【文章內容簡介】 需求以及成本分析，控制好成本，把握市場才能夠讓新產品獲得一席之地。 課 程 設 計 9 第 3 章總體設計 顆粒自動包裝機的總功能 顆粒自動包裝機的黑箱圖 圖 黑箱圖 顆粒自動包裝機的分功能 顆粒自動包裝機 操作指令 S ~220V E 物料、包裝紙 M S’ 顯示 M’ 包裝好的成品 噪聲、發(fā)熱 顆 粒自動包裝機 計量 /數 包裹 堆放、輸送 量杯計量 成品計數 課 程 設 計 10 圖 功能分解圖 顆粒自動包裝機功能求解 （ 1）顆粒自動包裝機的功能結構圖 圖 功能結構圖 （ 2） 探索功能元解并列出形態(tài)學矩陣如下 ： 表 31 顆粒自動包裝機的形態(tài)學矩陣 功能元 \功能元解 1 2 3 4 A 能量傳遞 蝸桿傳動 錐齒傳動 圓柱齒輪傳動 雙曲柄機構 B 計量方式 量杯計量 螺桿式 可調容量式 氣流式 C 計數 機械 光學 電感應 電子掃描 堆放、輸送 量杯計量 電動機 傳動機構 裝袋 橫、縱封 成型 送 紙 切斷 成品 顆粒 ~220V 包裝紙 指令 計數 包裝速度 電控器 機控器 顯示器 顯示 噪聲 發(fā)熱 計數 課 程 設 計 11 D 橫、縱封、切斷 鏈傳動 齒輪傳動 帶傳動 蝸桿傳動 E 放紙、送紙 自身摩擦力 輸送帶 F 換向 蝸桿傳動 齒輪傳動 回轉導桿 取 6 種分功能的各一解法組合得到傳動裝置的一種方案，可組合的最多方案數 N=4*4*4*4*2*3=1536 （ 3）方案評選 考慮到，顆粒包裝機的工作環(huán)境，且需結構緊湊等方面的因素，有兩種方案可作為參考 方案 1： A1B3C3D1E1F2 方案 2： A1B3C3D2E1F1 最后得出，方案 1 適用 于橫封，方案 2適用于縱封 顆粒包裝機的方案選擇 一般情況下 卷筒薄膜在縱封滾輪的牽引下，經導輥進入制袋成型器形成種紙管狀?？v封滾輪在牽引的同時封合紙管對接兩邊緣。隨后由橫封輥閉合實行橫封切斷。同樣，每次橫封動作可同時完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切斷分離。物料的充填是在紙管受縱封牽引下行至橫封閉合前完成的。 這種機型是一種廣泛應用的機型，因其包裝原理的合理性和科學性而成為較多采用的設計方案。根據這一包裝原理可設計出多種的袋型。例如，增加一對縱封滾輪，使兩對縱封滾輪 對稱布置在紙管兩邊緣，同時進行牽引縱封則形成兩條縱封縫，經橫封后產生的袋型則為四邊封口袋。采用這種制袋方法主要是以 簡化成型器 為出發(fā)點， 使得成型器的加工變得簡單，節(jié)約成本，用一對對稱的成型器，再用兩個送紙卷，兩邊同時供紙，這樣的包裝對稱美觀， 起到一種對稱美的作用。 綜上所訴，采用 立式連續(xù)制袋 四 邊封口包裝機 ，它 將縱封和牽引合為 兩對縱封滾輪，節(jié)省了空間、 提高了效率，簡化結構 。又考慮到方便、造價低等特點，此次選用立式連續(xù)制袋 四 邊封口包裝機。 課 程 設 計 12 傳動系統(tǒng)方案設計 要實現包裝的全過程，主要是實現包裝的牽 引走膜，下料及封切。也就是說從塑料卷筒到最終成品要經過以下過程 圖 連續(xù)式自動制袋裝填包裝機傳動系統(tǒng) 1 主電機 2皮帶 3蝸輪蝸桿減速器 4偏心輪機構 5橫封器 6縱封器 7離合器 8上料機構 9不完全齒輪 10行星齒輪差動器 11伺服電機 12無級變速器 課 程 設 計 13 動力由減速器輸出后，通過帶傳動帶動主軸 ? 運轉，再通過主軸分配，形成三路傳動，分別驅動定量供料器 縱封滾輪 6 以及橫封輥 5。三路傳動如下： 1）主軸Ⅰ通過齒輪 Z20帶動二聯體齒輪的齒輪 Z52和 Z20， 再經過二聯體齒輪 Z52和 Z36傳到齒輪 Z36驅動軸 Ⅵ ，使定量供料器 8 回轉。 2）主軸Ⅰ通過錐齒輪 Z30 帶動無級變速器的軸Ⅱ變速器的輸出軸 Ⅲ。 經過差動傳動裝置，綜合伺服電機 11 輸出的補償速度，再經過一對不完全齒輪 Z60，帶動軸Ⅴ旋轉，從而驅動縱封滾輪 6 相對回轉。 3）主軸Ⅰ通過錐齒輪 Z36 帶動軸 Ⅲ的 偏心鏈輪機構 4 輸出一個不等速運動，帶動齒輪 Z18，經齒輪 Z22和一對 Z30驅動橫封輥相對回轉。通過調節(jié)偏心鏈輪的偏心值可以實現熱封速度的調整。 作用在縱封滾輪上的牽引力應該與滾輪受到塑料薄 膜給它的力相等，才能使塑料薄膜勻速下滑。 動力及運動參數計算 主電機的確定 由于整臺機器比較小，所以不需要較大的電機 ,而且電機要實現變速。綜合上述條件后，參考有關資料選用型號為 Y8014 的三相異步電動機，其主要性能如下 : 表 32 電機的主要性能 功 率 電 流 轉 速 功率因數 效 率 起動電流 550W 1400r/min 63% 29A 總體傳動比分配 定量供料裝置轉動一圈，可以填 6 袋，而機 器的包裝速度是 36~60 袋 /min，所以定量供料裝置最多要每分鐘轉 10 轉，所以定量供料裝置中心軸的轉速為6~10r/min。定量供料裝置的轉盤有 6 個定量孔，所以橫封器嚙合次數應該達到36~60 次 /min。初定袋長 80~140mm,而且再根據產量計算縱封器的轉速α，計算如下： α max: 140 60=2R α max （ 31） R―縱封器壓輥半徑，初定為 R=55mm 課 程 設 計 14 140 60=2 55 α max α max= α min： 80 36=2R α min （ 32） α min= 根據所有執(zhí)行機構的軸的轉速設定如下傳動計算框圖： 圖 傳動計算框圖 主軸轉速計算 綜合傳動計算框圖，主軸轉速計算如下： n 主軸 =n電機 i 減速器 （ 33） 課 程 設 計 15 其中 nmax電機 =840~1400 r/min ∴ n 主軸 =42~70r/min 主軸功率計算 P 主軸 =P 電機 η 帶 η 減 η 聯 （ 34） 其中 η 帶 — 帶傳動效率，取為 η 減 — 蝸輪蝸 桿減速器效率，取為 η 聯 — 聯軸器效率，取為 P 主軸 =550 = 主軸最小直徑估算 d0? A3Pn= 3= （ 35） 設計軸時一般考慮軸上的鍵槽對強度的影響，設計時應該根據槽的個數增大尺寸，其經驗公式計算如下： d=d0 ???? 3n %41%41 ）（）（ ? 24mm （ 36） 因為主軸與減速器由聯軸器連接，所以選擇標準件聯軸器的復合最小 軸直經為 d=25mm。 所以主軸最小直徑為 dmin=25mm 功率分配 共有三條傳動線需要分配功率一條是橫封機構，一條是縱封機構，還有一條是定量供料裝置。由于橫封機構需要的力相對來說不是很大，所以橫封機構分配到的功率為總功率的 1/5 其它兩個占總功率的 4/5；縱封相對定量供料裝置來說需要的力大一些，所以它分配到剩下功率的 1/5， 則： P 橫封 =P 主軸 51 = = （ 37） P 縱封 = P 主軸 54 53 = （ 38） 課 程 設 計 16 P 定量 = P 主軸 5452= （ 39） 熱封設計 塑料薄膜及其復合材料是自動制袋包裝機中最常用的包裝材料，特別是多層復合薄膜，因為它的氣密性良好以及高強度而廣泛應用于食品包裝中。 塑料薄膜的封口采用熱融封合的方法，具體操作是：對塑料薄膜的兩個接觸面加熱，使其處于熔融的熱塑化狀態(tài)，再給封接部位施壓，使薄膜兩個封接面融合密封牢固。影響封合質量的因素主要是加熱溫度、封合壓力和和作用時間。熱融封合的方法有多種形式，最常用的是電阻加熱法和脈沖加熱法，另外還有高頻電加熱封合、超 聲波加熱封合、電磁加熱封合和紅外線加熱封合等。每種方法均適用于一定品種范圍的塑料材料。在自動制袋裝填包裝機中，廣泛應用電阻加熱的熱融封合方法，因其具有機構簡單，調控方便的特點。而且，用于食品包裝的薄膜主要是聚乙烯及其復合材料居多，也就是說主要以聚乙烯為熱封合材料，因此用電阻加熱封合法是完全能滿足要求的 [6]。 連續(xù)制袋包裝機中有兩個封合裝置：縱封裝置和橫封裝置，分別實現包裝袋的縱縫封接和橫向封合切斷。他們均采用電阻加熱的封合方法。 縱封滾輪的設計及計算 在連續(xù)式自動制袋裝填包裝機中，由于薄膜 連續(xù)輸送，因此其縱縫封接是連續(xù)進行的。為此采用 兩 對滾輪式電阻加熱的熱融封接器來實現連續(xù)縱封。在此，熱融封接滾輪不僅完成包裝薄膜制袋的縱向熱封，同時還起到對包裝薄膜的牽引輸送作用。也就是說，牽引和縱封是同時進行的，牽引滾輪同時也是縱封滾輪。 在縱封滾輪的封合圓柱面上都加工有均勻細密的網紋，以增加封口的牢固度 ,使熱封縫美觀而且質量保證。另外，由于縱封滾輪在工作中長時間處于加熱狀態(tài)，并作連續(xù)相對滾壓運轉，因此需要有較好的綜合力學性能。在實際生產中可采用合金結構鋼加工，如 40Cr 等鋼材制造。 課 程 設 計 17 橫封 裝置設計 橫封裝置用于復合薄膜包裝袋的橫向熱融封合，在熱封的同時起到分切包裝袋的作用。當然 ,有些包裝機設有獨立的分切裝置，但采用橫封同時分切的方式是連續(xù)式自動制袋裝填包裝機的共同趨勢。因為橫封切斷合二為一不但簡化了傳動機構，而且對有色標薄膜帶的分切更準確，封切質量更高，生產效率更高。 圖 橫封裝置 1， 2－橫封輥 3－滑動軸承座