立式計(jì)量包裝機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
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摘 要
立式計(jì)量包裝機(jī)
摘 要
本文說(shuō)明了顆粒包裝機(jī)的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)題目的選擇,設(shè)計(jì)方案的論證以及設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)果的分析。
該機(jī)為立式計(jì)量袋成型充填封口機(jī)多功能包裝機(jī).其運(yùn)動(dòng)方式采用連續(xù)式;計(jì)量裝置采用可調(diào)量杯容積式計(jì)量法;袋成型裝置采用象鼻成型器,并對(duì)其進(jìn)行了改型,經(jīng)過(guò)這種改型可以形成枕形袋;連續(xù)的運(yùn)動(dòng)方式采用輥式的縱封裝置和橫封,橫封輥兼有熱封和切斷的功能。
此次設(shè)計(jì)中還采用了光電標(biāo)定等技術(shù),與光電標(biāo)定相配合的傳動(dòng)裝置是伺服電機(jī)控制的行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu);在設(shè)計(jì)中采用了無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了包裝生產(chǎn)率的變化和包裝袋規(guī)格的變化。
關(guān)鍵字: 立式,充填,成型,封口,包裝機(jī)械。
目 錄
Abstract
My graduate design’s title is grain package machine. The main content is this machine’s mechanic part ,which is motor transmission and execute parts。
According to market investigation and some information, the packed thing I choose is very small pills like grain, the nature of the material decides that the machine’s style is standing。Because the product’s nature and the machine’s style, the transmission of the material mainly depends on its own weight. The measure method of the packed thing adopts the style of volume. For guaranting the accurate and for achieve the change of the volume. I choose the adjustable gauging cup。I design the machine’s execute part, such as package shape-mademaching, transverse-seal roller ,etc。 The shape-made maching adopts trunk shape-made machine and made some anger transverse-seal rokker cutting off the package while heat-sealing。
The motor’s sport mainly depend on mechanic components transmit to every execute component。In this design，I also adopt optical-electronic marking technology to control the control-cut-seal station’s accurate. The mechanic components that cooperate with which is cam, servo motor controlling planet rotating machine fitting together and just able velocity machine. For product outer package I also make construction design and some adorn design.
Key word: standing，filling，shape-made，closing，package machine。
目 錄
1 緒論………………………………………………………………………1
1.1 包裝概述………………………………………………………………1
1.2 包裝機(jī)械………………………………………………………………1
1.3 效益分析與環(huán)保分析…………………………………………………5
1.4 包裝設(shè)計(jì)的重要性……………………………………………………6
2 總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………7
2.1 象鼻成型器……………………………………………………………9
2.2 量杯式定容給料器……………………………………………………10
2.3 縱封器…………………………………………………………………12
2.4 橫封器…………………………………………………………………16
3 典型零件的校核…………………………………………………………20
3.1 電動(dòng)機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)…………………………………………………20
3.2 立軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………20
3.3 立軸上所受扭矩的計(jì)算………………………………………………20
3.4 齒輪受力分析…………………………………………………………21
3.5 求立軸上支反力和力矩………………………………………………22
3.6 按彎矩組合應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度………………………………………24
總結(jié)…………………………………………………………………………26
致謝…………………………………………………………………………27
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………28
附錄…………………………………………………………………………30
本科畢業(yè)論文
1 緒論
1.1包裝概述
包裝是一門(mén)新興學(xué)科,它是現(xiàn)代商品生產(chǎn)儲(chǔ)存、銷售和人類社會(huì)中不可缺少的重要組成部分。關(guān)于包裝的定義,起初過(guò)去只是認(rèn)為能很好的保護(hù)內(nèi)容品即可。然而隨著技術(shù)水平和生產(chǎn)力能力的提高，今天的包裝不僅僅是將內(nèi)容品包好而已，同時(shí)它還是一種保存容器，一種輸送容器另外還可以促進(jìn)產(chǎn)品的銷售。我國(guó)包裝定義如下：為保護(hù)產(chǎn)品，方便運(yùn)輸，促進(jìn)流通按一定的技術(shù)方法而采用的容器，材料及輔助物的總稱，也指為了達(dá)到上述的目的而采用容器材料及輔助物的過(guò)程中施加一定技術(shù)方法操作等的活動(dòng)。
隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)包裝這個(gè)概念有了越來(lái)越深的認(rèn)識(shí)，包裝的重要性有了越來(lái)越深的體現(xiàn)。無(wú)論在國(guó)內(nèi)或國(guó)外，包裝工業(yè)涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對(duì)人民生活，國(guó)際貿(mào)易和國(guó)防建設(shè)都帶來(lái)深刻的影響。我國(guó)包裝工業(yè)起步較晚，雖然近幾年發(fā)展較快，但仍然落后于英美等發(fā)達(dá)國(guó)家，盡快發(fā)展我國(guó)的包裝工業(yè)需要全民族的努力。
1.2 包裝機(jī)械
1．2．1包裝機(jī)械概述
包裝機(jī)械即完成部分包裝過(guò)程的一類機(jī)器，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國(guó)防等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝。包裝機(jī)械是產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證，因此包裝機(jī)械在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中起著重要的作用。近半個(gè)多世紀(jì)以米隨著生產(chǎn)與流通日益社會(huì)化、現(xiàn)代化產(chǎn)品包裝正以嶄新的面貌倔起，受到人們普遍重視。
現(xiàn)代包裝的基本含義是：對(duì)不同批量的產(chǎn)品，選用某種有保護(hù)性、裝飾性的包裝材料或包裝容器并借助適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段實(shí)施包裝作業(yè)以達(dá)到規(guī)定的數(shù)量和質(zhì)量,同時(shí)設(shè)法改善外部結(jié)構(gòu)，降低包裝成本,從而在流通直至消費(fèi)的整個(gè)過(guò)程中使之容易儲(chǔ)存搬運(yùn),防止產(chǎn)品破損變質(zhì),不污染環(huán)境,便于識(shí)別應(yīng)用和回收廢料,有吸引力，廣開(kāi)銷路，不斷促進(jìn)擴(kuò)大再生產(chǎn).
大量事實(shí)表明，實(shí)現(xiàn)包裝的機(jī)械化
和自動(dòng)化，尤其是實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性(或稱柔性)的自動(dòng)包裝線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向,同時(shí)也可獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益. 例如:
1) 能增加花色品種，改善產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力.
2) 能改善勞動(dòng)條化避免污染危害環(huán)境。
3) 能節(jié)約原樹(shù)林減少浪毀，降低成本。
4) 能提高生產(chǎn)效率，加速產(chǎn)品的不斷更新。
由此可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械化和建立現(xiàn)代包裝工業(yè)，乃是關(guān)系到國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的一件大事,也是搞好社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要內(nèi)容
1．2．2 我國(guó)包裝機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展
我國(guó)包裝工業(yè)起步較晚，雖然最近一些年發(fā)展很快，成就也很大，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比無(wú)論在產(chǎn)品品種，技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有很大差距。包裝機(jī)械產(chǎn)品的性能，外觀質(zhì)量有一定的差距；一些高新技術(shù)在我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)才剛剛開(kāi)始采用；另外我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品品種有很大的缺口。因此我們必須采用強(qiáng)有力的措施，進(jìn)一步加快包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展速度，為早日趕上世界先進(jìn)水平而奮斗！
我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)：引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，建立一批包裝機(jī)械骨干企業(yè)；大多數(shù)企業(yè)要重點(diǎn)發(fā)展小型包裝機(jī)械；在包裝機(jī)械生產(chǎn)中，大量引入高新技術(shù)，以滿足重點(diǎn)商品的包裝為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)展包裝機(jī)械新品科。
1．2．3 包裝機(jī)械的特點(diǎn)及發(fā)展方向
包裝機(jī)械是特殊類型的專用機(jī)械。由于包裝物品的多樣性和人們對(duì)包裝質(zhì)量的較高要求形成了包裝機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)作精確，運(yùn)動(dòng)速度快，工位多，工作協(xié)調(diào)可靠，故障發(fā)生率低等特點(diǎn)。因此要設(shè)計(jì)改善自動(dòng)包裝機(jī)及自動(dòng)包裝線的整機(jī)造型，總體布局。國(guó)外包裝機(jī)械的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：簡(jiǎn)單機(jī)械化，初級(jí)自動(dòng)化，自動(dòng)包裝生產(chǎn)線，電腦控制的高度自動(dòng)化生產(chǎn)線。經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展，國(guó)外包裝機(jī)械的工業(yè)形成了獨(dú)立完整的體系，成為機(jī)械制造業(yè)的一個(gè)重要分支，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：包裝機(jī)械生產(chǎn)穩(wěn)定增長(zhǎng)；包裝機(jī)械門(mén)類齊全，品種繁多；包裝機(jī)械生產(chǎn)自成體系，包裝機(jī)械的主要用戶行業(yè)為食品生產(chǎn)，飲料飲品，家庭清潔用品和化妝品產(chǎn)業(yè)，煙草業(yè)，醫(yī)藥用品等。近年來(lái)表明食品行業(yè)對(duì)包裝機(jī)械的需求增大。食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)了包裝機(jī)械更新?lián)Q代，從而推動(dòng)包裝機(jī)械科技的投入和科研的快速發(fā)展。
我國(guó)包裝機(jī)械的發(fā)展方向：(1)在發(fā)展專用機(jī)機(jī)種的同時(shí)，積極開(kāi)發(fā)通用包裝機(jī)。包裝機(jī)械在發(fā)展專用機(jī)種的同時(shí)，為滿足現(xiàn)代包裝的實(shí)際需要，正在不斷擴(kuò)大其通用能力，積極開(kāi)發(fā)各種通用包裝機(jī)。研制通用包裝機(jī)的目的，一是要適合被包裝物品包裝材料和包裝形式的多樣化；二是要照顧到制造使用單位的技術(shù)力量，設(shè)備配備和生產(chǎn)成本，因而國(guó)際包裝節(jié)日益重視包裝機(jī)的通用性，以便借助有限的機(jī)械設(shè)備獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。（2）包裝機(jī)械日益連動(dòng)化、高速化、自動(dòng)化。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況既要大力研制先進(jìn)的全自動(dòng)半自動(dòng)的包裝機(jī)，還要對(duì)某些行之有效，小巧的手動(dòng)包裝工具與裝置給以足夠的重視,以以發(fā)揮其相輔相成的作用。包裝自動(dòng)化的高低會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，能量的消耗，操作環(huán)境和勞動(dòng)生產(chǎn)率。實(shí)踐表明搞好包裝自動(dòng)化不但離不開(kāi)機(jī)電光液氣（包括射流）等常規(guī)手段相互滲透和配合，同時(shí)要因地制宜的吸收對(duì)改進(jìn)包裝機(jī)械確實(shí)有價(jià)值的部分，使之保持一定的生命力。包裝機(jī)械的作用是給有關(guān)行業(yè)提供必要的技術(shù)裝備,以完成所要求的產(chǎn)品包裝工藝過(guò)程。為了對(duì)包裝機(jī)械的發(fā)生和發(fā)展找出規(guī)律性認(rèn)識(shí)并制訂適當(dāng)?shù)膶?duì)策，有必要深入地了解它的一些特點(diǎn).
包裝機(jī)械為特殊類型的專業(yè)機(jī)械，機(jī)種繁多，綜合研究工藝、材料、設(shè)各乃是開(kāi)拓包裝新技術(shù)的根本途徑。
首先指出，包裝物品不僅花色品種多，而且大都是可變化的，如不同粘度的液體,不同粒度的散體和各種片狀、塊狀、束狀、環(huán)狀及異形的物體等。而正人們對(duì)食品、藥品、日用消費(fèi)品等的包裝還常提出更多更高的要求，以致在客觀上便形成了包裝機(jī)械突飛猛進(jìn)、更新較快的局面。
任何事物之間總有它們的共性與特性。若能按照具體條件探索出一種模塊化(或稱積木式)的包裝機(jī)械體系，通過(guò)適當(dāng)改變模塊的組合使之具有不同的功能和生產(chǎn)能力，那么必會(huì)有助于簡(jiǎn)化設(shè)備構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)化，縮短工作周期，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,如有的制袋成型充填機(jī),只配備幾種加料裝置就實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。
鑒于大多數(shù)包裝機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)作精確、遠(yuǎn)行速度快、工位多,所以應(yīng)力求其工作協(xié)調(diào)可靠,盡量少發(fā)生故障和誤動(dòng)作。為此，要設(shè)法改善自動(dòng)包裝機(jī)及自動(dòng)包裝線的整機(jī)造型、總體布局、故障顯示和安全防護(hù)等措施。
包裝材料是包裝工業(yè)的基礎(chǔ)。選擇合適的包裝材料為有效地利用資源，提高生產(chǎn)與運(yùn)輸效率,節(jié)約能耗,降低成本和廣開(kāi)銷路創(chuàng)造了有利的條件.在一般情況下紙木、塑料,玻璃,陶瓷、金屬等材料均各有其利弊，應(yīng)按具體條件經(jīng)綜合分折而決定取舍。
從五十年代路有機(jī)合成、金屬治煉等工業(yè)部門(mén)取得了迅速發(fā)展并給包裝工業(yè)部門(mén)提供了相當(dāng)豐富的新型材料、容器,涂料、油墨和粘合劑.從而使包裝的技術(shù)方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和所用的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生了革命性的變化。例如拉伸包裝、收縮包裝、噴霧包裝、真空充氣包裝,熱成型包裝、壓敏貼標(biāo)、高頻熱封等新技術(shù)和新裝備就是在那個(gè)時(shí)期應(yīng)運(yùn)而生的。
當(dāng)前，液體軟包裝尤其是無(wú)菌軟包裝發(fā)展很快.借助塑料、鋁箔、紙及其多層復(fù)合材料制作的各種形式的袋、管、杯、瓶、罐,大都用于充填果汁、牛奶、醬類、油脂、冰淇凌、洗滌劑和化妝品等物料。其優(yōu)點(diǎn)是，保護(hù)作用好,便于儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、攜帶、使用，而且資源豐富，成本低,能回收處理。但是，對(duì)于一般用途的大型容器,為增強(qiáng)牢固性和剛性，有的則以硬質(zhì)塑料來(lái)代替.今后.根據(jù)旅游、地質(zhì)勘探,國(guó)防建設(shè)的實(shí)際需要還得大力研究方便食品和方便口糧等包裝新技術(shù)，隨之將進(jìn)一步促進(jìn)包裝機(jī)械的革新與創(chuàng)造。
從發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)械水平來(lái)看，當(dāng)代包裝機(jī)械的發(fā)展動(dòng)向具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1.國(guó)際包裝界普遍認(rèn)為，提高包裝機(jī)械系列化標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平，建立組合化、機(jī)電一體化的現(xiàn)代包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)體系仍是今后一
個(gè)重要的發(fā)展方向。如臥式枕型包裝機(jī)，現(xiàn)已形成擁有完整系列及品種的組合化設(shè)備。只要更換主要操作部件，適當(dāng)調(diào)整有關(guān)參數(shù)。便可在較寬的尺寸范圍內(nèi)卷筒式柔性材料完成塊片、棒狀以及外形不規(guī)則的單個(gè)或多個(gè)物品的包裝。不少機(jī)種具有一機(jī)多用之特點(diǎn)，既可以進(jìn)行一般的枕型包裝，又能用于收縮包裝。
開(kāi)發(fā)與主機(jī)配套的輔助裝置是擴(kuò)充主機(jī)功能的重要一環(huán)。針對(duì)不同物料開(kāi)發(fā)的各式各樣的物料供送裝置供用戶選用，可提高包裝機(jī)的工作效率。如瑞士SIG公司生產(chǎn)的餅干喂料裝置達(dá)十多種;日本富士株式會(huì)社生產(chǎn)的糖塊供送裝置，可將一堆雜亂的糖塊逐一有序地送人
包裝工位。
開(kāi)發(fā)不同類型和規(guī)格的成型器對(duì)發(fā)揮臥式枕型包裝機(jī)的使用性能具有重要的作用。
袋成型填充包裝機(jī)將供料計(jì)量、封口切斷各部分做成專用或通和單元，再組配有關(guān)操作部件、傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，能適應(yīng)不同的袋型尺寸和包裝材料包裝液體、膏體、粉狀、顆狀物料。
德國(guó)ROVEMA公司的產(chǎn)品基本機(jī)型達(dá)12種派生的機(jī)型則有百余種，包裝袋的品種規(guī)格約30種，可配置的計(jì)量充填機(jī)構(gòu)有十幾種。
一般性能先進(jìn)的貼標(biāo)機(jī)都具有通用性強(qiáng)、貼標(biāo)速度快、調(diào)整簡(jiǎn)單之優(yōu)點(diǎn)，可在同一工位貼雙標(biāo)或多標(biāo)。原西德克朗斯公司生產(chǎn)的貼標(biāo)機(jī)每次可貼標(biāo)7個(gè)，貼標(biāo)速度達(dá)40000瓶/h。壓敏膠粘貼標(biāo)機(jī)是新型貼標(biāo)機(jī)，其中要執(zhí)行部分護(hù)為標(biāo)簽卷帶供送裝置、貼標(biāo)裝置以及貼標(biāo)光電定位裝置，更換這些部件或改變其工作方位，可完成平面、棱面、曲面、全周等形式的貼標(biāo)作業(yè)。
包裝機(jī)械發(fā)展到今天，其系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平不斷提高。有些國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)，通用件、標(biāo)準(zhǔn)件約占整機(jī)零部件的'I0 90，有的高達(dá)90，產(chǎn)品更新的速度很快.
2.包裝機(jī)械日趨高速化、自動(dòng)化和聯(lián)動(dòng)化。
機(jī)械設(shè)備的高速化是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)高速發(fā)展的根本措施，是提高設(shè)備生產(chǎn)率的主要途徑，故包裝機(jī)的工作速度是衡量其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。如今啤酒灌裝機(jī)的灌裝速度高達(dá)每小時(shí)10萬(wàn)瓶，日本產(chǎn)NW - 405型臥式枕型包裝機(jī)的包裝速度已達(dá)每小時(shí)1.5萬(wàn)包。當(dāng)然機(jī)械設(shè)備的高速化要受到多種客觀因素的制約，必須綜合權(quán)衡設(shè)備的使用量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、工作壽命、工作環(huán)境以及材料與能量的消耗等方面的利弊，才能做到工作速度的最佳選擇.
包裝機(jī)械的高速化，隨之對(duì)相應(yīng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)化和自動(dòng)化提出了更高的要求。
微電子技術(shù)和檢測(cè)元件的發(fā)展和利用，提高了產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，也提高了包裝機(jī)的自動(dòng)托程度。通常包裝機(jī)的生產(chǎn)速度越高，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作同步性和協(xié)調(diào)性要求越嚴(yán)。為保證包裝作業(yè)能夠可靠地進(jìn)行，自動(dòng)包裝機(jī)應(yīng)具有故障診斷和顯示功能，推行在線的自動(dòng)檢測(cè)與控制。據(jù)國(guó)外有關(guān)單位估計(jì)，因機(jī)器發(fā)生故障而造成停工的時(shí)間，80%用于尋找故障原因，10%用于尋找排除故障方法，檢修操作時(shí)間僅占10%現(xiàn)在英國(guó)Kister工廠生產(chǎn)的熱收縮包裝機(jī)都設(shè)有“自我診斷”電子設(shè)備，這種設(shè)備已有系列產(chǎn)品付諸實(shí)用。
為進(jìn)一步提高包裝設(shè)備的生產(chǎn)率，必須開(kāi)發(fā)與包裝機(jī)主機(jī)相配套的輔助裝置，以減少中間貯存節(jié)環(huán)所占用的空間和人力。將自動(dòng)包裝
機(jī)的主機(jī)與物料供送裝置、整理裝置、成品堆放裝置、打印裝置等相關(guān)設(shè)備按生產(chǎn)工藝過(guò)程要求，連接成連續(xù)化生產(chǎn)的包裝自動(dòng)線，這就要求各臺(tái)相關(guān)設(shè)備動(dòng)作協(xié)調(diào)，需精確、可靠、先進(jìn)的檢測(cè)控制技術(shù)來(lái)保證。
3.重視高新技術(shù)的應(yīng)用，使包裝機(jī)械的功能日趨先進(jìn)、可靠。
由于包裝機(jī)械動(dòng)作復(fù)雜而頻繁，執(zhí)行元件較多，若采用傳統(tǒng)的繼電器控制電路會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的故障率高，動(dòng)作不準(zhǔn)確、包裝質(zhì)量不穩(wěn)定、
停機(jī)維修時(shí)間多等弊病。因此，研制和發(fā)展包裝機(jī)時(shí)，重視高新技術(shù)的應(yīng)用，是提高其先進(jìn)性、可靠性的主要途徑。今后應(yīng)大力開(kāi)發(fā)以下技術(shù)。
1) 微機(jī)控制技術(shù)
2) 模糊優(yōu)化控制技術(shù)
3) 新型執(zhí)行機(jī)械
4) 新型傳動(dòng)系統(tǒng)
5) 傳感器的研究與開(kāi)發(fā)
6) 在線顯示技術(shù)
7) 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法
8) 現(xiàn)代制造技術(shù)
9) 先進(jìn)的新工藝將材料,工藝,技術(shù)三結(jié)合是開(kāi)拓發(fā)展機(jī)械的根本途徑.
1.3 效益分析與環(huán)保分析
目前我國(guó)包裝機(jī)械還處于小批量生產(chǎn)階段。其成本相對(duì)較高。每臺(tái)售價(jià)可達(dá)到15000－20000元之間。但它的需求量逐日增加，很有生產(chǎn)的前景。其價(jià)格與其生產(chǎn)的效益成正比，是值得推廣的。在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)污染，安全可靠。由于其包裝材料多為塑料，有一定的污染。
1.4 包裝設(shè)計(jì)的重要性
無(wú)論在國(guó)內(nèi)和國(guó)外，包裝已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對(duì)人民生活，國(guó)際貿(mào)易以及國(guó)防建設(shè)等都帶來(lái)了深刻的影響。隨著人民生活水平的不斷提高，物質(zhì)和精神生活上都有了更高的要求，很難想象現(xiàn)代生活中如果沒(méi)有了包裝會(huì)是什么樣的，但是我國(guó)的包裝業(yè)起步相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較晚的。在二十世紀(jì)英、美等發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)利用包裝作為促銷商品的手段，尤其是在二十世紀(jì)三十年代的世界性經(jīng)濟(jì)危機(jī)中，美國(guó)普遍利用近代包裝技術(shù)作為商品廣告的媒介，大大的促進(jìn)了商品的推銷，在美國(guó)包裝工業(yè)是僅次于汽車(chē)鋼鐵等的第四大產(chǎn)業(yè)，我國(guó)的包裝工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家比較起來(lái)可以說(shuō)還處于很幼稚的階段。為了快速的發(fā)展我國(guó)的包裝工業(yè)，需要加快步伐研制出適合中國(guó)國(guó)情的先進(jìn)的包裝設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)的不少?gòu)S家引進(jìn)了一部分國(guó)外的設(shè)備，但是由于吸收跟消化都跟不上，帶來(lái)了一系列的問(wèn)題：比如工人素質(zhì)問(wèn)題，原材料問(wèn)題，零部件配套問(wèn)題等等等等…所以說(shuō)目前進(jìn)行包裝機(jī)方面的探討研制出適合我國(guó)國(guó)情的、集幾點(diǎn)液一體的機(jī)械設(shè)備勢(shì)在必行。
對(duì)于做畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，畢業(yè)設(shè)計(jì)無(wú)疑是一次很好的學(xué)習(xí)和鍛煉自己的機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)和融會(huì)貫通。以前所學(xué)的全都是課本上的理論性的知識(shí)，而這樣的一次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們將課本知識(shí)和實(shí)際問(wèn)題緊密的聯(lián)系到一起了，綜合的運(yùn)用了所學(xué)的理論知識(shí)和技能。另外通過(guò)做畢業(yè)設(shè)計(jì)還提高了我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；培養(yǎng)收集、閱讀和分析參考資料，運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書(shū)，編寫(xiě)技術(shù)工作文件的能力；培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究，運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理能力；培養(yǎng)翻譯外文資料的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算和制圖等基本技能。對(duì)于即將走向工作崗位的同學(xué)門(mén)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，給以后的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)每位畢業(yè)生來(lái)說(shuō)都是非常重要的，是大學(xué)生活中不可缺少的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。雖說(shuō)我們的這次設(shè)計(jì)只能作為一次練習(xí)，但是我個(gè)人認(rèn)為這的確是一次具有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)練習(xí)。所以我們必需要認(rèn)真的對(duì)待這次的實(shí)際任務(wù)，努力的完成好這次設(shè)計(jì)的任務(wù)。
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2 總體設(shè)計(jì)
顆粒包裝機(jī)械用來(lái)將顆粒狀或粉狀等物料充填到包裝袋中，其中的包裝袋是柔性材料經(jīng)成型器形成的，然后再進(jìn)行封合，切斷的包裝機(jī)器。此類機(jī)械屬于制袋或給袋充填封口合切斷多功能包裝機(jī)的范疇。
包裝材料要有一定的熱封性能，塑料薄膜以其良好的保護(hù)性，來(lái)源豐富，質(zhì)輕，廉價(jià)，易于印刷。這些包裝材料被制成的袋子輕巧，美觀，實(shí)用，氣密性強(qiáng)等特點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣，近二十年來(lái)迅速擴(kuò)大到食品，醫(yī)藥農(nóng)副產(chǎn)品等生產(chǎn)部門(mén)。
可熱封薄膜包裝材料制成的包裝袋的形式多樣，我選用搭接式。這種機(jī)構(gòu)的袋子外形美觀，容量相對(duì)也較大，比較適合中袋包裝。
該機(jī)器的工作原理:物料在計(jì)量機(jī)構(gòu)中稱量之后，送制袋－成型－充填－封口機(jī)；物料再送到充填封口部件之前，包裝材料通過(guò)各種傳動(dòng)部件送到成型器以及下料筒；再進(jìn)行縱封橫封。橫封時(shí)剪切，剪切后的橫封是一個(gè)袋頂另一個(gè)袋的袋底；橫封后充填物料；物料充填后又一個(gè)循環(huán)開(kāi)始。根據(jù)調(diào)研合查閱資料總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn)，對(duì)顆粒包裝機(jī)的傳動(dòng)方案確定如下：圖2－1
圖2-1 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
此顆粒包裝機(jī)具有較多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以采用分流傳動(dòng)，這樣有利于安排傳動(dòng)路線，提高傳動(dòng)效率和縮小傳動(dòng)元件的機(jī)構(gòu)尺寸。大致的傳動(dòng)方案如下：電動(dòng)機(jī)經(jīng)無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)到減速器，再由一對(duì)鏈輪把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳到主軸。主軸上的偏心鏈輪機(jī)構(gòu)控制橫封輥；一對(duì)錐齒輪嚙合把主軸的水平轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為立軸的豎直轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)量杯式給料盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一部分通過(guò)滑移式齒輪和無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)縱封輥實(shí)現(xiàn)縱封。由此完成了制袋－充填－縱封－橫封的整個(gè)過(guò)程。
電動(dòng)機(jī)部分的無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)，本機(jī)采用的無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)包裝速度在60－120袋/分范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，圖2－2所示的為無(wú)級(jí)調(diào)速裝置的示意圖。通過(guò)按鈕1的順、逆轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)可動(dòng)盤(pán)上下移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)速度的增、減。達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速的目的。另外，包裝材料的供送的動(dòng)力來(lái)源是縱封輥機(jī)械牽引力。
1、旋鈕 2、動(dòng)盤(pán)
圖2-2 無(wú)級(jí)調(diào)速裝置示意圖
下面是各部分的具體介紹。
2.1 象鼻成型器
象鼻成型器可以看作是在U型成型器基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)做一些修改而形成的。成型器如圖2－3所示。外包裝薄膜通過(guò)該成型器時(shí)，彎折比較平穩(wěn)，成型器阻力小，其設(shè)計(jì)和制造比翻領(lǐng)式方便。它的主要不足是結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大，一只成型器僅適應(yīng)一種袋寬。象鼻成型器比較適合三面封口扁平袋，為了使這種成型器也適合搭接式的枕型袋。
成型器的尺寸由袋寬來(lái)決定，袋寬為160mm，因此成型器的尺寸設(shè)計(jì)如下：
設(shè)計(jì)此成型器時(shí)選三角板的安裝角則依據(jù)包裝機(jī)械原理與設(shè)計(jì)358頁(yè)公式：
sinɑ＝tan? 即?＝arctan（sinɑ）可得?＝12o，
三角板的頂高：a＝b/sin?＝160/sin12o=712mm
圓弧槽圓弧部分的半徑：R＝（0.1－0.3）×b＝（0.1－0.3）×160＝16－48mm 選r＝45mm
由圓弧槽連接位置：取L＝64mm
象鼻成型器的兩側(cè)均加裝護(hù)邊，以便控制卷帶走偏現(xiàn)象。護(hù)邊寬度m＝18mm。根據(jù)結(jié)構(gòu)及工藝要求，截去U型槽的PQEF部分?？v封輥回轉(zhuǎn)半徑，要求PQ>2r，取PQ＝150mm。 m=26，要求QE＝150mm。最后將U型槽成型部分的開(kāi)口向內(nèi)卷曲，以便縱封封口。
圖2-3 象鼻成型器
2.2 量杯式定容給料器
量杯式計(jì)量裝置是容積充填法中的一種，是通過(guò)容積來(lái)衡量充填物料的數(shù)量，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，充填速度快，鑒于以上原因我選擇用可調(diào)量杯式定容機(jī)構(gòu)。
圖2-4 可調(diào)量標(biāo)式定容裝置
2．2．1 工作原理
該機(jī)構(gòu)有儲(chǔ)料斗，旋轉(zhuǎn)盤(pán)，定盤(pán)，計(jì)量杯（包括固定杯，可調(diào)杯），上刮版，下刮版，調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。貯料斗固定在設(shè)備的上方，下部裝有均勻分布在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上兩個(gè)或多個(gè)計(jì)量杯?？烧{(diào)杯上端固定杯子外表面，下端定盤(pán)接觸，在定盤(pán)上滑動(dòng)，固定杯與可調(diào)杯內(nèi)表面組成的內(nèi)腔為計(jì)量腔，可調(diào)杯與定盤(pán)在調(diào)整機(jī)構(gòu)作用下，可上下滑動(dòng)，以改變計(jì)量容積。上刮板固定在料斗上且有兩個(gè)組件（收集板，刮平板）組成，保證旋轉(zhuǎn)盤(pán)上不堆積物料和各計(jì)量杯之間料高一致；下刮板固定在可調(diào)杯后，與可調(diào)杯同步旋轉(zhuǎn)，并將可調(diào)杯滲出的物料刮至排料口落入包裝袋中。當(dāng)計(jì)量杯旋轉(zhuǎn)到貯料斗下方時(shí)，物料在重力作用下從料斗流入到計(jì)量腔中，超出杯口的物料被上刮版刮走；當(dāng)計(jì)量杯又轉(zhuǎn)到定盤(pán)的排料孔時(shí)，計(jì)量腔中的物料自動(dòng)落入包裝袋中，完成一次充填過(guò)程。
2．2．2 貯料斗
形狀：防止物料結(jié)拱，無(wú)死角和易于定位，采用上圓柱下圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)。料斗傾角一般選用65－70度。
2．2．3 計(jì)量杯數(shù)量
常用1、2、3、4、5、6、7、8等，如何選擇一合適數(shù)量，主要以充填速度與精度、單或雙公位數(shù)、加工成本等因素綜合考慮。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，計(jì)量杯數(shù)量選用偶數(shù)易于旋轉(zhuǎn)盤(pán)分度，易于加工，所以根據(jù)這些情況我選擇的計(jì)量杯數(shù)量為4個(gè)。
2．2．4 計(jì)量杯容積
固定量杯和可調(diào)量杯包圍的內(nèi)腔容積
V＝V定＋V調(diào)＝（D1h1＋D2h2）
式中 V－計(jì)量杯容積，mm3
V定—固定杯內(nèi)腔容積，mm3
V調(diào)—可調(diào)杯內(nèi)腔包圍的有效容積，mm3
D1—固定杯內(nèi)腔直徑，mm
D2—可調(diào)杯內(nèi)腔直徑，mm
h1— 固定杯高度，mm
h2—可調(diào)杯有效高度 mm
量杯的最大容積 V＝1000ml
上量杯的容積定位 V定＝450ml
由體積公式 Jir12i＝450cm3
取r＝40mm 得 I＝90mm
下量杯的容積 V調(diào)＝V－V定
V調(diào)＝550ml
取 R2＝43mm
得 L=100mm
2.2.5 材料
固定杯：1Gr18Ni9Ti 不銹鋼材料。
可調(diào)杯：因其套在固定杯的外表面且之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且還在定盤(pán)上滑動(dòng)，為了減小磨損與摩擦，所以需要選擇用耐磨與減磨材料。如尼龍6或聚四氟乙烯塑料。
2．2．6 旋轉(zhuǎn)盤(pán)，定盤(pán)
從結(jié)構(gòu)上看旋轉(zhuǎn)盤(pán)直接與起支撐作用的傳動(dòng)軸相連，因盤(pán)是均勻旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大的話，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣性就越大，可減小外界沖擊對(duì)設(shè)備的影響。但旋轉(zhuǎn)盤(pán)直徑和質(zhì)量與計(jì)量杯數(shù)和選材厚度有關(guān)，為了減少設(shè)備造價(jià)，保證盤(pán)面剛性及工作要求，盤(pán)徑以固定杯的外延到盤(pán)邊的最短距離不大于15－20mm，盤(pán)厚取10－12mm為宜。
定盤(pán)與調(diào)整機(jī)構(gòu)固聯(lián)，只上下移動(dòng)，不轉(zhuǎn)動(dòng)。盤(pán)徑和旋轉(zhuǎn)盤(pán)相同也可大于5－10mm，盤(pán)厚的大小以保證剛性為主，取12－16mm能滿足要求。
2．2．7 料盤(pán)轉(zhuǎn)速與其它機(jī)構(gòu)配合的關(guān)系
立軸上端齒數(shù)z＝20，離合器齒輪齒數(shù)z＝80.因此，料盤(pán)轉(zhuǎn)速與縱封輥轉(zhuǎn)速之間有如下一個(gè)關(guān)系：
立軸的轉(zhuǎn)速 n＝102r/min
料盤(pán)的轉(zhuǎn)速 n1＝z÷z1×n＝25.5r/min
n＝4×n1＝4×25.5＝102r/min
縱封輥轉(zhuǎn)速正好與橫封輥轉(zhuǎn)速相同 n2＝102r/min
四個(gè)量杯剛好實(shí)現(xiàn)袋成型與充填、封切的配合每封切一次料盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)量杯。
2.3 縱封器
立式連續(xù)包裝機(jī)采用輥式縱封器主要完成袋筒成型后的縱邊封合。連續(xù)式縱封器的熱封結(jié)構(gòu)是作等速相向回轉(zhuǎn)的一對(duì)滾筒，它對(duì)袋筒兼有施壓，牽引，加熱封邊的作用。
立式顆粒包裝機(jī)采用輥式縱封器。熱封結(jié)構(gòu)是做等速相向回轉(zhuǎn)的一對(duì)滾筒。它對(duì)袋兼有施壓，牽引以及加熱封邊的作用。在熱封期間，熱量由滾筒內(nèi)的電熱絲通電后供給常熱式輻射加熱，使熱熔性的塑料進(jìn)入兩滾筒的熱合接觸面相互粘合而形成一道密合的縱縫。
如圖所示，滾式縱封器主要由縱封輥加熱線圈和軸承等組成，縱封輥的滾面寬通常為10－20mm，我選擇輥面為16mm，工作表面上有網(wǎng)紋，以適應(yīng)各種薄膜熱封的需要，更利于袋筒的密封要求。滾筒材料選用45號(hào)鋼。
圖 2-5 輥式縱封機(jī)
為了使印有商標(biāo)圖案的卷筒式膜在連續(xù)供送中達(dá)到準(zhǔn)確位置切斷，需要隨機(jī)微調(diào)滾筒速度，而這是靠帶有光電傳感器的自動(dòng)控制裝置，并在傳動(dòng)系統(tǒng)中配置一套齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常用圓柱齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)。如圖所示，中心輪和蝸桿為輸入端，其中中心輪由分配軸傳動(dòng)，伺服電機(jī)帶動(dòng)蝸桿控制渦輪正反轉(zhuǎn)，而與行星輪相連的輸出軸通過(guò)外部的串聯(lián)齒輪組驅(qū)動(dòng)縱封輥。
在正常生產(chǎn)中，水平軸輸入的角度一般保持不變，由于光電信號(hào)能控制伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn)，因而，渦輪，蝸桿輸入的角速度無(wú)論在大小或方向上都是可以改變的。對(duì)渦輪的角速度來(lái)說(shuō)，有可能會(huì)出現(xiàn)三種狀態(tài)：第一種是與袋筒上色標(biāo)滯后相對(duì)應(yīng)的，這個(gè)時(shí)候光電裝置發(fā)訊差動(dòng)機(jī)構(gòu)則比正常輸出的速度偏大些。此時(shí)兩個(gè)輸入軸做同向回轉(zhuǎn)。第二種狀態(tài)是表示袋筒運(yùn)行正常，無(wú)信號(hào)輸入，伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，僅分配軸傳動(dòng)差動(dòng)機(jī)構(gòu)，此時(shí)縱封輥的轉(zhuǎn)速正是傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速。第三種狀態(tài)，表明與袋筒上色標(biāo)的超前相對(duì)應(yīng)的其實(shí)光電裝置也發(fā)訊號(hào)，差動(dòng)機(jī)構(gòu)比正常輸出的角速度偏小些，此時(shí)兩個(gè)輸出軸做相反的回轉(zhuǎn)。對(duì)于縱封輥的轉(zhuǎn)速，為了確切實(shí)現(xiàn)所需的補(bǔ)償量，必需合理控制和調(diào)整伺服電機(jī)對(duì)渦輪蝸桿的每次動(dòng)作時(shí)間。
光電標(biāo)定的進(jìn)退補(bǔ)償基本原理：在連續(xù)袋成型充填封口機(jī)上，以決定包裝機(jī)的橫向封切速度作為基準(zhǔn)，調(diào)整包裝材料的供送縱封速度，以保證在預(yù)定的正確位置進(jìn)行產(chǎn)品的橫封和切斷，使商標(biāo)完整無(wú)損。
圖2－6 伺服電機(jī)控制的圓柱齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)
圖所示有卷標(biāo)卷材連續(xù)供送定位工作原理。圖中三個(gè)凸輪a，b，c安裝在同一回轉(zhuǎn)軸上，其凸輪a的作用是通過(guò)光電頭送來(lái)的脈沖信號(hào)來(lái)判斷包裝材料的供送快慢，凸輪a由兩片組成，分別控制微動(dòng)開(kāi)關(guān)16和17。若凸輪控制微動(dòng)開(kāi)關(guān)16和17處于I區(qū)時(shí)，橫封切斷裝置正好處于切斷位置。若此時(shí)光點(diǎn)頭由脈沖信號(hào)輸出，說(shuō)明包裝材料的供應(yīng)速度和橫封同步，微動(dòng)開(kāi)關(guān)16和17均處于斷開(kāi)狀態(tài)伺服電機(jī)動(dòng)作。當(dāng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)16和17處于II區(qū)狀態(tài)，光電頭才發(fā)出信號(hào)，表明供送材料速度慢了，這時(shí)微動(dòng)開(kāi)關(guān)16處于斷開(kāi)狀態(tài)，而微動(dòng)開(kāi)關(guān)17接通，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)差動(dòng)機(jī)構(gòu)使包裝材料供應(yīng)速度加快。當(dāng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)處于III區(qū)狀態(tài)，而微動(dòng)開(kāi)關(guān)16接通，光電頭才發(fā)出信號(hào)表明包裝材料供送快了，此時(shí)微動(dòng)開(kāi)關(guān)17處于斷開(kāi)狀態(tài)，而微動(dòng)開(kāi)關(guān)16接通伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)差動(dòng)機(jī)構(gòu)使包裝材料供送速度減慢。補(bǔ)償?shù)拇笮t由凸輪控制。凸輪就每包裝兩包產(chǎn)品轉(zhuǎn)一周，并在橫封切斷裝置處于正確封切位置前后30mm區(qū)間打開(kāi)，讓光電檢測(cè)器放大信號(hào)通過(guò)，保證光電系統(tǒng)的可靠工作。通過(guò)這套裝置，保證橫切斷位置控制在允許的范圍內(nèi)，達(dá)到商標(biāo)圖案完整。
凸輪a
圖2－7 凸輪機(jī)構(gòu)
縱封輥徑的設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)速的調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：
包裝袋的三個(gè)基本尺寸為100mm，150mm，250mm，設(shè)計(jì)縱封輥每轉(zhuǎn)一剛
好縱封一個(gè)250mm的袋，及縱封輥的轉(zhuǎn)速n＝102r/min，則有縱封輥半徑r，而2πr=250,r=40mm當(dāng)縱封長(zhǎng)為100mm的袋子時(shí),縱封輥的轉(zhuǎn)速n1=100/250,n1=0.4n
當(dāng)縱封長(zhǎng)150mm的袋子時(shí),縱封輥的轉(zhuǎn)速n2=150/250,n2=0.6n
即第一 種袋型縱封輥的轉(zhuǎn)速n1=40.8r/min
第一對(duì)配合齒輪的傳動(dòng)比 i1=0.4
第二種袋型縱封輥的轉(zhuǎn)速 n2=61.2r/min
第二對(duì)配合齒輪的傳動(dòng)比 i2=0.6
縱封輥的轉(zhuǎn)速是由傳動(dòng)部分的滑移齒輪來(lái)調(diào)整的.設(shè)第一種袋型的嚙合齒輪齒數(shù)z1=20,z2=50,則齒輪的中心距a=m/2(z1+z2)=2.5/(20+50)=87.5mm,按傳動(dòng)比和中心距得到其它兩對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)分別為z3=26,z4=44,z5=z6=35.
2.4 橫封器
我設(shè)計(jì)的顆粒包裝機(jī)屬于立式袋裝機(jī),因此采用了一種連續(xù)橫封器結(jié)構(gòu).每一個(gè)橫封輥上均勻?qū)ΨQ分布兩只熱封頭,由電熱絲加熱,并自動(dòng)進(jìn)行恒溫控制.熱封所需的壓力可借助兩側(cè)的壓縮彈簧加以適當(dāng)調(diào)節(jié).
1-主動(dòng)齒輪; 2-橫封輥; 3-電熱管; 4加壓彈簧;5-機(jī)架;
6-調(diào)節(jié)套筒; 7-鎖緊螺母; 8-支架; 9-滑環(huán); 10-碳刷.
圖2-8 橫封器
當(dāng)縱封輥的轉(zhuǎn)速改變,而橫封輥的轉(zhuǎn)速不變時(shí),由于橫封時(shí)瞬時(shí)線速度與料袋膜的線速度不一致,而使料袋膜起皺或拉伸過(guò)度,甚至折斷.為了解決這個(gè)問(wèn)題,我在橫封輥的傳動(dòng)鏈中采用可調(diào)式偏心鏈輪機(jī)構(gòu),用于調(diào)整橫封瞬時(shí)線速度與料袋膜線速度相一致?？烧{(diào)式偏心鏈輪機(jī)構(gòu)如圖所示：
1、滾花手輪；2、主動(dòng)鏈輪；3、套筒滾子鏈；4、從動(dòng)鏈輪；5、張緊鏈輪
圖2－9 偏心鏈輪不等速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
在偏心鏈輪面上制有刻度標(biāo)尺，數(shù)值與料袋長(zhǎng)度成正比，根據(jù)不同的料袋長(zhǎng)度調(diào)整偏心鏈輪的偏心距。調(diào)整時(shí)首先松開(kāi)調(diào)整螺桿上的鎖緊螺母，然后轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺桿，使偏心鏈輪所需調(diào)整刻度值對(duì)準(zhǔn)傳動(dòng)軸中心，調(diào)節(jié)好之后，將其鎖緊即可。偏心鏈輪偏心位置相對(duì)橫封輥位置的調(diào)整如下：
圖中，偏心鏈輪和鏈輪I的齒數(shù)相同，前后橫封輥齒輪的齒數(shù)相同，后橫封輥齒輪的齒數(shù)是齒輪I齒數(shù)的2倍。這樣，則偏心鏈輪沿傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)一圈，鏈輪I，齒輪I也相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)一圈，而前，后橫封輥齒輪只轉(zhuǎn)動(dòng)了半圈。這就是說(shuō)，偏心鏈輪繞傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)一圈，橫封輥轉(zhuǎn)了半圈，封一帶。經(jīng)主機(jī)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)，當(dāng)前橫封輥上的A點(diǎn)與后橫封輥上的B點(diǎn)重合時(shí)，調(diào)節(jié)偏心軸的位置，使得偏心鏈輪的偏心方向與鏈條緊邊運(yùn)動(dòng)軌跡的方向相互垂直，并使得偏心軸處于鏈條緊邊一側(cè)，然后齒輪I與后橫封輥齒輪相嚙合即可。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行到圖上的位置的時(shí)候，偏心軸距鏈條緊邊的距離最短，相應(yīng)的A，B兩點(diǎn)的瞬時(shí)線速度也就最小，這就保證了橫封的時(shí)候速度的平緩，并且瞬時(shí)線速度與料袋膜的線速度相一致。
偏心鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算：
1) 偏心距
不同的袋長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的主動(dòng)鏈輪偏心距。
E＝|1-if| R
If=L/Lp
L-袋長(zhǎng)
L平均袋長(zhǎng)
2) 鏈輪的節(jié)圓半徑
初算 R = (d/2+B)×Lp/Lmin
＝（30/2+15）× 160/100
= 48mm (1)
實(shí)用中鏈輪的節(jié)圓半徑R還要受鏈條節(jié)距P以及鏈輪齒數(shù)Z的約束。由鏈傳動(dòng)的基本原理我們可以知道：
R＝1/2 Pcsc 180o/Z (2)
由（1）、（2）得出 Z＝21
則鏈輪的節(jié)圓半徑R＝1/2×15.875×csc 180o/21
R= 53mm
3) 主從動(dòng)鏈輪傳動(dòng)軸的中心距
鏈輪的頂圓直徑 Dd＝P （0.6＋ctg 180o/21）
=15.875×（0.6＋180o/21）
=114mm
該機(jī)構(gòu)的最小中心距Lmin≥Dd＋emax＋Δ
＝153mm
取L＝24mm
圖2-10 偏心鏈輪與橫封輥相對(duì)位置示意圖
3 典型零件的校核
3.1 電動(dòng)機(jī)的類型及機(jī)構(gòu)形式
由于該包裝的傳動(dòng)速度較慢，功率也不大，啟制動(dòng)也不頻繁，載荷平穩(wěn)，沖擊性小，因而選用Y90S－4 型三相異步電動(dòng)機(jī)。
查表可知：電動(dòng)機(jī)的額定功率：P＝1.1Kw
電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速：n＝1500r/min
電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速：n＝1400r/min
3.2 立軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
立軸的軸徑最大直徑為36mm，在軸上有兩個(gè)角接觸軸承，在立軸的上端和下端分別通過(guò)平鏈與一直齒輪的圓錐齒輪鏈接，以傳送運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
具體結(jié)構(gòu)如下；
3.3 立軸上所受扭矩的計(jì)算
立軸上的功率通過(guò)齒輪嚙合的方式傳動(dòng)料盤(pán)的轉(zhuǎn)軸。
已知料盤(pán)的半徑R＝220mm，h＝50mm，滿載時(shí)的料盤(pán)總重量M，量杯的最大容積為1000ml，而量杯最大質(zhì)量是1000克。
m 1 ―――四個(gè)量杯所盛的物料的質(zhì)量，
m 1 ＝ 4×1000＝4000克
m 2 為料盤(pán)內(nèi)所盛物料的質(zhì)量
料盤(pán)的容積V＝πR2h＝π×2202×50÷103＝759808ml
由于物料只存在于料盤(pán)的一側(cè)，故
m 2＝1/2 ρV＝1/2×1000/1000×7598.8＝3799.4克
m 2≈3800克
m 3為料盤(pán)質(zhì)量
m 3＝3500克
M＝m 1＋m 2＋m 3＝4000＋3800＋3500＝11300克＝11.3 Kg
利用剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程，即剛體對(duì)定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的乘積，等于作用于剛體的主動(dòng)力對(duì)該軸矩的代數(shù)和。
角速度的變化量 △ω＝2πn/60
立軸轉(zhuǎn)速n＝102r/min
立軸上的齒輪Z＝20 料盤(pán)轉(zhuǎn)速上齒輪Z1＝80，致使料盤(pán)主軸所獲得的轉(zhuǎn)速
n1＝102×Z/ Z1 =102×20/80=25.5r/min
△ω＝
ε＝/s2
據(jù)上述定理
料盤(pán)軸功率P1＝T×n19.55×104＝＝19.5×10－3KW
料盤(pán)主軸傳到主軸上，齒輪傳遞功率 ＝0.98
所以，主軸的功率P＝P1/＝19.5×10－3/0.98=19.9×10－3KW
主軸轉(zhuǎn)矩 T＝9.55×103×P/n=1.900N.m
3.4齒輪受力分析
3．4．1 錐齒輪受力
Z1＝25，m1＝2.5 d1＝62.5 1＝20o，1＝45o
dm 為齒輪齒寬中點(diǎn)的分度圓直徑 ：dm＝d1－b×sin1 =62.5-1.5×sin45o＝51.89mm
圓周力Ft1 ＝2T/ dm = 2×1.900/50×10－3 ＝27.66N
法向力 F ＝Ft2/cos =76/cos20o =80.88N
3.5 求立軸上支反力和力矩
在垂直面內(nèi)求支反力
R1v ＝[Fr2l2＋Fr1（l＋l2）－Farl]/l
=
= 25.83N
R2v =-[Fr1l1+Fr1(l+l2)-Fa1r1]/l
=-
=-34.64N
在水平面內(nèi)求支反力：
R1H ＝[－Ft2l2＋Ft1（l＋l1）]/l
= [-76×84.5+73.23×(43.5+38.2)]/382
= 1.15N
R2H = [-Ft1l1-Ft2(l+l1)]/l
= [-76×(84.5+382)+73.23×42.5]/382
=76.52N
繪制垂直面的彎矩圖：
繪制水平面的彎矩圖：
3.6 按彎矩組合應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
選擇危險(xiǎn)截面，按彎矩圖危險(xiǎn)截面在A處，合成彎矩圖
求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T＝Ft2＝1.9000N.M
所以該軸合格。
總 結(jié)
本次設(shè)計(jì)主要是在華順明老師的指導(dǎo)下完成的，在此向各位老師們表示衷心的感謝。這次設(shè)計(jì)是大學(xué)以來(lái)最有系統(tǒng)、最獨(dú)立、最完善的一次設(shè)計(jì)，也是得到老師們最多關(guān)心和指教的一次設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中有許多不懂的知識(shí)，因?yàn)橛羞@么多老師的悉心指點(diǎn)所以我才能夠順利而且很好的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)中所學(xué)的知識(shí)和培養(yǎng)的能力在今后的學(xué)習(xí)和工作中也將給我很大的幫助和啟發(fā)。本次設(shè)計(jì)主要是繼承以往的知識(shí)，使其熟練掌握，并能夠運(yùn)用這些知識(shí)，加以拓展。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了如何查找資料，如何將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于具體的產(chǎn)品，如何將知識(shí)融會(huì)貫通。
本論文旨在通過(guò)對(duì)立式包裝機(jī)的設(shè)計(jì)來(lái)加深對(duì)起重機(jī)的認(rèn)識(shí)，了解其結(jié)構(gòu)、組成、材料、作用等基本知識(shí)。進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力和鞏固所學(xué)過(guò)的包裝機(jī)械及機(jī)械零件的理論知識(shí)。并用CAD制圖，了解計(jì)算及輔助設(shè)計(jì)。由于本人學(xué)識(shí)有限論文和設(shè)計(jì)中存在許多問(wèn)題和不足，敬請(qǐng)各位老師提出意見(jiàn)并批評(píng)指點(diǎn)。在這里表示感謝。
吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文
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