)真空室的包裝效果也影響?
機(jī)器的動(dòng)力部分運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)有大的問(wèn)題,只要安裝調(diào)試好就行?對(duì)于傳動(dòng)不復(fù)雜的設(shè)備,一般不宜放在遠(yuǎn)離機(jī)器處,而應(yīng)盡量靠近機(jī)器或者就放在機(jī)架上這樣還可以省去防護(hù)罩?
圖2-5
針對(duì)以上的考慮,單蓋真空包裝機(jī)各部件的結(jié)構(gòu)如下:
2.4.1四連桿機(jī)構(gòu)及真空室的設(shè)計(jì)
(1)包裝機(jī)特征參數(shù)的確定
單蓋雙工位真空包裝機(jī)四連桿運(yùn)動(dòng)示意如圖1-4所示?連桿上端鉸接在上工作室上,下端鉸接在機(jī)架上,兩個(gè)下工作室公用一個(gè)上工作室,且上工作室為平面運(yùn)動(dòng)?當(dāng)上工作室移到左下工作室時(shí),左下工作室開(kāi)始工作,移到右下工作室時(shí),右下工作室工作?
圖中各變量的定義如下:
上工作室內(nèi)部的長(zhǎng)×寬×高為l×w×h;
熱條總成長(zhǎng)×高為l1×h1;
桿長(zhǎng)度為R1;
連桿下鉸鏈點(diǎn)距上工作臺(tái)的距離為Y;
上鉸接點(diǎn)距上工作室下端面的距離為a;
上工作室壁厚為δ?
當(dāng)上工作室分別在左右工作位置時(shí),上工作室的左面與右面之間的距離δ1;
P1(-1/2-δ,-y-a)為上工作室左外緣P1A運(yùn)動(dòng)時(shí)的圓心;
P2(1/2.-y-a)為上工作臺(tái)內(nèi)緣P2A運(yùn)動(dòng)時(shí)的圓心;
Q1[(l1-1-δ1)/2-δ,h1]為左加熱條總成的左上角;
Q2[(l1+1+δ1)/2+δ,h1]偽右加熱條總成的右上角?
(2)上工作室最優(yōu)位置的確定
在單蓋雙工位真空包裝機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)滿足上工作室的內(nèi)緣不碰加熱條總成和工作室的外緣不碰另一工作室的加熱條總成的條件下,使包裝機(jī)總長(zhǎng)度最小,從而達(dá)到節(jié)省材料的目的?
上工作室的內(nèi)緣與加熱條總成不碰到的臨界條件是:
|P2P2A|=|P2Q2|=R1min= (2-1)
下工作室的內(nèi)緣與加熱條總成不碰到的臨界條件是:
|P1P1A|=|P1Q1|=R1min= (2-2)
為了使加熱條總成與上工作室內(nèi)緣與外緣的最小間隙相等,應(yīng)使
|P2P2A|= |P1P1A| (2-3)
把(1)和(2)式代入(3)式,得到下式:
δ1=-δ
在其它尺寸不變的條件下,討論一下3種情況:
a)當(dāng)δ1>-δ時(shí),則|P2P2A|>|P1P1A|.即要使內(nèi)不碰加熱條總成所需要的連桿長(zhǎng)度比外緣不碰加熱條總成所需要的連桿長(zhǎng)度要長(zhǎng),因?yàn)榘b機(jī)的連桿只有一個(gè),因此在δ1>-δ的情況下逐漸的縮短連桿的長(zhǎng)度,工作室的內(nèi)緣先碰到加熱條總成?
b)當(dāng)δ1<-δ時(shí),則|P2P2A|<|P1P1A|,即要使外緣不碰加熱條總成所需的連桿長(zhǎng)度比內(nèi)緣不碰加熱條總成所需的連桿長(zhǎng)度要長(zhǎng)?
c)當(dāng)δ1=-δ,則 |P2P2A|= |P1P1A|,即內(nèi)外緣不碰加熱條總成所需要的連桿長(zhǎng)度是相同的,內(nèi)緣碰,則外緣也碰,內(nèi)緣不碰,則外緣也不碰?加熱條總成在
內(nèi)緣和外緣的軌跡中心?
通過(guò)上述分析,情況a要滿足內(nèi)緣不碰加熱條總成則需加長(zhǎng)連桿?情況b要滿足外緣不碰加熱條總成,則需要增加上工作室的長(zhǎng)度?因此a, b都不屬于理想情況,使下工作室臺(tái)面變長(zhǎng)?c是最優(yōu)方案,使連桿的長(zhǎng)度最短(在加熱條長(zhǎng)度一定的情況下),下工作室臺(tái)面長(zhǎng)度最短?
δ1=-δ的含義就是當(dāng)上工作室分別在左右工作位置時(shí),上工作室的左面與右面之間要重疊一部分,重疊量為上工作室的壁厚?上工作室的擺動(dòng)位置確定了,則兩加熱條總成的位置也就確定了?
(3)被包裝物的經(jīng)濟(jì)高度
被包裝物截面為矩形是最易被上工作室碰著的,現(xiàn)就以此情況進(jìn)行討論?圖中AD和BC為尺寸不同但周長(zhǎng)相同的被包裝物的包絡(luò)線,DEFC為臨界高度的被包裝物截面?被包裝物的高度低于CF時(shí),被包裝物的包絡(luò)線BC在上工作室內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)軌跡的下方,在此范圍內(nèi),不碰加熱條總成就一定不碰被包裝物,只需考慮上工作室內(nèi)緣不碰加熱條總成即可?被包裝物超過(guò)CF值時(shí),被包裝物的包絡(luò)線在上工作室內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)軌跡的上方,只需考慮上工作室內(nèi)緣不碰被包裝物即可,解決的方法是通過(guò)增大上工作室的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn),使被包裝物截面與真空截面之比得到降低,包裝機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性下降了?除了特別需要,一般把CF作為包裝物的最大高度,上工作室的深度h也不應(yīng)超過(guò)此值?因此以后只考慮加熱條總成與上工作室之間間隙,而不必考慮被包裝物與上工作室的間隙?
(4)主要參數(shù)的計(jì)算公式
a)連桿長(zhǎng)度的計(jì)算公式
在計(jì)算R,以前,應(yīng)先確定連桿的下鉸接點(diǎn)離下工作室臺(tái)面的距離和上鉸接點(diǎn)距上工作室下端面的距離a的值?的值越小越好,其中有兩個(gè)方面的原因,一是Y和a越小,在加熱條長(zhǎng)度一定的情況下連桿的長(zhǎng)度就越短,節(jié)省材料;另一個(gè)更重要的原因是Y和a越小,上工作室內(nèi)緣的軌道在加熱條總成Q2附近的切線與Y軸之間的夾角就越小,碰加熱條總成的可能性就越小?由于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的限制,Y和a的值不能太小?
有(1)和(4)式可得到
|P2Q2|=R1min= -a (2-4)
R1=R1min+ε
式中ε——加熱條總成與上工作室內(nèi)緣最小間隙
b)上工作室內(nèi)部長(zhǎng)度的計(jì)算公式
上工作室工作于右端時(shí),連桿構(gòu)成一直角形,滿足以下方程
R12= (y+a)2+[(1+δ1)/2+δ]2
求解方程得到
l=2-a (2-5)
C)最大包裝高度和上工作室深度的計(jì)算公式
被包裝物的尺一寸(長(zhǎng)×寬)=Lp×Hp
被包裝物的封口長(zhǎng)度為被包裝物周長(zhǎng)的一半,即Lp+ Hp?加熱條封口長(zhǎng)度應(yīng)大于等于被包裝物的封口長(zhǎng)度,臨界情況為
L1=Lp+ Hp (2-6)
B的坐標(biāo)為[(δ+1+11)/2,0],BC的斜率為-2, BC方程為
Y=-2X+δ+1+l1 (2-7)
上工作室在右端工作時(shí),上工作室右內(nèi)緣坐標(biāo)為P2B [(l+δ/2),0]
上工作室在右內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)的軌跡方程為
(X-1/2)2+ [Y+(y+a)]2=R12 (2-8)
聯(lián)立(7)式和(8)式,得到如下方程
5Y2+[8(y+a)-2(δ+11)Y+(δ+l1)2+4(y+a)2-4R12=0
求解此方程,Y即為最大被包裝物的高度CB.用hmax表示,上工作室的深度h1應(yīng)小于h1max
(5)計(jì)算所得參數(shù)
經(jīng)過(guò)計(jì)算得本四連桿單蓋雙工位真空包裝機(jī)的參數(shù)如下:
四連桿機(jī)構(gòu)中的搖桿長(zhǎng)度為300mm;
上箱室的長(zhǎng)度為600mm ,寬度為500mm,高度為180mm;
連桿下鉸接點(diǎn)距離上工作臺(tái)面的距離為75.5 mm;
連桿上鉸接點(diǎn)距離上工作臺(tái)面下端面的距離為45 mm?
2.4.2四連桿機(jī)構(gòu)的工藝說(shuō)明
針對(duì)原有機(jī)型在生產(chǎn)中,四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上箱運(yùn)動(dòng)常出現(xiàn)不平穩(wěn)的情況,本設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)?
下真空室分為左右兩個(gè)工作室,上真空室由四根連桿支撐左右位移,四根連桿固定在兩根長(zhǎng)軸上,長(zhǎng)軸上有拉簧拔叉,兩根拉簧下部定位于機(jī)架上,上部定位于拉簧拔叉上,起到平衡操作重力的作用,兩根長(zhǎng)軸的兩端端由四組軸承軸承座定位,四根連桿上部也鑲有選自CAXA圖形庫(kù)中GB/T276-1994深溝球軸承160000型,故左右位移非常輕松,真空啟動(dòng)時(shí)稍加壓力,回氣結(jié)束后能自動(dòng)開(kāi)啟?支撐位移上真空室的四根連桿,每根長(zhǎng)軸上的前后兩根,必須保持平行,左右兩組兩桿也必須相對(duì)保持平行,以確保上真空室在左右任何位置均同下真空室保持平行,否則,造成上?下真空室不能保持平行,則操作壓力明顯加大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)漏氣,不能正常建立真空?
搖桿的加工參見(jiàn)圖紙DZD450-01-07
2.4.3單蓋雙工位真空包裝機(jī)的氣路設(shè)計(jì)
真空包裝機(jī)的核心是真空氣路系統(tǒng),它是由真空泵?真空表?接頭和閥組成,是具有所抽氣功能的裝置?有如下的特點(diǎn):
a)工作程序:抽真空?充氣?熱合?冷卻等程序比較復(fù)雜,靈敏迅速協(xié)調(diào),以要求完成動(dòng)作為主,精度則要求不高?
b)工作環(huán)境要達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),對(duì)產(chǎn)品無(wú)污染?
c)各指導(dǎo)元件,動(dòng)作程序是按時(shí)間調(diào)控的循環(huán)控制系統(tǒng)?
(1)主要參數(shù)計(jì)算:
a)抽氣時(shí)間與真空度規(guī)律
與真空包裝機(jī)配套的泵是容積式旋片泵?對(duì)一定體積的容器進(jìn)行抽氣?容積壓強(qiáng)隨時(shí)間變化是按照指數(shù)下降:
設(shè)被抽真空室的體積為V,泵的抽速為S?
根據(jù)抽速定義經(jīng)過(guò)dt后抽除氣量為P?S?dt,而容積內(nèi)的壓強(qiáng)變化為dp,抽除氣體量為dp?V,顯然這兩個(gè)應(yīng)復(fù)量應(yīng)相等,建立微分方程:
PSdt=
t=
初始條件:t=0. k=Po=760t'
代入上式理想狀態(tài)抽氣時(shí)間與真空度成幾何規(guī)律變化:
t=
b)真空室放氣時(shí)間的計(jì)算,即時(shí)間與氣口直徑的關(guān)系
放氣現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上是一種分子運(yùn)輸現(xiàn)象,放氣時(shí)間與擴(kuò)散管道直徑成反比,與真空室容積成正比:
t=K(V/a2)
V——L d——mm t——s
K——常數(shù),通過(guò)氣態(tài)擴(kuò)散微分方程得K=4.5
因而t=4.5V/d2
K系數(shù)與擴(kuò)散管道長(zhǎng)度和溫度有關(guān)系,K=4.5是常溫20攝室度管道長(zhǎng)不大于200mm條件下計(jì)算所得?
(2)計(jì)算所得參數(shù)及相關(guān)器件的確定
根據(jù)上工作室的大小結(jié)構(gòu),本設(shè)計(jì)所選真空泵的型號(hào)為2XZ-4B. 50HZ.選自www. svpw.com.cn該泵抽氣的速率快,真空度高,一般適用于生產(chǎn)批量較大,真空度要求較高的產(chǎn)品?
與真空泵相連的管接頭采用GB/T 3737.1-1983，卡套式直通管接頭，內(nèi)徑為8mm，外徑16mm，數(shù)量為3。
與管接頭相配合的墊片及螺母采用GB/T 9126-2003 平面管法蘭用非金屬平墊片和GB/T 808-1988 小六角特扁細(xì)牙螺母 M16X3 3，數(shù)量為3。
真空表采用軸向前邊的,安裝在操作面板正面;采用Φ60表,精度為2. 5級(jí)?
(3)氣路系統(tǒng)
本設(shè)計(jì)采用電磁閥系統(tǒng)的氣路系統(tǒng),氣路中的真空電磁閥通常采用兩只,一只為Φ5二位三通電磁閥,主要作用為控制熱壓封口裝置上?下位移工作?另一只為Φ15二位二通電磁閥,主要作用為真空?熱封結(jié)束后,打開(kāi)通路,使大氣回到真空室,否則真空室就不能開(kāi)啟?
氣路系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)及工作原理見(jiàn)圖紙DZD450-04?
2.4.4熱合條的參數(shù)確定
在真空包裝機(jī)的設(shè)計(jì)中,電熱帶的長(zhǎng)度是由機(jī)型規(guī)格所確定的,是整機(jī)的基本參數(shù)之一?電熱帶的寬度和厚度以及電熱帶的材質(zhì)也是選定的?因此熱封系統(tǒng)的總電阻R由下式確定:
式中:R—電熱帶總電阻
L電熱帶總長(zhǎng)度
P—電熱帶材料的電阻率
S—電熱帶截面
S=bt
式中:b—電熱帶寬度
t—電熱帶厚度
在電阻R確定之后,決定熱封功率的參數(shù)是電熱帶上的表面負(fù)荷?所謂表面負(fù)荷是指電熱合金元件表面上的單位面積所分擔(dān)的功率數(shù)?如果選用較大的表面負(fù)荷,電熱帶表面發(fā)出的熱量大,溫度高,所需加熱封口時(shí)間短,相應(yīng)的是使用壽命較短?反之,如果選用較小的表面負(fù)荷,則電熱帶的表面溫度較低,所需加熱封口時(shí)間長(zhǎng),電熱帶的使用壽命也較長(zhǎng)?為了保證電熱帶的使用壽命,表面負(fù)荷不能太大,否則電熱帶將會(huì)發(fā)紅,容易氧化,減少使用壽命?
根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn),電熱帶厚度t一般以0.15—0.2mm為宜,如小于0.15mm,則電熱帶的剛性差,在承受較大的表面負(fù)荷時(shí),容易起皺,甚至斷裂?如果t選用較大,則電熱帶截面積S增加,使電阻R減小,電流I上升?電熱帶寬度b減小,電流工上升?電熱帶寬度b一般取10——12mm為宜,b過(guò)大對(duì)塑料薄膜封口沒(méi)有意義?
因此本設(shè)計(jì)的熱合條的長(zhǎng)度為規(guī)定參數(shù)為450mm;選定熱合條的寬度為10mm;厚度為0.15mm。
2.4.5熱合部件結(jié)構(gòu)的確定
整個(gè)熱合部件的結(jié)構(gòu)確定如下:
聚四氟乙烯:具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,與強(qiáng)酸或氧化劑均不起作用,有很高的耐熱性,耐寒性,使用溫度-180至250攝氏度,摩擦系數(shù)很低,是很好的自潤(rùn)滑材料?缺點(diǎn)是機(jī)械性能較低,彈性剛性差有冷流動(dòng)性,熱導(dǎo)率低,熱膨脹大,耐磨性不高?主要用于耐化學(xué)腐蝕,耐高溫的密封元件,如填料,襯墊,漲圈,閥座,閥片,也作用于輸送腐蝕性介質(zhì)的高溫管道,耐腐蝕襯里,容器以及軸承?導(dǎo)軌?無(wú)油潤(rùn)滑活塞?密封圈等?
導(dǎo)熱層，選自：JB/T 6627-2008，聚四氟乙烯布，厚度lmm,有效使用寬度為10mm,有效使用長(zhǎng)度為450mm，購(gòu)買(mǎi)材料長(zhǎng)寬自定。
隔熱層，選自：GB/T 16400-2003，硅酸鋁棉布,厚度2mm，有效使用寬度為10mm，有效使用長(zhǎng)度為450mm，購(gòu)買(mǎi)材料長(zhǎng)寬自定。
電熱帶條，選自：GB/T 19835-2005，Ni80Cr20,厚度2mm，寬度為10mm,長(zhǎng)度為450mm，數(shù)量：2。
電熱帶座，耐高溫膠膜木板，高×寬為29mm×10mm，長(zhǎng)度為450mm,數(shù)量：2。
固定用的螺釘，選自：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15856.1-2002，十字槽盤(pán)頭自鉆自攻螺釘,ST2.9×13，數(shù)量:20。
支撐電熱帶座處的L型鋼板，為不銹鋼304，厚度×長(zhǎng)度為2mm×400mm。
支撐電熱帶座處的L型鋼板處的緊定螺釘螺母，選自:GB70.1-2000，內(nèi)六角圓柱頭螺釘,M5×18, GB/T802-1988組合式蓋形螺母,M5,數(shù)量:6.
保護(hù)氣囊的鋼板,厚度×長(zhǎng)度=2 mm×500mm;支撐整個(gè)熱合器的鋼板,厚度3mm?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷3－165頁(yè)表3.4-25?
氣囊為涂膠水帶內(nèi)徑32mm,選自浙江臨海華豐塑料制品廠主要產(chǎn)品有各種規(guī)格型號(hào)表?
寶塔嘴管材料選用不銹鋼1Cr18Ni9Ti.加工參見(jiàn)圖紙DZD450-06-01，數(shù)量為2。
所配用墊片選自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB/T 9126-2003平面管法蘭用非金屬平墊片DN16-PN20，材料是氟橡膠,數(shù)量：2。
緊定螺母選自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),GB41-2000，六角螺母-C級(jí) M12，材料是不銹鋼304?
所接的空氣橡膠管內(nèi)徑10mm?選自《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷3-361頁(yè)表3.7-5?
硅橡膠條:性能為硅橡膠是一種新型的高分子彈性材料,有極好的耐高溫(250—300℃)和耐低溫(-40—-60℃)性能,有良好的生理穩(wěn)定性,而且能夠經(jīng)受反復(fù)多次苛刻消毒條件,具極佳的回彈性和永久變形小,(200℃ 48小時(shí)不大于50% )擊穿電壓為(20-25KV/mm),耐臭氧,耐紫外,耐輻射等特點(diǎn),特種硅橡膠具有耐油性能?主要應(yīng)用于燃油潤(rùn)滑油?液壓油系統(tǒng)的泵用密封圈?油封?供氧系統(tǒng)的密封圈?隔膜閥門(mén)?各種阻燃硅橡膠條件等?
詳情參見(jiàn)圖紙 DZD450-01和DZD450-02
第3章 設(shè)計(jì)說(shuō)明
3.1潤(rùn)滑和密封
由于本設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),受力不大,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷33-9,選擇軸承的潤(rùn)滑,一般選用脂潤(rùn)滑,采用氈圈和橡膠墊片來(lái)密封?至于各種現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)件,采取于之相應(yīng)的潤(rùn)滑措施?
3.2使用?維護(hù)和保養(yǎng)
3.2.1使用前注意
使用前詳細(xì)閱讀并理解“使用說(shuō)明書(shū)”中的各項(xiàng)內(nèi)容,掌握操作程序和要領(lǐng)?
3.2.2車(chē)間環(huán)境
保證車(chē)間的清潔衛(wèi)生,且應(yīng)通風(fēng)?干燥?
3.2.3工藝參數(shù)的選擇與調(diào)整
(1)真空度使用1.332Pa。
(2)熱封時(shí)間與溫度
常用包裝材料的封口溫度在90—230攝氏度之間,通常采用改變熱封電壓來(lái)改變溫度?熱封時(shí)間一般為1—3秒,不超過(guò)5秒?對(duì)時(shí)間和溫度這兩個(gè)參數(shù)應(yīng)配合調(diào)整?在工作一段時(shí)間之后,參數(shù)可能會(huì)有所變化,應(yīng)再作相應(yīng)的調(diào)整?
(3)冷卻時(shí)間
電熱帶停止加熱后需要繼續(xù)加熱數(shù)秒,使封口處平整牢固,也就是說(shuō)封口應(yīng)在受壓狀態(tài)下冷卻,這段時(shí)間即為冷卻時(shí)間,一般為2—3秒,最長(zhǎng)不超過(guò)5秒?時(shí)間長(zhǎng)會(huì)影響生產(chǎn)效率?冷卻時(shí)間與季節(jié)?溫度環(huán)境?熱封條散熱速度?冷卻方式,包裝材料性質(zhì)等有關(guān),需調(diào)整選擇最佳值,通常可由時(shí)間繼電器控制?
3.2.4其余操作注意事項(xiàng)
(1)蓋板輕度變形
真空室蓋因種種原因可能有輕度翹曲變形,致使關(guān)閉不嚴(yán),抽氣時(shí)真空室壓強(qiáng)不降低?這時(shí)可用手按一下翹起的部件,壓強(qiáng)開(kāi)始下降后即可松手?但若壓強(qiáng)不下降,則表明變形太大,需要維修或更換?
(2)及時(shí)清理
每操作一端時(shí)間后,要及時(shí)對(duì)真空室進(jìn)行清理,一可確保包裝質(zhì)量,二可確保清潔衛(wèi)生?因真空包裝只能抑制細(xì)菌的生長(zhǎng),并不能殺菌,嚴(yán)格注意清潔衛(wèi)生對(duì)延長(zhǎng)保存期是非常重要的?此外,包裝袋內(nèi)的封口處要防止粘上被包裝物品,以保證封口質(zhì)量?
(3)對(duì)操作人員的要求
操作人員要熟知設(shè)備性能?操作要求及程序,使用前應(yīng)認(rèn)真閱讀“使用說(shuō)明書(shū)”,最好經(jīng)過(guò)培訓(xùn)取得合格證再上崗?另外,操作人員的身體要定期檢查,必須健康方可上機(jī);每次工作前,要洗手?消毒,嚴(yán)格注意清潔衛(wèi)生;并保持工作環(huán)境的衛(wèi)生整潔,減少污染?
3.2.5維護(hù)
(1)真空泵
按照真空泵的使用說(shuō)明對(duì)泵油的油量?油質(zhì)進(jìn)行按時(shí)的檢查?更換?
(2)真空系統(tǒng)
a)真空閥所有的閥都應(yīng)在干燥?清潔的環(huán)境中工作,其配合面?滑動(dòng)面?密封面及外殼密封均應(yīng)定期清潔,防止粘附灰塵和油污,保持清潔?
b)密封真空系統(tǒng)各部分必須保持良好的密封,否則會(huì)因泄漏直接影響使用?要經(jīng)常檢查密封是否老化,是否有劃痕或損傷?破缺等;各螺紋連接處,凡拆卸再裝時(shí)須纏以聚四氟乙烯塑料薄膜,對(duì)密封區(qū)域再涂以密封膠?
(3)真空室
除保證清潔?班后清潔以外,還需注意保持干燥,防止電熱帶干燥?真空室蓋上的橡膠密封圈是保證真空密封性的關(guān)鍵件,一定要防止劃傷?斷裂和腐蝕?若己損壞,須及時(shí)更換?另一種可能是蓋子有變形,引起密封不良,也需修理矯正?
(4)熱封裝置
a)電熱帶首先特別要強(qiáng)調(diào)不能空載加熱,其次是在真空室壓強(qiáng)大于0.05Mpa時(shí),也不得加熱?此外特別要防止電熱帶產(chǎn)生折痕,有折痕會(huì)引起過(guò)熱,影響封口質(zhì)量和使用壽命,當(dāng)發(fā)現(xiàn)有折痕時(shí)應(yīng)及時(shí)取下用木錘請(qǐng)輕輕捶平,然后再裝上使用?
b)覆蓋在電熱帶上的聚四氟乙烯涂覆玻璃纖維布(高溫焊布)應(yīng)保持清潔,可涂乙硅脂(樹(shù)脂)保護(hù),防止粘帶?若纖維布出現(xiàn)焦化?斷裂?破損時(shí),應(yīng)及時(shí)更換,更換時(shí)應(yīng)注意粘接平整,粘合可靠?牢實(shí)?
結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)備是針對(duì)江蘇大學(xué)機(jī)電總廠設(shè)備上的不足,在參考本廠原有設(shè)備及相關(guān)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的?
原有設(shè)備存在的缺陷:封口性能不好?真空室密封不好?包裝袋的真空度不高?四連桿帶動(dòng)上箱室的運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)?部件間連接不好?機(jī)構(gòu)不可靠等缺陷,達(dá)不到理想的生產(chǎn)狀態(tài)?
封口勝能的好壞取決于熱封變壓器的性能,在設(shè)計(jì)中通過(guò)計(jì)算選取了更利于封口性能的參數(shù);在上工作室的制造過(guò)程中,提高密封槽的平整度?密封圈采用硅橡膠,其耐高溫?耐腐蝕?密封性好?使用壽命長(zhǎng);通過(guò)對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上工作室的運(yùn)動(dòng)分析,得出了真空室安裝的最優(yōu)位置,及其搖桿的最佳長(zhǎng)度,同時(shí)兩組連桿的平行安裝?連桿上下部的軸承的運(yùn)用,都使上真空室的運(yùn)動(dòng)更加靈活?平穩(wěn),對(duì)真空的建立也起到了決定性的作用?
機(jī)器設(shè)計(jì)的熱合條數(shù)為兩條;
真空室絕對(duì)壓強(qiáng)≤1.332Pa;
最大的封口有效長(zhǎng)度(長(zhǎng)×寬)450mm×10mm;
加熱溫度調(diào)節(jié)范圍90℃－240℃;
加熱時(shí)間調(diào)節(jié)范圍1S－10S;
包裝能力180次/小時(shí)—250次/小時(shí);
電源(三相四線制)380V/50Hz;
額定功率1.3KW。
由于時(shí)間倉(cāng)促,經(jīng)驗(yàn)短缺,實(shí)踐中很可能出現(xiàn)一些問(wèn)題或操作上的不便,需進(jìn)一步的完善?
致 謝
本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在尊敬的導(dǎo)師龐偉教授悉心指導(dǎo)和深切關(guān)懷下完成的?從選題到開(kāi)題報(bào)告，從寫(xiě)作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝?其淵博的知識(shí)?嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度?高度的責(zé)任心?精益求精的務(wù)實(shí)作風(fēng),使我終身受益;其在生活?學(xué)習(xí)和工作上對(duì)學(xué)生的關(guān)心與教誨給我留下了深刻的印象。在此畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際,謹(jǐn)向龐老師表示忠心的感謝,并致以崇高的敬意!同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。
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