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1、螺旋式自动定量包装机设计1 绪论全套图纸，加1538937061.1 本课题的研究内容和意义 随着人们生活水平的日益提高,对产品的包装要求也越来越高，自动定量包装机是轻工业产业中必不可少的自动机械之一，我国近些年来包装工业发展迅速，但又在某种程度上受到机械工业发展相对滞后的影响。包装机械发展较为缓慢，因此进行颗粒包装机的设计研究具有一定的意义。通过本次也涉及，能够是我们对包装机械有一个铰深的了解，对螺旋式结构，包装机工作过程进行分析研究并有所创新，同时也培养了对我们所学知识的理解、收集、查阅文献资料的能力，发现、分析、解决问题的能力。1.2 国内外的发展概况国内：我国的包装机械概况与展望目前我
2、国包装机械企业规模偏小，技术装备不是很完善，管理水平比较低，自我发展和技术设计开发能力较弱，产品品种单一。产品技术含量、附加值较低；新产品开发周期长，不能及时响应市场需求，及时提供市场、用户急需的产品。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复；另外，产品安全防护措施较差，安全意识不强。目前我国的包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况。但包装行业产品量广，我们的行业仍然欣欣向荣，堪称“朝阳工业”。国外：国外包装机械业概况美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。 美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独
3、立完整的包装机械体 系，其品种和产量均居世界之首。10多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生 产和消费大 国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快，裹包机和薄膜包装机占整个市场份额的15%，纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。一些大公司 生产的包装机械集机-电-仪及微机控制于一体， 采用光电感应，以光标控制，并配有 防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，课题的目 的、意义；国 内外技术现 状及发展趋 势 而且能集制袋、称重、充填、抽真 空、封口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终
4、处于稳定增长状态，出口比例占80%左右。德国是世界上最大的包装机械出口国。 意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国。 意大利的包装机械多用于食品工 业，具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点，出口比例占80%左右。目前，世界各国对包装机械的发展都十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一 体的高新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势。1.3 本课题应达到的要求 1.完成对自动定量包装机机械部分的设计与优化，并完成机械部分的二维图、三维图。其中机械部分的设计先要对原产品进行测绘，并运用现代设计方法按照要求对其进行优
5、化设计。其中包括储料仓的设计、双螺旋给料机构的设计、夹袋机构的设计与缝包装置的设计等。2.完成PLC控制系统与液压气压控制系统的设计，并对PLC控制系统进行程序编制。其中液压气压系统主要对夹袋装置的收缩与伸张进行控制，而PLC程序编制采用通用的梯形图进行，以便于交流运用。2 机械结构的设计2.1 双螺旋给料机的设计 2.1.1 已知参数和工作条件 本次设计的定量包机装大螺旋包装量为1.5t/h，小螺旋为0.9t/h。 2.1.2 螺旋给料机机输送量和功率计算 水平螺旋给料机的生产率可以按照下边的经验公式进行计算: (t/h) (2.1) 式中: 机槽内物料的横断面积（m）； 被输送的物料的轴向
6、的运动速度； 物料的单位容积重量（t/m）。 机槽内物料的横断面积为 (2.2) 式中: 螺旋叶片直径（m）； 机槽的填充系数，其具体数据可见下表2-1； 倾斜布置的输送机对的修正系数，由于本次设计的输送进料部分是水平方向布置，故其值为1.0； 螺旋叶片的形式对输送量的影响系数，见表2-2。表2-1（各种散料的特性系数）物料名称推荐填充系数A值小麦0.300.4065稻谷0.300.4060面粉0.300.4040麸皮、米糠、胚芽0.200.354050棉籽0.300.3555碎油饼0.250.3040 表2-2（螺旋叶片形式的修正系数）叶片形式满面式齿式带式浆式1.00.80.70.3 查询
7、粮食工程设计手册中的关于螺旋输送轴的有关设计技术要求等，选择满面式叶片的螺旋体，根据螺旋给料机螺旋体与螺旋轴的系列推荐尺寸，选择螺旋体直径D=160mm，对应的螺旋轴直径d=36mm。再根据以下公式进行计算 (2.3) 式中: 螺旋叶片直径，以选择的为160mm； 物料的装满系数； 螺距，推荐的直径为160mm的叶片对应的螺距为130mm； 螺旋轴转速（r/min），系列值为60、70、80、90、100、110、120、140、160、190，选择推荐值100r/min； 物料容重，上面表格可查阅； 倾斜修正系数，为水平布置，其值为1.0； 螺旋叶片叶形的影响系数，选择的为满面式，其值1.0
8、。 驱动电动机功率（kw）计算公式 (2.4) 式中: 给料量，已知数据是1.5t/h； 物料阻力系数：粮食及其加工产品取1.21.3，麦芽、棉籽、糖块取1.5，苏打、食盐取2.5； 螺旋给料机的水平投影长度，设计量为1.0m； 倾斜输送时物料提升的高度，向上为+，向下为-本次设计为水平布置，为0； 电机功率储备系数，取11.4； 总传动效率取0.94。螺距不仅决定着螺旋的升角，还决定着在一定填充系数下物料运行的滑移面，所以螺距的大小直接影响着物料输送过程。最大螺距应满足下列两个条件:要考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量间的适当分布关系两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。物料颗粒在螺旋面轴
9、向方向上的作用力为为了, 则必须满足条件。在最小半径处的螺旋升角是最大的，输送方向的作用力最小。根据这个条件，最大的许用螺距值，由下式确定 (2.5) (2.6)若以(D是螺旋的外径)代人上式，则得 (2.7)另外，在确定最大的许用螺距时，必须满足的第二个条件是建立在使物料颗粒具有最合理的速度各分量间的关系的基础上的，即应使物料颗粒具有尽可能大的轴向给料速度，同时又使螺旋面上各点的轴向输送速度大于圆周速度。螺距的大小将影响速度各分量的分布。当螺距增加时，虽然轴向输送速度增大，但是会出现圆周速度不恰当的分布情况;相反，当螺距较小时，速度各分量的分布情况较好，但是轴向输送速度却较小。于是，根据在螺
10、旋圆周处的的条件。 (2.8)即 (2.9) 可得出 (2.10) 所以，需要满足，和两个条件。物料的摩擦系数同物料在料槽里的运动取向、运动速度、物料的尺寸、湿度以及螺旋叶片材料及表面状态等有关。输送物料的摩擦系数可参考连续运输机设计手册。通常可按下式计算螺距 (2.11)对于标准的螺旋输送机，值一般取为0.81。当倾斜布置或输送物料流动性较差时；当水平布置，可取值等于0.81。 故取，那么大螺旋螺距为=0.50m，小螺旋螺旋为=0.25m。 螺旋轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物料的滑移方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当分
11、布来确定最理的轴径与螺距之间的关系。图2.1(螺旋叶片受力分析)从上图可以看出，物料在螺旋面上轴向受力分量为（为螺旋升角） (2.12)式中:a角是由物料对螺旋面的摩擦角P以及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般热压或用冷扎钢板拉制的螺旋片表面，可以忽略螺旋叶面粗糙程度对9)角的影响，此时可认为。所以， (2.13) 因为螺旋升角a在叶片根部最大，此处的输送方向(轴向)作用力最小。与应满足关系之一是，即。将，带入上式并整理得出： (2.14)确定最小轴径还应满足的第二个条件是物料具有尽可能大的轴向速度，同时螺旋面上各点的轴向速度大于圆周速度。圆周速度和轴向速度分别为 (2.15) (2.16) 图2.2 (螺旋叶片速度分析) 要使得螺旋面在叶片根部的轴向速度大于圆周速度，得出 (2.17)根据上式计算，当取0.3，时，；当u值增加时，还增加，也就是说，根据上式计算得出的轴径相当大，这势必降低有效输送截面为了保证足够的有效输送截面从而保证输送能力，就得加大结构，使得输送机结构粗大笨重，成本提高。所以，螺旋轴径与螺距的关系应是输送功能与结构的合。在能够满足输送要求的前提下，应尽可能使结构紧凑。由于这种场合使用的输送机填充系数较低，只要保证靠近叶片外
