【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 場(chǎng)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(cè)定和區(qū)別其計(jì)量精度。它主要用來(lái)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(shuō)來(lái)，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。 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(lái)說(shuō)，定容法計(jì)量裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cāng)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(cè)器檢測(cè)料位高度并控制進(jìn)料量。摩擦式電磁離合器用來(lái)控制螺桿的轉(zhuǎn)角，同時(shí)用閘門6來(lái)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(lái)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(lái)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(jiǎn)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(guò)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(lái)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(lái)說(shuō)，雖不及杠桿式稱體，不過(guò)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(cè)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(lái)控制給料器的加料和斷料。作為稱重檢測(cè)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(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為敏感元件電阻值的變化，進(jìn)而通過(guò)電路變成電壓或電流信號(hào)輸出的一類傳感器?？捎糜诟鞣N機(jī)械量和熱工量的檢測(cè)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)開斗結(jié)構(gòu)應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)圖 其工作原理：接近開關(guān)1用于檢測(cè)搖桿的位置，正常情況下，當(dāng)檢測(cè)片3經(jīng)過(guò)接近開關(guān)時(shí)，其間距為1～2mm，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3～5mm,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(jiǎn)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(jiǎn)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(wèn)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?？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(guò)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(lái)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(guò)程中用來(lái)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(cè)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(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但使用中熱板全長(zhǎng)上熱量不易均勻，能耗較大。近年來(lái)，國(guó)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(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?shī)A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　　　　　012m/min封口寬度　　　　　5～13mm溫控范圍　　　　　0～300℃輸送載荷　　　　　≤5Kg印字個(gè)數(shù)　　　　　≤39pcs重　　量　　　　　20Kg 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012m/min（米/分）封口寬度615mm薄膜厚度溫控范圍0300℃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)。 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,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(lái)。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(lái)說(shuō)：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(méi)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(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(wèn)題是關(guān)鍵。電子定量稱重過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)粗供料斗送入稱斗中，荷重傳感器檢測(cè)稱斗中被送入的物料。當(dāng)物料已達(dá)到預(yù)定計(jì)量的80﹪～90﹪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(guò)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(cè)稱斗內(nèi)物料的重量，限位螺釘主要用于防止傳感器過(guò)載。注意不可用力扳動(dòng)稱斗，防止傳感器過(guò)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（～3mm）及增減彈簧片，或檢查是否有地方碰撞或螺釘松動(dòng)。第3章 包裝機(jī)的重要的零件設(shè)計(jì) 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(guò)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(jiǎn)單，我選用Y90S—6交流三相異步電動(dòng)機(jī)。其功率為P=，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——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(jì)系數(shù)）==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(jì)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(hào)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(zhǎng)為L(zhǎng)=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(zhǎng)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(zhǎng)度L1應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段轂孔長(zhǎng)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(dòng)軸承。考慮軸承同時(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(zhǎng)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(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⑤ 該軸段直徑與軸段③相同，故d5=d3=20mm,取其長(zhǎng)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(zhǎng)度L6=16mm 。軸段⑦ 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⑦的長(zhǎng)度應(yīng)比帶輪輪轂孔長(zhǎng)度長(zhǎng)，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(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)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(guò)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(jiǎn)圖。因?yàn)樵撦S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(jì)算應(yīng)力為ca= N/mm2=60 N/mm2根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸的強(qiáng)度足夠，其滿足要求。圖10 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 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,