【正文】 推動推桿，使切刀周期性的接觸，從而從中切斷橫封的封區(qū)。 顆粒包裝機械的發(fā)展趨勢 包裝機械發(fā)展生產(chǎn)增長最快的是在發(fā)展中的國家 和地區(qū)，發(fā)達國家將從刺激國內(nèi)需求中獲利，并在發(fā)展中國家尋求合適的生產(chǎn)廠家，特別是在食品加工廠進行投資，提供包裝設(shè)備。美國當(dāng)前包裝機械發(fā)展的趨勢：微電子、電腦、工業(yè)機器人、智能型、圖像傳感技術(shù)和新材料等在包裝機械中將會得到越來越廣泛的應(yīng)用，包裝機械日趨向自動化、高效率化、節(jié)能化方向發(fā)展。在為用戶提供生產(chǎn)自動線或生產(chǎn)流水線設(shè)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 備的同時，尤其注重成套設(shè)備的完整性，尤其是高技術(shù) 、高附加值設(shè)備，還是較簡單的設(shè)備，都按配套性要求提供。 國內(nèi)的包裝機械發(fā)展歷史時間短，總體技術(shù)水平和生產(chǎn)能力較低，但近年來在國內(nèi)巨大包裝市場的促進以及國外先進技術(shù)的影響，發(fā)展速度很快，局部技術(shù)有了很明顯的提高。 5% 包裝速度： 5075 袋 /分 制袋尺寸：長 55100mm、寬 3080mm 電源電壓： 220 伏 /50 Hz 顆粒包裝機的設(shè)計方案 方案一： 組成 機構(gòu)名稱 包裝紙輸送機構(gòu) 紙袋成型機構(gòu) 熱定型式封口機構(gòu) 切斷機構(gòu) 機構(gòu)形式 由供紙輥、導(dǎo)向輥、拉紙輥及切紙刀組成 象鼻成型器 1 對縱封輥， 1 對橫封輥 凸輪機構(gòu)，切刀 功能實現(xiàn)過程 把圈在筒上的單層包裝紙通過設(shè)計的繃緊機構(gòu)以平張薄膜的形式輸送到 象鼻成型器 ，象鼻成型器 把接收到的平張薄膜通過三角板和圓弧槽卷成圓筒狀，利于豎封和灌料；縱封輥 回轉(zhuǎn)，對圓筒狀包裝紙進行枕式豎封，并在豎封同時利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運動，保證包裝紙的持續(xù)成型；回轉(zhuǎn)的 橫封輥 ，對已豎封 的筒狀包裝紙周期性的封口，在熱定型式封口機構(gòu)持續(xù)運轉(zhuǎn)的同時，凸輪回轉(zhuǎn)推動推桿上連接的切刀，使兩塊切刀周期性的接觸，從而從中切斷橫封的封區(qū)，產(chǎn)品制成并利用帶式輸送機持續(xù)傳遞出。 方案二： 組成 機構(gòu)名稱 包裝紙輸送機構(gòu) 紙袋成型機構(gòu) 熱定型式封口機構(gòu) 切斷機構(gòu) 機構(gòu)形式 由 1 個固定在機架上的傳動桿套牢卷筒薄膜，令三根傳動桿作繃緊裝置 三角形成型器 L 型封口器，橫 封器 切刀 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 功能實現(xiàn) 在此方案中采用間歇式運動，包裝袋成型的方式是紙從上方向下運送，運動是由下方的輥輪牽引的。封口成 L 型，將紙筒的縱向開口和底面開口封合，封好后開始進行灌裝。 特點 整體機構(gòu)多利用齒輪、鏈輪，傳力特性良好，靠操作性強，安全可靠性高，加工容易，封口和切斷在一個運動中同時完成，操作簡單，但對機構(gòu)求較高。 表 21 機械運動方案評價比較 方案一 方案二 傳動機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu) 傳動機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu) 系統(tǒng)功能 實現(xiàn)工藝動作的準(zhǔn)確性 良好 良好 一般 良好 特定功能 良好 良好 良好 良好 運動性能 轉(zhuǎn)速、行程可調(diào)性 良好 一般 一般 一般 運動精度 優(yōu) 優(yōu) 良好 良好 動力性能 承載能力 良好 良好 良好 良好 增力特性 良好 良好 良好 良好 傳力特性 良好 良好 良好 良好 震動噪聲 小 小 一般 一般 工作性能 效率高低 較高 較高 較高 很好 壽命長短 較長 較長 較長 較長 可操作性 便捷 便捷 便捷 便捷 安全性 好 好 好 好 可靠性 好 好 好 好 適用范圍 廣泛 廣泛 有限制 廣泛 經(jīng)濟性 加工難易 易 易 易 易 能耗大小 小 小 小 小 制造成本 低 低 低 低 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 根據(jù)表 21 的綜合比較可知，輸送機構(gòu)選擇方案一更加完備，功能更加完善；成型機構(gòu)優(yōu)選象鼻成型器更為高效，應(yīng)用更廣泛；封口機構(gòu)成對出現(xiàn)更好，切斷機構(gòu)也是優(yōu)選方案一。 顆粒包裝機總體設(shè)計 包裝機械的總體設(shè)計的步驟是：布置執(zhí)行機構(gòu)、傳動系統(tǒng)和操作件，確定支撐形式和繪制總體布局圖。 執(zhí)行機構(gòu) 即布置被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)、包裝材料整理與供送系統(tǒng)、主傳送系統(tǒng)、包裝執(zhí)行機構(gòu)和成品抽出機構(gòu)。對此，必須注意以下兩點： 為使執(zhí)行機構(gòu)簡單緊湊 .應(yīng)盡量減少機構(gòu)的構(gòu)件和運動副，并盡量縮小其幾何尺寸和所占空間位置。 為簡化傳動系統(tǒng)、便于閱試與維修和減少傳動件居損對傳動梢度的影響，要求原動件盡可能集中地布，在一根或少數(shù)幾根軸上。這時，可將相近的幾個執(zhí)行機構(gòu)集中布置成為一個大部件。 傳動系統(tǒng) 布置機械傳動系統(tǒng)包括安排動力機、變速與潤速裝置、傳動 裝置、操縱與控制裝置以及抽助裝置等的位置。包括安排動力機、液壓馬達、油泵、空氣壓編機、油氣管道以及氣液壓控創(chuàng)箱等裝置。首先，傳動設(shè)計部件包括動力機、變速與調(diào)速裝置、傳動裝置、操縱與控制裝置應(yīng)置于下方，便于查看并應(yīng)對工作突發(fā)情況。 支撐形式選擇 包裝機的支撐件有底座、箱體、立柱、橫梁等。對支撐件的要求如圖 21 所示： 圖 21 包裝機的支撐形式 （ 1）足夠的剛度，支撐件在承受較大載荷時的變形不超過允許值； （ 2）足夠的抗振性，是機器能穩(wěn)定可靠的工作； （ 3）質(zhì)量適中，力求節(jié)約材料，容易搬運； （ 4）便于零部件的裝配調(diào)試、操作保養(yǎng)和機器的調(diào)運安裝； （ 5）外形美觀，給人以調(diào)和、勻稱、穩(wěn)定、安全的感覺。由于工作環(huán)境的限制，并北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 且生產(chǎn)也僅僅是小批量間歇式生產(chǎn)，故，我們選擇“ 1” 型，即立體式。 機體強度設(shè)計 （ 1）靜剛度 機器中任何一構(gòu)件均可視為彈性體，在受載后都要產(chǎn)生一定的變形。mm； θ—— 扭轉(zhuǎn)角，（176。 外殼就是一個 立方體 其變形主要分為幾部分：立柱自身的變形、連接頭部分凸緣的局部變形和與支架發(fā)生的接觸變形。 （ 2）扭轉(zhuǎn)變形 用橫截面的相對轉(zhuǎn)角 ? 來表示變形的程度 MLGJ?? (210) 式 (210) 中： M—— 作用扭矩， N （ 3）截面形狀與抗彎抗扭間的關(guān)系 圓形截面有較高的抗扭剛度，但抗彎強度較差，故宜用于受扭為主的機架。 方形截面抗彎，抗扭分別低于工字形和圓形截面，有一定的綜合性能。 另外，截面面積不變，加大外形輪廓尺寸，減小壁厚，亦即使材料遠離中性軸的位置，可提高截面的抗彎，抗扭剛度。 槽形截面鋼和工字形截面比較，抗彎強度相差不大，抗扭強度又高于工字形截面。 包裝紙輸送機構(gòu)設(shè)計 本設(shè)計中，輸送機構(gòu)參考 BZ350 糖果包裝機卷筒紙連續(xù)供紙裝置，如圖 31： 圖 31 糖果包裝紙輸送機構(gòu) 1軸 2銅套 3套筒 5夾紙盤 6調(diào)節(jié)滑輪 7皮帶 8螺釘 9拉簧 10調(diào)節(jié)螺桿 11滾動軸承 12拉簧 13緊定螺釘 14油杯 本設(shè)計與圖 31 的不同點是，只需要一個供紙輥、三個導(dǎo)向輥。當(dāng)商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙的位置不對中時，通過調(diào)節(jié)螺桿 10 進行調(diào)整。傳送機構(gòu)還包括三個傳動輥，包裝紙通過供紙輥，接著在傳動桿 傳動桿 3 上的繞節(jié)可使包裝紙繃緊，這樣可使包裝紙穩(wěn)定的輸送下來，不會產(chǎn)生輸送過量現(xiàn)象。三根傳動桿外面有可滾動的套筒，可減少包裝紙與軸表面的摩擦。 水平抗彎剛度 ( / )xx xPK N mm?? (31) 垂直抗彎剛度 ( / )yy yPK N mm?? (32) 抗扭剛度 ( / )MK N m m? ?? ? ? (33) 式 (31) ~(33)中： Py—— 水平、垂直作用力； M—— 扭矩， N）； 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 Δx ， Δy—— 水平方向和垂直方向的位移。 彎矩變形 用位移 y 和 θ表示變形的程度 2 ()3A Pa L ay EJ?? (34) 22()6D Pax L ay EJL??? (35) (2 3 )6A Pa L aEJ? ?? (36) 3B PLaEJ? ? (37) 3C PLaEJ? ?? (38) 22(3 )6D Pa x LEJL? ?? (39) 式 (34) ~ (39)中： P—— 作用力 (包括重力 )， N； E—— 支撐件材料彈性模量， Pa； J— — 支撐件的截面慣性矩， m4。m； L—— 長度， m； G—— 彈性剪切模量， Pa。要完成成型填充封口全過程，成型器的選擇是一個關(guān)鍵部分。 袋成型機構(gòu)的選擇 表 41 列舉了常用的幾種類型的成型器以及其特點： 表 41 常用成型器及其特點 由表 41 可知，他們的共同點是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜逐漸變成對折狀態(tài)的過程。而制同樣的一個袋 .成型器結(jié)構(gòu)尺寸要大得多。 成型器類型 成型特點 應(yīng)用范圍 適應(yīng)性 折疊成型時受力狀況 是否滿足 課程要求 備注 三角板成型器 可將平張薄膜折疊成型 多種機型上應(yīng)用，尤其當(dāng)制袋規(guī)格較大變化時 良好 差 是 U 形板成型器 可將平張薄膜折疊成型 應(yīng)用比較廣 較好 比三角板成型器好 是 象鼻成型器 可將平張薄膜折疊成型 只能適應(yīng)一種帶寬 較好 彎折平緩，成型阻力小 是 設(shè)計制造比翻領(lǐng)式簡單 翻領(lǐng)成型器 可將平張薄膜折疊成型 只能適應(yīng)一種帶寬 較差 成型阻力較大，容易造成拉伸等塑性變形 是 設(shè)計、制造和調(diào)試比其他成型器復(fù)雜 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 象鼻成型機構(gòu)的設(shè)計計算 象鼻成型器可看作是在 U 型成型器的設(shè)計基礎(chǔ)上 ,結(jié)構(gòu)方面作了一些修改而形成 的 ,象鼻成型器設(shè)計時建議按 ?? 12~5?? 選用三角形板的安裝角 ,并計算三角形頂角 ?2 值 ,根據(jù)所制作空袋袋寬 a 計算三角形板的高 b 。 設(shè)薄膜的寬度為 2a=90mm，對折后的空袋高度為 a=45mm(立式機為空袋寬度 )，三角形板與水平面間的傾斜角即安裝角為 ? ，三角板的頂角為 ?2 ，薄膜在三角形板上翻折的這一區(qū)段長為 b，若不計三角形板的厚度，假定薄膜在對折后兩膜間貼得很緊 ,則： 圖 41 象鼻成型器結(jié)構(gòu) 在直角三角形 DEC 中， aDE? , bDC? ,所以有 ?sin?ba (41) 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 即 ?sin?ba (42) 在直角三角形 ADC 或 BDC 中： aDBAD ?? , bDC? ,所以有 ?sin?ba (43) 對既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸 , ba 是一個定值 ,所以有如下 關(guān)系： ?? tg?sin (44) 即： )(sin?? arctg? (45) 決定三角形成型器的尺寸除頂角外 ,還有三角形板的高 h ,它和制袋的最大尺寸有關(guān) : hah ??? ?sinmax (46) 式 (46)中： maxa — 能制作最大空袋的高（立式機為帶寬） 若滿足上述成型器展開平面寬度處處為 a2 ,則圓弧槽中心線裝接位置應(yīng)有 : RL 21 ?? (47) 但這時圓弧槽與三角形板的邊線并不相切 ,也就難以裝接 ,見圖 43 所示。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 42 象鼻成型器結(jié)構(gòu) 圖 43 象鼻成型器結(jié)構(gòu) 象鼻成型器