1樓：匿名使用者
1.前言
1.1本課題設計的目的意義
1.1.1設計的目的及研究的內容
商品包裝是乙個新興的行業，是在商品經濟日益繁榮，市場競爭日趨激烈的新形式下，逐步成長起來的。在商品流通中,人們對粉狀顆粒狀小袋商品的包裝要求主要有兩個方面,一是要求包裝美觀,以便吸引顧客,並保證商品在流通環節中包裝袋不出現任何形式的破損。其二是要求包裝袋內的商品計量準確,誤差小（包裝行業標準要求計量誤差小於5‰）,以維護商品生產廠商的信譽、形象。
因此商品包裝的精確計量,是包裝行業時刻關注的一項重要課題。
1.1.2設計的意義
目前市場上的包裝機種類繁多，效能各異。其計量方案主要有以下幾種：a.
定容積式量杯計量；b. 稱重式計量；c. 螺桿式容積計量等上述幾種落料計量方案,結構簡單,動作靈活,傳動效率高。
上述計量方案實用意義不大,而且其適應面窄，基本上只是針對單一品種單一定量的產品包裝，面對品種繁多的商品自動化包裝要求，這些設計方案都需要改進。
1.2本設計的發展方向與存在的問題
1.2.1設計的發展方向
從發達國家生產的包裝機械水平來看，當代包裝機械的發展動向具有以下幾個特點：
a.提高包裝機械系列化、標準化和通用化水平，建立組合化、機電一體化的現代包裝機械的結構體系仍是今後的乙個重要的發展方向 包裝機械發展到今天，其系列化、標準化和通用化水平不斷提高。有些國家生產的包裝機，通用件、標準件約佔整機零部件的70%，有的高達90%，產品更新的速度很快。
b.包裝機械日趨高速化、自動化和聯合化.機械裝置的高速化是實現人類社會高速發展的根本措施，是提高裝置生產率的主要途徑，故包裝機的工作速度是衡量其效能優劣的重要指標。
包裝機械的高速化，隨之對相應裝置的聯動化和自動化提出了更高的要求。
c.重視高新技術的應用，使包裝機械的功能日趨先進可靠
而針對我的課題：稱量式充填裝置，其發展方向為，發展各種形式的稱量填充裝置，著力提高速度和精度以及穩定性和可靠性，並與自動包裝裝置配套。
1.2.2設計存在的問題
計量包裝機的由於包裝機械動作複雜而頻繁，執行元件比較多，若採用傳統的繼電器控制電路會導致裝置的故障率高、動作不準確、包裝質量不穩定，停機維修時間多等弊病。因此，研製和發展包裝機時，重視高新技術的應用，是提高其先進性、可靠性的主要途徑。
另外，跟國外包裝機械設計水平相比，我國的包裝機設計雖然品種繁多，但是其適應面窄，基本上只是針對單一品種單一定量的產品包裝，面對品種繁多的商品自動化包裝要求，跟不上包裝形式，同時，由於其標準化、通用化水平低，其生產成本相對偏高。這些都是需要在以後的包裝機設計中著力解決的。
1.3本人的工作構思和主要工作任務
1.3.1工作構思
我先簡單介紹一下：主動件為步進電機，由它實現包裝裝置間歇進行，它下面月利用齒輪減速連線到主動軸，進而由主動軸與乙個充填螺桿相連，由充填螺桿實現顆粒物料的計量控制。另外輔助方面，由於物料需要經過攪拌系統才能實現物料的順利填充。
而攪拌系統是由減速機通過皮帶傳動給攪拌器，進而與充填螺桿一起實現物料的填充計量。
1.3.2主要工作任務
a. 確定定量自動充填包裝機的總體結構設計方案；
b. 設計定量自動充填包裝機的**圖；
c. 設計定量自動充填包裝機的部件和零件圖；
d. 設計說明書及相關檔案
e. 外文翻譯。
2. 總體方案設計
2.1已有的定量充填包裝機設計方案
目前市場上的定量充填包裝機種類繁多，效能各異。其計量方案主要有以下幾種：a.
定容積式量杯計量；b. 稱重式計量；c. 螺桿式容積計量；d.
記數計量等，下面我先簡要介紹一下這幾種方案。
2.1.1定容積式量杯計量裝置
圖1為定容積量杯式計量方案,如方案a所示:轉盤2隨軸1在原動機的驅動下轉動。轉盤2上固定有定容積式量杯6。
料斗4、刮板3、透明罩5隨機架固定不動,且刮板3、透明罩5與活動轉盤2上平面形成一定容積的料倉（為1／2轉盤面積,由料斗4補充上料）。當轉盤2上的定容積量杯6轉入由刮板3隔斷的料倉時,量杯內充填粉狀顆粒狀物料;轉過180°時,量杯上口被刮板刮平;再轉一定角度到卸料口時,由機構頂開量杯的下底蓋7,將定容積的物料倒入落料口,以完成定計量自動落料的動作要求。圖1（b）為移動式定容積量杯自動計量的方案。
料斗11固定在機架上,由勻速轉動的攪拌器10阻止物料結塊,保證落入量杯的物料比重均勻。安裝在滑板上的定容積式量杯,在滑板等幅往復滑移時,將物料填入量杯刮平,再落入出料口。
1—轉軸 2—轉盤 3—刮板 4—料斗 5—透明罩 6—定量量杯 7—活動底蓋 8—支座 9—滑座 10—攪拌器 11—料斗 12—計量杯 13—滑板 14—漏斗 圖1定容積量杯計量裝置簡圖
2.1.2稱重式計量裝置
從計量原理上容易看出,容積式計量精度不高,不適合一些流動性差,比重變化較大或容易結塊的物料。對於這些物料,往往採用稱重式計量,而稱重計量裝置通常採用電子秤。
圖2為電子皮帶秤稱重裝置示意圖。稱重時,物料由料斗1經閘門2流到輸送帶4上,連續運轉的輸送帶4將物料送至秤臺5上,物料的重量使秤臺5下面的支承板彈簧7發生撓曲變形,秤台下移,其位移訊號由感測器6傳輸給稱重調節器3,使皮帶秤可立即測出該段皮帶上的物料重量。若重量不符合要求,稱重調節器3可根據感測器6傳來的訊號,來調節閘門2的開度,通過控制秤臺的位移量來調節秤台上物料的重量,以保證待稱的物料重量穩定在一定範圍之內。
稱重控制系統的效能對計量的精確度起決定作用。在秤體結構設計方面,主要有板彈簧的設計計算,阻尼器的設定,感測器的選用等。
1- 料斗 2-閘門 3-稱重調節器 4-輸送帶5-秤臺 6-感測器 7-板彈簧
圖2 皮帶秤稱重式計量裝置示意圖
2.1.3螺桿式容積計量
圖3所示為螺桿式定容計量裝置原理圖。這種計量裝置是利用計量螺桿螺旋槽的容腔來計量物料的。工作時,電機3通過皮帶輪4帶動螺桿軸6旋轉,螺桿軸6則帶動計量
螺桿8轉動,使計量螺桿8轉過預定的圈數來實現計量。
由於物料的計量是利用螺桿螺旋槽的容腔來實現的,每圈螺旋槽都有一定的理論容積,因此,只要準確地控制計量螺桿轉過的圈數,就能獲得較為精確的計量值。物料的重量由下式求出:g=vρn0其中,物料的體積v=π2sd中t
式中:g—每次供送物料的重量;ρ—物料比重;n0—每次送料計量螺桿轉過的圈數;s—計量螺桿的螺距;d中—計量螺桿的中徑;t—計量螺桿的螺旋槽深度。
計量螺桿與通常所說的螺紋件不一樣,結構要簡單得多,其螺旋槽的斷面通常為矩形,可以用鐵皮類薄板繞著圓形桿件焊接而成。設計時,要選擇的主要設計引數是計量螺桿的中徑d中、螺旋槽深度t、螺桿的螺距s和必要的螺桿長度。
1、3-電機 2-鏈輪 4-皮帶輪 5-制動器6-軸 7-攪料杆 8-計量螺桿
圖3 螺桿式計量裝置示意圖
2.1.4記數式計量
對於顆粒狀物品,常採用轉盤計數式計量方法進行計量。轉盤計數式計量裝置是利用轉盤上的計數板對產品進行計數的,其原理如圖5所示。在包裝時,轉動的定量盤3上的
1- 平板 2-料箱 3-定量盤 4-卸料槽5-底盤 6-卸料盤 7-支架
圖4 計數式計量裝置原理圖
小孔通過料箱2的底部時,料箱中的物料就落入小孔中,每孔1粒,定量盤上的小孔計數額通常分為幾組(圖示為3組)。當定量盤3轉到卸料工位時,物料通過卸料槽4充入包裝容器。該定量裝置的設計主要在結構方面。
為確保物料能順利地進入計量盤的小孔中,常使定量盤3上的小孔直徑略大於物料的直徑(約大0.5～1.0mm)。
盤的厚度也比物料厚度稍大些。料箱正面平板1多採用透明材料,以利於觀測料箱內物料的入孔情況。此板底部與定量盤上表面的間隙不宜過大,以防多餘的物料漏出或被板縫擠碎或刮碎。
2.2方案比較
上面討論的幾種計量方法中,容積式計量裝置結構簡單,操作方便,適應性廣泛,對於計量不要求很精確時,是首選方式。相對容積式計量來說,稱重式計量方法生產效率高,精度也較高,適用於比重變化比較大的物料。在計量精度要求較高的生產線上,可將介紹的皮帶電子秤與容積式計量配合使用,能使計量精度進一步提高。
計數式計量,適用於有固定形狀的塊狀或顆粒狀物料。螺桿式計量一般適用於流動性較好的顆粒狀固體物料,但不宜用於計量比重變化較大的物料。對這4種計量方法,應當根據物料的性質,生產成本,計量精度等要求來進行選用。
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