【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的一個組成部分，也可以是單獨的計量機。一般說來，它是一種機、電、氣結合、自動化程度較高的裝置或設備。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，計量應能達到準確、快速、經(jīng)濟的效果。 為此，首先要了解被包裝物料的物理、化學等特性，并進一步分析各種計量方式及裝置的特點，以便合理地設計和選用。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構簡單、造價低、計量速度快等優(yōu)點，但計量準確度較低。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進入垂直螺旋給料器5，借攪拌器4攪拌后由輸出導管8流出。料位圖4 螺桿輸送式定量包裝機 檢測器檢測料位高度并控制進料量。摩擦式電磁離合器用來控制螺桿的轉角，同時用閘門6來控制出料口的開度，以實現(xiàn)定容計量。螺桿充填機的漏斗狀料斗里有一個旋轉的螺桿，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容器。當容器到位后，傳感器發(fā)出信號使電磁離合器合上，帶動螺桿旋轉。料加好后，離合器脫開，制動器使螺桿停止轉動，物料停止流下。充填的體積完全由螺桿的轉動圈數(shù)決定。有的螺桿充填機帶有定時機構，每充填一次就使螺桿按預定的速度轉動一定的時間；也有的充填機是以每次充填時螺桿的轉動圈數(shù)來計量的。離合器和制動機構的靈敏度可使螺桿的速度控制在1/200轉之內(nèi)，或在時間上控制在1/200s。螺桿充填機一般均具有手動或自動兩種工作方式，用戶可根據(jù)習慣自行選擇使用。 稱重法有的物料易受潮結塊，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、結構簡單、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雜，也較難調(diào)整，往往由于設計不當而影響稱重精度。2. 傳感器稱重傳感器將檢測的位移量轉化為相對應的脈沖電信號。根據(jù)輸出的電信號，可借繼電器、電磁閥、伺服電機、步進電機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化為敏感元件電阻值的變化，進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機械量和熱工量的檢測，它結構簡單，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構簡單、 感應靈敏（，便能感應出約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。 開斗結構設計開斗結構應該結構簡單，性能可靠，使用方便，易于維護。開斗機構的作用是當物料稱好后將料門打開，使物料排除，其結構如圖5所示。圖5 開斗結構簡圖 其工作原理：接近開關1用于檢測搖桿的位置，正常情況下，當檢測片3經(jīng)過接近開關時，其間距為1～2mm，此時接近開關上的小燈亮，開斗電機應處于停止位置，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。該開斗機構結構簡單、性能可靠、靈活方便，維護方便。而對開式開斗結構簡單，輕巧緊湊，容易制造，適用性強，性能可靠。但是這種開斗設計更適合大物料的稱重，考慮到成本問題，故我用前者。 熱封機的選擇 熱封機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 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，同時從冷風噴嘴中噴出氣流強制冷卻，還設有彈性伸縮裝置2，用來補償電熱絲的熱張冷縮。橫封體的下方聯(lián)結一對排氣夾板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機器尺寸950480430mm機器重量28Kg兩種封口機都能滿足生產(chǎn)要求，同時考慮到價格，我選用FK900連續(xù)塑料封口機。 熱封材料隨著高速自動包裝的發(fā)展,具有低溫熱封性,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：冷凍包裝應避免使用CPP，熱封層最好用LLDPE、MPE改性的LDPE。低溫熱封性：IOMPEC8LLDEVAC6LLDC4LLDLDPE熱粘性：MPEC8LLDEVAC6LLDC4LLDLDPE熱封強度：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。 包裝機的總體布局按總體布局可分為立式和臥式或直移和回轉式。物料的流動性好，又不易污染袋口的，常采用立式包裝機。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式包裝機為宜，而且回轉式更有利于操作，結構也緊湊。充填機要考慮與下一步包裝機的銜接，本系統(tǒng)是將它置于立式包裝機的頂部，要提高包裝機的總體速度，解決快速稱量問題是關鍵。電子定量稱重過程是一個動態(tài)過程， 而要準確計量物料的重量使其盡量接近標準值，就需要使動態(tài)過程向靜態(tài)或穩(wěn)定趨近。為此，在產(chǎn)品設計時，從電氣控制及機械結構方面都將計量過程分為兩個階段，即粗給料階段和細給料階段。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，本充填機采用兩套電子稱重設備交替稱重，在保證精度的同時也大大提高了定量充填速度。圖9 包裝機的布局圖單稱斗稱重式充填機的工作原理是：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。當物料已達到預定計量的80﹪～90﹪時，粗供料斗停止供料，此時細供料斗才開始供料；當稱斗中的物料已達到預定計量時，細供料停止供料，此時可通過操作開斗電機使稱斗打開，這時物料將被排出。供料分為粗細供料，有兩臺電磁振動給料機。 稱重系統(tǒng)的作用是使傳感器準確檢測稱斗內(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運動。如振動太小或振動不穩(wěn)定或振動噪聲大，可適當調(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 包裝機的重要的零件設計 軸的設計與強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。其功率為P=，轉速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（設計系數(shù)）==又因為開有鍵槽會削弱軸的強度，要適當增大軸的直徑，所以確定軸的直徑為：d=16mm軸段①用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，應此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉矩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）軸的結構設計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,查設計手冊中的軸承標準，軸肩高度應滿足軸承拆卸要求，否則應將軸環(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）軸的強度校核1）求軸的載荷首先根據(jù)軸的結構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，軸的計算應力為ca= N/mm2=60 N/mm2根據(jù)計算結果可知，該軸的強度足夠，其滿足要求。圖10 軸的計算簡圖 鍵的選擇與強度驗算半聯(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,