稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)

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稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)1第 1 章 概 述概 述(一) 定量包裝與計(jì)量法規(guī)定量包裝商品是指由生產(chǎn)廠家、包裝商按照一定重量包裝好，并標(biāo)稱包裝量的商品。定量包裝商品量大面廣、品種繁多，如何保證各類定量包裝商品的凈含量與標(biāo)注量相符合，如何確定定量包裝商品在包裝、貯存、運(yùn)輸和銷售過程中的損失量，保證消費(fèi)者采購的商品不出現(xiàn)短秤少兩的現(xiàn)象，這是計(jì)量監(jiān)督部門面臨的課題。據(jù)市場調(diào)查，定量包裝商品的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)不能令人滿意，近年來，在城市開展的計(jì)量調(diào)查結(jié)果顯示:排除某些廠家為謀取暴利而采取非法的手段外，合格率僅為79.1%，特別是小定量包裝商品存在的計(jì)量問題更為突出，北京市技術(shù)監(jiān)督局對(duì)全市銷售的定量包裝商品抽查中發(fā)現(xiàn)，合格率僅為57%，有的標(biāo)稱為300克的商品竟少了37克，食品行業(yè)同樣不容樂觀。全套圖紙加 153893706因此開展定量包裝的計(jì)量工作具有重要意義，首先，保護(hù)消費(fèi)者的利益，其次，規(guī)范商品市場，保護(hù)企業(yè)間的公平競爭。之所以存在諸多問題，究其原因，除有些生產(chǎn)廠家為獲得非法利潤，在計(jì)量上做手腳外，計(jì)量手稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)2段落后則是主要原因之一。客觀上講，目前定量包裝技術(shù)還不是十分成熟，定量商品的計(jì)量精度還不能確保全部在規(guī)定的允差之內(nèi)，這樣，勢必給生產(chǎn)廠家和消費(fèi)者造成經(jīng)濟(jì)上的損失，甚至一些不必要的經(jīng)濟(jì)糾紛。做好定量包裝商品生產(chǎn)企業(yè)的計(jì)量工作，特別小定量包裝商品，除了計(jì)量監(jiān)督部門的監(jiān)督之外，還必須從企業(yè)的設(shè)備入手，提高企業(yè)的計(jì)量保證能力。在國際法制計(jì)量組織(0IML)制定的計(jì)量法規(guī)中，其中第87號(hào)國際建議是關(guān)于包裝品的凈含量的，明確地提出了以下規(guī)定要求:任何一批包裝品的平均凈含量都應(yīng)等于或大于它們的標(biāo)稱凈含量;每件包裝品的凈含量不應(yīng)超出其給出的允差:對(duì)包裝品的凈含量作檢驗(yàn)的不確定度應(yīng)不大于五分之一允差;并有抽檢批量包裝品等內(nèi)容。國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局先后制定頒布了零售商品稱重計(jì)量監(jiān)督規(guī)定和定量包裝商品計(jì)量監(jiān)督規(guī)定等條文，在規(guī)定中，按食品種類、價(jià)格檔次等綜合考慮，給出了定量包裝商品的允許負(fù)偏差和批量定量包裝商品的抽樣方法、平均偏差允許值及單件超出允許負(fù)偏差的件數(shù)，每件定量包裝商品的重量不能超出允許負(fù)偏差:成批定量包裝商品的重量平均偏差應(yīng)大于或等于零；檢驗(yàn)設(shè)備的允差應(yīng)不大于被檢定量包裝商品的三分之一負(fù)偏差;對(duì)成批定量包裝商品作抽檢所用的簡易有效法等。和世界上許多國家一樣，對(duì)定量包裝商品的重量允差制定，頒布了不少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加以規(guī)范，約束實(shí)施，而且這些規(guī)定多數(shù)是嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，制定的各級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，大多對(duì)定量包裝的計(jì)量允差作了規(guī)定。重量允差除與重量有關(guān)，還與商品種類、行業(yè)、附加值、價(jià)格、稱量設(shè)備和計(jì)量方法等有關(guān)，如：40千克袋裝化肥的重量允差不大于0.4% ；25千克聚乙烯等不大0.3% ；600千克袋裝聚酷碎片不大于0.2% ；100克袋裝味精不大于1.5%，舉不勝舉。它們都比87號(hào)國際建議的規(guī)定要求高出許多倍。重量相同的商品其重量允差要求也有所不同。如:每袋重量都是100克，味精允差不大于1.5%:茶葉不大于1%；熒光粉不大于0.03%，因?yàn)闊晒夥蹆r(jià)格己與黃金價(jià)格不相上下。2001年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布了定量包裝商品生產(chǎn)企業(yè)計(jì)量保證能力評(píng)價(jià)規(guī)定及定量包裝商品生產(chǎn)企業(yè)計(jì)量保證能力評(píng)價(jià)規(guī)范，企業(yè)提出申請(qǐng)，質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門組織實(shí)施核查，頒發(fā)證書，允許使用全國統(tǒng)一的計(jì)量保證能力合格標(biāo)志“C“。提高企業(yè)自身的計(jì)量保證能力，不僅稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)3是國家法律及法規(guī)的要求，也是市場競爭的必然，更是企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的自身要求，這些條文的公開發(fā)布和實(shí)施，為科學(xué)公正、合理可行地進(jìn)行法制管理提供了依據(jù)，為維護(hù)市場秩序、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了應(yīng)有的作用。（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢稱重式充填設(shè)備，國外在70年代中后期開始生產(chǎn)、使用，日本、美國等國家首先對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式的電子化改造，隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能化水平的提高，設(shè)備有了快速的發(fā)展。我國始于1990年，十幾年來，我國定量包裝技術(shù)有了長足進(jìn)步，但由于多為中小型企業(yè)，技術(shù)裝備差、生產(chǎn)水平低、缺少資金和專業(yè)技術(shù)人員等先天性不足普遍存在，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性差，性能落后、品種單一，更新?lián)Q代周期長，在國內(nèi)外市場缺乏競爭力。然而特別近幾年對(duì)食品、糧食的小量程定量包裝計(jì)量設(shè)備的研究，引起了廣大關(guān)注，也是近期十分迫切的課題。進(jìn)入90年代，發(fā)達(dá)國家定量包裝機(jī)械的技術(shù)含量越來越高，日、德、美、意共同壟斷了大約3/4的世界包裝機(jī)械，相關(guān)配套設(shè)備十分齊全。國內(nèi)這方面卻較少考慮到。我國雖是一個(gè)包裝機(jī)械生產(chǎn)大國，但在品種、質(zhì)量觀念、管理水平、工作效率等諸方面都與發(fā)達(dá)國家存在著一定的差距，這個(gè)差距還有可能進(jìn)一步加大。緊跟當(dāng)代高新技術(shù)革命的發(fā)展步伐，積極開發(fā)研制現(xiàn)代化的小量程定量包裝機(jī)械及其配套設(shè)備，將是我們共同奮斗的目標(biāo)。模塊化 、智能化、自動(dòng)化、高效能是現(xiàn)代小量程包裝機(jī)械的發(fā)展方向，日本的包裝機(jī)械中，稱重傳感器、步進(jìn)電機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、裝有專用集成塊的印刷基板等幾乎所有的智能部件均密封在集約的驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)，單元通用性、互換性強(qiáng)，拆裝方便；控制面板采用等離子觸摸屏，清晰度高，易操作；高準(zhǔn)確度的步進(jìn)電機(jī):可謂是現(xiàn)代小量程定量包裝技術(shù)的典范。高科技含量產(chǎn)品，產(chǎn)生了現(xiàn)代化的效益，目前該類產(chǎn)品銷量已占國際市場的70%。計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、新工藝、新材料將以群體綜合方式應(yīng)用于包裝機(jī)械，尤其反映在現(xiàn)代小量程的計(jì)量設(shè)備方面。（三）論文要解決的問題本課題目標(biāo)是研制出一種既能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品稱重、達(dá)到質(zhì)量控制的目的，而價(jià)格相對(duì)又具有優(yōu)勢的快速包裝裝置。其主要技術(shù)指標(biāo)在于包裝稱量的稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)4速度與精度，精度達(dá)到定量包裝商品計(jì)量監(jiān)督規(guī)定的要求：稱量的速度達(dá)到40-60包/分；稱重及顯示范圍為150-1000克。技術(shù)路線為:選用一種合適的高質(zhì)量的稱重傳感器，把機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電量;將低值毫伏電信號(hào)進(jìn)行放大至0-5伏，然后通過A/D電路將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送至單片機(jī)的A/D接口:選取合適的單片機(jī)類型，將其并口連接輸入設(shè)備如鍵盤或觸摸屏，以及輸出設(shè)備如數(shù)碼管或液晶顯示器，并編制軟件程序，通過控制元件來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作；選擇合理的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成物料的稱重操作。其技術(shù)關(guān)鍵在于稱重傳感器的選擇;放大電路的設(shè)計(jì):硬件設(shè)計(jì)；軟件編程；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇;產(chǎn)品成本的降低等諸多環(huán)節(jié)。此類稱重式充填設(shè)備集傳感器技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)于一身，主要應(yīng)用于食品工業(yè)的粉狀、顆粒狀物料的定量包裝過程中的質(zhì)量控制，同時(shí)產(chǎn)品應(yīng)具有較高的速度、精度及可靠性，此類進(jìn)口設(shè)備昂貴的價(jià)格，使許多國內(nèi)小包裝商品生產(chǎn)廠家難以接受，因此，當(dāng)前我們的任務(wù)就是:加大科研開發(fā)力度，盡早實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，采用機(jī)電一體化和自動(dòng)化控制技術(shù)，注意提高通用件的質(zhì)量，提高工藝水平，開發(fā)出可靠性好、速度快、準(zhǔn)確度高、綜合性強(qiáng)的小量程稱重包裝設(shè)備，滿足廣大市場的需要，在保證現(xiàn)代化企業(yè)的計(jì)量能力方面發(fā)揮重要作用。1.1 包裝機(jī)械化的重要意義近半個(gè)多世紀(jì)以來，隨著生產(chǎn)與流通日益社會(huì)化，現(xiàn)代化，產(chǎn)品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們的普遍重視?，F(xiàn)在包裝的基本定義是：對(duì)不同批量的產(chǎn)品，選擇某種有保護(hù)性，裝飾性的材料或包裝容器，并借助適當(dāng)?shù)陌b方法實(shí)現(xiàn)包裝作業(yè)，以達(dá)到規(guī)定的數(shù)量和質(zhì)量，同時(shí)設(shè)法改善外部結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本，從而在流通到消費(fèi)的過程中使之容易儲(chǔ)存搬運(yùn)，防止產(chǎn)品破損變質(zhì)，便于識(shí)別回收和利用，有吸影力，廣開銷路，不斷促進(jìn)擴(kuò)大再生產(chǎn)。無論在國外或國內(nèi)，包裝工程已經(jīng)涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對(duì)人民生活，國際貿(mào)易和國防建設(shè)到帶來了深刻的影響，甚至在現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)了過去難以想象的新情況：未經(jīng)包裝出售的商品越來越少，而且包裝上稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)5的失敗往往會(huì)使好的產(chǎn)品得不到好的銷售。因而不妨這樣說，在將來，沒有現(xiàn)代化的包裝就沒有商品的生產(chǎn)和銷售?？墒侨绻麤]有先進(jìn)的工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的綜合發(fā)展，也不可能出現(xiàn)現(xiàn)代化的包裝工程。迄今，一些科技發(fā)達(dá)的國家，在食品，醫(yī)藥，輕工，化工，紡織，電子，儀表和兵器等工業(yè)部門，已經(jīng)程度不同地形成了由原料處理，中間加工和產(chǎn)品包裝三大基本環(huán)節(jié)構(gòu)成的包裝連續(xù)化和自動(dòng)化的生產(chǎn)加工過程，有的還將包裝材料加工，包裝容器成型和包裝成品儲(chǔ)存系統(tǒng)都聯(lián)系起來組成高效率的流水作業(yè)線。再者，為使包裝產(chǎn)品更好地進(jìn)入流通領(lǐng)域，大都配有專門的自動(dòng)化倉庫，并采用托盤集裝箱運(yùn)輸。大量事實(shí)表明，實(shí)現(xiàn)包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化，尤其是實(shí)現(xiàn)具有高靈敏度和高靈活性的自動(dòng)化包裝線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代化生產(chǎn)的方向，同時(shí)也可以獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。（1）能增加各種品種，改善產(chǎn)品質(zhì)量，增加市場競爭力?，F(xiàn)代包裝機(jī)械所能完成的工作已經(jīng)遠(yuǎn)超過了簡單地模仿人的動(dòng)作，甚至可以說在很多場合用巧妙的機(jī)械方法包裝出來的產(chǎn)品，不論在式樣，質(zhì)地或精度等方面，大多是手工無法勝任的。（2）能改善勞動(dòng)條件，避免污染危害環(huán)境。對(duì)一些特殊的包裝物品，實(shí)現(xiàn)包裝的機(jī)械自動(dòng)化，便可以大大改善操作條件，避免污染危害環(huán)境。至于對(duì)需要進(jìn)行長期，頻繁，重復(fù)的以及其他笨重的包裝工作，如果能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，則可以大大減輕體力勞動(dòng)，增加工人健康和提高生產(chǎn)效率。（3）能節(jié)約原材料，減少浪費(fèi)，降低成本。有一些粉末，液體在手工包裝過程中容易發(fā)生起泡，飛濺，外泄等現(xiàn)象，如果改為機(jī)械包裝則會(huì)大大減少損失。（4）能提高生產(chǎn)效率，加速產(chǎn)品的不斷更新。機(jī)械包裝反對(duì)生產(chǎn)能力往往比手工包裝提高幾十倍，甚至是幾百倍，這樣將會(huì)更好地適應(yīng)市場的實(shí)際需要，合理地安排勞動(dòng)力，為社會(huì)創(chuàng)造更多的財(cái)富。1.2 包裝機(jī)械的主要特點(diǎn)及發(fā)展動(dòng)向稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)6包裝機(jī)械的作用是給有關(guān)行業(yè)提供必要的技術(shù)裝備，以完成所需要的產(chǎn)品包裝工藝過程。為了對(duì)包裝機(jī)的發(fā)生和發(fā)展找出規(guī)律性認(rèn)識(shí)并制定出適當(dāng)?shù)膶?duì)策，有必要深入地了解它的一些特點(diǎn)：一 包裝機(jī)械是特殊的專業(yè)機(jī)械。包裝機(jī)械是特殊的專業(yè)機(jī)械，種類很多。包裝物品不僅花色品種多，而且多數(shù)是可以變化的。而且人們對(duì)包裝還提出更高的要求，從而使得包裝機(jī)械不斷地提高和改進(jìn)。包裝不單作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門已經(jīng)取得的驚人的發(fā)展，同時(shí)也逐漸地成為一門嶄新的綜合科學(xué)。二 在發(fā)展專用機(jī)械的同時(shí)，積極開發(fā)通用包裝機(jī)械。包裝機(jī)械在發(fā)展專用機(jī)械的同時(shí)，為滿足現(xiàn)代包裝的實(shí)際需要正在不斷擴(kuò)大其通用能力，積極開發(fā)新型的通用包裝機(jī)。研制通用包裝機(jī)的目的，一是適應(yīng)被包裝物品，材料和包裝形式的多樣化，二是要照顧制造使用單位的技術(shù)力量，設(shè)備配置和生產(chǎn)成本。所以人們?cè)絹碓街匾暟b機(jī)的通用性。三 包裝機(jī)械日趨聯(lián)動(dòng)化，高速化，自動(dòng)化包裝機(jī)械日趨聯(lián)動(dòng)化，高速化，自動(dòng)化，并相應(yīng)提高自動(dòng)化水平，使設(shè)備功能逐步完善。實(shí)踐表明，搞好包裝機(jī)械自動(dòng)化不單脫離不開機(jī)電液氣等常規(guī)技術(shù)手段的相互配合，同時(shí)還必須了解和掌握有關(guān)尖端技術(shù)，盡量吸收和改進(jìn)包裝機(jī)械確有的價(jià)值，使之保持一定的生命力。1.3 包裝機(jī)械的組成與分類包裝機(jī)械由動(dòng)力機(jī)，傳動(dòng)部分和執(zhí)行部分等構(gòu)成。為便于掌握和研究包裝機(jī)械的工作原理與結(jié)構(gòu)性能，通常又將包裝機(jī)械分成以下 8 個(gè)組成要素。一 被包裝物品的計(jì)量與供送系統(tǒng)被包裝物品的計(jì)量與供送系統(tǒng)是指將被包裝物品進(jìn)行計(jì)量，整理，排稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)7列，并運(yùn)輸?shù)筋A(yù)定的工位的裝置系統(tǒng)。有的還完成被包裝物品的成型和分割。二 被包裝材料的整理與供送系統(tǒng)包裝材料的整理與供送系統(tǒng)是指將包裝材料進(jìn)行定長切斷或整理排列，并逐個(gè)輸送到預(yù)定的工位的裝置系統(tǒng)。有的在供送過程中還完成制袋或包裝容器的豎立，定型，定位。三 主傳動(dòng)系統(tǒng)住傳動(dòng)系統(tǒng)是指將包裝物品和包裝材料由一個(gè)包裝共位傳送到下一個(gè)工位的裝置系統(tǒng)。單工位包裝機(jī)則沒有主傳動(dòng)系統(tǒng)。四 包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指直接進(jìn)行裹包，填充，封口，貼標(biāo)，捆扎和容器成型等包裝操作的機(jī)構(gòu)。五 成品輸出機(jī)構(gòu)成品輸出機(jī)構(gòu)是指將包裝品從包裝機(jī)上卸下，定向排列并輸出的機(jī)構(gòu)。有的機(jī)械的成品輸出由主傳動(dòng)系統(tǒng)完成或靠重力卸下。六 動(dòng)力機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)是指將動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制元件，使之實(shí)現(xiàn)的預(yù)定動(dòng)作的裝置系統(tǒng)。七 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由各種自動(dòng)和手動(dòng)控制裝置等組成，是現(xiàn)在包裝機(jī)的重要組成部分，包括包裝過程及其參數(shù)的控制，包裝質(zhì)量，故障與安全的控制等。八 機(jī)身機(jī)身用于支撐和固定有關(guān)零部件，保持其工作時(shí)要求的相對(duì)位置，并起一定的保護(hù)，美化外觀等作用。1.4 我國包裝機(jī)械工業(yè)的概況及展望目前我國包裝機(jī)械行業(yè)水平還不夠高，包裝機(jī)械市場日趨壟斷化，我國除了瓦楞紙箱包裝機(jī)械和一些小型包裝機(jī)有一定規(guī)模和優(yōu)勢外，其它包稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)8裝機(jī)械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場需求量大的一些成套包裝生產(chǎn)線，在世界包裝機(jī)械市場中均被幾大家包裝機(jī)械企業(yè)集團(tuán)所壟斷。預(yù)計(jì)，隨著國外企業(yè)進(jìn)入我國市場，國內(nèi)一些無競爭力的包裝機(jī)械企業(yè)將被國外企業(yè)收購、兼并或破產(chǎn)。一些包裝產(chǎn)品將被幾家大企業(yè)所壟斷，并且壟斷的范圍將逐漸擴(kuò)大。所以我國目前包裝行業(yè)“小而全”、“大而全”的格局與專業(yè)化的發(fā)展趨勢十分不相適應(yīng)，應(yīng)盡快調(diào)整這種不合理的企業(yè)結(jié)構(gòu)。比如不再由包裝機(jī)械廠生產(chǎn)零部件，而是由一些通用的標(biāo)準(zhǔn)件廠生產(chǎn)；某些特殊的零部件由高度專業(yè)化的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)；真正有名的包裝機(jī)械廠將可能是組裝廠，這是因?yàn)榘b機(jī)械很多控制部件或結(jié)構(gòu)部件與通用設(shè)備相同，可以借用。長此以往，使包裝機(jī)械零部件生產(chǎn)日趨專業(yè)化。包裝機(jī)械的最終目的在于提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品多樣化。這就使得包裝機(jī)械產(chǎn)品規(guī)格朝著兩極化方向發(fā)展，即多功能與單一高速。一些大型企業(yè)，諸如可口可樂和百事可樂的產(chǎn)品要源源不斷地銷往世界各地，在包裝產(chǎn)品時(shí)要求效率非常高，強(qiáng)調(diào)的是速度和質(zhì)量。由此可見，實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械化和建立現(xiàn)代化包裝工業(yè)，是關(guān)系到國家長遠(yuǎn)規(guī)劃的一件大事，也是搞好社會(huì)主義現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要內(nèi)容。因此，只有緊跟當(dāng)代高新技術(shù)革命的發(fā)展步伐，積極開發(fā)研制現(xiàn)代化的包裝設(shè)備，才能使我國包裝機(jī)械行業(yè)的整體水平得以提高。第 2 章 總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)包裝機(jī)的基本要求目前，包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢：一是增加功能；二是提高通用能力，也就是說機(jī)型要求相對(duì)穩(wěn)定，僅通過改變個(gè)別包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)就能生產(chǎn)多種袋型、充填多種物料的產(chǎn)品。這樣就可能最大限度的發(fā)揮設(shè)備的潛在性能，以滿足用戶多方面的實(shí)際需要。紙、鋁箔、塑料薄膜及復(fù)合材料等，因具有良好的保護(hù)物品的性能，而且來源豐富、質(zhì)輕、價(jià)廉，又易于印刷、成袋封口、開啟和回收處理，被制成的產(chǎn)品包裝袋輕巧、緊湊、美觀、實(shí)用，已成為軟包裝常用的材料。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)9尤其是塑料薄膜及復(fù)合材料，由于質(zhì)地柔軟、透明度高、氣密性強(qiáng)，應(yīng)用日益廣泛，近二十年來已迅速擴(kuò)大到食品、日化、醫(yī)藥、農(nóng)副產(chǎn)品加工等生產(chǎn)部門。袋裝產(chǎn)品，既有幾克乃至幾十克的小袋，也有近千克的中袋和幾十公斤的大袋；包裝對(duì)象有粉粒體、膠體、液體、氣體和大塊物體，而且袋裝與傳統(tǒng)裹包、灌裝等包裝形式相互滲透，有的甚至取而代之，這也促進(jìn)了袋裝機(jī)械的不斷更新與發(fā)展。對(duì)設(shè)計(jì)包裝機(jī)的基本要求，有以下幾個(gè)方面。1包裝機(jī)的功能與應(yīng)用范圍包裝機(jī)的功能，是指其所能完成的包裝工序的種類；而應(yīng)用范圍，則是指其包裝不同物品的能力，包括所能包裝的物品的類型與所能采用的包裝材料的種類。一般來說，減少功能和縮小應(yīng)用范圍，可以簡化機(jī)器結(jié)構(gòu)、降低制造成本、提高生產(chǎn)率、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。反之，增加功能和擴(kuò)大應(yīng)用范圍，則可以一機(jī)多用、相對(duì)縮小占地面積、有利于擴(kuò)大機(jī)器制造批量，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。2包裝質(zhì)量與生產(chǎn)率（1） 包裝質(zhì)量影響包裝質(zhì)量的因素很多，它既與被包裝物品、包裝材料的性能以及所用的包裝技術(shù)方法有關(guān)，也與包裝機(jī)的質(zhì)量及其使用條件和操作者的技術(shù)成熟度有關(guān)。就包裝機(jī)而言，主要考慮以下兩個(gè)方面：1） 包裝成品的質(zhì)量。其一是包裝工序完成后的質(zhì)量，如裹包的緊密程度，計(jì)量精度，封口的牢度和密封性等；其二是包裝過程對(duì)包裝質(zhì)量的影響，如被包裝物品和包裝材料由于受到摩擦、振動(dòng)、包裝工藝力以及環(huán)境污染等機(jī)械和化學(xué)作用，對(duì)包裝內(nèi)在和外觀質(zhì)量的影響。在任何情況下對(duì)質(zhì)量的影響都不應(yīng)超過允許的程度。2）被包裝物品和包裝材料的損耗。在機(jī)械包裝過程中，由于片狀、塊狀物品的變形損壞，粉狀、顆粒狀物料的飛揚(yáng)散落，液體物料的滴漏溢出，包裝材料的撕裂破損，以及缺少自動(dòng)控制引起多余供料、包裝不良等原因所造成的各種損耗，通?？偸请y以避免的，所以應(yīng)從包裝工藝設(shè)計(jì)、機(jī)型選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制及制造精度等方面綜合采取有效措施，以降低這稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)10些損耗，提高包裝正品率。（2） 生產(chǎn)率常用的是計(jì)件生產(chǎn)率，即單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的包裝件的件數(shù)，又稱為理論生產(chǎn)率。在實(shí)際生產(chǎn)中，開機(jī)前后的準(zhǔn)備和結(jié)束工作時(shí)間，添加包裝材料及發(fā)生故障時(shí)所造成的生產(chǎn)停歇時(shí)間，以及出現(xiàn)空位和廢次品等的損失時(shí)間總是難免的，因此，實(shí)際生產(chǎn)率總是小于理論生產(chǎn)率。所以，有的工廠為管理方便，常用一個(gè)工作班次內(nèi)所能包裝的產(chǎn)品的重量或數(shù)量來表示包裝機(jī)的生產(chǎn)率。生產(chǎn)率愈高，對(duì)機(jī)器的制造精度、零件材料的選用、潤滑條件、自動(dòng)控制等的要求愈高，同時(shí)對(duì)包裝材料的要求也愈嚴(yán)格。應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)可能及經(jīng)濟(jì)合理性來確定生產(chǎn)率的高低。提高生產(chǎn)率的措施，主要有縮短輔助操作時(shí)間、分散包裝工序、增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)頭數(shù)、合理擬定執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和提高制造精度等。3自動(dòng)化和自動(dòng)控制現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為包裝機(jī)的自動(dòng)化和自動(dòng)控制提供了先進(jìn)的技術(shù)手段，同時(shí)也對(duì)它提出了更高更新的要求。在確定所設(shè)計(jì)的包裝機(jī)的自動(dòng)化程度和自動(dòng)控制方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況區(qū)別對(duì)待。既要盡量采用先進(jìn)技術(shù)、趕超國際先進(jìn)水平，又要結(jié)合我國國情、講究經(jīng)濟(jì)效益、便于推廣應(yīng)用。4制造與維修在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡可能使制造與維修方便。可采取以下兩方面的措施：1） 提高包裝機(jī)的系列化、零部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的程度。提高“三化”程度是我國的一項(xiàng)重要的技術(shù)政策，也是包裝機(jī)械的一個(gè)發(fā)展方向。2）改善結(jié)構(gòu)工藝性機(jī)械的結(jié)構(gòu)工藝性，由零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、加工表面數(shù)量、精度要求、對(duì)制造單位的適應(yīng)能力、零部件的可拆性及標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度等來評(píng)定。結(jié)構(gòu)工藝性差，不僅使制造成本增加，而且還使制造和維修周期延長，甚至難以達(dá)到預(yù)定的加工要求。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)115操作條件與工作可靠性包裝機(jī)的操縱、裝卸物料、排除故障、維護(hù)保養(yǎng)等工作應(yīng)省時(shí)、省事、省力；被包裝物品規(guī)格變化時(shí)，有關(guān)工作部件的調(diào)整或更換要方便迅速。此外，防誤動(dòng)作、過載保護(hù)、故障報(bào)警和自動(dòng)停機(jī)等。包裝機(jī)對(duì)環(huán)境的污染不僅使操作條件惡化，而且還會(huì)影響機(jī)器的使用性能和壽命。尤其是噪音，必須嚴(yán)加控制。一般要求生產(chǎn)車間的環(huán)境噪音不超過 90dB(A)，單機(jī)噪音不超過 85dB(A)。控制噪音，首先要設(shè)法降低主要噪聲，如減小激振力，降低聲源系統(tǒng)中振動(dòng)輻射部件對(duì)激振力的響應(yīng)等。另外，采用噪聲隔離和吸聲裝置以控制噪聲的傳送，也是一種簡單而有效的辦法。工作可靠性是評(píng)定包裝機(jī)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。若可靠性低，必然降低機(jī)器的效率，增加操作的困難，對(duì)組成包裝自動(dòng)線的包裝機(jī)尤應(yīng)重視。6經(jīng)濟(jì)性及其他在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意到經(jīng)濟(jì)性問題。這就要求制造成本低，功率消耗少，使用壽命長，運(yùn)輸、安裝、維修方便和生產(chǎn)率高。此外，包裝機(jī)的占地面積小，外型應(yīng)美觀。這同操作條件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品銷售均有密切關(guān)系。美觀的外形和協(xié)調(diào)的色彩可以提高市場競爭能力。包裝機(jī)按包裝袋來源分為制袋式和給袋式兩種，前者自動(dòng)化程度高，技術(shù)要求也復(fù)雜，某些特殊形狀的袋型采用后者較為理想。根據(jù)制袋成型的機(jī)理，制袋式包裝機(jī)的機(jī)型又分為折彎、折疊、對(duì)合及截取成型等幾種。2.2 供料方案的選擇與比較供送系統(tǒng)是現(xiàn)代包裝機(jī)械不可缺少的組成部分，也就是說是整個(gè)設(shè)備的“咽喉” ，其結(jié)構(gòu)與工作性能的好壞，對(duì)提高成品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平均起重要作用，并對(duì)整體布局產(chǎn)生直接影響。包裝機(jī)械的供送對(duì)象一般是指包裝物品、包裝容器和包裝材料如板片、卷帶等。這些對(duì)象不僅大小、形態(tài)、性質(zhì)千差萬別，而且初始給料方式和稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)12送至包裝工位的要求也不盡相同，需配備相應(yīng)的供送系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)良好的工藝效果。通常，包裝物品按其狀態(tài)可劃分為液體、粉體、散粒體、呈剛性或半剛性的條狀及塊狀體，如啤酒、味精、藥丸、鉛筆、卷煙、香皂、面包等。包裝容器雖五花八門，但外形大都比較規(guī)則，如玻璃瓶、金屬罐、塑料盒、瓦楞紙箱等。上述的包裝物品和包裝容器，既然存在許多相似之處，以至所需的供送系統(tǒng)往往帶有一定的通用性。由于板片、卷帶等包裝材料多屬于柔性、半剛性的金屬或非金屬材料，與包裝物品和容器差別較大，顯然，其供送系統(tǒng)必另具特點(diǎn)。 2.2.1 槽式電磁振動(dòng)給料器其優(yōu)點(diǎn)：類型多樣，結(jié)構(gòu)簡單，輕巧緊湊，容易制造，適用性強(qiáng)，性能可靠，調(diào)節(jié)方便，可以遙控，耗電較少，無需潤滑，經(jīng)久耐用，成本不高?？傊?）上料平穩(wěn)，因工件的上料靠微小的振動(dòng)，沒有強(qiáng)烈的攪拌、撞擊、摩擦等現(xiàn)象。2）上料速度快。3）通用性廣4）簡單耐用。由于電磁鐵取代了電動(dòng)機(jī)、變速箱、齒輪等，沒有機(jī)械傳動(dòng)裝置，沒有摩擦運(yùn)動(dòng)部件，故結(jié)構(gòu)簡單，不需要潤滑，易與維護(hù)。其缺點(diǎn)：1）不能運(yùn)送有油污、水漬、很輕的薄片和細(xì)小工件。2）有時(shí)有噪音及振動(dòng)。電磁振動(dòng)給料器是一種頗有發(fā)展前景的散體供送裝置，而且為包裝生產(chǎn)過程自動(dòng)化創(chuàng)造了良好的條件。1構(gòu)造及特性稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)13圖 1 槽式電磁振動(dòng)給料器1.料斗 2.料槽 3.主振板彈簧 4.底座5.隔板橡膠 6.鐵芯線圈 7.銜鐵 8.稱料斗料槽是同物料直接接觸的主體部件，多用不銹鋼板或鋁合金板（厚約1.22mm）制成，橫截面呈凹形，以便承載物料和增加結(jié)構(gòu)鋼度。料槽的外殼尺寸主要取決于工作條件，需定向的采用窄槽，否則宜用寬槽。當(dāng)生產(chǎn)能力不變時(shí)，槽寬大體上與物料密度、料層厚度、供送速度成反比。然而過多地增加料層厚度往往會(huì)引起供送速度的下降，所以通常取料層厚度為 1020mm，相應(yīng)的流速為 520mmin。如果槽式電磁振動(dòng)給料器僅起排料作用，則料槽的有效長度應(yīng)根據(jù)下料口的高度和物料自然坡角來確當(dāng)，以保證停機(jī)時(shí)不讓內(nèi)存物料從振動(dòng)料槽的開口自動(dòng)流出。為此，對(duì)于短槽最好將其底部做成水平的；對(duì)于長槽，為加速供料也可以做成向下傾斜的，但此角度必須小于物料同槽底的摩擦角，一般在 100以內(nèi)。整個(gè)料槽的工作表面應(yīng)保持平滑光整，以防止粉料產(chǎn)生結(jié)疤。在料槽與底座之間固連著兩組或四組主振板彈簧。將各片組裝時(shí)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以免互相接觸產(chǎn)生摩擦和噪音。該彈簧對(duì)底座的斜置角（即與鉛垂線的夾角）一般為 20025 0。設(shè)計(jì)時(shí)要求電磁鐵的激振力作用線與板彈簧垂直交叉，且通過整個(gè)槽體的合成重心，保證在工作過程中料槽不扭振，物料不偏流。鐵芯與銜鐵的氣隙要大小適中，并能根據(jù)主振體的振幅的變化加以適當(dāng)調(diào)整。矩形鑄鐵底座的下部對(duì)稱分布四個(gè)或更多個(gè)橡膠彈簧，可對(duì)機(jī)座起隔振作用。2.2.2 帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護(hù)方便，適用于冶金、礦山、煤炭、港口、電站、建材、糧食等部門，是最常見的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備。帶式輸送機(jī)可分為通用型和特殊型兩大類。DT型、TD75 型，QD80 輕稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)14型固定式帶式輸送機(jī)可廣泛用于冶金、礦山、煤炭、港口、電站、建材、糧食、化工、輕工，石油等各個(gè)行業(yè)。根據(jù)輸送工藝的要求，可以單機(jī)輸送，也可以多臺(tái)或與其它輸送機(jī)組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)?？奢斔退缮⒚芏葹?0.52.5t/m3 的各種散狀物料及成件物品。固定式帶式輸送機(jī)適用的工作環(huán)境溫度，一般為-25+40。對(duì)于在特殊環(huán)境中工作的帶式輸送機(jī)，如要具有耐熱、耐寒、防水、防腐、防爆、阻燃等條件，可另行采取相應(yīng)的防護(hù)措施。輸送機(jī)允許輸送的物料塊度取決于帶寬、帶速、槽角和傾角。當(dāng)輸送硬巖時(shí)，帶寬超過 1200mm 后，一般應(yīng)限制在 350mm 以內(nèi)，而不能隨帶寬的增長而加大。皮帶輸送機(jī)運(yùn)用輸送帶的連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)來輸送各種輕重不同的物品，既可輸送各種散料，也可輸送各種紙箱、包裝袋等單件重量不大的件貨，用途廣泛。其結(jié)構(gòu)如圖 2 所示：圖 2 DT型帶式輸送機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)1頭部漏斗； 6輸送帶； 11螺旋拉緊裝置； 16電動(dòng)機(jī)； 2機(jī)架； 7承載托輥； 12尾架； 17液力偶合器； 稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)153頭部清掃器； 8緩沖托輥； 13空段清掃器； 18制動(dòng)器；4傳動(dòng)滾筒； 9導(dǎo)料槽； 14回程托輥； 19減速器；5安全保護(hù)裝置；1O.改向滾筒； 15中間架； 20聯(lián)軸器；輸送帶的材質(zhì)有：橡膠、橡塑、PVC、PU 等多種材質(zhì)，除用于普通物料的輸送外，還可滿足耐油、耐腐蝕、防靜電等有特殊要求物料的輸送。采用專用的食品級(jí)輸送帶，可滿足食品、制藥、日用化工等行業(yè)的要求。結(jié)構(gòu)形式有：槽型皮帶機(jī)、平型皮帶機(jī)、爬坡皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)彎皮帶機(jī)等多種形式，輸送帶上還可增設(shè)提升擋板、裙邊等附件，能滿足各種工藝要求。輸送機(jī)兩側(cè)配以工作臺(tái)、加裝燈架，可作為電子儀表裝配，食品包裝等裝配線。驅(qū)動(dòng)方式有：減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)。調(diào)速方式有：變頻調(diào)速、無極變速。機(jī)架材質(zhì)有：碳鋼、不銹鋼、鋁型材。設(shè)備特點(diǎn)：輸送平穩(wěn)，物料與輸送帶沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能夠避免對(duì)輸送物的損壞。噪音較小，適合于工作環(huán)境要求比較安靜的場合。結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)。能耗較小，使用成本低。2.3 攪拌器的選擇與比較由于洗衣粉等顆粒易受潮而引起結(jié)塊，從而影響稱重以及包裝效果。故需要在進(jìn)料口處設(shè)置及安裝攪拌機(jī)構(gòu)，使洗衣粉顆粒減少結(jié)塊，均勻顆粒，流暢進(jìn)料。安裝方式攪拌器有多種安裝方式：立式安裝、偏心式攪拌、傾斜式攪拌、底攪拌、臥式容器攪拌、旁入式攪拌。考慮到包裝機(jī)的總體布局，選用立式安裝及底攪拌。以下對(duì)這兩種攪拌方式作比較。立式安裝將攪拌裝置安裝在立式設(shè)備筒體的中心線上，驅(qū)動(dòng)方式一般為皮帶傳稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)16動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，用普通電機(jī)直接聯(lián)接或與減速機(jī)直接聯(lián)接。其優(yōu)點(diǎn)：類型多樣，結(jié)構(gòu)簡單，輕巧緊湊，容易制造，適用性強(qiáng)，性能可靠，調(diào)節(jié)方便，易與標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，葉輪處的粘積物料易于清洗與檢修。從功率方面看，可從 0.1KW 到數(shù)百 KW。但在實(shí)際運(yùn)用中，常用的功率為 0.222KW，有人統(tǒng)計(jì)這種范圍內(nèi)的電機(jī)數(shù)量約占電機(jī)總數(shù)量的一半。一般認(rèn)為功率 3.7KW 以下為小型，5.522KW 為中型。轉(zhuǎn)速低于 100rpm 為低速，100400rpm 稱中速，大于 400rpm 稱高速。底攪拌攪拌裝置在設(shè)備的底部，稱為底攪拌設(shè)備。底攪拌設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是，攪拌軸短、細(xì)，無中間軸承，可用機(jī)械密封，易于維護(hù)、檢修、壽命長。底攪拌比上攪拌的軸短而細(xì)，軸的穩(wěn)定性好，既節(jié)省原料又節(jié)省加工費(fèi)，而且降低了安裝要求。所需的檢修空間比上攪拌小，避免了長軸的吊裝工作，有利于廠房的合理排列和充分利用。由于把笨重的減速裝置和動(dòng)力裝置安裝在地面基礎(chǔ)上，從而改善了封頭的受力狀況，同時(shí)也便于這些裝置的維護(hù)和檢修。底攪拌裝置安裝在下封頭處，有利于上封頭接管的排列與安裝，特別是上封頭帶夾套、冷卻氣相介質(zhì)時(shí)更為有利。底攪拌有利于底部出料，可使出料口處得到充分的攪拌，使輸料管路暢通。底攪拌雖然有上述優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，突出的問題是葉輪下部至軸封處的軸上常有固體物料粘積，時(shí)間一長，變成小團(tuán)物料，混入產(chǎn)品中影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此需用一定量的室溫熔劑注入其間，注入速度應(yīng)大于聚合物顆粒的沉降速度，以防止聚合物顆粒結(jié)塊。另外，檢修攪拌器和軸封時(shí)，一般均需將釜內(nèi)物料排凈。攪拌器的選型各種攪拌過程對(duì)攪拌的要求有共性，而各種攪拌器的性能也有共性，這樣往往是適于某一種攪拌操作的可能有幾種形式的攪拌器，而同一種攪拌器也可用于幾種攪拌過程。當(dāng)然嚴(yán)格地說，還是各有所長的，諸如黏度高低、容積大小、轉(zhuǎn)速范圍等等，都會(huì)影響攪拌器使用的效果。目前的選型方法多數(shù)是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇習(xí)慣應(yīng)用的槳型，再在常用范圍內(nèi)決定攪拌器的各種參數(shù)。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)172.4 門的開啟選擇與設(shè)計(jì)在間歇式稱重中，稱斗與排料裝置一般都是組合在一起的，常用的排料方式有控制式和非控制式兩類。對(duì)于吸潮性、黏結(jié)性強(qiáng)而流動(dòng)性差的物料，排料后稱斗內(nèi)往往會(huì)殘留一點(diǎn)物料。這不僅影響前一次稱重，同時(shí)也影響以后的稱重。為了消除這種弊病常用控制式排料方法?？刂剖脚帕鲜敲看闻帕虾螅鶕?jù)稱斗內(nèi)殘留物料的增減，重新修正量值來進(jìn)行計(jì)量，或直接控制稱斗的排料量來確定所稱的物重。因此每次計(jì)量都要進(jìn)行二次稱重，并需設(shè)置一套比較繁雜的調(diào)整控制系統(tǒng)。非控制式排料是將稱斗底部的活門打開，利用物料自重自動(dòng)排出稱斗。這種排料方式多用于流動(dòng)性較好的散顆粒物料。通常，稱斗底部活門按不同的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方式，大體上有如圖 3 所示的幾種類型：雙側(cè)擺式活門、單側(cè)擺式活門、下擺式活門、翻轉(zhuǎn)式活門、直移式活門、對(duì)開門式活門等。圖 3 活門結(jié)構(gòu)簡圖下擺式活門結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，經(jīng)久耐用，供料速度快，靈活可靠，成本不高，維護(hù)方便。而直移式活門對(duì)物料有阻擋，供送速度較慢，且液壓缸活塞桿對(duì)攪拌器的安裝有阻擋作用。通過以上分析與比較，我選用下擺式活門。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)182.5 稱量系統(tǒng)選擇與設(shè)計(jì)包裝計(jì)量通常是物料包裝的一道重要工序。根據(jù)物料特點(diǎn)和生產(chǎn)需要，被包裝物料可按其實(shí)重、容積、個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)量，大多應(yīng)用于如下三種場合：（1） 在一定計(jì)量誤差范圍內(nèi)，將被包裝物料分割成若干規(guī)定量的部分。這是包裝計(jì)量中最常用的。（2） 對(duì)被包裝物料按規(guī)定量直接進(jìn)行計(jì)量。這純屬度、量、衡的范疇。（3） 對(duì)已計(jì)量的物料或包裝成品進(jìn)行檢驗(yàn)，以測定和區(qū)別其計(jì)量精度。它主要用來分類或選別。在自動(dòng)包裝的情況下，計(jì)量裝置可以是包裝機(jī)的一個(gè)組成部分，也可以是單獨(dú)的計(jì)量機(jī)。一般說來，它是一種機(jī)、電、氣結(jié)合、自動(dòng)化程度較高的裝置或設(shè)備。實(shí)用中，計(jì)量工作的好壞將直接影響包裝產(chǎn)品的質(zhì)量。按照包裝工藝要求，計(jì)量應(yīng)能達(dá)到準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)的效果。為此，首先要了解被包裝物料的物理、化學(xué)等特性，并進(jìn)一步分析各種計(jì)量方式及裝置的特點(diǎn)，以便合理地設(shè)計(jì)和選用。常用計(jì)量方法包括：計(jì)數(shù)法、定容法、稱重法等，以下對(duì)定容和稱重作出比較。2.5.1 定容法定容法廣泛用于密度穩(wěn)定的粉狀、顆粒狀、膏狀物料的計(jì)量。一般來說，定容法計(jì)量裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、計(jì)量速度快等優(yōu)點(diǎn)，但計(jì)量準(zhǔn)確度較低。定容法計(jì)量常用量杯式、螺桿式、柱塞式等裝置。1. 螺桿式稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)19螺桿式定容裝置實(shí)質(zhì)上是一種螺旋給料器。如圖 4 所示，料由料倉經(jīng)傳送帶 1 進(jìn)入垂直螺旋給料器 5，借攪拌器 4 攪拌后由輸出導(dǎo)管 8 流出。料位圖 4 螺桿輸送式定量包裝機(jī)1.傳送帶 2.電機(jī) 3.電磁離合器 4.攪拌器5.計(jì)量螺桿 6.閘門 7.漏斗 8.導(dǎo)管 9.料斗檢測器檢測料位高度并控制進(jìn)料量。摩擦式電磁離合器用來控制螺桿的轉(zhuǎn)角，同時(shí)用閘門 6 來控制出料口的開度，以實(shí)現(xiàn)定容計(jì)量。螺桿充填機(jī)的漏斗狀料斗里有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的螺桿，它以恒速送出一定的物料。螺桿一般是豎直地安裝在漏斗中，送料管則向下直接對(duì)準(zhǔn)容器。當(dāng)容器到位后，傳感器發(fā)出信號(hào)使電磁離合器合上，帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)。料加好后，離合器脫開，制動(dòng)器使螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，物料停止流下。充填的體積完全由螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)決定。有的螺桿充填機(jī)帶有定時(shí)機(jī)構(gòu)，每充填一次就使螺桿按預(yù)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)一定的時(shí)間；也有的充填機(jī)是以每次充填時(shí)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)來計(jì)量的。離合器和制動(dòng)機(jī)構(gòu)的靈敏度可使螺桿的速度控制在 1/200 轉(zhuǎn)之內(nèi)，或在時(shí)間上控制在 1/200s。螺桿充填機(jī)一般均具有手動(dòng)或自動(dòng)兩種工作方式，用戶可根據(jù)習(xí)慣自行選擇使用。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)202.5.2 稱重法有的物料易受潮結(jié)塊，顆粒大小不均勻，密度的變化幅度較大，或者如貴重物料（咖啡、藥劑顆粒、各式化妝品） ，在這種情況下，可采用稱重法來保證計(jì)量精度。1稱體稱體是稱的主要部分，常用的有杠桿式、彈簧式及組合式。杠桿稱是利用杠桿平衡原理制成的。這種稱由于具有計(jì)量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整維修方便等優(yōu)點(diǎn)，目前仍在使用。但是它的計(jì)量平衡過程較慢，運(yùn)動(dòng)位移量較大，所以不能用于動(dòng)態(tài)稱重。彈簧稱是利用彈簧變形量與給料量成正比的關(guān)系而制成的。如用來比較法稱重，有助于減少秤體運(yùn)動(dòng)部分的位移量。就彈簧式稱體的稱重精度來說，雖不及杠桿式稱體，不過在包裝計(jì)量中一般也能達(dá)到千分之一左右的精度，其稱重所需的平衡時(shí)間也較短。但是彈簧式稱體的配重裝置不僅復(fù)雜，也較難調(diào)整，往往由于設(shè)計(jì)不當(dāng)而影響稱重精度。2. 傳感器稱重傳感器將檢測的位移量轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的脈沖電信號(hào)。根據(jù)輸出的電信號(hào)，可借繼電器、電磁閥、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等來控制給料器的加料和斷料。作為稱重檢測用的傳感器，目前常用的有電阻式和電感式兩種。電阻式傳感器就是利用一定的方式將被測量的變化轉(zhuǎn)化為敏感元件電阻值的變化，進(jìn)而通過電路變成電壓或電流信號(hào)輸出的一類傳感器。可用于各種機(jī)械量和熱工量的檢測，它結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，成本低廉，因此，在許多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。電感式傳感器是利用被測量的變化引起線圈自感或互感系數(shù)的變化，從而導(dǎo)致線圈電感量改變這一物理現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)測量的。電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、 感應(yīng)靈敏（若鐵芯對(duì)線圈有 0.01mm 的位移量，便能感應(yīng)出約6mV 的電壓變化量） 、輸出功率大、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，與彈簧稱相配合，可用于比較法稱重。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)21根據(jù)以上分析與比較，我選用電阻式稱重傳感器。2.6 開斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開斗結(jié)構(gòu)應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用方便，易于維護(hù)。開斗機(jī)構(gòu)的作用是當(dāng)物料稱好后將料門打開，使物料排除，其結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。圖 5 開斗結(jié)構(gòu)簡圖1.磁性接近開關(guān) 2.步進(jìn)電機(jī) 3.檢測片 4.搖桿5.拉桿 6.開斗桿 7.底座 8.稱斗其工作原理：接近開關(guān) 1 用于檢測搖桿的位置，正常情況下，當(dāng)檢測片 3經(jīng)過接近開關(guān)時(shí)，其間距為 12mm，此時(shí)接近開關(guān)上的小燈亮，開斗電機(jī)應(yīng)處于停止位置，開斗桿 6 離稱斗下部距離為 35mm,如此時(shí)開斗桿碰到稱斗，則會(huì)影響計(jì)量精度。該開斗機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、靈活方便，維護(hù)方便。而對(duì)開式開斗結(jié)構(gòu)簡單，輕巧緊湊，容易制造，適用性強(qiáng)，性能可靠。但是這種開斗設(shè)計(jì)更適合大物料的稱重，考慮到成本問題，故我用前者。2.7 熱封機(jī)的選擇稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)222.7.1 熱封機(jī)的原理間歇式橫封器常用的加熱封口方法有脈沖式、熱板式、熔斷式和高頻式等?？砂床煌陌b材料選用。作為熱封體卻是板狀的。圖 6 脈沖加熱橫封器1.電熱絲伸縮補(bǔ)償裝置 2.彈性伸縮裝置 3.冷風(fēng)噴嘴 4.絕緣片5.熱封扁絲 6.聚四氟乙烯片 7.切割圓絲 8.排氣夾板圖 6 所示為脈沖加熱的橫封器。它用脈沖電通過扁絲 5 使其發(fā)熱封合袋縫，而用圓絲 7 切割成塑料包裝袋，同時(shí)從冷風(fēng)噴嘴中噴出氣流強(qiáng)制冷卻，還設(shè)有彈性伸縮裝置 2，用來補(bǔ)償電熱絲的熱張冷縮。橫封體的下方聯(lián)結(jié)一對(duì)排氣夾板 8，在熱封過程中用來排出袋內(nèi)的殘留的一部分空氣。若用冷卻水強(qiáng)制冷卻，效果較顯著。熱板加熱式橫封器。每只熱封體上配有上下兩條熱板 2，若干只加熱元件 4，測溫元件 3 以及切刀 1 等。常熱式恒溫控制。常用的加熱元件是電阻式電熱管，這種加熱元件構(gòu)造簡單，價(jià)格便宜，但使用中熱板全長上熱量不易均勻，能耗較大。近年來，國外已研制成功了液體工作介質(zhì)電熱管，這種加熱元件是以銅、鋁、不銹鋼、鎳、鎢、和鉬等為原材料制造的中空負(fù)壓金屬管內(nèi)，裝入液體工作介質(zhì)經(jīng)密封而成。液體工作介質(zhì)可以是氦、氮、氨、氟、乙醇、水、汞和鈉等。由于這種加熱元件的采用，熱板能迅稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)23速均勻加熱，溫度波動(dòng)大大降低，節(jié)約能耗 20，有利于提高封口質(zhì)量和速度，引起了包裝行業(yè)的重視。高頻加熱式橫封器的截面圖。它有左右兩只電極 2、4，其間通入高頻電流加熱。在電極兩外側(cè)各配置一對(duì)彈性夾板 1，以利減少電極合攏時(shí)的剛性沖擊和對(duì)封口縫的拉力。電極表面膠粘著環(huán)氧板及聚四氟乙烯編織物作為耐熱、絕緣、防粘材料，當(dāng)薄膜偶爾被熱穿時(shí)，可防止高頻加熱切刀 3與電極 4 直接接觸而產(chǎn)生的電火化現(xiàn)象。圖 7 FK900 連續(xù)塑料封口機(jī)及各項(xiàng)參數(shù)型 號(hào) FK900電 源 AC220V/50Hz功 率 500W封口速度 0-12m/min封口寬度 513mm溫控范圍 0300輸送載荷 5Kg印字個(gè)數(shù) 39pcs重 量 20Kg稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)24圖 8 FRM1000 型 墨輪印字封口機(jī)及各項(xiàng)參數(shù)型 號(hào) FRM1000電源電壓 220V/50Hz耗用功率 620W封口速度 0-12m/min（米/分）封口寬度 6-15mm薄膜厚度 0.02-0.80mm溫控范圍 0-300印字個(gè)數(shù) 20 粒輸送承載 5Kg機(jī)器尺寸 950480430mm機(jī)器重量 28Kg兩種封口機(jī)都能滿足生產(chǎn)要求，同時(shí)考慮到價(jià)格，我選用 FK900 連續(xù)塑料封口機(jī)。2.7.2 熱封材料隨著高速自動(dòng)包裝的發(fā)展,具有低溫?zé)岱庑?熱粘性能優(yōu)良,氣密性好的熱封材料發(fā)展迅速.為了更好替代塑料吹塑瓶,玻璃瓶,有效提高產(chǎn)品的保質(zhì)期,降低產(chǎn)品包裝成本,熱封形狀從三邊封袋,中封袋發(fā)展到目前的自立袋,異型袋還有使用方便,可重復(fù)利用的拉鏈袋也在服裝業(yè)、食品業(yè)流行起來。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)25熱封材料主要是 PE 和 CPP。用于不同包裝時(shí)，對(duì)材料的熱封性能要求不同。一般來說：冷凍包裝應(yīng)避免使用 CPP，熱封層最好用 LLDPE、MPE 改性的 LDPE。低溫?zé)岱庑裕篒OMPEC8LLDEVAC6LLDC4LLDLDPE熱粘性：MPEC8LLDEVAC6LLDC4LLDLDPE熱封強(qiáng)度：EAA MPEC8LLDC6LLD LDPE EVAC4LLDCPP抗污染熱封性：IOEAAEVA MPEC8LLD C6LLDC4LLD、LDPE、HDPE、CPP 幾乎沒有抗污染熱封性。2.8 包裝機(jī)的總體布局按總體布局可分為立式和臥式或直移和回轉(zhuǎn)式。物料的流動(dòng)性好，又不易污染袋口的，常采用立式包裝機(jī)。如果充填多種物料，又不能污染袋口，則采用臥式間歇工作的回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)為宜，而且回轉(zhuǎn)式更有利于操作，結(jié)構(gòu)也緊湊。充填機(jī)要考慮與下一步包裝機(jī)的銜接，本系統(tǒng)是將它置于立式包裝機(jī)的頂部，要提高包裝機(jī)的總體速度，解決快速稱量問題是關(guān)鍵。電子定量稱重過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程， 而要準(zhǔn)確計(jì)量物料的重量使其盡量接近標(biāo)準(zhǔn)值，就需要使動(dòng)態(tài)過程向靜態(tài)或穩(wěn)定趨近。為此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，從電氣控制及機(jī)械結(jié)構(gòu)方面都將計(jì)量過程分為兩個(gè)階段，即粗給料階段和細(xì)給料階段。前者保證稱重的速度，后者保證稱重的精度。這樣可能產(chǎn)生兩種情況；一是保證計(jì)量精度但稱量速度不高；或是有較高的稱量速度而計(jì)量精度不易保證。為了盡量均衡兩者利弊，本充填機(jī)采用兩套電子稱重設(shè)備交替稱重，在保證精度的同時(shí)也大大提高了定量充填速度。圖 9 包裝機(jī)的布局圖稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)26單稱斗稱重式充填機(jī)的工作原理是：將物料倒入料斗中，物料先通過粗供料斗送入稱斗中，荷重傳感器檢測稱斗中被送入的物料。當(dāng)物料已達(dá)到預(yù)定計(jì)量的 8090時(shí)，粗供料斗停止供料，此時(shí)細(xì)供料斗才開始供料；當(dāng)稱斗中的物料已達(dá)到預(yù)定計(jì)量時(shí)，細(xì)供料停止供料，此時(shí)可通過操作開斗電機(jī)使稱斗打開，這時(shí)物料將被排出。供料分為粗細(xì)供料，有兩臺(tái)電磁振動(dòng)給料機(jī)。稱重系統(tǒng)的作用是使傳感器準(zhǔn)確檢測稱斗內(nèi)物料的重量，限位螺釘主要用于防止傳感器過載，一般應(yīng)將限位螺釘前部的間隙調(diào)整到約 1.5mm。注意不可用力扳動(dòng)稱斗，防止傳感器過載。電磁線圈是由單相交流電經(jīng)可控硅半波整流后供電。線路接通后，在正半周內(nèi)有電壓加在線圈上，在鐵芯和銜鐵之間產(chǎn)生脈沖電磁力，使鐵芯和銜鐵產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，彈性系統(tǒng)儲(chǔ)能；在負(fù)半周，彈性系統(tǒng)釋放能量，鐵芯和銜鐵向相反方向運(yùn)動(dòng)，這樣雙質(zhì)點(diǎn)便以交流電的頻率作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如振動(dòng)太小或振動(dòng)不穩(wěn)定或振動(dòng)噪聲大，可適當(dāng)調(diào)節(jié)間隙 （1.53mm）及增減彈簧片，或檢查是否有地方碰撞或螺釘松動(dòng)。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)27第 3 章 包裝機(jī)的重要的零件設(shè)計(jì)3.1 軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度驗(yàn)算由于攪拌器在攪拌洗衣粉的過程中，所受洗衣粉的阻力較小，故在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，功率不要大。為了方便和簡單，我選用 Y90S6 交流三相異步電動(dòng)機(jī)。其功率為 P=0.75KW，轉(zhuǎn)速 n=910,同時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)中每個(gè)傳動(dòng)副的效率如下：V 帶0.96彈性聯(lián)軸器0.99球軸承0.99攪拌器的轉(zhuǎn)速 n1（100400） ，取 n1=380P1=0.750.960.990.99=0.71KWT= 103=17843.4N.mm0.719563.2PdAn（3）確定軸的最小直徑選用軸承的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。按上式初估軸的最小直徑，查表 4-2，取 A=115（設(shè)計(jì)系數(shù)） = =14.2mm3min1Pd0.758又因?yàn)殚_有鍵槽會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，要適當(dāng)增大軸的直徑，所以確定軸的直徑為：d=16mm軸段用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，應(yīng)此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca=KT,根據(jù)工作情況選取 K=1.3,則Tca=KT=1.317843.4=23196.4。根據(jù)工作要求選取彈性柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為 HL1，許用轉(zhuǎn)矩 =160000N.mm 。T與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑 d=16mm,因此取軸段的直徑為 d1=16mm, 半聯(lián)軸器輪轂總寬度 L=42mm,與軸配合的轂孔長為 L=30mm 。（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度軸段 半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，按軸段的直徑 d1=16mm，取擋圈直徑 D=22mm（GB892-86） 。為保證軸端擋圈壓緊半聯(lián)軸器，軸段的長度L1 應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段轂孔長度（L=30）略短 2-3mm，取 L1=28mm 。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)28軸段 為了半聯(lián)軸器的軸向定位，軸段右端制出定位軸肩，取軸肩高度 h=1.5(h0.07d1),所以軸段的直徑 d2=19mm 。初定端蓋總寬度為 20mm ，根據(jù)端蓋裝拆要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面之間的距離為 30mm ，因此 L2=18mm 。軸段 該軸段安裝滾動(dòng)軸承?？紤]軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力，選擇深溝球軸承。取軸段直徑 d3=20mm，選用 6204 深溝球軸承，尺寸dDB=204714。取長度等于深溝球軸承寬度 L3=14mm 。軸段 取軸肩高度 h=2mm(h0.07d3),則軸環(huán)直徑 d4=24mm,查設(shè)計(jì)手冊(cè)中的軸承標(biāo)準(zhǔn)，軸肩高度應(yīng)滿足軸承拆卸要求，否則應(yīng)將軸環(huán)分為兩個(gè)軸段。取軸段 L4=50mm 。軸段 該軸段直徑與軸段相同，故 d5=d3=20mm,取其長度等于軸承寬度L5=14mm 。軸段 該軸段右端面應(yīng)滿足帶輪的軸向定位，故取其軸段直徑 d6=19mm，取其長度 L6=16mm 。軸段 該軸段上安裝帶輪，取其直徑 d7=16mm,同時(shí)要保證軸端螺母壓緊帶輪，故軸段的長度應(yīng)比帶輪輪轂孔長度長，L7=30mm 。3）軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 d1=16mm,從手冊(cè)中查得平鍵截面尺寸 bh=55,根據(jù)輪轂的寬度，由鍵長系列中選取鍵長L=20mm,半聯(lián)軸器與軸的配合公差為 H7/k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是采用過渡配合保證的。因此軸段直徑尺寸公差取為 m6。為保證帶輪的軸向定位，采用螺母緊固，防止其松動(dòng)。（5）軸的強(qiáng)度校核1）求軸的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。因?yàn)樵撦S是垂直安裝的，因此不存在受彎矩影響。M=0N.mm,取 =0.3= = =0.317843.4=5342.4N.mmcaM22T2) 校核軸的強(qiáng)度軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 4-1 查得 =650N/mm2,則 =0.09b0.1 ,即 5865 N/mm2， 取 =60 N/mm2，軸的計(jì)算應(yīng)力為ca= N/mm2 =60 N/mm2534.1.0caW根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸的強(qiáng)度足夠，其滿足要求。稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)29圖 10 軸的計(jì)算簡圖3.2 鍵的選擇與強(qiáng)度驗(yàn)算半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 d1=16mm,從手冊(cè)中查得平鍵截面尺寸 bh=55,根據(jù)輪轂的寬度，由鍵長系列中選取鍵長L=20mm,根據(jù)普通平鍵的失效形式進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計(jì)算：dklk鍵與輪轂槽的接觸高度，k=h/2,(k=2.5mm)h鍵高；b鍵寬；l鍵的工作長度，A 型：l=Lb;B 型：l=L;C 型：l=Lb/2.許用擠壓應(yīng)力，查表 2-21，選用鋼輪轂（100200 N/mm2） ，取=110 N/mm2根據(jù)配合輪轂孔長為 30mm,選取 L=20mm,b=5mm,故：l=Lb=205=15mm N/mm259.4810根據(jù)計(jì)算結(jié)果，鍵的強(qiáng)度足夠安全。3.3 V 帶的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算項(xiàng)目及說明 結(jié)果稱重式粉料包裝機(jī)設(shè)計(jì)301）確定計(jì)算功率根據(jù)工作情況，由表 3-3 查工況系數(shù) KA設(shè)計(jì)功率 Pc=KAP=1.20.752)選擇帶型根據(jù) Pc=0.9KW 和 n=910r/min,從圖 3-9 中選取普通 V 帶型號(hào)3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1 查表 3-4 和表 3-5傳動(dòng)比 i=n/n1=910/380取彈性滑動(dòng)系數(shù) =0.02大帶輪基準(zhǔn)直徑 dd2 dd2=idd1(1 )=2.3963(10.02)=147.6mm 按表 3-5 取標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)際轉(zhuǎn)速 n2=(1 )ndd1/dd2=(10.02)91063/1504)驗(yàn)算帶的速度1v=600dn帶速在 525m/s 范圍內(nèi)5）初定中心距 0a并要滿足： 12012.7()()635635dda49.6）確定基準(zhǔn)長度 Ld21210 0()()24ddLdaa63563從表 3-7 中選取相近的基準(zhǔn)長度7）確定實(shí)際中心距d00L-940.7a+3282min.158.15.7dKA=1.2Pc=0.9KWZ 型 V 帶dd1=63mmi=2.39dd2=150mmn2=374.6r/minV=5.06m/s帶速符號(hào)要求取 =300mm0a900mm0Ld=280mma=278.7mmmin