某稱重包裝機(jī)主要部件的設(shè)計案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u10760某稱重包裝機(jī)主要部件的設(shè)計案例概述 144441.1提升機(jī)的設(shè)計與選擇 1165161.1.1提升機(jī)的功率計算 276961.1.2驅(qū)動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3135841.1.3驅(qū)動軸的計算與校核 3202491.1.4鍵的設(shè)計與校核 5230631.1.5提升機(jī)的主要參數(shù)計算 628821.2供料方案的設(shè)計與選擇 6104921.2.1儲料倉 612861.2.2閥門的開啟與選擇 8139381.2.3振動給料器 9250901.3自動稱重包裝設(shè)計系統(tǒng)重點(diǎn) 10119121.4包裝電子秤 12284891.4.1稱重結(jié)構(gòu)介紹 13159311.4.2加料結(jié)構(gòu)介紹 14207861.4.3稱重模塊傳感器的介紹 15160211.5熱封口裝置的設(shè)計 16提升機(jī)的設(shè)計與選擇對于物料從上一階段到稱重，打包生產(chǎn)線，所采取提升機(jī)來進(jìn)行傳遞。同時提升機(jī)的分類可分成，電動，液壓，手動三種方式，本設(shè)計中我所采取的時電動傳送，電動提升機(jī)所能傳遞的功率的較大。從而實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)線。我所采取斗式提升機(jī)，因考慮到生物有機(jī)肥為顆粒狀，采用普通的帶傳動易造成肥料顆粒在其表面打滑，效率極低，故采用斗式提升機(jī)，同時斗式提升機(jī)有如下的優(yōu)點(diǎn)：壽命長，效率高，噪音小，強(qiáng)度足夠。其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1斗式提升機(jī)其中斗式提升機(jī)的主要的部件包括：驅(qū)動裝置，料斗和牽引機(jī)構(gòu)。提升機(jī)的功率計算參考機(jī)械設(shè)計手冊，可得其軸的功率P0P式中的PS，PL是指附加功率。重力加速度取10m/電機(jī)的功率為P=P0驅(qū)動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計初步算出軸的直徑，根據(jù)驅(qū)動軸的承載情況，此處選擇扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的計算方法，其公式為：dmin=A3如圖3-1所示，其中驅(qū)動軸段1與減速其輸出軸套相連，故取d1=25mm，并在軸段2和軸段8上安裝角接觸球軸承，故這兩段軸段直徑取d2=d8=30mm圖3-1驅(qū)動軸的示意圖驅(qū)動軸的計算與校核計算驅(qū)動軸的支承反力，由于其驅(qū)動軸在水平面上不受力，F(xiàn)r1?豎直平面中Fr1式中：G1F預(yù)G2FM=T=9549?將其按照彎扭合成強(qiáng)度校核圖3-2彎曲應(yīng)力圖α=σ所以截面安全彎曲應(yīng)力：σ平均應(yīng)力：σ應(yīng)力幅：σ切應(yīng)力：ττ安全系數(shù)：SSS=S故合格上述計算可得，軸的彎扭合成強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度均合格鍵的設(shè)計與校核因驅(qū)動軸段的直徑為25mm，經(jīng)《機(jī)械設(shè)計手冊》查到，選取鍵寬b=8mm，鍵高?=7mm的普通平鍵。其中鍵的選材使用45鋼。受輕微載荷，查表得σp100~120MPa,σP=T?傳遞的轉(zhuǎn)矩L?鍵的工作長度d?軸端直徑綜上述計算，故滿足其要求提升機(jī)的主要參數(shù)計算提升速度v=n1n2i?傳動比l?減速機(jī)與電機(jī)的帶輪直徑比通過前面電機(jī)，軸的設(shè)計選型，可以算出其提升速度和料斗數(shù)量等主要參數(shù)料斗數(shù)量n供料方案的設(shè)計與選擇供料方案的設(shè)計包括儲料倉，閥門，振動給料器等儲料倉儲料倉有兩種進(jìn)料口，一種是頂部開口，一種是側(cè)面開口。圖3-1頂部開口料倉圖3-2側(cè)開口料倉儲料倉的進(jìn)料由頂板開始，不同于普通機(jī)器的側(cè)板，頂板更能提高我們的工作效率，倉房的上半部多為圓柱形或棱柱形，下半部是有出口的錐形漏斗。自底式出料，方便自重轉(zhuǎn)移，某些廠家生產(chǎn)的料倉，可減少占地面積，充分利用空間，同時又易于與攪拌器連接閥門的開啟與選擇稱量時，料斗與排料機(jī)同時安裝，當(dāng)料斗中的物料重量達(dá)到設(shè)定得到某一額定值時，并連接到排料裝置，將物料排出。在其運(yùn)輸過程中，流動性差，排泄后通過風(fēng)扇和V形皮帶輸送機(jī)，稱重的料斗會殘留一些殘留物。這樣不但會影響下次稱重，甚至還會影響包裝速度?？刂婆帕系姆绞绞侵父鶕?jù)每個周期內(nèi)料斗產(chǎn)生的剩余量來重新修訂，在取其中的一個標(biāo)準(zhǔn)值去作為一個周期的計量。非控制排料的方式是指開啟稱重料斗下端的閥門，根據(jù)物料的重力勢能自動落料，這樣的非控制排料漏斗適用于流動性較強(qiáng)的顆粒狀物料，或一些易漏的物料，下圖3-3是一些活門結(jié)構(gòu)簡圖，都是我們在日常生活中經(jīng)常使用的。圖3-3活門結(jié)構(gòu)簡圖下擺式活門設(shè)計，其結(jié)構(gòu)簡單，工作效率和性能也是較高。使用壽命較長，物料的輸送速度較快，成本低廉，維護(hù)方便。通過比較其控制方式與活門的結(jié)構(gòu)，我選用下擺式活門振動給料器振動式進(jìn)料器是最常用的進(jìn)料器之一，其優(yōu)點(diǎn)是：產(chǎn)品種類多，安裝、拆卸方便，性能好，控制容易，能耗低，含少量潤滑油，壽命長，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。總之，以下是一些優(yōu)點(diǎn)第一，原料穩(wěn)定性第二，上料速度快第三，適用面廣第四，簡約耐用。采用現(xiàn)場代替電機(jī)，減少機(jī)械傳動過程中摩擦、振動、噪聲等影響因素，使其使用壽命延長，同時節(jié)約成本。不利因素：第一，不能用于顆粒狀材料。第二，可能會產(chǎn)生噪聲與震動針對主要成分的接觸，對其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行研究和對比分析；為了提高工件在使用過程中的強(qiáng)度，降低工件內(nèi)部應(yīng)力和變形的影響，一般采用普通不銹鋼材料，保證工件在使用過程中氧化引起的精密度誤差較大。該型材結(jié)構(gòu)更加結(jié)實(shí)，節(jié)省材料，并可簡化工業(yè)生產(chǎn)過程和步驟。該廠生產(chǎn)的料箱形狀要根據(jù)工況條件確定，根據(jù)實(shí)際工況是否選用窄槽或?qū)捔锊郏鶕?jù)物料大小和材料選擇。當(dāng)產(chǎn)能不變時，總體密度與物料密度呈正相關(guān)，溝槽寬度與輸送速度呈正相關(guān)，與總槽寬度呈負(fù)相關(guān)。圖3-4振動給料器1.給料箱體2.給料弧門3.振動擋板4.弧門擋板5.擋板橡皮自動稱重包裝設(shè)計系統(tǒng)重點(diǎn)包裝線是影響包裝精度和包裝速度的重要因素。封裝必須滿足高速度和穩(wěn)定的同步。同時還應(yīng)考慮到設(shè)備的強(qiáng)度、加工限制、裝配精度可滿足要求、安裝簡單、外觀美觀、簡約等設(shè)計要求，同時還要控制成本。稱量袋裝機(jī)組的關(guān)鍵是袋裝精度，袋裝速度，袋裝速度與袋裝機(jī)組的性能直接關(guān)系到袋裝生產(chǎn)線的速度和穩(wěn)定性。一般包裝精度定義為：在相同條件下，指標(biāo)重量達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求的程度，相同滿意度越高，包裝精度越高。但實(shí)際上，當(dāng)機(jī)器包裝得很好的時候，產(chǎn)品重量就會發(fā)生變化，相應(yīng)的指標(biāo)就會漂浮起來，操作中會出現(xiàn)一些誤差，這種誤差是不可避免的，一般稱為包裝精度。運(yùn)用數(shù)據(jù)運(yùn)算，如果對袋裝成品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，就能得到與分布直方圖相關(guān)的樣品批次，如果樣本均方差為σ，均方差為x，那么G的精確度可以用封裝來表示：G=±包裝速度則是指單位時間內(nèi)完成包裝的袋數(shù)量，經(jīng)多次稱重灌裝、包裝后統(tǒng)計得到的單位時間內(nèi)完成包裝的袋數(shù)表示V，袋/小時。若全自動噸袋包裝機(jī)的包裝，每袋物料完成包裝的平均時間是t秒/袋，其包裝速度可表示為：V=上述包裝速度指的是一個完整的稱重包裝周期，該周期包括自動打開包裝袋、包裝袋、充填袋、進(jìn)料、計量、包裝袋、熱封過程等，最終取決于包裝過程所花費(fèi)的時間。封裝精度決定了被封裝物料與設(shè)定值的一致性和可重復(fù)性。轉(zhuǎn)速是包裝的一個重要參數(shù)，如果轉(zhuǎn)速不能達(dá)到包裝的精度，則對包機(jī)本身失去意義，以3-1的型式保證稱量的一致性，最大限度地減少不確定因素對對稱重過程的影響是關(guān)鍵。所以在噸袋自動包裝生產(chǎn)線設(shè)計中，如何設(shè)計包裝系統(tǒng)，既能保證包裝精度，又能提高包裝速度是設(shè)計的主要任務(wù)。包裝精確度高，一般材料浪費(fèi)小。使用單位時間內(nèi)快速包裝能提高產(chǎn)量，降低包裝成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。由公式3-2可知，若通過控制T來顯著提高小包裝速度V，但在包裝精度、可靠性和包裝速度之間存在一定程度的相互制約，則對包裝時間和包裝次數(shù)都會產(chǎn)生不利影響。在不降低包裝精度和可靠性的前提下，提高包裝速度，是自動包裝機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵，因此，設(shè)計的重點(diǎn)是稱量給料機(jī)和自動給料機(jī)。箱單元，以下組件的設(shè)計主要圍繞三部分進(jìn)行，包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和運(yùn)動執(zhí)行單元設(shè)計。為保證100袋/小時的最大包裝速度，以及不超過3600/100=36s的最大包裝時間，包裝線的主要流程可分為：物料袋的準(zhǔn)備流程包括：提供包裝袋，立起包裝袋，移動包裝袋，這兩個流程的時間都少于36s，每個流程少于36s。包裝電子秤定量包裝稱及裝料裝置是自動集料、粉料的自動包裝系統(tǒng)的重要組成部分，其穩(wěn)定性、速度、精度是定量包裝系統(tǒng)的主要指標(biāo)，直接體現(xiàn)了定量包裝系統(tǒng)的性能。當(dāng)前國內(nèi)常規(guī)的定量包裝電子秤出料門，由氣缸控制(如圖3-1所示)，為了進(jìn)一步提高速度，對于料斗的設(shè)計還存在先天缺陷，許多傳感器的結(jié)構(gòu)選擇還有待改進(jìn)。圖3-1稱重結(jié)構(gòu)介紹稱重裝置由：①稱重模塊，②、秤斗支架，③、秤斗，④、鉸接桿，⑤、彈性腳墊，這幾個主要部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖3-2所示:圖3-2工作流程：共有兩個設(shè)定值，慢給料設(shè)定值與稱重值。物料通過加料裝置進(jìn)入到稱重料斗中，整個稱重計量流程開始，當(dāng)物料的重量達(dá)到慢給料的設(shè)定值時加料結(jié)構(gòu)介紹加料裝置由：①、料斗，②、外層圓弧門，③、內(nèi)層圓弧門，④、驅(qū)動裝置，⑤、檢測裝置，這幾個主要部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3工況作流：物料通過進(jìn)料斜溜進(jìn)入進(jìn)料裝置料斗，在進(jìn)料過程中，由PLC控伺服電機(jī)控，伺服電機(jī)通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動內(nèi)外弧門，通過連桿連內(nèi)、外弧門連，實(shí)現(xiàn)動作同步，控制內(nèi)外弧門的開合、動作，通過其檢測裝置，控制開合口的大，在要求快速進(jìn)料時，內(nèi)弧門開合口最大，物料從料斗快速進(jìn)入下一電子秤料斗，稱重儀表發(fā)出慢加信號加，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，進(jìn)放料弧門關(guān)閉，進(jìn)放過程中，內(nèi)弧門由開口最大去線性關(guān)閉。優(yōu)點(diǎn)：控制放料門的開關(guān)與開啟的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)慢給料與停止給料是利用伺服電機(jī)，帶動連桿來實(shí)現(xiàn)的。采用此加料裝置，與傳統(tǒng)的氣缸加料裝置相比，易操作，稱重準(zhǔn)確精度高，效率更高，更易控制，壽命長。稱重模塊傳感器的介紹稱重模塊由三個吊裝的高精度傳感器通過三點(diǎn)鉸接吊掛連接秤斗，秤斗通過配重等工藝來保證其重心在其整體的中心上，在通過三個鉸接桿來固定秤斗，只保留重力方向的自由度用于稱量，在利用彈性腳墊來消除外部振動對測量精度的影響，達(dá)到最佳的稱重狀態(tài)。圖3-4稱重模塊傳感器安裝圖稱重料斗在放料稱重過程中，其重心始終處于三個傳感器的理論中心稱重位置，配合采用高精度傳感器，其特有的錐點(diǎn)消除放料過程中料斗的晃動，使其稱量更加精準(zhǔn)，再利用高度氣缸來實(shí)現(xiàn)快速放料。本案例采用的是HBM公司的Z6波紋管稱重傳感器，根據(jù)其料斗重量及稱重量程，選擇傳感器的額定量程為50kg；Z6稱重傳感器的精度等級（OIML）：高達(dá)C6；其保護(hù)等級：IP68，可根據(jù)實(shí)際情況選擇其精度等級（精度等級越高其價格越高），一般情況選擇其C3或者C4精度等級。稱重傳感器選擇ZK（如圖3-4所示）的安裝方式，可以消除放料過程中震動甚至是料斗晃動對其傳感器稱重的影響，使稱量過程更加精確。熱封口裝置的設(shè)計封口機(jī)也屬于包裝機(jī)械，其中封口機(jī)由機(jī)架、減速調(diào)速傳動機(jī)構(gòu)，封口機(jī)構(gòu)，輸送裝置等各類部件組成。同時市面上封口機(jī)的種類也是各式各樣，包括熱壓式，熔焊式，冷壓式、插合式、折疊式等封口機(jī)。由于人工打膜包裝很費(fèi)時也費(fèi)力，所以此部分我們選擇熱封口裝置，此設(shè)計產(chǎn)品用于聚丙烯單層薄膜或聚乙烯，聚丙烯或聚乙烯為內(nèi)層的聚烴復(fù)合薄膜塑料袋，以及鋁塑等復(fù)合軟包裝袋的封口制袋。因具有連續(xù)封口的特點(diǎn)，可以制成各種規(guī)格尺寸的包裝袋，且可在各種包裝流水線上配合使用。適用范圍：應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥、水產(chǎn)、土特產(chǎn)、日用化妝品、服裝、電子元件、小五金、化工等產(chǎn)品的包裝封口廣泛應(yīng)。由帶傳動作為傳動裝置，實(shí)現(xiàn)自動打磨包裝設(shè)計。只需要人工換袋即可。進(jìn)行自動縫口。與此同時，還裝有溫度傳感器在加熱器上，可去控制熱合溫度和熱合時間，這樣對于不同的包裝袋都可以進(jìn)行自動縫口。熱封系統(tǒng)見圖3-3。當(dāng)與運(yùn)送板的傳送鏈保持同步運(yùn)行的推料桿將小型生物有機(jī)肥推入小型生物有機(jī)肥袋后，封裝機(jī)構(gòu)就從小型生物有機(jī)肥袋的兩側(cè)依次進(jìn)行折左舌、折右舌、折插蓋舌、壓蓋整形、成品輸出、空袋剔除等動作。本次設(shè)計的封裝機(jī)構(gòu)包括橫板、