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正文內(nèi)容

稱重式粉料包裝機(jī)施工組織設(shè)計(編輯修改稿)

2024-08-25 09:33 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 場合:(1) 在一定計量誤差范圍內(nèi),將被包裝物料分割成若干規(guī)定量的部分。這是包裝計量中最常用的。(2) 對被包裝物料按規(guī)定量直接進(jìn)行計量。這純屬度、量、衡的范疇。(3) 對已計量的物料或包裝成品進(jìn)行檢驗,以測定和區(qū)別其計量精度。它主要用來分類或選別。在自動包裝的情況下,計量裝置可以是包裝機(jī)的一個組成部分,也可以是單獨的計量機(jī)。一般說來,它是一種機(jī)、電、氣結(jié)合、自動化程度較高的裝置或設(shè)備。實用中,計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)一步分析各種計量方式及裝置的特點,以便合理地設(shè)計和選用。常用計量方法包括:計數(shù)法、定容法、稱重法等,以下對定容和稱重作出比較。 定容法 定容法廣泛用于密度穩(wěn)定的粉狀、顆粒狀、膏狀物料的計量。一般來說,定容法計量裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、計量速度快等優(yōu)點,但計量準(zhǔn)確度較低。定容法計量常用量杯式、螺桿式、柱塞式等裝置。1. 螺桿式螺桿式定容裝置實質(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) 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,同時用閘門6來控制出料口的開度,以實現(xiàn)定容計量。螺桿充填機(jī)的漏斗狀料斗里有一個旋轉(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準(zhǔn)容器。當(dāng)容器到位后,傳感器發(fā)出信號使電磁離合器合上,帶動螺桿旋轉(zhuǎn)。料加好后,離合器脫開,制動器使螺桿停止轉(zhuǎn)動,物料停止流下。充填的體積完全由螺桿的轉(zhuǎn)動圈數(shù)決定。有的螺桿充填機(jī)帶有定時機(jī)構(gòu),每充填一次就使螺桿按預(yù)定的速度轉(zhuǎn)動一定的時間;也有的充填機(jī)是以每次充填時螺桿的轉(zhuǎn)動圈數(shù)來計量的。離合器和制動機(jī)構(gòu)的靈敏度可使螺桿的速度控制在1/200轉(zhuǎn)之內(nèi),或在時間上控制在1/200s。螺桿充填機(jī)一般均具有手動或自動兩種工作方式,用戶可根據(jù)習(xí)慣自行選擇使用。 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。這種稱由于具有計量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整維修方便等優(yōu)點,目前仍在使用。但是它的計量平衡過程較慢,運動位移量較大,所以不能用于動態(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,有助于減少秤體運動部分的位移量。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)化為相對應(yīng)的脈沖電信號。根據(jù)輸出的電信號,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輸出的一類傳感器??捎糜诟鞣N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)象來實現(xiàn)測量的。電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、 感應(yīng)靈敏(,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,與彈簧稱相配合,可用于比較法稱重。 根據(jù)以上分析與比較,我選用電阻式稱重傳感器。 開斗結(jié)構(gòu)設(shè)計開斗結(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 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,其間距為1~2mm,此時接近開關(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3~5mm,如此時開斗桿碰到稱斗,則會影響計量精度。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)計更適合大物料的稱重,考慮到成本問題,故我用前者。 熱封機(jī)的選擇 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。可按不同的包裝材料選用。作為熱封體卻是板狀的。 圖6 脈沖加熱橫封器 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,熱板能迅速均勻加熱,溫度波動大大降低,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4,其間通入高頻電流加熱。在電極兩外側(cè)各配置一對彈性夾板1,以利減少電極合攏時的剛性沖擊和對封口縫的拉力。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,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)及各項參數(shù)型  號     FK900電  源     AC220V/50Hz功  率     500W封口速度     012m/min封口寬度     5~13mm溫控范圍     0~300℃輸送載荷     ≤5Kg印字個數(shù)     ≤39pcs重  量     20Kg 圖8 FRM1000型 墨輪印字封口機(jī)及各項參數(shù)型  號FRM1000電源電壓220V/50Hz耗用功率620W封口速度012m/min(米/分)封口寬度615mm薄膜厚度溫控范圍0300℃印字個數(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,同時考慮到價格,我選用FK900連續(xù)塑料封口機(jī)。 熱封材料隨著高速自動包裝的發(fā)展,具有低溫?zé)岱庑?熱粘性能優(yōu)良,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。熱封材料主要是PE和CPP。用于不同包裝時,對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。 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動態(tài)過程, 而要準(zhǔn)確計量物料的重量使其盡量接近標(biāo)準(zhǔn)值,就需要使動態(tài)過程向靜態(tài)或穩(wěn)定趨近。為此,在產(chǎn)品設(shè)計時,從電氣控制及機(jī)械結(jié)構(gòu)方面都將計量過程分為兩個階段,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;一是保證計量精度但稱量速度不高;或是有較高的稱量速度而計量精度不易保證。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,在保證精度的同時也大大提高了定量充填速度。圖9 包裝機(jī)的布局圖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)定計量的80﹪~90﹪時,粗供料斗停止供料,此時細(xì)供料斗才開始供料;當(dāng)稱斗中的物料已達(dá)到預(yù)定計量時,細(xì)供料停止供料,此時可通過操作開斗電機(jī)使稱斗打開,這時物料將被排出。供料分為粗細(xì)供料,有兩臺電磁振動給料機(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。注意不可用力扳動稱斗,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)生相對運動,彈性系統(tǒng)儲能;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動,這樣雙質(zhì)點便以交流電的頻率作往復(fù)運動。如振動太小或振動不穩(wěn)定或振動噪聲大,可適當(dāng)調(diào)節(jié)間隙(~3mm)及增減彈簧片,或檢查是否有地方碰撞或螺釘松動。第3章 包裝機(jī)的重要的零件設(shè)計 軸的設(shè)計與強(qiáng)度驗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,故在選用電動機(jī)時,功率不要大。為了方便和簡單,我選用Y90S—6交流三相異步電動機(jī)。其功率為P=,轉(zhuǎn)速n=910,同時傳動系統(tǒng)中每個傳動副的效率如下:V帶——彈性聯(lián)軸器——球軸承——攪拌器的轉(zhuǎn)速n1—(100—400),取n1=380P1==T=103=(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42,取A=115(設(shè)計系數(shù))==又因為開有鍵槽會削弱軸的強(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①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)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=KT,根據(jù)工作情況選取K=,則Tca=KT==。根據(jù)工作要求選取彈性柱銷聯(lián)軸器,型號為HL1,許用轉(zhuǎn)矩= 。與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑d=16mm,因此取軸段①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① 半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位,按軸段①的直徑d1=16mm,取擋圈直徑D=22mm(GB89286)。為保證軸端擋圈壓緊半聯(lián)軸器,軸段①的長度L1應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段轂孔長度(L=30)略短23mm,取L1=28mm 。軸段② 為了半聯(lián)軸器的軸向定位,軸段①右端制出定位軸肩,取軸肩高度h=(h),所以軸段②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③ 該軸段安裝滾動軸承??紤]軸承同時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④ 取軸肩高度h=2mm(h),則軸環(huán)直徑d4=24mm,查設(shè)計手冊中的軸承標(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)分為兩個軸段。取軸段L4=50mm 。軸段⑤ 該軸段直徑與軸段③相同,故d5=d3=20mm,取其長度等于軸承寬度L5=14mm 。軸段⑥ 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⑦ 該軸段上安裝帶輪,取其直徑 d7=16mm,同時要保證軸端螺母壓緊帶輪,故軸段⑦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。(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)圖作出軸的計算簡圖。因為該軸是垂直安裝的,因此不存在受彎矩影響。M=,取=====2) 校核軸的強(qiáng)度軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。由表41查得=650N/mm2,則=—,即58—65 N/mm2,取=60 N/mm2,軸的計算應(yīng)力為ca= N/mm2=60 N/mm2根據(jù)計算結(jié)果可知,該軸的強(qiáng)度足夠,其滿足要求。圖10 軸的計算簡圖 鍵的選擇與強(qiáng)度驗算半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接,按d1=16mm,從手冊中查得平鍵截面尺寸bh=55,
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