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題目 玉米定量包裝秤設計 　　　　　　 學院名稱　 　　　　　專業(yè)班級　 　　　　　學生姓名　 　 　　　　　導師姓名　 年 月 日 玉米定量包裝秤設計 作 者 姓 名 專 業(yè) 指導教師姓名 專業(yè)技術職務 目 錄 摘要 1 ABSTRACT 2 目錄 3 第一章 緒論 3 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 3 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 3 第二章 機械結構的設計 4 2.1 儲料倉的設計 4 2.2 稱重傳感器的選擇 4 2.2.1 稱重裝置的結構形式選擇 4 2.2.2 結構改進 5 2.2.3 秤體結構 6 2.2.4 稱量桶材料選擇 6 2.2.5 稱體容積選擇 6 2.3下料倉的設計 6 2.4縫包裝置的選擇 7 2.5 夾袋裝置的設計 7 第三章 氣動控制系統(tǒng)設計 8 3.1 氣壓控制系統(tǒng)的簡單介紹 8 3.2 氣壓控制的設計 8 3.2.1 設計思路 9 3.2.2 控制控制系統(tǒng)的設計 10 第四章 結論與展望 12 4.1 結論 12 4.2 不足之處及未來展望 12 致謝 13 參考文獻 14 － 4 － 摘 要 進入新世界以來，隨著各種新興產(chǎn)業(yè)的興起，形色多樣的包裝機械為人們的生活帶來了很大的幫助，包裝機就是把產(chǎn)品包裝起來的機器，起著保護，美觀的作用。包裝機械是是產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化。自動化的根本保證。它能夠大幅度地提高生產(chǎn)效率；降低勞動強度，改善勞動條件；保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本；有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，增強市場銷售的競爭力；由于包裝機械的計量精度高，產(chǎn)品包裝的外形美觀、整齊統(tǒng)一、封口嚴密，提高了產(chǎn)品包裝的之良方，增強了產(chǎn)品銷售的競爭力，可獲得較高的經(jīng)濟效益；延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。 新型包裝機往往是機、電、氣、一體化的設備.充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構、伺服電機驅(qū)動等分離傳動技術，可使整機的傳動鏈大大縮短，結構大為化簡，工作精度和速度大大提高。機電一體化的實質(zhì)就是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，運用過程控制原理，將機械、電子與信息、檢測等有關技術進行有機組合，實現(xiàn)整體最佳化。 本課題研究的玉米定量包裝秤為凈重式電子秤，由簡單的儲料倉機構通過擋料板以及供料倉的稱重來進行玉米的稱量，主要包括以下裝置：給料機、電子稱、下料斗、袋夾、輸送機、縫包系統(tǒng)、控制系統(tǒng)（包括PLC、稱重控制儀、重量傳感器等）組成，通過智能電控系統(tǒng)控制，自動完成給料、稱量、夾袋、放料等工序。用于糧食、以及食品、化工、輕工、建材等行業(yè)顆粒狀物體的自動定量、計量、包裝。 關鍵詞：定量稱量系統(tǒng) 稱重傳感器 氣動 － 2 － Abstract Since the beginning of the new world, with the emerging industry week, packaging machinery of various shapes and colors bring great help for people's lives.In simple terms, packaging machine is the product packaging machine, plays a protection role, beautiful. Packaging machinery is the product packaging mechanization. The fundamental guarantee for automation. It can greatly improve the production efficiency; reduce the labor intensity, improve working conditions; Protect environment, save raw materials, reduce the cost of the product; to be packaging products for health, improve the quality of packaging products, enhance market competitiveness; the measurement precision of packaging machinery, packaging beautiful appearance, uniform, tight sealing, improve product packaging for the product sales, enhance competitiveness, can obtain higher economic benefits; and extend the shelf life of products, convenient products circulation. New packaging machine is often equipment integration machine, electricity, gas,. Make full use of the latest achievements of information products, the use of pneumatic actuator, servo motor drive and separation of transmission technology, which can make the transmission chain machine is greatly reduced, the structure is simple, accuracy and speed are greatly improved. The essence of electromechanical integration is from the system point of view, using the principle of process control, the technology of mechanical, electronic and information, detection and other organic combination, to achieve the best overall. Corn quantitative packing scale of this research for the weight type electronic scale, a storage silo has the advantages of simple structure through the baffle plate and the feed bin weight of corn weighing, mainly including the following device: feeder, electronic scale, hopper, bag clip, conveyor, bag sewing system, control system (including PLC, weighing control instrument, weight sensor), control by intelligent electronic control system, automatic completion of feeding, weighing, bag, discharge processes. For food, and food, chemical industry, light industry, building materials industry granular automatic quantitative, metering, packaging. Key words:Quantitative weighing system; Weighing sensor; Pneumatic; 2 － － 第一章 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 隨著現(xiàn)如今世界的發(fā)展，人們的生活水平都有了普遍的提高，不僅僅是城市中生活的人們，也包括種地的農(nóng)民，糧食的需求也就確定了包裝是一個比較重要的部分，所以自動定量包裝機在輕工業(yè)中也就變得必不可少。我國的包裝工業(yè)相對來說起步比較晚，但是近幾年來發(fā)展的速度比較迅速，從一開始人工控制到現(xiàn)在的自動控制已經(jīng)有了很大進步，但是在某種程度上機械的發(fā)展也受到了一些固有因素的制約，比如機床落后，技術不夠新等等。通過本次的設計，能夠使我個人對包裝機械有深一步的了解，對于傳統(tǒng)的玉米定量包裝秤以及其他的糧食包裝機械有一個很好的認識，同時也能培養(yǎng)對我們所學的知識的理解以及文獻資料的查閱、運用收集等能力的一個鍛煉，相信對自己是一次不錯的鍛煉。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 包裝機械概述包裝機械是包裝工業(yè)的一大門類產(chǎn)品，在包裝工業(yè)中有著舉足輕重的地位與作用，它給行業(yè)提供必要的技術設備，以完成產(chǎn)品的包裝工藝過程。盡管包裝機械的產(chǎn)值在整個包裝工業(yè)中所占的比重不如包裝材料大，不屬于經(jīng)常性消耗品，但對包裝工業(yè)的現(xiàn)代化確是不可缺少的支撐。沒有現(xiàn)代化的包裝機械，就沒有現(xiàn)代化的包裝工業(yè)。用于完成包裝過程的包裝機械可分為11類，他們是充填機械、灌裝機械、封口機械、裹包機械、多功能包裝機械、標簽機械、清洗機械、干燥機械、殺菌機械、捆扎機械和集裝機械、輔助包裝機械和設備等。包裝機械作為專業(yè)型機械，除了通與普通機械的一般要求外，還有外表美觀、傳動裝置緊湊、運轉平穩(wěn)、精度高、生產(chǎn)效率高等要求，以很好地完成自身功能，適應市場需求。 國外包裝機械業(yè)概況美國、日本、德國、意大利式世界上包裝機械四大強國。美國式世界上包裝機械發(fā)展歷史較長的國家，早已形成了獨立完整的包裝機械體系，其品種和產(chǎn)量均居世界之首。十多年來，美國始終保持著世界最大的包裝機械生產(chǎn)和消費大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多，機械與計算機緊密結合實現(xiàn)機電一體化控制。六十到七十年代，是日本包裝機械業(yè)的起步階段，產(chǎn)值增長速度很快；接下來的十年增長速度雖然不如上一階段那么高，但年增長率仍達13%。我國包裝機械工業(yè)歷史短，總體技術水平和生產(chǎn)能力較低，但近年來在國內(nèi)巨大包裝市場的促進下，并受國外先進技術的影響，發(fā)展速度很快，局部技術水平有了明顯提高。根據(jù)我國國情，包裝機械工業(yè)發(fā)展的趨勢是： 1. 引進、消化、吸收國外先進技術，建立一批包裝機械骨干企業(yè)，包括個別中外合資企業(yè)。這是縮短我國包裝機械技術水平與世界先進水平差距的有效途徑課滿足大型包裝生產(chǎn)線以及高精度、高自動化程度的單機或機組生產(chǎn)的需要，進而可加快包裝機械國產(chǎn)化的速度。 2. 大多數(shù)企業(yè)要重點發(fā)展中、小型包裝機械。我國大多數(shù)企業(yè)技術水平不高，生產(chǎn)能力較低，生產(chǎn)以單機為主的中、小型包裝機械比較適宜，但要在此基礎上不斷提高制造精度、自動化程度和配套能力。 3. 在包裝機械生產(chǎn)中，大量引入高新技術，如微電子技術、信息處理技術、傳感技術、激光技術，新的機械機構、新的光纖材料以及運用可靠性、優(yōu)化設計方法和計算機輔助設計，研制組合式、模塊式等先進結構，是包裝機械產(chǎn)品設計先進、使用可靠，使其性能指標、工藝水平、“三化”（多功能化、高速化、自動化）水平高，向機電結合、主輔機結合、成套聯(lián)線方向發(fā)展。 4. 以滿足重點商品的包裝為出發(fā)點，發(fā)展包裝機械新品種。目前，我國重點發(fā)展食品、醫(yī)藥、化工、日用品以及易碎、易腐爛編制等商品的包裝技術和包裝機械。 第二章 機械結構的設計 2.1 儲料倉的設計 儲料斗的形狀上大下小,與箱體用嵌入式螺栓連接并在之間配有自動插板閥門，用于調(diào)整下料流量。在儲料倉下面焊接一塊矩形板，另外在箱體上附有矩形板插入口，如圖所示結構 儲料倉 2.2 稱重機構的設計 2.2.1 稱重裝置的結構形式選擇 （1）定量包裝機的稱量形式基本分為毛重式和凈重式。連同包裝袋一起進行稱重的方式稱為毛重式（圖2.6a),采用稱量斗對物料進行稱重后再充填到包裝袋的方式為凈重式（圖2.6b）。本設計裝置采用的稱量方式為凈重式，該種包裝機工作過程是直接將圖 b 所示料包 1內(nèi)的待稱物料充填到包裝袋2,先由稱量斗4對物料進行稱量，然后再將物料充填到包裝袋內(nèi)，稱量充填分2步完成。其特點是包裝速生產(chǎn)能力大，但設備體積大，設備土建投資相對也大。 （2）稱量精度兩種包裝機工作形式的比較 1）稱量精度 兩種工作形式的稱量精度基本相同。 2）包裝能力 毛重式包裝機最快工作速度為60 s/ 袋；凈重式包裝機最快速度為40s/袋。 3）設備價格 毛重式包裝機價格較低,凈重式包裝機價格比毛重式約高1倍。 4）占用空間 毛重式包裝機占用空間高度約為 3～4 m,凈重式約為 6～8 m 。 通過比較,我們認為在包裝能力沒有特別要求的情況下,采用凈重式包裝機是較佳的選擇。 2.2.2 結構改進 （1）毛重式稱重機構采用杠桿原理，在傳感器普及之前被廣泛使用。但其稱量度較低，在包裝時容易產(chǎn)生誤差。目前普遍使用壓力稱重傳感器稱重提高了效率與精確度。結構上，本文將舍棄杠桿結構，直接將稱量桶吊裝到稱量傳感器上。 （2）稱量裝置的壁頂部加裝一個小型圓形掛鉤，防止落料桶受力變形。 （3）稱量裝置的吊架直接采用角鋼，剛性較好另外在與吊裝傳感器的螺栓兩邊加裝加強肋，防止橫梁變形。 （4）稱量裝置落料桶口蓋的結構改進，機電包裝機的桶蓋與桶身及氣缸的連接桿是直接焊接在一起的，不能活動。桶蓋的自由度與連接桿一樣，只能繞轉動副在豎直方向轉動。這樣的話 一旦轉動副松動或連接桿變形，桶蓋與桶口的接觸關系就會被破壞，造成密封不良。本文將桶蓋與連接桿間又加了一個轉動副，這樣桶蓋的受力方向只能豎直向上，即使出現(xiàn)轉動副松動，桶蓋仍然能夠與桶口保持密切接觸。另外，可以在需要時在桶蓋內(nèi)側加裝橡膠密封墊，以適應對不同的物料的稱量。 2.2.3 秤體結構 秤體由秤架和稱量器組成。秤架將給料裝置、稱量器、下料槽連成一體。氣動控制箱裝在框架的一側，內(nèi)置傳感器接線盒、電磁閥等。端面用于安裝傳感器結構件。 稱量器由秤斗及稱重傳感器等組成，秤斗一側水平放置放料氣缸，用于秤斗放料門的開啟/閉合。大致結構如圖所示： 2.2.4 稱量桶材料選擇 由于稱重裝置要求稱量精度，為了保證稱量精度和稱重裝置的整體結構及功能性，本文選擇了白鐵皮、不銹鋼板作為候選稱量桶的制作材料。 2.2.5 稱體容積選擇 考慮到重力式顆粒料定量包裝機工作的連續(xù)性，儲料斗內(nèi)的糧食至少要保證兩次包裝所需的質(zhì)量，即50kg。 儲料斗的容量為 由于容重ρ的取值關系到儲料斗所裝糧食的最小質(zhì)量，拿大米舉例子 由計算結果可知，儲料斗容積是滿足要求的。 2.3 下料倉的設計 料體稱量完成后，儲料倉的閥門會暫時的關閉，待夾上包裝袋之后，下料倉部分會給氣缸供電，供電后，氣缸會收縮，由于下糧倉是分兩部分組裝，也就間接保證了下方能開下糧倉的倉口，在倉內(nèi)的糧食也就隨之漏下裝進包裝袋之內(nèi)。糧食裝完之后，氣缸再次得電，氣缸伸開，關閉閥門，以此起到一個開關的作用，主要是對已經(jīng)稱量好的糧食的放置和裝袋作用。具體裝置圖如下圖所示。 圖為秤料倉 2.4縫包裝置的選擇 根據(jù)機臺要求課選擇GK35-2C型縫包機，改款縫包機采用銅合金連桿和軸套及滾動軸承運動設計合理，油杯滴注、手動注油結合毛氈注油潤滑，半自動機械剪線裝置，零件耐磨、縫紉熟度高噪音低、維修方便，使用壽命長等特點。 2.5 夾袋裝置的設計 因為包裝物品出料口是豎直方向圓筒，所以夾緊桿處于夾緊位置時應處于豎直方向，處于夾緊位置時，氣缸收縮，此時夾帶裝置屬于閉合狀態(tài)，在傳感器檢測到糧食裝滿之后，氣缸會供電伸開，進而打開夾帶裝置。一開始夾帶裝置屬于打開狀態(tài)，檢測到有袋子放在下料口附近時，氣缸收縮，4S后夾帶裝置會閉合，然后進行裝料。為了避免包裝袋直接接觸金屬造成包裝袋因受重而損壞，在夾帶裝置夾子部分加一部分輔助材料，一方面增大與袋子的摩擦，另外避免袋子被損壞。 圖為夾袋裝置 第三章 氣動控制系統(tǒng)設計 3.1 氣壓控制系統(tǒng)的簡單介紹 氣壓傳動是以壓說空氣為工作介質(zhì)傳遞力和信息的傳動方式，是流體傳動與控制的一個分支。氣動系統(tǒng)是將氣源裝置產(chǎn)生具有一定壓力能的壓縮氣體，經(jīng)管道和中指閥類元件輸送到執(zhí)行元件，以實現(xiàn)在工程中的應用。 組成氣動控制系統(tǒng)的元件和裝置及儲存、凈化等輔助裝置，為氣動系統(tǒng)提供符合要求的壓縮氣體。 （1）氣源裝置 壓縮空氣的發(fā)生裝置及儲存、凈化等輔助裝置，為氣動系統(tǒng)提供符合要求的壓縮氣體。 （2）氣動執(zhí)行元件 將壓縮空氣的壓力能轉換成機械能，并完成相應動作的元件，如氣缸、氣馬達等。 （3）氣動控制元件 控制氣流壓力、流量和方向的元件，如各種控制閥。 （4）氣動邏輯元件 能完成一定邏輯功能的控制元件。 （5）其他氣動元件 氣動系統(tǒng)中的輔助元件，如消音器、氣動傳感器及信號處理裝置，以及相應的元器件。 3.2 氣壓控制的設計 3.2.1 設計思路 根據(jù)課題要求必須完成夾袋裝置的伸張和壓縮，給料門以及料斗門的關和開的動作，這幾個動作用氣壓缸來實現(xiàn)，通過電磁閥的動作使氣功做往復運動。氣動控制系統(tǒng)是有氣壓元件組成的控制系統(tǒng)，即執(zhí)行元件能夠自動、快速而準確地按照輸入信號的變化規(guī)律而動作。在氣動控制系統(tǒng)中，氣動發(fā)生裝置一般為空氣壓縮機，它將原動機供給的機械能轉換為氣體的壓力能；氣動執(zhí)行元件則將壓力能轉化為機械能，完成規(guī)定動作；在這兩部分之間，根據(jù)機械或設備工作循環(huán)運動的需求、按一定順序?qū)⒏鞣N控制元件（壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥和邏輯元件）、傳感元件和氣動輔助件連接起來。 圖為氣動平板閥門 圖示為儲料倉以及料斗之間采用的氣閥門裝置，兩倉為接通時，氣閥門處于當前閉合狀態(tài)，待要打開閥門時，氣閥門得電，然后擋板后移，間接的打開，然后倉內(nèi)的糧食得以進入稱料倉內(nèi)，待稱量倉的傳感器檢測到所稱量的糧食到達一定的分量之后，閥門得電進而關閉，以此來放置儲料倉內(nèi)的糧食過多或是不節(jié)制的進入下料倉內(nèi)。 除此氣缸之外，本設計還選用了多個伸縮氣缸。如下圖所示： 圖為伸縮氣缸 此氣缸主要起到打開以及閉合閥門還有夾帶裝置，得電裝置即可進行伸縮，同時也便于固定。 3.2.2 氣動控制系統(tǒng)的設計 如圖4.2所示為氣動控制系統(tǒng)圖。 圖為氣動控制系統(tǒng)圖 （1）氣動三聯(lián)件 如圖4.3所示,氣動三聯(lián)件有過濾器、減壓閥和流量組成，控制壓力在 0.4MPa——0.6MPa之間。 圖為氣動三聯(lián)件 （2）單向節(jié)流回路 根據(jù)定量包裝機氣動控制系統(tǒng)的速度的要求，此回路設計的是單向節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速回路是由定量空氣壓縮機和流量閥及單向閥組成的的調(diào)速回路，可以通過調(diào)節(jié)流量閥通流面積來控制流入或流出執(zhí)行元件的流量，從而調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。如圖4.4所示，當接通換向閥左位時，壓縮氣流通過節(jié)流閥和單向閥進入氣缸左腔，氣缸右腔的氣流通過節(jié)流閥而不能通過單向閥經(jīng)換向閥排出，氣缸活塞向右運動。反之，當換向閥右位接通時氣缸活塞向左運動。圖4.5為單向節(jié)流閥的實物圖。 圖為單向節(jié)流回路圖 （3）消聲器 消聲器是控制空氣動力性噪聲往外傳播的有效設備。它可以看作是管道系統(tǒng)的一個組成部分，在內(nèi)部做聲學處理后，可以減弱噪聲的產(chǎn)生與傳播，且不影響氣流通過，在空氣動力性機械設備進、出口氣流道口安裝一臺消聲器，可以使進、出口噪聲消聲量達到10-40db(A)，相應地響度降低50%-93%，主觀感覺有明顯效果。 圖為消聲器 （4） 關鍵接頭的選擇 管件是將管子聯(lián)接成管路的零件，在管道系統(tǒng)中起連接、控制、變向、分流、密封、支撐等作用。管接頭是連接管道的元件。對于金屬管接頭有螺紋接頭、擴口式管接頭和卡套式管接頭。 第四章 結論與展望 4.1 結論 結構構設計部分主要完成了包括儲料倉的設計、下糧倉相關機構的設計與夾袋裝置的設計。重點是下料倉開關的設計,其中包括了驅(qū)動裝置、稱量裝置等等。同時儲料倉的結構相對比較簡單，成本低，尺寸緊湊，端面尺寸小，占地面積小等特點。 4.2 不足之處及未來展望 在機械設計部分仍然有所欠缺，對結構設計方面缺乏系統(tǒng)思考的能力。玉米定量包裝機是一種新型包裝機，并擁有較高的技術和嚴格的工藝設備。因此，就包裝機械而言，是能夠完成全部包裝過程的執(zhí)行手段，包裝的實際需要決定他的生存價值，它是一門綜合性科學，它涉及到工藝，自動控制，液壓氣壓，傳感器等多種學科，要求各相關學科同步的發(fā)展任何學科的問題都將影響包裝機械的整體性能。因此，包裝機械的發(fā)展將有力多的促進學科的進步。 致謝 首先誠摯的感謝我的設計指導老師周老師。他在忙碌的教學工作中擠出時間來審查、修改我的設計。有時候還因為給我看圖顧不上吃飯，這讓我實在很是感動。還有教過我的所有老師們，你們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。其次還是要感謝周泉老師在本次設計中提供的無限支持和孜孜不倦的教導，才有了今天設計任務的順利完成。在本次設計過程中，難度是存在的，任務難度雖說不大，但是對于作為設計新手的我來說還是有難度的。但是，每每有新的問題出現(xiàn)，周老師總是能夠耐心的為我解決，讓人打心里都會感覺這是個負責任的好導師。 同時非常感謝本設計小組的其他成員們，正是有了你們的幫助，大家悉心合作，其間的困難都被我們一一克服，才有了今天的設計任務順利完成，最后再一次送上最真摯的感謝。 感謝周導師。 參考文獻 [1] 吳軍主．氣動工程手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社,1995. 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