颗粒自动包装装置

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1、 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 1 页 共 34 页1 1 引言（或绪论）引言（或绪论）包装工业作为国民经济的重要支柱之一，其在国民经济中发挥着巨大的作用。包装机械是实现产品包装机械化、自动化的根本保证。为包装业提供重要的技术保障的正是包装机械，它在众多领域生产中尤其是包装业的发展过程中有着着重要的作用。（1）它使生产效率有了很大的提高。如饮料灌装机的生产能力可达到 50000 瓶/小时，又如包装糖果，每人每班可以包装 50kg 而机械包装则可以包装 500kg 以上。（2）大幅降低工人的劳动强度，改善劳动条件。工人能利用机械包装解决紧张繁琐的重复的劳动这个问题，而且可

2、以减少对人体有害的可能。（3）可以降低生产成本，节约材料，保护环境。在手工包装过程中操作不当，容易造成液体物料的外溅以及粉末原料的飞扬现象，而采用机械包装能减少原料的耗散。（4）品质保证以吸引更多的顾客。比如糖果等的包装，由于包装机械的使用，人只能间接接触原料，同时可以减少在空气中的停留时间，增加安全系数，达到改善市场销售竞争力的目的。1.11.1 概述概述我的设计是一个颗粒状中药的自动包装装置，其采用卷筒式包装材料,在装置上实现包括自动制袋、装填、封口、切断等在内的全部包装工序.其包装材料平常用的较多的是单卷薄膜制袋。1.21.2 包装袋的袋形及选择包装袋的袋形及选择1.2.1 包装袋的类型

3、本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 2 页 共 34 页a.纵封搭接袋 b.纵封搭接侧边折叠袋 c.三面封口袋 d.四面封 口袋 e.尖顶角形袋 f.椭圆柱形袋 g.三角形袋 h.立方柱形袋 图 1.1 各种袋型1.2.2 包装袋的选择此次药物包装装置采用包装机上直接成型充填，而不是预成型的包装袋。在上图各种类型的袋型中，用于充填粉料、颗粒物料的主要是扁平形袋，而且四边、三边折压封口袋的封口牢度较好。综上此次中药以颗粒的形式呈现，故包装袋选用四边或者三边折压封口袋。1.3 包装机的类型及选择1.3.1 三角形成型制袋式袋装机1.3.2 U 形成型制袋式袋装机 1卷筒薄膜 2导

4、辊 3成型器 4导杆 5张口器 6横封器7加料器 8纵封牵引器 9分切刀 10成品袋图 1.2 卧式间歇制袋三边封口包装机本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 3 页 共 34 页1-U型成型器,2-纵封辊,-横封辊,4-切刀 图1.3 U型成型器制袋式袋装机 1.3.3 象鼻成型制袋式袋装机1-象鼻成型器，2-加料斗，3-纵封辊，4- 横封辊，5-切刀 图1.4 鼻成型器制袋式袋装机1.3.4 双卷四面封口扁平式袋装包装机本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 4 页 共 34 页1-加料管,2-双道纵封辊,-横封器,4-切刀 图1.5 双卷筒四面封口扁平袋袋装

5、机1.3.5 翻领成型器制袋装包装机1-加料管，2-翻领成型器，3-纵封辊，4-横封辊 图 1.6 翻领成型器制袋式袋装机1.3.6 方案比较和选择考虑到经济方面，四边封口比较耗材，造价会略有升高，所以选用三边封口的方案，综合考虑以上条件，选择翻领成型器制袋式袋装机。 。本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 5 页 共 34 页本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 6 页 共 34 页2 2 机械部分设计机械部分设计2.12.1 袋成型器的选择和设计计算袋成型器的选择和设计计算作为各种成型-充填-封口包装机的一个重要组成部分，袋成型器对最后包装的各方面都有直接的

6、影响，它是专门用来将塑料薄膜折叠各种袋型的。成型器种类有很多，常见的有有三角形成型器、翻领形成型器、U 形成型器、象鼻形成型器和缺口导板成型器等。各种成型器的特点和应用范围如表所示：图 2.1 各类成型器2.1.1 各形式的成型器（1） 翻领形成型器：常用于垂直包装装置上，多用于包装粉状，颗粒状物料。（2） 象鼻式成型器： U 形成型器的强化版，加长型。常用于立式连续三面封口制袋包装机及枕式对接制袋包装机。（3） 三角形成型器：多面手，适用性极广，在各个类型，各种封口方式，无论间断还是连续式的都有使用。（4） U 形成型器：适用范围和三角形的一样，但是结构相较于三角形的来说要复杂很多。（5）缺

7、口导板成型器：常应用在立式连续包装机或单位小包装上。经过分析以五种几种成型器，参考本次毕业设计方案的需求，经过详细分析，本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 7 页 共 34 页我决定采用翻领式成型器。2.1.2 翻领式成型器的设计翻领式成型器作为折叠式成型器早已被广泛使用，主要有固定板，分别是成型器的中心板、成型器折页以及成型器底板等几个部分组成，在本次毕业设计所需的机型上，非常使用，它可以适应袋制规格的变化。它的设计如下图所示：图 2.2 翻领式成型器考虑到制袋的成型方式是中心板对折的方式，参考薄膜宽度 180mm 中心板的长度为 270mm，袋宽，根据实际情况，取得，则可

8、以得到mm80a mm10c ，因此：mm43dABmm35bAC。然后可以得到需要的成型器中o5581. 0arcsinABC81. 04335 dbABCsin心板。图 2.3 中心板本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 8 页 共 34 页成型器的底板设计如下图所示：图 2.4 成型器底板为保证实现对折，确定 AF 段，然后设计整个板的尺寸，取，mm130a ，。在底板根据实际情况焊接两个钢管，其尺寸由成型器中心mm270b mm170c 板决定。考虑到中心板的数据，兼顾 2mm 的钢板，可知，mm150a mm13b ，以便于达到翻折角度。mm43c mm10e 55m

9、mf o145ABC图 2.5 成型器翻折页2.22.2 传动系统方案设计传动系统方案设计过去常用的控制系统是凸轮组，随着社会的发展，这一控制系统正在被慢慢的取代。而取代它的是更加稳定优秀的 PLC 控制系统。这次我的控制系统将采用 PLC进行控制。本次毕业设计系统关键的控制器 PLC 选用的是台湾永宏电机股份公司的本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 9 页 共 34 页FATEK MA 系列 FBs-40MAT 机型，永宏第四代小型机 FBs 系列是一种有很高性能和价格比的可编程控制器，由于其结构紧凑小巧、执行速度快、功能强大及价格低廉等特点，符合本系统各方面要求。在该系统

10、中，永宏表格式的伺服控制编程方式简而易己地实现了伺服控制，其高速脉冲直接驱动伺服电机。I/O 点分配如下表所示:表 2.1 I/O 点分配输入端子说明输出端子说明X0，23X16X扩展用Y0脉冲输出 AX1纵封器温度正常Y1脉冲输出 BX2横封器温度正常Y2运行信号输出X3伺服报警Y3纵封输出X4色标光电Y4横封输出X5末端封位置检测Y5切刀输出X6缺膜光电检测Y6皮带压紧X7进给传感器Y7故障报警X8急停Y8要求下降X9启动Y9给料机X10停止Y10点切线刀X11自动运行信号Y11纵封器冷却X12中封位置确定Y12横封器冷却X13盖板传感器Y13打印机X14打印机温度异常Y14给膜电机X15

11、打印色带检测正常Y15预备输出根据实际的生产需要，我设计了一下的 PLC 系统控制流程，如下图所示：本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 10 页 共 34 页图 2.6 系统控制流程图2.32.3 动力及运动参数计算动力及运动参数计算2.3.1 主电机的确定异步电动机负载好，简单方便，轻便小巧，效率高且易于维修。参考同类型包装机，这次毕业设计中主电机选用 Y 系列（IP44）三相异步电动机。Y 系列电动机拥有众多符合条件的优点。主电机选用 Y 系列（IP44）三相异步电动机选用型号为Y802-4。其主要性能如下表 2.2 电机的主要性能功率电流转速功率因数效率起动电流750W

12、2.0A1390r/min0.7674.5%2.5A2.3.2 总体传动比分配本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 11 页 共 34 页I 轴 n1 = (2-1)mn i带n1 = 1390600 /min2.3167rP1 = Po带 (2-2)P1= 0.750.950.99 = 0.705kwT1 = (2-3) 119550p nT1 = 0.705955011.22600N mgII 轴 n2= 1160030 /min20nri蜗杆P2 = =0.7050.990.8= 0.558kw1Pgg蜗杆轴承T2 = Nm220.55895509550177.6330p

13、 n轴 n3=/min230152nri同步带P3 = P2轴承轴承齿轮同步带= 0.5580.990.990.980.98 = 0.525kwT3 = Nm330.52595509550334.2515p n轴 n4=3157.5 /min2nri齿轮P4= P3=0.5250.990.98=0.51kwg轴承齿轮T4 = 440.5195509550649.47.5pN mng表 2.1 参数表轴名参数电动机轴轴轴轴轴转速 n/r.min-1139060030157.5功率 P/KW0.750.7050.5580.5250.51转距 T/N.m2.211.22177.63334.25649

14、.4本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 12 页 共 34 页传动比 i2.3167222效率 0.940.790.940.972.3.3 传动装置的总传动比及分配各级传动比的计算电动机选定后，根据电动机的满载转速 n m及工作轴的转速 n w即可确定传动装置 的总传动比 i=n m /n w 。具体分配传动比时，应注意以下几点： （1） 各级传动的传动比最好在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过其 允许的最大值。 （2） 应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以提高精度。 （3） 应使各级传动的结构尺寸协调匀称利于安装，绝不能造成互相干涉。 （4） 应使传动装置的外

15、轮廓尺寸尽可能紧凑。 电动机满载转速 n m = 1390 r/min 工件（料盘）转速 = 7.5 r/min wn 机构总传动比 i =185.33 213112.32()E t DHKTZudu，2.3167i带20i蜗杆2i同步带2i齿轮2.3.4 主轴最小直径估算d0A=29.1mm (2.5)3P n3 30558. 0110考虑到轴上的键槽对强度的影响，设计尺寸应该根据槽的个数而增大，所需的经验公式如下：d=d032.733mm (2.6)3n%41*1 .29%41）（）（联轴器连接主轴与减速器，所以标准件联轴器的复合最小轴直经选择为d=33mm。所以主轴最小直径为 dmin=33mm2.3.5 同步带传动设计传动功率0.705 0.9