某款薯片包裝機(jī)的熱封機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-2"\h\u13652某款薯片包裝機(jī)的熱封機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)案例 11211.1縱封滾輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 1318211.2橫封裝置設(shè)計(jì) 369071.3封合調(diào)整 5191031.4引導(dǎo)裝置 9塑料薄膜及其復(fù)合材料是自動制袋包裝機(jī)中最常用的包裝材料，特別是多層復(fù)合薄膜，因?yàn)樗臍饷苄粤己靡约案邚?qiáng)度而廣泛應(yīng)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(zhì)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(jī)中，廣泛應(yīng)用電阻加熱的熱融封合方法，因其具有機(jī)構(gòu)簡單，調(diào)控方便的特點(diǎn)。而且，用于食品包裝的薄膜主要是聚乙烯及其復(fù)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。連續(xù)制袋包裝機(jī)中有兩個封合裝置:縱封裝置和橫封裝置，分別實(shí)現(xiàn)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?？v封滾輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算在連續(xù)式自動制袋裝填包裝機(jī)中，由于薄膜連續(xù)輸送，因此其縱縫封接是連續(xù)進(jìn)行的。為此采用--對滾輪式電阻加熱的熱融封接器來實(shí)現(xiàn)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(jìn)行的，牽引滾輪同時也是縱封滾輪。如圖示是縱封牽引滾輪的結(jié)構(gòu)：圖7-1縱封裝置1-縱封滾輪；2-加熱器；3-螺母；4-箱體；5-支架；6-支桿；7-鎖緊螺母；8-調(diào)節(jié)套筒；9-彈簧；10-調(diào)心軸承；11-齒輪；12-軸；13-軸承座；14-不完全齒輪如圖7-1所示，縱封裝置主要由一對滾輪1組成,滾輪的外圓周表面緊密壓合，壓合力來自彈簧，力的作用?？v封滾輪1分別安裝在軸12的左端，由螺母固定，使?jié)L輪可隨軸轉(zhuǎn)動。軸12的兩端軸承固定安裝;而短軸的左邊軸承座10可滑動，其右邊的固定軸承座裝置個調(diào)心軸承，因此軸承座可在箱體4的滑槽內(nèi)作滑動微調(diào)。由于受彈簧力的作用，可調(diào)軸承座10受壓內(nèi)移，使兩個滾輪緊密壓合。兩.滾輪間的壓，力可以調(diào)整，當(dāng)擰緊調(diào)節(jié)套筒8時，彈簧9壓縮，使壓力增大，放松調(diào)節(jié)套筒則壓力減小。圓螺母7用來鎖緊調(diào)節(jié)套筒。兩縱封滾輪的圓筒內(nèi)均裝有加熱器，發(fā)熱元件一般用電阻發(fā)熱線圈，繞裝在支座上，再通過支座安裝在軸承座或安裝板上。當(dāng)縱封滾輪隨軸旋轉(zhuǎn)時，加熱器固定不動，持續(xù)的對滾輪的圓筒壁均勻加熱。加熱溫度通過測溫器測量，并由溫控表控制其變化范圍?？v封滾輪的動力來自不完全齒輪14，由傳動機(jī)構(gòu)帶動齒輪14旋轉(zhuǎn),通過相互嚙合的齒輪同時驅(qū)動兩個軸，使縱封滾輪實(shí)現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。在縱封滾輪的封合圓柱面上都加工有均勻細(xì)密的網(wǎng)紋，以增加封口的牢固度,使熱封縫美觀而且質(zhì)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(yùn)轉(zhuǎn)，因此需要有較好的綜合力學(xué)性能。在實(shí)際生產(chǎn)中可采用合金結(jié)構(gòu)鋼加工，如40Cr等鋼材制造。橫封裝置設(shè)計(jì)橫封裝置用于復(fù)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(dāng)然,有些包裝機(jī)設(shè)有獨(dú)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(jī)的共同趨勢。因?yàn)闄M封切斷合二為一.不但簡化了傳動機(jī)構(gòu)，而且對有色標(biāo)薄膜帶的分切更準(zhǔn)確，封切質(zhì)量更高，生產(chǎn)效率更高。如圖6-2所示，橫封裝置的結(jié)構(gòu)，圖中的一對橫封輥1和2都具有兩個封合面，對稱布置，相對旋轉(zhuǎn)一-周則可封切兩次，完成兩袋包裝。橫封輥1的兩端裝有滑套軸承17，通過軸瓦套16固定在支撐座19和安裝板15.上。橫封輥2兩端的滑套軸承裝配在滑動軸承座3.上，左右兩個滑動軸承座可以在支撐座19和安裝板15的滑槽內(nèi)移動。受彈簧力的作用，橫封輥2相橫封輥1壓合，兩輥的左右圓環(huán)部分的圓周面保持緊密接觸。兩輥壓合力可以調(diào)節(jié)，當(dāng)旋.緊調(diào)節(jié)套筒5時，彈簧8壓縮，使壓力增大，放松調(diào)節(jié)套筒則壓力減小。圓螺母4用來鎖緊調(diào)節(jié)套筒。動力有雙聯(lián)鏈輪10輸入，經(jīng)中間雙聯(lián)齒輪13帶動橫封雙聯(lián)齒輪12，然后由相互嚙合的齒輪驅(qū)動兩個橫封輥?zhàn)飨鄬剞D(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)封切。橫封輥的發(fā)熱源來自電熱管20。電熱管從橫封輥的軸端穿入，其穿入長度應(yīng)比橫封輥的封切面稍長，以確保封切面受熱均勻。由于在運(yùn)行過程中電熱管隨橫封輥一起旋轉(zhuǎn)，因此需要在橫封輥軸端裝配電刷環(huán)18，通過電刷導(dǎo)入電源。橫封輥的溫度，通過測溫頭測定，再由溫控表調(diào)節(jié)，測溫頭可裝配在滑動軸承座3或軸瓦套16.上。圖7-2橫封裝置1、2-橫封輥；3-滑動軸承座；4-橫封輥；5-齒輪；6-鍵；7-二聯(lián)體齒輪；8-軸承；9-螺栓；10-調(diào)壓支桿；11-電熱管；12-隔熱套筒；13-觸電凸臺；14-絕緣套筒；15-導(dǎo)線橫封輥的結(jié)構(gòu)有兩種形式，分別是整體加工式和裝配式。整體加工式的橫封輥是將回轉(zhuǎn)軸和熱封板加工成一體，如下圖所示，切刀3和刀板2分別裝嵌在兩輥的槽隙內(nèi)，由螺釘固定。圖6-3整體加工式橫封輥結(jié)構(gòu)1、4-輥體；2-刀板；3-切刀；5-電熱管刀具，加工及材料有一定要求。一般情況下，帶刃口的刀具可用T8A材料加工，刀口熱處理HRC55~60;而平面刀板可用45號鋼加工，不處理。整體加工式的橫封輥，一般結(jié)構(gòu)尺寸較小，適合小袋的包裝機(jī)。而裝配式的橫封輥主要應(yīng)用于較大包裝的機(jī)器。封合調(diào)整對于連續(xù)式自動制袋裝填包裝機(jī)，縱封滾輪以一定值的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，使縱封連續(xù)地進(jìn)行。因此，包裝薄膜通過縱封牽引后被連續(xù)送進(jìn)橫封裝置。由以上分析可知，橫封輥在回轉(zhuǎn)一周的過程中，并非如縱封一樣每時每刻保持壓合熱封狀態(tài)，它只有在封合面對接的時候才能進(jìn)行熱封分切。在橫封輥對接的瞬間，運(yùn)行的包裝薄膜被壓合，此時，必須保證橫封輥封合面的線速度與薄膜送進(jìn)速度--致，即橫封線速度Vn應(yīng)等于縱封牽引速度”z，只有如此，才能保證封切質(zhì)量。否則，當(dāng)Vh>Vz時，會導(dǎo)致薄膜拉伸撕裂;而當(dāng)h<V'時，會導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)皺折。假設(shè)縱封牽引速度Vz保證在-一個封切周期T內(nèi)送進(jìn)一一個袋長l，而橫封輥以VbVz式7-1中：R為橫封滾輪最大回轉(zhuǎn)半徑。由此可見，要生產(chǎn)不同規(guī)格的袋長l,橫封輥必須要有不同的半徑R與之對應(yīng)，這樣的設(shè)計(jì)是非常不合算也不合理的。為此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)使橫封輥R不變，采用一個不等速機(jī)構(gòu)，使橫封輥在周期T內(nèi)作不等速回轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不同袋長的生產(chǎn)，從而使機(jī)器的通用性更好。借助不等速機(jī)構(gòu)，在熱封切瞬時，使橫封輥對滾的線速度與薄膜送進(jìn)速度達(dá)到一致。在完成封切后又迅速退離，讓包裝物料順利通過，以免干涉。因此，可保證封切質(zhì)量合包裝工作的順利進(jìn)行。要實(shí)現(xiàn)橫封不等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動，所采用的機(jī)構(gòu)有多種，如偏心鏈輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、變速鏈輪機(jī)構(gòu)、橢圓齒輪機(jī)構(gòu)等。在實(shí)際生產(chǎn)制造中，根據(jù)運(yùn)動特征，考慮其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造工藝等，主要采用偏心鏈輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和雙曲柄機(jī)構(gòu)三種形式。這些不等速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性均符合橫封工作要求，調(diào)整方便，能適應(yīng)不同的包裝工作速度和不同袋長，且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便。偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)當(dāng)主動軸等速回轉(zhuǎn)時，將帶動偏心鏈輪等角速回轉(zhuǎn)。由于偏心的作用，使得通過鏈條帶動的從動鏈輪1的轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性的變化。當(dāng)偏心距增加或減小時，將可改變周期中轉(zhuǎn)速快慢之間的差值。從動鏈輪1通過齒輪傳動帶動橫封輥旋轉(zhuǎn),由于其轉(zhuǎn)速周期性變化，因此，可以設(shè)計(jì)成:當(dāng)橫封輥在熱封切時獲得與送膜相等的速度，在熱封切后則快速分離。機(jī)構(gòu)中設(shè)置有張緊輪，通過彈簧保持鏈條的張緊。圖6-4偏心鏈輪傳動示意圖圖6-4是偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)的傳動示意圖。令主動鏈輪和從動鏈輪的節(jié)圓半徑為R，兩輪回轉(zhuǎn)的中心距為d，主動鏈輪的偏心距為e，β為主動鏈輪的轉(zhuǎn)角。主動鏈輪以等角速ω1勻速旋轉(zhuǎn)，則從動力鏈輪的角速度ωω2對式6-2且極值可得：ω即

iω即i因此變速范圍RnR圖7-5偏心輪機(jī)構(gòu)的輸出速度特性曲線圖6-5是偏心輪機(jī)構(gòu)的輸出速度特性曲線，表明變速范圍決定與偏心距e和鏈輪節(jié)圓半徑R，而與中心距d無關(guān)。當(dāng)R一定時，調(diào)整e即可獲得不同的變速范圍。若不斷調(diào)整e值，可得到圖示的曲線簇。由圖可見，調(diào)整偏心距e，當(dāng)其值由大到小變化時，所反應(yīng)的特性曲線越來越平坦，直到e=0變成勻角速ω1為止。隨著e值的變小，速度極限角β1和β2分別向π/2和3π/2趨近，直到e=0時，β只要橫封輥在β1由于e值的變化，使得在封切位置β1處的ω2發(fā)生變化，而薄膜運(yùn)動的線速v為:v=式7-4中：v——薄膜運(yùn)行線速度（mm/s）l——薄膜袋的袋長（mm/s）Q——包裝機(jī)生產(chǎn)率（包/min）而橫封輥封切的瞬時角速度ω＇ω式7-5中：r——橫封輥?zhàn)畲蠡剞D(zhuǎn)半徑（mm）i＇以帶兩個封合面的橫封輥為例，當(dāng)從動鏈輪轉(zhuǎn)一周時，橫封輥應(yīng)轉(zhuǎn)半周，即封切一次，此時i因此由式7-5得ω把式7-4代入7-6得：ω式（7-7）所示正是同一生產(chǎn)率下不同袋長l所要求的輸出角速度ω2可見在封切位置β1處，e值由最大值變到最小值時，ω2亦由最大值變到最小值。而隨著ω2的變化，由式（7-7）可見，袋長l同樣由最大值變到最小值。因此，袋長l可以通過改變e為了合理實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)，在偏心鏈輪上采取偏心值±e的調(diào)整方法。這樣當(dāng)e=0時，不等速機(jī)構(gòu)的輸出角速度剛好能滿足不同袋長規(guī)格中薄膜袋的中間長度的調(diào)整要求。偏心鏈輪隨著轉(zhuǎn)角β的變化，其輸出的角速度ω2在發(fā)生有規(guī)律的變化。如果在調(diào)整偏心距e時，主從兩鏈輪處于任意嚙合位置，顯然不能滿足工藝要求。正確的方法應(yīng)在橫封輥處于封切位置，即偏心鏈輪處于極限角β（1）首先把偏心鏈輪調(diào)節(jié)在e=0處，即鏈輪中心和主軸中心重合。轉(zhuǎn)動偏心鏈輪使其偏心線（即調(diào)節(jié)螺桿軸線）垂直于兩鏈輪軸的中心連線，同時使最小袋長值的一邊靠近鏈輪主動邊。（2）確保橫封輥正處于熱合狀態(tài)，即封切刀相互接合狀態(tài)。（3）配上鏈條，完成安裝（4）按要求調(diào)節(jié)偏心值e到需要的袋長值，如此即可啟動機(jī)器工作。偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)的有點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，精度要求較低，使用調(diào)整方便。但其調(diào)速范圍因?yàn)槿Q于鏈輪偏心值e，因此受到結(jié)構(gòu)的限制。而且e值大側(cè)鏈條張緊輪擺動范圍大，其張力波動大，對運(yùn)動不利。另外，此結(jié)構(gòu)步適于告訴運(yùn)動合可逆?zhèn)鲃樱俣仍礁?，鏈條跳動越歷害。引導(dǎo)裝置引導(dǎo)裝置主要是一系列導(dǎo)輥組，通過導(dǎo)輥的作用，使包裝材料平展輸送，并起到自由轉(zhuǎn)向，校正糾偏的作用。導(dǎo)輥的機(jī)構(gòu)很簡單，主要由芯軸、滾筒和軸承組成。如下圖6-6所示：圖7-6導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)1-螺母；2-彈簧