全自动粉料立式包装机设计—毕业论文设计

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1、全自动粉料立式包装机设计毕业论文设计 摘要全自动粉料立式包装机适用于日化、医药、食品、农药等行业的粉料类产品的灌装生产。整机采用不锈钢制造,清洁卫生。它的特点是机械式传动,设计紧凑合理,外形简洁美观,调节便利,同时具有计量功能。灌装速度和灌装容量均可在一定范围内进行调节,从而满足不同的生产需求。整机灵敏性高,低速转矩大,速度稳定,工作电压稳定,抗干扰能力强。粉料立式包装机由供料装置、供膜装置、传动系统、热封装置、切割装置、操作箱等几部分组成。本次设计主要完成传动系统(包括链轮、齿轮、轴),物料计量装置及总体装配的结构设计。全自动粉料立式包装机采用功能完善齐全,操作灵敏简便,包装质量完美,安全卫

2、生可靠,性价比高,其技术参数如下:包装速度:50120袋/分包装容量:527ml/袋电源电压:220V 50Hz整机功率:0.75kw整机重量:350?外形尺寸:1425mm735mm1430mm(长宽高)具体设计请参看图纸和说明书 关键词 粉料立式包装机 传动系统 链轮 齿轮 可调容积式计量盘 供膜装置 切割装置 热封装置AbstractFull-automatic powder vertical modle packing machine is used for the consecutive filling of granuar products with varied viscosit

3、y in daily chemical industy, medicine,foodstuffs,pesticide and petrochemical industry. The whole machine,made of stainless steel,is clean and hygienic,and fully in compliance with the GMP requirements for medicine production.Its features are as follows: compact and reasonable design,and simple and a

4、ttractive appearance,easy adjustments and accurate filling can be achieved and counting is provided.The filling range and speed could be adjusted and very simple .It has characteristics of start buffering,high flexibility,large torque at lower velocity,stable speed,constant working voltage and antid

5、isturbanceFull-automatic powder vertical modle packing machine is composed by material providing installlation,membrane providing installation,transmission system,sealing installation,cutting installation operating box and so on. This design mainly completes the transmission system including chain w

6、heel, gear, axis, material measurement installment and overall assembly structural design.Full-automatic powder stand modle packing machine includes perfect functions and is easy to use,inaddition the machine has a beautiful package and a high quality/price ratio.Its specifications are as follows:Pa

7、cking speed:50120 bags/minPacking volume: 527ml/bagPower source: 220V 50HzPower: 0.75kwWeight: 350?Dimension: 1300*800*1700mmPlease look at the diagranm paper and the specification for the concrete design. Keywords:Full-automatic powder vertical modle packing machine ; driving system ; Chain wheel ;

8、 Gear; Adjustable volume type measurement plate; For membrane equipment; Cutting installment; Heat-seal installment.目 录 摘要I AbstractII 第1章 绪论1 1.1 我国粉料立式包装机械现状1 1.2 我国粉料立式包装机存在的主要问题2 1.3 我国食品包装机械存在的发展趋势2 1.4 本章小结4 第2章 设计任务简介5 2.1 设计题目5 2.2 主要组成部分5 2.3 主要技术参数5 2.4 用途6 2.5 包装材料:6 2.6.本章小结:7 第3章 传动系统8

9、3.1 传动系统简介8 3.2 电机的计算与选用8 3.2.1 选择电机类型8 3.2.2 确定电机容量8 3.2.3 确定电机的转速9 3.2.4 总传动比的分配10 3.3 减速器的选用11 3.4 机械无极变速器的选用11 3.5 链传动12 3.5.1 链传动的特点12 3.5.2 链传动的主要设计任务12 3.5.3 链传动的张紧13 3.5.4 链传动部分的设计13 3.6 齿轮传动17 3.6.1 齿轮传动特点17 3.6.2 齿轮的材料18 3.6.3 直齿圆柱齿轮传动的设计计算18 3.6.4 直齿锥齿轮传动的设计计算21 3.7 轴的设计计算27 3.7.1 轴的强度计算2

10、7 3.7.2 轴的校核29 3.8 滚动轴承的选用32 3.9 本章小结34 第4章 物料计量装置35 4.1 粉状物料的定量装置35 4.2 容积定量35 4.3 可调容积式量杯计量装置的工作原理37 4.4 本章小结38 第5章 供膜装置39 5.1.供膜装置的选用39 5.2 供膜装置的主要组成39 5.3供膜装置的工作过程39 5.4 本章小结40 第6章 热封装置41 6.1热封装置概况41 6.2热封装置主要组成部分41 6.3 本章小结42 第7章 切割装置43 7.1 切割装置主要组成部分:43 7.2 切割装置的调整43 7.3 本章小结44 结论45 参考文献46 致谢4

11、7 附录148 附录254 附录361第1章 绪论为满足现代化商品包装多样化的要求,目前国内外开始不断发展适应多品种,小批量的通用包装机械和设备,从而使得包装机械的形式日趋增多,粉料立式包装机是将具有热塑特性的塑料复合膜经加热软化制成包装容器,在一台设备上自动完成制袋成型,计数充填,封口剪切等全过程的自动包装设备。它常用于食品药品的大众包装中。1.1 我国粉料立式包装机械现状我国包装机械发展较晚,目前正处于起步应用阶段,虽然从九十年代后,我国的制袋充填机有了较快发展,通过参考国内外产品进行消化吸收,自主开发研制,技术上有了很大的提高,但与国外相比,国内大多数产品技术含量低,产品差异程度低,成熟

12、产品技术易模仿和抄袭,造成低水平重复,阻碍了对包装机的技术创新和发展。在产品技术方面,国内粉料包装机的主要特点如下:1.速度低,品种少。国外大多数制袋充填包装机根据包装物料的不同和产量的大小,一般在20-100袋/分之间,大多为单列式包装,封合形式一般是三边封,四边封和背封式。2.精度低采用螺杆充填的粉料计量充填系统,当充填量为100g1000g时,国外机器的计量精度一般1%,而国内一般在62%63%之间。3.可靠性低国内一些企业为了能在产品初期快速赚钱,低价格倾销,采用无质量保证的电子元件、控件或低级的原材料,再加上无规范的加工和装配工艺,没有针对具体情况进行改造,导致产品不稳定或不适合用户

13、使用要求。4.自动化和智能化水平低近年来,我国的包装机械虽采取了一些PLC和具有智能控制功能的仪表,但总体来说,大多数还是低水平的机电控制,还没有带有数据储存、采集、修正功能的机器。1.2 我国粉料立式包装机存在的主要问题粉料立式包装机虽然占地面积小,成本低,但在包装粉末型物料的效果与物料品种兼容性这两项要求上,大多数这种设备中都不能尽如人意。粉末型产品颗粒细小,在包装过程极易产生粉末“反扑”现象。“反扑”现象会造成包装封口不严,并会在一定程度上污染工作环境,因为立式包装设备是垂直下料,下料口与包装袋袋底距离较大,并且是在包装的同时进行制袋,在下料过程中物料以包材为“滑梯”滑入袋内,如果粉末扬

14、起,则会污染封口,致使封口不能被密封,这样一来,产品的质量往往会受到影响。其次,生产混合型物料时,立式包装设备因为无法在设备上曾加工位,所以在灌装时必须将物料预先混合才能下料,但实际生产中往往因为物料预先混合或传输过程中的不均匀,导致实际产品混合比例与配方比例不符。粒状物料飞溅严重,粉尘飞扬,空气污染严重,工作环境恶劣,有毒有害的粉尘对人体伤害严重。而且对食品、药品采用手工包装不能符合卫生要求,以及对人体有毒有害的物品更需要自动化、无人化包装。比如给料系统的优劣,也将直接影响计量结果,有时,甚至造成设备无法使用的严重后果。因为给料过程中的落差,是对一部分物料的估计值,如果给料系统不稳定,那么落

15、差就处于不稳定状态,计量结果就会不稳定。8因此尽快解决粉粒状物料高速度、高准确度自动定量充填包装技术难题具有非常重要的意义。另外,在粉料立式包装机中还可能存在夹料、包装袋错边或起皱、包装袋封口不严、包装袋外形不正等问题。1.3 我国食品包装机械存在的发展趋势包装机械是包装工业的重要基础,没有现代化的包装机械就没有现代化的包装工业。包装机械的未来是各种高新技术、新机构、新控制方法。高度结合,其技术特征将趋于“三高”,即高速、高效、高质量、重点发展方向将趋于节能降耗、性能稳定可靠、控制水平先进、结构紧凑、噪音低、效率高操作简单、外观造型更加注重美学设计、控制和操作更加趋于人性化。包装机械未来的发展

16、趋势如下:1.自动化程度越来越高提高自动化程度是包装机械发展最重要的趋势。品种和产量均居世界之首的美国十分重视包装机械与计算机紧密结合,实现机电一体化控制,将自动化操作程序、数据收集系统、自动检验系统更多应用于包装机械之中。日本的包装机械控制系统也十分先进和完善,有效地促进了无人操作和自动化程度的提高。在计量、制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德国也高度重视提高包装机械的自动化程度。几年前,德国包装机械系统设计的自动化技术在整个系统操作及运行中还只占30%,现在已占到50%以上。2、高生产率,高可靠性世界4大包装机械强国美、日、德、意均十分重视市场及用户需求,把提高机器转数提高生产率作为设

17、计追求的重要指标。3、好的柔性和灵活性随着市场竞争日益加剧,产品更新换代的周期已越来越短,因此要求包装机械具有好的柔性和灵活性,这样才能符合经济性要求。许多专家预测,多用途、高效率、简洁化、组合化、可移动、更小型、更加柔性和灵活性将是未来包装机械发展的重要趋势。为使包装机械具有好的柔性和灵活性,更要求提高自动化程度,大量采用微电脑技术、模块化技术和单元组合形式。4、注重成套性和配套性包装机械设备的成套性和配套性关系到包装机械的功能能否全部发挥,只重视主机生产,而不考虑配套设备完整,将使包装机械应有的功能不能发挥出来。因此开发配套设备,使主机的功能得到最大的扩张,是提高设备的市场竞争力和经济性至

18、关重要的因素。5、广泛采用先进的设计方法和技术世界包装机械强国为适应市场不断变化的要求,努力提高设计质量,缩短设计周期,广泛采用了先进的设计方法和设计技术。先进的设计方法有优化设计、可靠性设计和并行设计并行工程等。先进的设计技术,已普遍采用的有计算机辅助设计CAD,正在推广应用的是计算机仿真设计技术。1.4 本章小结本章主要介绍了我国粉料立式包装机的发展现状和存在的问题,并介绍了包装机械的发展趋势。第2章 设计任务简介2.1 设计题目粉料立式包装机整体及传动系统设计粉料包装机是针对粉状物料而实现自动包装而设计的单辊筒多配置的包装机械。可实现三边封口的包装。要设计完成的包装膜供给装置采用倾斜方式

19、。被包装的物料通过计量装置的精密计量后落入下料嘴,通过下料嘴落入包装袋内。本机采用可调量杯式计量方式,该计量方式可根据需要调整包装袋内物料的体积。封口采用辊筒方式,横封和纵封在同一封口辊上完成,封口花纹采用完整,连续的棋盘纹。切断刀具采用锯齿刀。整体的电器控制均采用优质的电器元件。其中封口辊筒温度控制采用智能温度控制仪,机械速度控制采用变频器调节。2.2 主要组成部分1传动系统2供膜装置3转盘式计量装置4热封装置5切割装置6电器控制装置2.3 主要技术参数1生产率:50120袋/分钟2计量范围:527ml/袋3制袋尺寸:60mm55mm4主电机功率:0.75kw5电加热器功率:150w*26电

20、源电压:380v/50Hz三相四线制7外形尺寸:长宽高 (1425mm735mm1430mm)8整机质量:350kg2.4 用途适用于食品、医药、化工农药等各种粉末、细粉等物品的包装。如豆粉、奶粉、调味粉料、药品冲剂等。2.5 包装材料:纸/聚乙烯,BOPP/聚乙烯,铝箔/聚乙烯,涤纶/镀铝/聚乙烯,尼龙/聚乙烯等复合材料。图2-1 包装机总体简图2.6.本章小结:本章主要介绍了设计题目,设计任务以及包装机的设计设计参数和用途。第3章 传动系统3.1 传动系统简介传动系统是机器的重要组成部分,由它驱动各执行部件按工艺要求完成各种动作。传动系统的精度将直接影响机器的加工余量,传动系统的震动、噪音

21、是机器震动、噪音的主要来源,传动系统直接影响机器的复杂程度,关系到机器的结构和性能。3.2 电机的计算与选用3.2.1 选择电机类型选择Y系列IP44封闭式三相笼型异步电动机,该类型的电动机结构简单,维修方便,重量较轻,成本较低,工作效率高,负载特性较硬,能满足大多数工业生产机械的电器传动需要,而Y系列IP44型能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部。3.2.2 确定电机容量电动机的输出功率主要分配给两部分,即切割装置和封口装置。切割装置:按最高产量120袋/min计算,切刀的旋转速度为120r/min,切刀半径约为0.04m传动系统效率:减速器效率:链传动效率:轴承效率:直齿锥齿轮传动效率:

22、无级变速器效率封口装置:封口装置驱动轴的转速为60r/min,刀具转速为30r/min,刀具旋转一周包装材料的消耗量为554220mm,v220n/60110mm/s,0.96,F300N由此可得: 传动系统效率:减速器效率:链传动效率:轴承效率:直齿锥齿轮传动效率:无级变速器效率:渐开线直齿轮传动效率所以电机容量3.2.3 确定电机的转速初步确定链轮的传动比为12,直齿锥齿轮传动比为14,减速器传动比约为15,无极变速器传动比为0.254,所以总传动比范围3.75480,故电机的可选转速范围112.514400r/min,符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min,1500

23、r/min,3000r/min,综合考虑电动机的传动装置的尺寸,重量,价格以及总传动比,为使传动装置结构紧凑,选择电机的同步转速为1500r/min,额定功率为0.75KW,满载转速1390r/min,电机质量为17Kg,电机型号为Y802-4。3.2.4 总传动比的分配总传动比分配:直齿锥齿轮传动2,链传动2,减速器传动12.5,无极变速器传动0.923.2.5 运动学计算各轴输入功率:各轴转速:各轴转矩:3.3 减速器的选用减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置,用来增大转矩和降低转速,以满足工作需要。减速器的种类很多,按传动类型可分为齿轮减速器,蜗杆减速器和行星轮减速器,以及它们

24、相互结合起来的减速器,根据结构的需要,本机选择蜗轮蜗杆减速器,采用蜗杆下置式,啮合处冷却和润滑都较好,蜗杆轴承润滑也方便,一般用于蜗杆圆周速度v?5m/s,选择CW型圆弧圆柱蜗杆减速器,CW型圆弧圆柱蜗杆减速器具有整体机体,模块化设计的特点,用于传递两交错轴间的运动和功率的机械传动,如冶金、矿山、起重、运输、化工、建筑、建材、能源及轻工等行业的机械设备。使用范围为:减速器的输入轴转速1500r/min;减速器工作环境温度-40C-40;当工作环境温度低于0C,启动前润滑油必须加热到0C以上,或采用低凝固点的润滑油,当工作环境温度高于40C时,必须采用冷却措施,减速器输入轴可正、反两方向旋转。减

25、速器的型号为CW-12.5-IF JB/T 7935-1999 重量20Kg,主要生产厂家:西安重型机械研究所。3.4 机械无极变速器的选用本机器选用普通V带无极变速器,传动比i0.254,结构为:单面可动锥盘式。其结构简单,变速范围小,它广泛应用于金属切削机床、纺织机械、造纸机械、印刷机械、化学机械、食品工业及造船工业等,起着传递动力和曾减速的作用。其特点为:1 结构简单,制造精细,性能优良,经久耐用;2 依靠V带与摩擦锥体间的摩擦传递动力,输出轴装有螺旋自动调压装置,在工作负荷变化时,仍能使V带两侧保持一定得压力,故保证了转速均匀,无相对滑动;3 V带由涤纶,橡胶制成,外加金属骨架,刚柔结

26、合,故功率损耗小,耐磨性强;采用封闭式自给润滑,经长时间使用后才需要更换润滑油,故维修保养简单;4 安装不受角度限制;5 传动平稳,无噪声。另外根据所选电动机的型号,所选变速器的型号为:GMWB-1-0.75。3.5 链传动链传动是一种挠性传动,它由链条和链轮大链轮和小链轮组成,通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力,链传动在机械制造中广泛应用。3.5.1 链传动的特点与摩擦型的带传动相比,链传动无弹性滑动和整体打滑现象,因而能保持准确的平均传动比,传动效率较高,又因链条不需要像带那样张的很紧,所以作用在轴上的径向压力较小,链条采用金属材料制造,在同样的使用条件下,链传动的整体尺寸较小,

27、结构较为紧凑,同时链传动能在高温和潮湿的环境中工作。与齿轮传动相比,链传动的制造与安装精度要求较低,成本也低,在远距离传动时,其结构比齿轮传动轻便的多。链传动的主要缺点是:只能实现平行轴间链轮的同向传动,运转时不能保持恒定的瞬时传动比,磨损后易发生跳齿,工作时有噪声,不易用在载荷变化很大,高速和急速反向的传动中。3.5.2 链传动的主要设计任务确定链条型号,链节数和排数,链轮齿数Z以及链轮的结构,材料和几何尺寸,链传动的中心距a,压轴力,润滑方式和张紧装置等。3.5.3 链传动的张紧链传动的张紧的目的,主要是为了避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条的震动现象,同时也为了增加链条与链轮的

28、啮合包角。当中心线与水平线的夹角大于60时,通常设有张紧装置。张紧的方法很多,中心距不可调时,设张紧轮。张紧轮可以是链轮,也可以是滚轮,张紧轮的直径应与小链轮的直径相近,张紧轮有自动张紧和定期张紧。3.5.4 链传动部分的设计总传动系统简图:图3-1 传动系统简图1.各轴中心距的确定减速机轴?中心轴切割装置驱动轴1取小链轮齿数,i1,大链轮齿数2修订算功率式中 工况系数3确定链型规格,链节距根据计算的功率和小链轮的转速n120r/min,可选取链的规格型号为08-A-1-42-GB/T 1243-1997,链条节距P12.7mm4初定中心距取5确定链长节数X链长节数实际链条节数链条长度6最大中

29、心距(理论中心距)为保证传动松边一定的下垂度,实际中心距应比计算值小约25mm实际中心距7链速8有效圆周力9作用在轴上的拉力10润滑方式的选定根据链号08-A和链条速度,选用润滑方式为用油壶或油刷定期人工润滑。同理,计算出各轴之间的中心距和其他参数如下表(其中链的规格型号均为08-A-1-42-GB/T 1243-1997,链条节距P12.7mm)表3-1 各轴中心距数值表参数减速机轴?中心轴中心轴?凸轮轴凸轮轴?计量盘驱动轴Xmm886680Lmm1117.6838.21016amm440260350vmm0.4060.4060.305FNN899432577FQN10785717362.链

30、轮的基本参数和主要尺寸:图3-2 链轮尺寸示意图齿数均为16,节距p12.7mm,滚子外径dr7.92mm分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽齿侧倒角齿侧半径轮毂厚度轮毂长度轮毂直径排距各链轮的基本参数和主要尺寸见下表:3-2 各链轮参数数值表链轮齿数dmmdammdfmmbfmmhmmZ1 Z21665.170.757.27.310.8Z31665.170.757.27.39.1Z4 Z532129.6135.8121.77.313.0Z61665.170.757.27.39.1Z7 Z82497.8103.489.47.38.8Z932129.6135.8121.77.311.9Z10124

31、954.241.17.312.53.6 齿轮传动3.6.1 齿轮传动特点1瞬时传动比恒定。2传动比范围大,用于增速或减速。3速度和传递功率的范围大,可用于高速、中速和低速的传动功率可以小于到。4传动效率高,一对高精密的渐开线圆柱齿轮,效率可达99%以上。5结构紧凑,适用于近距离传动。6制造成本高,某些具有特殊齿形或精度很高的齿轮,故需要专用或高精密的机床、刀具和两仪等,故制造工艺复杂,成本高。7精度不高的齿轮,传动时噪声、振动和冲击大,污染环境。8无过载保护作用。3.6.2 齿轮的材料对齿轮材料的基本要求是:齿面要硬,齿芯要韧,以抵抗齿面失效和轮齿折断。另外,选择材料时还应考虑加工和热处理工艺

32、性及经济性的要求。制造齿轮的材料最常用的是各种钢材,其次是铸铁,以及非金属材料。钢材可分为锻钢和铸钢两大类,处尺寸较大(d400600?),结构形状复杂时宜用铸钢外,一般均用锻钢制造齿轮。铸铁:由于抗弯和耐冲击性能均较差,故铸铁主要用于制造低速不重要的开式传动齿轮和功率不大的场合。常用材料有HT250、HT300、QT500等。非金属材料:在高速、小功率、精度不高的齿轮传动中,也有用非 材料制造齿轮的。3.6.3 直齿圆柱齿轮传动的设计计算1选择齿轮材料,确定试验齿轮的疲劳极限应力初选齿轮材料为45,调质,硬度220240HBS,精度等级为8级,齿数查图16.2-17及图16.2-26按MQ级

33、质量要求取值,查得2按弯曲疲劳强度初步确定模数,并初选主要参数按表16.2-33式中齿轮传递的转矩:载荷系数K:考虑到齿轮做不对称布置,速度较低,冲击载荷不大,取K1.9。齿宽系数:取齿数比:取许用弯曲应力:按表16.2-33,取最小安全系数外齿轮的复合齿形系数:查图16.2-23得将以上数据代入计算模数的公式得取标准模数:齿宽:分度圆直径:3校核齿根弯曲疲劳强度按表16.2-34使用系数:查表16.2-36及16.2-37得动载荷系数:式中齿轮分度圆上的圆周力:圆周速度:将各数据代入公式得弯曲强度计算的载荷分布系数: 弯曲强度计算的载荷分配系数:查表16.2-42得弯曲强度计算的重合度:将以

34、上各数值代入齿根弯曲应力计算公式得:许用应力:抗弯强度计算的寿命系数其中寿命极限:相对齿根圆角敏感性系数:相对表面状况系数:尺寸系数:所以安全系数取最小安全系数所以结论:结构符合要求4主要尺寸3.6.4 直齿锥齿轮传动的设计计算热封装置锥齿轮设计:1选择齿轮材料,初步确定齿数选择两齿轮材料为45,调质,硬度220240HBS,精度等级为8级。小齿轮齿数,传动比,大齿轮齿数查图16.2-17及图16.2-26按MQ级质量要求取值,查得2按弯曲疲劳强度初步确定模数,并初选主要参数设计公式许用弯曲应力:按表16.2-33,取最小安全系数外齿轮的复合齿形系数:查图16.4-25得载荷系数:所以取3几何

35、计算分锥角:大端分度圆直径:外锥距:当量齿数:齿宽系数取齿宽:取实际齿宽系数:中点模数:中点分度圆直径:切向变位系数:,高变位系数:,顶隙:大端齿顶高:大端齿根高:全齿高:齿根角:齿顶角:,(采用等顶隙收缩齿)顶锥角:根锥角:大端齿顶圆直径:当量齿轮分度圆直径:当量齿顶圆直径:当量齿轮传动中心距:当量齿轮基圆齿距:啮合线长度当量齿轮顶圆直径:端面重合度:齿中部接触线长度:齿中部接触线的投影长度:4齿根抗弯疲劳强度校核使用系数:查表16.2-36及16.2-37得精度等级和中点圆周速度:动载荷系数:齿轮分度圆上的圆周力:复合齿形系数, 重合度系数:锥齿轮系数:载荷分布系数则齿根弯曲应力:齿根许用

36、弯曲应力:齿根弯曲疲劳强度基本值寿命系数:长期工作,取为无限寿命设计相对齿根圆角敏感系数:相对齿根表面状况系数:尺寸系数:最小安全系数:许用弯曲应力值:齿根弯曲强度校核结果:,所以设计符合结构要求。切割装置锥齿轮设计:齿数:模数:大端分度圆直径:中点分度圆直径:齿轮分度圆上的圆周力:分锥角:外锥距:齿宽:b16mm 大端齿顶高:大端齿根高:齿根角:齿顶角:3.7 轴的设计计算3.7.1 轴的强度计算按许用切应力计算:受转矩TN?mm的实心圆轴,其切应力为:写成设计公式,则轴的最小直径为:式中为轴的抗扭截面系数:轴传递的功率:轴的转速:与轴材料有关的系数,轴的材料为45钢,取:许用切应力,取40

37、Mpa各轴的直径最小值计算如下:中心轴:切割装置驱动轴:凸轮轴:空转轴:计量盘驱动轴:3.7.2 轴的校核按安全系数法进行轴的强度校核(以切割装置驱动轴为例进行校核):图3-3 切割装置驱动轴简图图3-4 轴受力图图3-5 水平面(XY)平面受力图图3-6 垂直面(XZ)平面受力图图3-7 水平面弯矩图图3-8 垂直面弯矩图图3-9 合成弯矩图计算锥齿轮受力转矩圆周力径向力轴向力计算轴承反力水平面:垂直面:3画出水平面弯矩图(图3-7),垂直面弯矩图图(图3-8)和合成弯矩图(图3-9)。4)初步分析截面1有较大的应力和应力集中。下面以截面1为例进行安全系数校核。5)轴材料选用45号钢调质,求

38、得疲劳极限:由式,得 6)求截面1上的应力弯矩7)求截面1的有效应力集中系数因在此截面处有轴直径变化,过度圆角,又因为,由查得,。8)求表面状态系数及尺寸系数,由表查得,。9)求安全系数(设无限寿命)得结论:根据校核,截面1足够安全,其他截面尚需进一步分析和校核。3.8 滚动轴承的选用滚动轴承的选择,包括类型、尺寸、精度、游隙、配合以及支撑形式的选择与寿命计算,通常可按以下步骤进行:(1)根据工作条件确定轴承部件的结构形式。(2)根据支承形式及轴承的工作特性确定轴承类型、精度。(3)通过轴承部件的结构设计,强度与寿命的计算,具体确定轴承的型号。(4)验算轴承的负荷能力与极限转速。滚动轴承的工作

39、特性:(1)负荷能力:滚动轴承的负荷能力与轴承类型和尺寸有关。负荷能力一般以额定动负荷比粗略表示,其含义为某种滚动轴承的额定动负荷值与相同外形尺寸的深沟球轴承额定动负荷的比值。通常额定动负荷用C表示。(2)速度特性:在一定负荷和润滑条件下,滚动轴承所能允许的最大转速称为轴承的极限转速。它与轴承的类型、尺寸、负荷大小及方向、润滑剂的种类及用量、润滑方式以及散热条件等有关。如果极限转速不能满足要求,需要另选轴承或采取改进措施。如提高轴承精度,加大球轴承的游隙,采用青铜或夹布胶木保持架,采用喷油或油雾润滑等,综合使用以上各项措施,可使极限转速提高一倍以上。(3)调心性:轴承能够自动补偿轴和外壳孔中心

40、线的相对偏斜,从而保证轴承正常工作状态的能力称为轴承的调心性。调心球轴承和调心滚子轴承都具有良好的调心性能,它们所允许的轴线偏斜角分别为3度和0.5度到2度。(4)运转精度:对于运转精度要求高的轴承需选用过盈配合。对于游动支承常使用圆柱滚子轴承,因为这种轴承的两个套圈在安装时都可采用过盈配合。轴承的套圈一般比较薄,因此与轴承相配合的轴和外壳孔的形状误差也会影响轴承的运转精度,故配合件的精度必须与轴承相一致。滚动轴承的类型选择:选择滚动轴承类型时应考虑轴承所受负荷,运转与工作环境,经济性及其它特殊要求等多种因素的影响。下述原则可供参考:(1)转速较高,负荷不大。而旋转精度要求较高宜用球轴承;转速

41、较低,负荷较大或有冲击负荷时宜采用滚子轴承。(2)当径向负荷比轴向负荷都比较大时,若转速高宜用角接触球轴承,若转速不高宜用圆锥滚子轴承;当径向负荷比轴向负荷大的多并且转速较高时宜用向心球轴承;当轴向负荷比径向负荷大的多并且转速较低时,常用两种不同类型的轴承组合,让他们分别承受轴向及径向负荷。支承刚度要求较高时,可以成对采用角接触轴承。(3)需要调整径向间隙时,宜采用带内锥孔的轴承。(4)支点夸距大,轴的变形大或多支点轴,宜采用调心轴承。在满足使用要求的情况下,优先选用价格低的轴承。一般来说,球轴承的价格低于滚子轴承;精度愈高,价格愈贵;同精度的轴承中深沟球轴承最便宜。3.9 本章小结本章对主要

42、进行了传动系统中各个链轮,齿轮,轴的计算,确定了其基本尺寸,并介绍了轴承的选用原则。第4章 物料计量装置4.1 粉状物料的定量装置在轻工业生产中很多物料是呈粉粒装、液体状、粘稠状、颗粒状、块状或梗枝状。粉状物料如豆奶粉、速溶咖啡、橙汁冲剂、洗衣粉、爽身粉、塑料粉粒等;液体物料如汽水、啤酒、牛奶、白酒、果汁、酱油等。粘稠状物料如果酱、香脂、牙膏、鞋油等。颗粒状、块状、梗枝状物料如纽扣、药片、香皂、香烟、铅笔、火柴等。这些物料在生产过程中的供计量或最后做成为成品包装需要解决按一定量的计量供送问题,因此要有定量计量装置。根据定量装置的不同,定量装置有容积定量、称重定量和计数定量三种。对粉状物料主要采

43、用容积定量和称重定量的计量方法,对液体、粘稠状物料采用容积定量的计量方法,对颗粒状、块状、梗枝状物料采用计数定量的计量方法。对于定量装置的要求,是具有较高的计量精度和速度,结构简单,并能根据计量要求进行调整和自动调节。粉状物料的定量装置,比其他物料的定量装置要困难的多。它与粉状物料的物理、化学特征由直接的关系。例如物料视密度(即堆积密度)的不稳定性,产品的易吸潮性,产品与接触材料的易粘结性以及产品的不易流动性等都给计量问题带来困难。还有些产品的粉尘飞扬有害身体健康。故此类物料的供送、包装或包装过程中计量的解决,必须考虑物料的具体特性。一般说来,粉状物料的定容计量比称重计量结构简单,计量速度快,

44、造价低但计量精度低。容积定量比较适合小重量的粉料包装和视密度较稳定的物料,能达到包装重量的指标要求。4.2 容积定量常见的容积定量法有:量杯式、轮毂式、螺杆式、柱塞式、甩勺式等。容积定量装置:它主要由料斗、回转盘及刮板等组成。回转盘由转轴带动回转,盘上有四个圆筒形定量杯,计量杯由活门盖住。粉料由料斗送入粉罩内,再靠自重流入定量杯内。回转盘运转时刮板刮去定量杯上多余的粉料。已装好粉料的定量杯随圆盘回转到卸料口时,顶杆推开定量杯底部的活门,粉料自定量杯下落入漏斗,装入包装袋中,当圆盘继续回转时,顶杆又将活门推回到定量杯底部,从而阻止物料的下落。固定容积式量杯式定量装置,它只能计量一定容积的物料,不

45、能做任何调整,若要改变容积则必须换用另一种定量杯。另外,这种装置只能适用于视密度非常稳定的物料,物料视密度的变化会直接影响定量精度,所以对视密度有变化的物料需要采用结构复杂一些的可调容积式定量装置。可调容积式量杯由一个上量杯和一个下量杯组合而成。通过调节机构改变上下量杯的相对位置,以改变容积,使其计量也随着改变,但这种调整量是有限的。调整方法有手动和自动两种。手动调节方法是根据灌装过程检测其重量波动情况,人工转动手轮及调节机构升降上下量杯的相对位置以达到改变量杯容积。自动调整方法则比较复杂,要在粉料进给系统中,加电子检测装置,来测得瞬时物料变化的电讯号,信号经放大装置放大后,驱动电动机,转动量

46、杯调节机构,以调节组合量杯的容积。容积式量杯计量装置的生产能力:式中?驱动量杯的转盘的转速(r/min)?转盘上的量杯个数?每个量杯的计量重量(g)式中?量杯的容积(cm)?物料的视密度(g/cm2),即粉料堆积的密度,又称堆积密度固定量杯容积:式中?固定量杯直径(cm2)?上量杯的计量高度(cm2)可调量杯容积:式中?上量杯内直径(cm)?上量杯计量高度(cm)?下量杯内直径(cm)?下量杯计量高度(cm)4.3 可调容积式量杯计量装置的工作原理量杯式计量装置在充填机上应用广泛,结构形式较多。采用量杯式计量装置计量的物料,要求它们的容积和重量较为稳定。为补偿容重的变化及适应充填量的变化,本机

47、采用可调容积式量杯计量装置。它由上下两个半只组成,一个半只固定,另外半只则是可调的,通过调整上下量杯的相对位置,从而改变容积的大小。其工作流程:在料斗内加上被包装物后,通过物料的自重和搅拌器的搅拌,计量盘以容积计量方式进行计量,计量过得被包装物通过卸料斗,充填到包装袋内。表5-1 计量杯设计尺寸表整体尺寸340mm450mm540(mm)固定量杯D25mmH25mm可调量杯D35mmH15mm容积可调范围4.4226.67mm可移动行程16mm虽然此设计的计量杯在容积上可以进行调节,但是由于调节的方式只能通过手动进行,那么所调节的精度就受到了一定了影响,所以此结构仍然需要进行进一步的改善。4.

48、4 本章小结本章介绍了粉状物料的几种计量方法,着重阐述了可调容积式计量盘的组成和工作原理,并对其计量容积进行了计算。第5章 供膜装置5.1.供膜装置的选用轻工业生产常常是成批大量的,在生产过程中要把工件按一定的节拍和方位送到工作位置,经过加工、装配、或包装后再取下。如果工件的供送和取下采用手工操作,不仅体力劳动繁重,而且生产率也不可能提高。因此为了提高生产率,降低劳动强度,保证加工质量,采用自动上、下料装置是必不可少的措施。也只有实现上、下料的自动化,才能实现机械加工、装配、包装的全自动化。由于轻工业行业加工对象范围的广泛性与多样性,轻工业机械的上料自动化比其他行业的上料自动化在装置的结构和设

49、计上要复杂的多。这些装置应满足轻工业机械生产的一些基本要求:卷料与条料,板片料,件料,长棒料,液体、胶状料,粉粒料等上、下料装置。液体、胶状料及粉粒料属于流动性而不成形的物料,它们的上料装置需解决定量供料问题。纸料与塑料薄膜送料装置是轻工业机械,特别是包装机械常用的上料装置,以供给包裹用纸与各种商标用纸。提供的纸料与塑料薄膜,可以是片状的,也可以是卷状的,相应的有片状送料装置与卷料送料装置两类不同形式。5.2 供膜装置的主要组成1.包装薄膜安装轴2.包装薄膜张力自动调整装置3.薄膜终了检测装置4.图案校准光电控制装置5.包装薄膜送人装置6.包装薄膜导辊筒7.包装薄膜导向器5.3供膜装置的工作过

50、程将一卷包装薄膜经初级导向辊筒,橡胶辊筒,由薄膜引导器对折,接着由热辊筒进行封口,制成袋状后,各袋子通过切口装置,然后经旋转切割装置按规定尺寸切割后,由成品排出槽排入下道工序。5.4 本章小结本章对供膜装置进行了简单介绍,并概括了供膜装置的组成部分和工作原理。 第6章 热封装置6.1热封装置概况将容器的开口部分封闭起来的机器成为封口机。食品原料经过加工成成品后,为了能够长期保存,必须装入相应的容器并封口杀菌,使装入容器内的食品与外界隔绝,不在受到外界空气及微生物的污染而引起腐败。不论是铁罐、玻璃罐等容器,或是其他包装材料如铝、塑料等以及由塑料薄膜、铝箔等制成的复合薄膜,如不能严密封口蜂蜜,就不

51、能达到长期保存的目的。所以封口是食品加工过程中主要工序之一。常用的封口方法可分为:热压式封口;压纹式封口;辊压式封口;卷边式封口;压力式封口;旋合式封口。本机采用热封方式,主要装置是封口热辊筒装置。热封广泛使用在塑料薄膜的封口上,大多数采用电热丝加热,加热温度在130150C之间。有常热式、脉冲加热式、油热式等数种。对于卷筒平张塑料薄膜来说,制成袋形尚需经过纵封和横封操作。纵封又分为间歇式和连续式两种,横封一般均采用间歇式。6.2热封装置主要组成部分1.封口热辊筒装置2.左右挤压调整螺栓3.定位螺栓4.热辊筒座固定螺栓5.热辊筒齿轮6.驱动变向齿轮7.热辊筒座8.调整用垫片9.辊筒安装座口热辊

52、筒装置用等速旋转的单热辊筒牵引包装薄膜,并将薄膜热压熔接,此时纵向与横向封口将同时进行。热辊式加压封合工作原理:本机采用热辊热封。机用电热丝对辊形热封头恒温加热,经过与热的一对辊轮加热也可以是其中的一个作连续对滚运动,将要封合的薄膜送入两辊轮之间,在薄膜向前输送的过程中被加热封合。由于热辊式加热能连续工作,因此生产率较高,可用于复合薄膜的制袋。6.3 本章小结本章对热封装置进行了简单介绍,并概括了热封装置的组成部分和工作原理。第7章 切割装置7.1 切割装置主要组成部分:(1)割装置离合器手柄(2)切割位置调整旋转(3)割位置微调手柄(4)螺旋齿轮(5)旋转刀具(6)固定刀具(7)固定刀具安装

53、螺栓(8)固定刀具轴(9)旋转刀具轴(10)切割装置地板7.2 切割装置的调整1)切割装置的微调:用切割位置微调手柄对切割的位置进行微调。在手柄不能调整的范围内时转动手柄,使螺旋齿轮位于中心部位。2)切割位置的粗调:将切割装置离合器手柄放在“ON”的位置。向里按进切割位置固定侧的咬合齿,再旋转刀具,按旋转方向转动,切割位置下降,按逆方向转动,则切割位置上升。3转动旋转刀具至如下图所示位置,调整使其在斜线围内再固定。注意:在切割之前,包装品接触旋转刀具的安装部位时,会造成切割位置偏移。4)封口部位被斜切时的调整:根据薄膜的特性,有时填充密封后发生倾斜,则松动固定螺栓进行调整。松动切割台固定用螺母

54、,使切割台整体倾斜,用切割台调整螺栓进行调整,调整后不要忘记拧紧固定螺栓及调整螺栓。不同的薄膜以及在填充后及空袋的情况下,在切割台其切口的倾斜度是不同的。5)切割刀具的更换及切割情况调整:松动固定切割装置的螺母,使固定刀的刀口在距离机器基板200?处水平安装。6)松动旋转刀具安装螺栓后,使旋转刀刃刚接触到固定刀刃之后固定。7)然后,再次用手转动旋转刀刃,切割使用的薄膜。观察其切割状况,用铜锤轻轻敲击固定刀进行调整。为使其能理想的切割薄膜,脱开离合器,用手转动旋转轴,来确认其切割程度。注意事项:热辊筒起密封薄膜的作用,也起着牵引薄膜的作用。挤压的程度要达到能够拉紧薄膜为止。注意挤压过强易造成薄膜

55、破裂。用挤压调整螺栓调整,使密封强度达到所要求的强度。薄膜安装轴的中心和纵向热封口的咬合位置都要距衬底195?,其理由是在纵向封口之前,薄膜从中央部分开始对折,然后才能进行封口。因热辊筒的部位会有与热辊筒几乎一样的温度,为尽可能地延长辊筒座的使用寿命,要使用专门的耐热油,注入辊筒座的注油孔。如果使用一般的透平油,因其不具备耐热性,会立即变质固化,固化后再辊筒座与热辊筒之间积聚,会妨碍辊筒的转动,使辊筒很快磨损。7.3 本章小结本章简要介绍了切割装置的主要组成部分和调整方法。结论经过半个学期的努力,通过资料查阅,参照多本机械设计手册及老师的多次指导,我完成了粉料立式袋包装机的传动系统设计和总体设

56、计。本次设计中包含的传动系统的设计,可调容积式量杯的结构设计,总体装配图的绘制以及轴和齿轮等部分的绘制。其工作原理为:通过传动系统驱动供料系统下料,进入可调容积式计量盘,同时供膜系统动作,使包装材料经过成型器,在热封辊的拉动下进行热封,最终经过切割装置切断输出成品。它的优点是设计结构紧凑,外形简洁美观大方,调节方便,实现计量的可调节性,制袋的速度和每袋的容量均可调节,具有启动缓冲功能,速度稳定,工作电压稳定,抗干扰能力强。它的缺点是计量盘调节及切割角度调节都是手工调节,不够精确。另外,由于包装材料在热封辊的拉力作用下直接经过成型器,无变速机构对包装薄膜的位置进行自动调节,包装薄膜经过一定时间的拉伸,它的张力可能发生变化,从而导致薄膜供送的不准确性。在专业知识方面,通过本次毕业设计,使我重新温习了以前所学的知识,机械制图,机械原理,机械设计,材料力学,互换性原理等,并能够将各科知识结合起来考虑问题。另外也进一步掌握了机械制图的辅助设计软件,如AutoCAD、CAXA等。在整个设计过程中,指导老师张连东老师也给予了多次指导,是整个设计更加正确和完善,从而最终完成了设计任务。参考文献1国内外制袋充填包装机的状况分析J.中国包装工业,2008,1、2:46-47.2张西良.立式包装机工艺过程及控制系统研究J.轻工机械,2003,3:27-