枕式包裝機橫封結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、袋式包裝機的傳動系統(tǒng)設(shè)計1 緒論國內(nèi)外包裝設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀我國包裝機械工業(yè)起步較晚 , 很長時間都沒有形成一個獨立的行業(yè)。20 世紀 80 年代初 , 我國政府發(fā)布的機械產(chǎn)品目錄中還沒有包裝機械這 一門類。 70 年代中期以前 , 我國商品包裝的技術(shù)裝備相當(dāng)落后。大多數(shù) 食品企業(yè)都采用作坊式生產(chǎn)、 手工包裝和散裝銷售 , 僅有糖果、 煙草等幾 個領(lǐng)域使用機械包裝。 目前 , 我國從事包裝食品機械生產(chǎn)的縣以上企業(yè)約 有3300 多家, 其中合資 企業(yè) 120 余家, 從業(yè) 人員 55 萬人, 科研 單位 130 余個 , 產(chǎn)品品種達 3000 多種。產(chǎn)品的技術(shù)水平和自動化程度都有很 大提高 , 許

2、多產(chǎn)品已由單一機械型向機電一體化型轉(zhuǎn)變 , 電器控制由普 通電器向可編程和計算機控制轉(zhuǎn)變 , 并由提供單機向提供成套生產(chǎn)線轉(zhuǎn) 變, 該行業(yè)已成為我國機械工業(yè) 14 個大行業(yè)之一。預(yù)計到 2005 年, 包裝 和食品機械年產(chǎn)值達到 440 億元左右 , 產(chǎn)品品種達到 4000 多種 , 基本滿 足我國食品工業(yè)和包裝工業(yè)的需要。改革開放以來 , 我國包裝機械行業(yè)的發(fā)展取得了很大進步 , 但與 世界先進水平相比 , 還存在較大差距。 主要表現(xiàn)在我國包裝機械產(chǎn)品控制 水平較低 , 高新技術(shù)應(yīng)用少 , 新材料、新工藝推廣慢 , 大約只有 5% 的產(chǎn) 品能達到發(fā)達國家 20 世紀 90 年代初期水平 ,

3、總體水平比發(fā)達國家落后 20 年左右。隨著包裝機械行業(yè)發(fā)展 , 應(yīng)重視各種新技術(shù)、新材料、新工 藝在包裝機械上的應(yīng)用 , 如光纖技術(shù)、生物工程技術(shù)、機電一體化技術(shù)、 人工智能技術(shù)和納米技術(shù)等。 要加快在包裝機械生產(chǎn)企業(yè)中推廣計算機輔 助設(shè)計(CAD)、計算機輔助生產(chǎn)工藝技術(shù)(CA PP)及計算機集成制造系統(tǒng)(C IM S) , 上述技術(shù)的推廣應(yīng)用 , 可使產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)準備及制造周期縮短 30% 左右。同時可以完成高速機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計和精密加工 使得包裝機結(jié)構(gòu)緊湊、造價低、運動平穩(wěn)、使用壽命長。目前, 國內(nèi)包裝機械產(chǎn)品系列化水平低 , 品種少 , 缺門產(chǎn)品多 , 包裝機對包裝物的適應(yīng)

4、性較差。采用模塊化設(shè)計思想 , 可將計量裝置、制袋成形器、物料輸送、 包裝材料輸送、 熱封裝置和打碼裝置等設(shè)計成多種標(biāo)準模塊 , 通過標(biāo)準模 塊的合理組合 , 以適應(yīng)不同物料特性、 不同材料種類和不同包裝容量的要 求。逐步加大包裝機標(biāo)準件與外購部件的比例 , 突出包裝機械的特殊制造 功能 , 促進包裝機械生產(chǎn)在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)標(biāo)準化、 通用化和系列化。 同 時引進國際上承認的標(biāo)準來規(guī)范企業(yè)的生產(chǎn)行為也是提高包裝機械產(chǎn)品 標(biāo)準化水平的重要途徑。 國產(chǎn)高水平高速度的包裝機 , 為了保證其主機質(zhì) 量和可靠性 , 不得不花高價購買進口電器元件和氣動元件。 這就說明要提 高國產(chǎn)包裝機械的質(zhì)量 , 必須重視

5、基礎(chǔ)件的研制以及配套件的技術(shù)水平 的提高 , 研制與包裝機配套的高水平的真空泵、 真空閥、灌裝高速電磁閥、 傳感器、變頻電機及電器控制元件 , 開發(fā)各種在線或離線的檢測設(shè)備 , 以 進行重量檢測、 異物檢測、 金屬檢測和真空度檢測等 , 提高整體技術(shù)水平。 國外包裝機械企業(yè)成功的經(jīng)驗表明 , 企業(yè)用于研究與開發(fā)的投資如 果占銷售額的 1% , 企業(yè)難以生存 , 占2% 可勉強維持 , 占5% 才有競爭力 而我國包裝機械企業(yè)的研發(fā)平均投資水平不足1%。只有加大科技投入 , 鼓勵科研院所加入企業(yè)集團 , 多渠道多層次的增加科研經(jīng)費 , 才能開發(fā)出 產(chǎn)銷對路的高技術(shù)產(chǎn)品。 根據(jù)中國包裝網(wǎng)絡(luò)管理中心對

6、全國包裝企業(yè)網(wǎng)絡(luò) 及電子商務(wù)開展情況調(diào)查顯示 , 有 35% 的包裝企業(yè)經(jīng)常使用互聯(lián)網(wǎng) , 15% 的企業(yè)建有網(wǎng)站 ,10% 建有企業(yè)內(nèi)部的電子商務(wù)管理系統(tǒng) , 有 60%的企業(yè) 認為需要電子商務(wù)服務(wù)。在 2001 年內(nèi)使用電子商務(wù)平臺的企業(yè)占 40% 以 上。 調(diào)查充分顯示電子商務(wù)在中國包裝業(yè)有廣闊前景。我國包裝機械行業(yè)由于產(chǎn)品自身的特點 , 非常適合網(wǎng)上貿(mào)易。 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟的發(fā)展 , 從根本上打 破了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營運作模式 , 建議企業(yè)要加強自身的信息化和網(wǎng)絡(luò)化 建設(shè) , 將傳統(tǒng)的營銷模式盡快與網(wǎng)絡(luò)營銷接軌 , 利用已有的電子商務(wù)平 臺開展產(chǎn)品的供求信息發(fā)布 , 利用網(wǎng)絡(luò)探索新的業(yè)務(wù)合作伙伴

7、, 提升企 業(yè)的產(chǎn)品服務(wù)和營銷水平。包裝工業(yè)的概況及技術(shù)方法1.2.1 包裝工業(yè)的概況包裝機工業(yè)作為一門新興工業(yè)，具有明顯的時代特征，它既是配套工 業(yè)，是當(dāng)今的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。在日益發(fā)展的市場經(jīng)濟中，包裝工業(yè)對其他 工業(yè)的發(fā)展起到了推動作用。主要表現(xiàn)在相關(guān)工業(yè)的發(fā)展方面：從所用包 裝材料看，它推動了造紙工業(yè)、塑料工業(yè)、冶金工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等部門的 發(fā)展；從包裝技術(shù)方面看，它對機械工業(yè)、電子工業(yè)、印刷工業(yè)、新材料 工業(yè)以及裝潢設(shè)計等方面提出了更高的要求；從消費領(lǐng)域看，對食品、飲 料、糧食、醫(yī)藥及日用化工品等，起到了重要的促進作用。中國的包裝工業(yè)，由上世紀 80 年代開始騰飛，經(jīng)過了十幾年時間的發(fā) 展

8、而初具規(guī)模，特別是食品包裝業(yè)，更是飛速發(fā)展，取得了長足的進步。 這一切主要表現(xiàn)在包裝工業(yè)不斷完善，包裝技術(shù)不斷改進，包裝材料不斷 創(chuàng)新。對于食品包裝，其產(chǎn)品已呈現(xiàn)出多品種、多樣式及多層次的特點。所 謂多品種，包括金屬罐、玻璃瓶；塑料制品的多類成型袋及瓶、罐容器； 紙制品的多瓦楞紙箱機紙盒軟包裝、紙袋包裝；另外還有一些豐富有特色 的木、竹、瓷制品的包裝。所謂多式樣是指包裝品結(jié)構(gòu)造型緊跟時代潮流， 新穎多樣、彩鮮艷、裝潢精美。而多層次是指包裝品的高、中、低檔并存， 以適應(yīng)市場需求。隨著我國經(jīng)濟的日益發(fā)展壯大，包裝工業(yè)也以年均18%的速度快速發(fā)展，但是在我國包裝工業(yè)快速發(fā)展的進程中，大量技術(shù)含量高的

9、成套設(shè)備 仍依靠進口。如塑料薄膜雙向拉伸設(shè)備，一條生產(chǎn)線就近1 億元，從上世紀 70 年代開始引進，到目前為止，國內(nèi)相繼進口此類生產(chǎn)線 110 條。還有 乳品業(yè)大量使用的無菌包裝盒、灌裝設(shè)備幾乎都為瑞典利樂公司一家提供。 我國包裝機械對國外高端技術(shù)的過度依賴，已成為嚴重制約我國包裝工業(yè) 持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的隱憂。因為大多數(shù)包裝產(chǎn)品的技術(shù)含量體現(xiàn)在加工工藝和技術(shù)裝備上，工藝 是核心，裝備是關(guān)鍵，而包裝設(shè)備在包裝工藝中居于主導(dǎo)地位。雖然大量 先進設(shè)備的引進大大加快了我國包裝工業(yè)的發(fā)展速度，縮小了我國包裝工 業(yè)與發(fā)達國家的差距，但是，我們不能依賴國外的高端技術(shù)與技術(shù)裝備， 這是因為國外的技術(shù)裝備價格昂貴

10、，一些中小企業(yè)無力引進，不利于我國 包裝行業(yè)技術(shù)水平的整體提高 ; 不利于發(fā)展自己的知識產(chǎn)權(quán)，不利于培育自 己的專業(yè)設(shè)計人員，長此以往我們只能跟在別人后面，這將喪失發(fā)展的控 制權(quán)和市場的主動權(quán)。1.2.2 包裝作業(yè)的技術(shù)方法包裝技術(shù)方法可謂形式多樣， 并且不斷有創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)， 但較常用的方法 概括有以下幾種：1) 充填2) 灌裝3) 裹包4) 裝盒與裝箱5) 收縮包裝6) 拉伸包裝7) 真空和充氣包裝8) 泡罩包裝盒貼體包裝9) 熱封10) 粘合劑粘合11) 加蓋、卷邊接縫12) 捆扎13) 貼標(biāo)和打印2 包裝機的整體認識包裝機械的組成、分類及特點作用包裝機械是指完成全部或部分包裝過程的機器

11、。包裝過程包括成型、 充填封、口裹、包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、困扎、 集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助包裝工序。它是包裝 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和作用，它給行 業(yè)提供必要的技術(shù)設(shè)備，以完成所要求的產(chǎn)品包裝工藝過程。2.1.1 包裝機械的組成包裝機械屬于自動機范疇，它的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新型包裝機械 不斷涌現(xiàn)，很難將它們的組成分類。但通過對大量包裝機械的工作原理和 結(jié)構(gòu)性能的分析，可找出其組件的共同點。包裝機械由動力系統(tǒng)、傳動系 統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)組成。為了便于掌握和研究包裝機械的工作原理和結(jié)構(gòu)性能， 通常又將包裝機械分成下列組成部分。（

12、1）包裝材料的整理與供送系統(tǒng)該系統(tǒng)是將包裝材料（包括剛性、半剛性、剛性包裝材料和包裝容器及輔助物）進行定長切斷或整理排列， 并逐個輸送到預(yù)定工位系統(tǒng)，如糖果包裝機中包裝紙的供送、切斷機構(gòu)。（ 2）被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)該系統(tǒng)是將被包裝物品進行計量、整理、排列，并輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)。有的還可完成被包裝物品的 定型、分割。（ 3）主傳動系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將包轉(zhuǎn)材料和被包裝物品由一個包裝工位 順序傳送到下一個包裝工位的系統(tǒng)。單工位包裝機沒有傳送系統(tǒng)。全部包裝工序在包裝機上往往分散成幾個工位來協(xié)同完成供送包裝材 料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。主傳送機構(gòu)的形式影響其外形，所以 必須有專門的機構(gòu)來傳送

13、包裝材料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。（ 4）包裝執(zhí)行機構(gòu)包裝執(zhí)行機構(gòu)是直接完成包裝操作的機構(gòu)，即完成裹包、灌裝、封口、貼標(biāo)、捆扎等操作的機構(gòu)。（ 5）成品輸出機構(gòu) 成品輸出機構(gòu)是把包裝好的產(chǎn)品從包裝機上卸 下、定向排列并輸出的機構(gòu)。（ 6）動力機與傳動系統(tǒng) 動力機是機械工作的原動力，在現(xiàn)代工業(yè)生 產(chǎn)中通常為電動機，傳動系統(tǒng)是指將動力機的動力與運動傳給執(zhí)行機構(gòu)和 控制系統(tǒng)，使其實現(xiàn)預(yù)定動作的裝置。通常由傳動零件，如帶輪、齒輪、鏈輪、凸輪等組成，或者由機、電、 液、氣等多種形式的傳動組成。（ 7）控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由各種手動自動裝置組成。在包裝機中，從 動力的輸出、傳動機構(gòu)的運轉(zhuǎn)、包裝執(zhí)行機構(gòu)的

14、動作及相互配合以及包裝 產(chǎn)品的輸 出，都是由控制系統(tǒng)指令操縱的。它包括包裝過程、包裝質(zhì)量、故障與安 全的控制?，F(xiàn)代包裝機械的控制方法除機械形式外，還有電氣控制、氣動控制、 光電控制、電子控制和射流控制，可根據(jù)包裝機械的自動化水平和生產(chǎn)要 求選擇。（ 8）機身 機身用于安裝、固定、支承包裝機所有的零件，滿足相互 運動和相互位置的要求。因此，機身必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。2.1.2 包裝機械的特點包裝機械具有一般自動機的共性，也具有其自身的特性。包裝機械的 主要特點如下： 大多數(shù)包裝機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動速度快，動作精度高。為滿足性能 要求對零部件的剛度和表面質(zhì)量等都有較高的要求。 用于食品和

15、藥品的包裝機要便于清洗，與食品和藥品接觸的部位要 用不銹鋼或經(jīng)過化學(xué)處理的無毒材料制成。 進行包裝時的作用力一般都較小，所以包裝機的電動機功率較小。 包裝機一般都采用無極變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包 裝機的生產(chǎn)能力。因為影響包裝質(zhì)量的因素很多，諸如包裝機的工作狀態(tài)（機構(gòu)的運動 狀態(tài)，工作環(huán)境的溫度、濕度等）、包裝材料和包裝物的質(zhì)量等，所以， 為便于機器的調(diào)整，滿足質(zhì)量和生產(chǎn)能力的需要，往往把包裝機設(shè)計成無 極可調(diào)的，即采用無極變速裝置。 包裝機械是特使類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便 于制造和維修，減少設(shè)備投資，在各種包裝機的設(shè)計中應(yīng)注意標(biāo)準化、通 用性及多功能性。包裝機

16、械的作用包裝行業(yè)是一個新興的行業(yè)，隨著市場競爭的日益激烈白熱化，產(chǎn)品形象 廣告效應(yīng)對包裝行業(yè)提出了越來越高的要求和越來越多的需求。包裝機械大致有四種作用：(1) 保護被包裝的商品，防止風(fēng)險和損壞，諸如滲漏、浪費、偷盜、損 耗、散落、摻雜、收縮和變色等。產(chǎn)品從生產(chǎn)出來到使用之前這段時間，保護 措施是很重要的，包裝如不能保護好里面的物品，這種包裝則是一種的失敗。(2) 提供方便。制造者、營銷者及顧客要把產(chǎn)品從一個地方搬到另一個地方，牙膏或釘子放在紙盒內(nèi)可以很容易在庫房里搬動，醬菜和洗衣粉的不方便包裝，已被現(xiàn)在的小包裝所取代，這時消費者采購和帶回家非常方便。(3) 為了辨別，包裝上必須注明產(chǎn)品型號、

17、數(shù)量、品牌以及制造廠家或零售商的名稱。包裝能幫助庫房管理人員準確地找到產(chǎn)品，也可幫助消費者找 到他的想頭的東西。(4) 促進某種品牌的銷售，特別是在自選商店里更是如此。在商店里， 包裝吸引著顧客的注意力，并能把他的注意力轉(zhuǎn)化為興趣。有人認為，"每個包裝箱都是一幅廣告牌。"良好、的包裝能夠提高新產(chǎn)品的吸引力，包裝本身的價值也能引起消費者購買某項產(chǎn)品的動機。此外，提高包裝的吸引力要比提高產(chǎn)品單位售價的代價要低。自動制袋裝填包裝機分類自動制袋裝填包裝機的類型有多種多樣，按總體布局分為立式和臥式 兩大類：按制袋的運動形式來分，有連續(xù)式和間歇式兩大類。以下介紹幾 種具體的機型。臥式自

18、動制袋裝填包裝機2.2.1.1 臥式間歇制袋三邊封口包裝機此類機型的包裝原理如下圖 2-1 所示。卷筒塑料薄膜 1 經(jīng)導(dǎo)輥 2 引入 成型器3,在成型器3及導(dǎo)桿4的作用下形成 U形并由張開器5撐開。當(dāng)加 料器 7下行進入加料位置時，橫封器 6 閉合，同時裝填物料；隨后，橫封 器 6 和加料器 7 復(fù)位；緊接著,縱封器 8 閉合熱封并牽引薄膜移動一個袋 位；最后由切刀 9 把包裝袋切斷。圖 2-1 臥式間歇制袋三邊封口包裝原理1- 卷筒薄膜 2- 導(dǎo)輥 3- 成型器 4- 導(dǎo)桿 5- 張口器 6- 橫封器 7- 加料器 8- 縱封牽引器9- 分切刀 10- 成品袋2.2.1.2 橫枕式自動制袋裝

19、填包裝機圖 2-2 所示是一種臥式枕型包裝機的工作原理。該機集自動裹包物品, 封口,切斷于一體,是一種高效率的連接式的包裝機,廣泛用于餅干、速 食面等的自動包裝上。其包裝材料為塑料或復(fù)合材料,采用卷盤式薄膜供 料,由牽引輥松卷,經(jīng)導(dǎo)輥的的導(dǎo)向進入成型器,受成型器的作用,薄膜 自然形成卷包的形式。同時,待包物品由供送輸送鏈送入至薄膜卷包的空 間。卷包的薄膜在牽引輪的作用下向前運行并被縱封輪實施縱封熱融封合。 物品隨薄膜同步運行。包裝物品在最后經(jīng)橫封輥刀封合切斷,形成一個成 品包裝,由卸料傳送帶輸出,由于其包裝形式呈枕狀,故成為枕式裹包或 中縫包裝。這種包裝機采用有色標(biāo)袋包裝時,需要隨時對紙長進行

20、調(diào)整,因此需 配備光電檢測控制系統(tǒng),以實現(xiàn)光標(biāo)的正確定位。2-2 橫枕式自動包裝機工作原理1- 卷膜 2- 牽引輥 3- 成型器 4- 物品 5- 供料傳送鏈 6- 牽引輪 7- 中封輪 8- 橫封輥刀9- 卸料傳送帶2.2.2 立式自動制袋裝填包裝機立式間歇制袋中縫封口包裝機此類機型包裝原理如 2-3 所示，卷筒塑料薄膜 3經(jīng)導(dǎo)輥 2 被引入成型 器 4 ，通過成型器 4 和加料管 5 以及成型筒 6 的作用，形成中縫搭接的圓筒 形。其中加料管 5 的作用為：外作制袋管，內(nèi)為輸料管。封合時，縱封器 7垂直壓合在套于內(nèi)筒 5 外壁的薄膜搭接處，加熱形 成牢固的縱封。其后，縱封器回退復(fù)位，由橫封

21、器8 閉合對薄膜進行橫封同時向下牽引一個袋的距離，并在最終位置加壓切斷?？梢?，每一個橫封 可以同時完成上袋的下口和下袋的上口封合。而物料的充填是在薄膜受牽 引下移時完成的。圖 2-3 立式間歇制袋中縫封口包裝原理2.2.2.2 立式雙卷膜制袋和單卷膜等切對合成型制袋四邊封口包裝機 此類包裝機可制造四邊封口的包裝袋型。雙卷膜制袋包裝機采用兩卷薄膜進行連續(xù)制袋，左右薄膜卷料對稱配置，經(jīng)各自的導(dǎo)輥被縱封滾輪牽引，進入引導(dǎo)管處匯合。薄膜在牽引的同時被封合兩邊緣，形成兩條縱封縫。在橫封輥閉合后，物料由加料器進入，隨后完成橫封切斷分離上下包 裝袋單卷膜等切對合成型制袋包裝機只采用一卷薄膜制袋，其制袋過程是

22、 先將薄膜對中等切分離，然后兩半材料復(fù)合成型。其成型原理及性能比前 者更優(yōu)異。2.2.2.3 立式連續(xù)制袋三邊封口包裝此種包裝機的包裝原理如圖 2-4 所示。卷筒薄膜 1 在縱封滾輪 5 的牽 引下，經(jīng)導(dǎo)輥進入制袋成型器 3 形成紙管狀。縱封滾輪在牽引的同時封合 紙管對接兩邊緣。隨后由橫封輥 6 閉合實行橫封切斷。同樣，每次橫封動 作可以完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切斷分離。物料的填充是在 紙管受縱封牽引下行至橫封閉合前完成的。圖 2-4 立式連續(xù)制袋三邊封口包裝原理1- 卷筒薄膜 2- 導(dǎo)輥 3- 成型器 4- 加料器 5- 縱封滾輪 6- 橫封輥 7- 成品袋 這種機型是一種廣泛應(yīng)用

23、的機型，因其包裝原理的合理性的科學(xué)性而 成為較多采用的設(shè)計方案。根據(jù)這一包裝原理可設(shè)計出多種袋型。例如， 在如圖 2-4 所示的基礎(chǔ)上增加一對縱封滾輪，使兩隊縱封滾輪對稱布置在 紙管邊緣，同時進行牽引縱封則形成兩條縱封縫，經(jīng)橫封后產(chǎn)生的袋型則 為四邊封口袋。采用這種制袋方法主要是以美觀為出發(fā)點，因為增加的一 條縱封縫在包裝袋結(jié)構(gòu)上是“多余”的，稱作“假封”，但它卻起到一種 對稱美的作用。另外，把圖 2-4 中橫封輥旋轉(zhuǎn) 900 布置，使縱封的封合面與橫封的封合 面成垂直狀態(tài)，則可生產(chǎn)另一袋型（需配套合適的成型器），如圖 2-5 所 示。包裝薄膜 1 經(jīng)成型器被縱封滾輪 2 牽引縱封，隨后經(jīng)過導(dǎo)

24、向板 3 并被 與縱封面成垂直布置的橫封輥 4 封合切斷，形成一個中縫對折兩端封合的 包裝袋，也就是平常所說的“枕式包裝”。圖 2-5 中縫對接兩端封口包裝原理1- 薄膜 2- 縱封滾輪 3- 導(dǎo)向板 4- 橫封輥 5- 成品袋枕式包裝機的應(yīng)用及特點現(xiàn)代經(jīng)濟生活中，絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過包裝成為商品，才能進入 流通領(lǐng)域，商品的包裝要借助包裝技術(shù)及設(shè)備。所以包裝設(shè)備在包裝過程 中是不可缺少的工藝手段。枕式包裝機由于進行包裝的袋的形狀成枕狀，像蛋黃派、米餅、餅干、 方便面等，所以通常稱作枕式包裝，枕式包裝機大致分為水平枕式與豎向 縱式型，包裝工序水平進行，因此稱作枕式包裝機。枕式包裝機主要使用 于

25、固形物的個裝及多個物品等的包裝。包裝工程從上向下進行的裝置則稱 作縱式包裝機，縱式包裝機使用于年糕、糖果、液體、粉袋、流體等的包 裝。在市場上可以見到各種包裝商品，包裝形態(tài)多種多樣。眾多枕式包裝 品是由枕式包裝機包裝的商品，枕式包裝機于 1930 年代在美國得到開發(fā)， 在日本國內(nèi)真正開始生產(chǎn)已有 46 年的歷史，這些包裝機投入到了各種市場， 得到了廣泛利用。枕式自動包裝機是包裝設(shè)備中較為重要的一種形式，用于包裝塊狀物 件，形狀可以規(guī)則，也可以不規(guī)則。因此，實際包裝中要求其適應(yīng)范圍廣、 工作平穩(wěn)可靠、噪聲低、生產(chǎn)率高。可以滿足：小到糖果，大到家電；軟 到紙巾類日用品、硬的到軸承小五金等商品的包裝

26、需要。枕式自動包裝機也稱為臥式自動包裝機，是將包裝薄膜裹包在內(nèi)裝物 的外面，制作成枕形袋的包裝機。該機型從出現(xiàn)至今，已經(jīng)歷了數(shù)十年考 驗，仍然保持較強的生命力。它具有獨特的包裝形式：先進的包裝工藝； 通用的包裝功能；巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計和美觀的總體造型。可采用的卷筒薄膜 材料包括：玻璃紙、涂塑紙、復(fù)合材料、聚乙烯、聚丙烯、袋包紙等。在該機型中，卷筒狀的包裝材料被逐步制成一個一個包裝袋。袋子可 有折進凹角，也可沒有折進凹角，如圖 2-6 ，折進凹角可使袋子兩端顯得 光整利落，無喇叭口，厚度在 25mm以上的袋子通常要有折進凹角。可是高 速制袋時常沒有折進凹角。圖 2-6 枕型袋如圖 2-7 所示，薄膜

27、從背架引到成型器而制成管筒狀，管筒狀薄膜的 邊被翼封輪（即縱封牽引輪）拉著，勻速平穩(wěn)地前進。有些不易拉動的薄 膜，需要背架上裝上一個牽引輥，或在進膜軸上裝一個送膜電機（圖中未 表示）來幫助送進（詳細參見制袋設(shè)計的引棍設(shè)計）。用彈簧張緊輥、導(dǎo)向輥、離合輥和牽引輥來調(diào)節(jié)薄膜的張力及薄膜的 送進方向，各滾筒的調(diào)整必須要適當(dāng)，如果薄膜的進角太小的話，薄膜就 會越過成型器而不成為管筒狀。薄膜經(jīng)過成型器被卷成卷筒狀，欲包裝的物品在傳送帶的輸送下被送 到管筒狀薄膜的中間，管筒膜的兩邊則重疊成翼鰭狀，接下去封合后，就 成為袋子的背封。圖 2-7 臥式枕型包裝薄膜的兩邊經(jīng)過中封滾輪的時候相互封合就成中封邊，如圖

28、2-8 。兩個中封滾輪上有著相互嚙合的滾花紋，同時向滾輪加熱加壓薄膜在紋中軋過， 封口上軋出花紋。圖 2-8 邊翼封 用一個封口切斷裝置即端封切斷器進行端封，并將袋子切斷成如圖2-9 。端封切斷器有回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式兩種，封口上面刻有與中封輪表面一樣 的花紋。端封器咬合后就在袋子的端封處制出花紋，同時向袋子加熱加壓。 切斷刀一般都裝在端封器上，如圖 2-10 。因此端封封口與切斷是同時進行 的。封口封合時的滾合速度、封合溫度、封合位置、封合壓力都是可以調(diào) 整的。圖 2-9 回轉(zhuǎn)式端封切斷器圖 2-10 端封封口 中國包裝機械起步較晚，起于上個世紀 70 年代，北京市商業(yè)機械研究 所在研究了日本的包

29、裝機械后，完成制造了中國第一臺包裝機，經(jīng)過 20 多 年的發(fā)展，中國包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國包裝工 業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機械填補了國內(nèi)空白，已能基本 滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口。但在目前，中國包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達國家相去甚遠。在行業(yè)快速發(fā)展的同時也存在一系列的問題，現(xiàn)階段中國包裝機械行 業(yè)水平還不夠高。包裝機械市場日趨壟斷化，除了瓦楞紙箱包裝機械和一 些小型包裝機有一定規(guī)模和優(yōu)勢外，其它包裝機械幾乎不成體系和規(guī)模， 特別是市場上需求量大的一些成套包裝生產(chǎn)線，如液體灌裝生產(chǎn)線、飲料 包裝容器成套設(shè)備、無菌

30、包裝生產(chǎn)線等，在世界包裝機械市場中均被幾家大包裝機械企業(yè)集團所壟斷，面對國外品牌強勁沖擊國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該采取積極對策。從現(xiàn)階段情況看，全球的包裝機械需求以每年%的速度增長。美國擁有最大的包裝設(shè)備生產(chǎn)商，其次是日本，其他主要生產(chǎn)商還包括德國、意大 利和中國。但未來包裝設(shè)備生產(chǎn)增長最快的是在發(fā)展中的國家和地區(qū)。發(fā)達國家將從刺激國內(nèi)需求中獲利，并在發(fā)展中國家尋找當(dāng)?shù)睾线m的 生產(chǎn)廠家，特別是在食品加工廠進行投資，提供包裝機械設(shè)備。而中國自 加入世貿(mào)組織以來取得了長足的進步，中國的包裝機械水平提升非?？欤?與世界的先進水平差距逐漸縮小。隨著中國的日益開放，中國的包裝機械 也將進一步打開國際市場。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有

31、包裝機存在以下問題：（1）包裝機長期存在著包裝材料 （薄膜 ）輸送速度難以控制的問題，薄 膜輸送速度不穩(wěn)，對包裝袋長精度和袋形質(zhì)量的影響很大 : 工作初期和末 期，帶膜卷的直徑變化很大，轉(zhuǎn)動慣量變化，造成包裝材料輸送時拉力不 均勻，使得封袋長度變化，包裝袋長控制精度不高。（2）包裝精度 （充填精度 ） 低且工作時不穩(wěn)定。（3）包裝速度低 :目前國產(chǎn)包裝機的包裝速度，小袋包裝在60120 袋/分之間，包裝速度超過 80袋/分時包裝質(zhì)量將下降 ;中袋包裝為 3560 袋/ 分。國外設(shè)備的包裝速度已達到小袋包裝為1200 袋/ 分，中袋包裝為 160袋/分。（ 4）封口質(zhì)量難以保證。 外觀質(zhì)量。國家

32、規(guī)定，包裝袋的封口處應(yīng)平整、網(wǎng)紋清晰，不得有灼化和壓穿現(xiàn)象。而現(xiàn)有的包裝機不能很好的達到國家的標(biāo)準 ; 包裝成品的封口強度低 ; 由于塑料包裝材料與被包裝物之間的靜電作用，在塑料袋內(nèi)壁上會吸附細小的被包裝物粉粒，若不除去會造成橫封口處封口不牢，嚴重影響 包裝袋封口質(zhì)量。 自動包裝機的橫封機構(gòu)運動形式的不合理，將導(dǎo)致封口質(zhì)量問題。傳統(tǒng)的包裝機的封口機構(gòu)，其左右封塊是扇形開合，封口部位熱封時間不同，導(dǎo)致封口處不平滑，部分灼化或者部分強度不夠。兩橫封塊機構(gòu)采用左橫封塊運動時，兩橫封塊對包裝袋的作用力不同，會造成其封口不 勻。而且封口周期長，包裝速度慢。包裝工藝方案的擬定由第二章的圖 2-7 所示，包

33、裝工藝路線是：薄膜經(jīng)牽引輥牽引由導(dǎo)向 輥進入成形器，再經(jīng)縱封牽引器牽引并封邊使薄膜成型袋筒形。圖 3-1 工藝路線圖1- 供送鏈推頭 2- 內(nèi)裝物件 3- 光電傳感器 4- 備用卷筒薄膜 5- 牽引輥 6- 卷筒薄 膜 7- 成型器 8- 牽引滾輪 9- 排氣輸送帶 10- 縱封牽引滾輪 11- 橫封切斷刀 12- 輸出 毛刷 13- 輸出皮帶再如圖 3-2 所示，是枕式自動包裝機的完整工藝路線圖。卷筒薄膜 6 在成對牽引輥 5 ，牽引滾輪 8 和縱封牽引滾輪 10 的聯(lián)合牽引下勻速前進， 在通過成型器 7 時被折成筒狀，供送鏈上的推頭 1 將內(nèi)裝物 2 推送入成型 器中的筒狀材料內(nèi)，物品便隨

34、同材料一起前進，端封切斷器 11 熱封左面袋 的后端和右面袋的前端，同時在中間切斷分開，輸出皮帶13 將成品輸出。從工藝上分析可知，為達到高速，要優(yōu)化端封切斷器11 的運動規(guī)律。由于 11 構(gòu)件作非勻速圓周運動，是否適宜高速運行，要對端封切斷器進行 詳細分析（參考端封切斷器結(jié)構(gòu)設(shè)計）。為滿足其多功能，可以調(diào)整 7尺寸和 8、11 的速度等構(gòu)件，來適應(yīng)不 同內(nèi)裝物的尺寸，達到滿足大范圍包裝。簡單更改成形器7，可以使其滿足包裝內(nèi)裝物尺寸的變化，如寬度和高度。簡單調(diào)整縱封牽引器速度，可以 滿足內(nèi)裝物長度的變化。因此，要完成其多功能、范圍廣、高速度等，就必須設(shè)計出更為合理 的機構(gòu)來滿足要求傳動系統(tǒng)概述

35、傳動系統(tǒng)的作用是將動力機的動力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)，以滿足執(zhí)行機構(gòu) 對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的要求。3.3.1 傳動系統(tǒng)的作用1 ）把動力機輸出的速度降低或增高，以適應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的需要。2 ）實現(xiàn)變速傳動以滿足執(zhí)行機構(gòu)的經(jīng)常變速要求。3）把動力機輸出的轉(zhuǎn)矩，變換為執(zhí)行機構(gòu)所需要的轉(zhuǎn)矩或力 4）把動力機輸出的等速運動，轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機構(gòu)所要求的、其速度按某 種規(guī)律變化的旋轉(zhuǎn)或其他類型的運動。5 ）實現(xiàn)由一個或多個動力機驅(qū)動若干個相同或不同速度的執(zhí)行機構(gòu)。6 ）受機體外形尺寸的限制或為了安全和操作方便，執(zhí)行機構(gòu)不宜與 動力機直接聯(lián)接時，也需要用傳動裝置來聯(lián)接。初步確定如下的傳動系統(tǒng)圖：3.6.3 縱封牽引器的結(jié)構(gòu)及傳動設(shè)

36、計 高速枕式自動包裝機的中封牽引是包裝封口的需要。 封口是包裝操作中一道 不可缺少的工序。 只有封口后才能密封保存被包裝物并符合衛(wèi)生要求， 且便于運 輸銷售。由于包裝材料、包裝方法、密封要求的不同，封口形式亦各不相同。例 如：塑料薄膜采用電熱絲加熱使表面熔化而粘住的熱封方法來封口； 紙張裹包糖 塊則采用機械手扭結(jié)或滾輪壓紋的方法進行封口等。熱封廣泛使用在塑料薄膜 （包括復(fù)合塑料薄膜） 的封口上， 大多采用電熱絲加熱，加熱溫度在130°C150°C之間，有常熱式、脈沖加熱式、油熱式等。對 于卷筒塑料薄膜來說，制成袋形尚需要經(jīng)過中封和端封操作。高速枕式自動包裝上配置的中封牽引器

37、， 主要用來完成袋筒成型后的縱邊封 合。由于熱封器的運動方式不同， 中封牽引器分為連續(xù)和間歇式兩種， 而本文設(shè) 計中的高速枕式包裝機采用連續(xù)式。連續(xù)式中封牽引器的熱封執(zhí)行是作等速相向回轉(zhuǎn)的一對輥筒， 它對袋簡兼有 施壓、牽引及加熱封邊的作用。 在熱封期間， 熱量由輥筒內(nèi)的電熱絲通電后供給， 常熱式輻射加熱， 使熱熔性塑料進入兩輥簡的熱合接觸面相互粘合而形成一道密 合的縱封。下圖 3-8 所示是縱封牽引器中的一種。它主要由縱封輥（ 1），加熱線圈（ 2）和軸承（3）等組成?？v封牽引器的輥面寬度通常為1020mm, 工作表面上開有直紋、斜紋或網(wǎng)紋，以適應(yīng)各種薄膜 熱封的需要。輥筒所用材料常用中碳鋼

38、，40Cr鋼及“金屬塑料”（聚四氟乙烯滲入金屬粉 末燒結(jié)成型的微內(nèi)孔的新材料）等。這種結(jié)構(gòu)雖然簡單，但牽引質(zhì)量不好。因為縱封輥（1）既是牽引、加熱又 是壓封，所以本文設(shè)計不采用這種結(jié)構(gòu)。圖3-8輥式縱封牽引器（第一種方案）如下圖3-9，圖所示是中封牽引器中的另一種。它與以上一種不同的是發(fā)熱部分不在輥輪內(nèi)，而是在牽引輪（1）與封合輪（7）之間。其工作原理是：卷筒薄膜經(jīng)成型器成筒狀進入牽引輪（1）牽引；經(jīng) 過發(fā)熱區(qū)（5）和（6）加熱；再進入封合輪（7）滾紋壓封；起封合中封的作用。 在停機或失電時，電磁鐵（2）斷電，彈簧（3）通過擺桿（4）使活動加熱板（5） 離開固定加熱板（6），從而，使薄膜與加熱

39、板分離，不至于燒焦塑料薄膜。圖3-9縱封牽引器（第二種方案）這種結(jié)構(gòu)的特點是，制造簡單、實用、可靠性也比較高。結(jié)構(gòu)上要求加熱板 能在停電、停機等應(yīng)急的情況下能自動分離。由于第二種方案的加熱、牽引、封合三者分離，能滿足本文設(shè)計的高速接縫 式自動包裝機要求，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計采用第二種方案。以上兩種結(jié)構(gòu)中的中封牽引 輥的半徑由下式確定：R2=QL60W2()式中：Q設(shè)備的生產(chǎn)能力；L 袋子的長度尺寸；W2 縱封牽引輥輪的角速度。由上式可見，縱封牽引輥輪半徑取決于生產(chǎn)能力，袋子長度及輥輪角速度。在正常生產(chǎn)中，欲保持縱封牽引輥輪半徑不變，而要增加生產(chǎn)能力或加大袋子長 度尺寸，就得相應(yīng)增加縱封牽引輥輪的轉(zhuǎn)速。

40、 在這種情況下，還得調(diào)整加熱溫度 以保證圭寸口質(zhì)量。在高速枕式自動包裝機中采用預(yù)先印刷好商標(biāo)圖案的卷筒包裝材料，為了得 到精美的包裝，一般都采用連續(xù)供送定位切斷的隨機補償機構(gòu)。為使印有商標(biāo)圖案的卷筒包裝材料連續(xù)供送中在準確位置切斷， 需要隨機微 調(diào)牽引輥輪的速度。 依靠帶有光電傳感器的自動控制裝置控制， 并在傳動系統(tǒng)中 配置一套齒輪差動機構(gòu)來實現(xiàn)。常用的齒輪差動機構(gòu)，如圖 3-10 所示。圖中顯示了中心軸和補償電機（微 電機）作為輸入端。其中，中心軸是由分配軸傳動。補償電機控制正反轉(zhuǎn)，與行 星輪和對稱的十字齒輪相連接， 輸出軸則通過外部的串聯(lián)齒輪組和鏈輪組驅(qū)動牽 引輪作牽引作用。圖 3-10

41、齒輪差動機構(gòu)一般需考慮以下問題： 當(dāng)卷筒包裝薄膜上色標(biāo)超前滯后時，補償電機的轉(zhuǎn)向； 在一定的補償量下，補償電機的轉(zhuǎn)數(shù)； 在一定的生產(chǎn)率下，補償電機轉(zhuǎn)速的問題。以上問題的分析和解決， 為電氣的設(shè)計提供理論依據(jù)。 當(dāng)卷筒包裝薄膜上色 標(biāo)滯后時，光電傳感器自動控制裝置控制差動機構(gòu)的速度比正常輸出的速度偏大 些，此時輸入軸與微電機作同向回轉(zhuǎn)。當(dāng)色標(biāo)沒有誤差， 差動機構(gòu)沒有信號輸入， 微電機不轉(zhuǎn)動， 僅由分配軸的動 力傳動給差動機構(gòu)，縱封牽引器牽引輪的轉(zhuǎn)速僅是傳動系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速。當(dāng)卷筒包裝材料上色標(biāo)超前時，光電傳感器自動控制裝置又控制差動機構(gòu)， 使其比正常輸出的速度偏小些，此時微電機的轉(zhuǎn)向與輸入軸的轉(zhuǎn)向

42、相反。實際上，現(xiàn)在常利用光電傳感器跟蹤卷筒包裝材料上的等距色標(biāo)而進行多種 形式的自動控制。因此，要求印刷卷帶的圖案標(biāo)記必須滿足一定條件： 使標(biāo)記與底面色差明顯， 或者讓標(biāo)記部位具有足夠的透明度， 甚至用沖孔來代替色標(biāo)， 以便配備相適應(yīng)的 反射式或透射式光電傳感器； 再有， 根據(jù)包裝內(nèi)裝物的大小， 卷筒包裝材料供送 速度的快慢及檢測方法的不同， 定位色標(biāo)還應(yīng)有適當(dāng)?shù)男问剑?面積和足夠準確的 間距。牽引與縱封的傳動系統(tǒng)圖如下所示：3-11 縱封與牽引的傳動圖1牽引輪 2 齒輪 3 鏈 4 縱封輪3.6.4 端封切斷器結(jié)構(gòu)及傳動設(shè)計隨著人民生活水平的日益提高， 人們對商品及包裝的要求也越來越高， 包

43、裝 業(yè)因此得以迅速發(fā)展。目前包裝機械正向高速化、自動化方向發(fā)展。枕式自動包裝機是一種常見的包裝機械， 在食品、 醫(yī)藥、化工等行業(yè)得到了 廣泛的應(yīng)用。 橫封是枕式包裝的一道重要工序， 它通常位于縱封工序的后面， 作 用是使物料經(jīng)過縱封的袋子橫向密封并切斷。枕式包裝機的橫封機構(gòu)需要滿足如下工藝條件： 熱封時，熱封頭的線速度在 袋筒運動方向上的分量與連續(xù)運動的袋筒必須具有同步的線速度。 否則，封口部 位可能發(fā)生起皺或者拉長，甚至出現(xiàn)斷裂或碰壞包裝袋等不良現(xiàn)象。當(dāng)用戶包裝袋長規(guī)格變化時， 其縱封的送進速度產(chǎn)生變化， 若采用回轉(zhuǎn)型的 熱封頭，由于半徑固定不變； 通常采用轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿不等速運動機構(gòu)來帶動， 以

44、調(diào)節(jié) 其封合速度，滿足熱封要求。因而，對橫封機構(gòu)有著特殊的要求：（1）橫封的傳動必須采用不等速傳動。即橫封的傳動機構(gòu)傳遞給橫封刀輥 的平均轉(zhuǎn)速不變（橫封刀輥旋轉(zhuǎn)一圈縱封送進一個袋長） ，但瞬時轉(zhuǎn)速必須按一 定規(guī)律變化以滿足V刀=V膜的要求（實際生產(chǎn)中，總是讓 V刀V膜）。（2）橫封機構(gòu)的不等速傳動還能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)以滿足封切不同的袋長時V r=V膜（或V刀略微大于V 膜） o（3）橫封機構(gòu)的傳動須采用不等速傳動，因而會有角加速度存在，勢必 會帶來一定沖擊； 為適應(yīng)不同厚度的包裝膜、被包裝物的封切； 考慮刀具的磨損。 因此，橫封機構(gòu)的上、下刀輥的兩個支承座中，必須有一個是可調(diào)節(jié)的，并用彈簧鎖緊

45、。這就引出一個新問題： 上下刀輥必須同步反向傳動， 然而兩輥間的中心距又 必須在一定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)， 如果采用普通齒輪傳動， 當(dāng)中心距調(diào)大時， 會出現(xiàn)齒 隙過大，造成沖擊，中心距過小，齒輪會卡死，無法傳動。（4）現(xiàn)行的橫封刀具有直刀、鋸齒刀，這些刀刃的幾何中心線都是一條平 行于刀輥回轉(zhuǎn)軸線的直線， 這樣封切是在一瞬間完成的， 且刀輥本身是不等速轉(zhuǎn) 動，有角速度存在， 因而沖擊作用在所難免， 能否改變刀刃的結(jié)構(gòu)形狀減小沖擊， 是個值得探討的問題。下面我選用的是轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)， 這種曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單， 零件數(shù)量 少，調(diào)節(jié)方便， 實現(xiàn)的不等速運動規(guī)律變化較平緩， 且包裝袋長與偏移量的大小 成正比

46、，刻度尺的標(biāo)定和查看都很方便。因此，這種曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)在橫封機構(gòu)中比較適合。 每一只橫封輥上均對稱分布兩只封頭，由電熱絲加熱并自動進行恒溫控制， 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)。熱封頭的工作表面大都具有花紋， 以加強包裝袋的密封強度并增加美觀， 花 紋的樣式依據(jù)所用包裝材料的性質(zhì)、厚薄而定。在包裝機橫封機構(gòu)中。 采用轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿不等速運動機構(gòu)會產(chǎn)生慣性力及慣性力 偶。隨著包裝機速度的提高，該慣性力及慣性力偶對機構(gòu)的影響不容忽視。轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)實現(xiàn)不等速運動， 有兩種不同的驅(qū)動方式。 當(dāng)曲柄作為原動件 時，其桿的角速度變化范圍小，因而袋長調(diào)節(jié)范圍受限制。因此，本文以導(dǎo)為原動件進行計算分析

47、。見圖 3-12，導(dǎo)桿AC為原動件，等 速轉(zhuǎn)動，曲柄BC為從動件，變速轉(zhuǎn)動。圖 3-12 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)簡圖如圖，以兩軸心連線AB為基準：設(shè)某時導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)角為相應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角，在厶ABC中由（）設(shè)導(dǎo)桿的角速度（）曲柄的角速度（）對時間求一次倒數(shù)，最終得選取不同的e/R值，可以作出不同的VB曲線，如下圖所示。圖3-13 W9曲線圖當(dāng) B =0 時，w 有最小值，WWin=W0(1 - e/R)當(dāng) B =180 時，w 有最大值，Wa=W(1 + e/R)當(dāng)e由R- 0時Win由0WWax 由 2W W要消除轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)在高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生慣性力，就要對機構(gòu)進行平衡設(shè)計。 目前平衡慣性力的方法主要有： 對稱布

48、置法， 即利用對稱機構(gòu)實現(xiàn)完全或部分平 衡，平衡效果好，但整個機構(gòu)龐大，僅適用于某此特定場合；還有就是加平衡質(zhì) 量法，利用平衡重平衡?？紤]到包裝機的傳動鏈及機構(gòu)形式已確定， 因此在設(shè)計時采用加或減平衡質(zhì) 量法，合理地確定曲柄和導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)形狀， 使回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心位于轉(zhuǎn)動中心， 達到 消除慣性力的目的。由于曲柄始終是做繞定點的圓周運動， 曲柄長度不大。 所以可將曲柄的結(jié)構(gòu) 做成圓盤的偏心輪形狀。在導(dǎo)桿槽中滾動小滑輪在運動中始終隨曲柄做圓周運 動。所以它的平衡與曲柄一同考慮。 導(dǎo)桿在設(shè)計中采用傳統(tǒng)的配重法進行平衡設(shè) 計。圖 3-14 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)驅(qū)動橫封滾刀示意圖圖 3-15 橫封切斷工藝過程示意圖圖

49、4-8所示為橫封切斷的工藝過程示意圖，橫封切斷刀在點P開始與包裝袋 筒接觸并加熱，至中點Q施壓、圭寸合和切斷。當(dāng)包裝袋較厚時，為了達到兩者的同步運動要求，務(wù)必保證熱封頭由P至Q, 再由Q至P'的水平分線速度始終與包裝袋筒的運動速度接近一致。因此，橫封切斷滾刀在PP'區(qū)間內(nèi)必須作不等速回轉(zhuǎn)，并且在 Q點的角速 度為最小。橫封切斷的傳動圖如下所示圖 3-16 橫封切斷的傳動圖4 橫封橫切機構(gòu)的詳細設(shè)計 袋式包裝機所能用到的常用傳動機構(gòu)包括鏈傳動機構(gòu)、齒輪傳動機構(gòu)、 桿傳動機構(gòu)。主傳動系統(tǒng)設(shè)計4.1.1 鏈傳動設(shè)計鏈傳動的特點（1）鏈傳動是在兩個或多于兩個鏈輪之間用鏈作為撓性拉曳元件

50、的 一種嚙合傳動；（2）鏈傳動是一種應(yīng)用較為廣泛的機械傳動，他的特點介于齒輪傳 動和皮帶傳動之間。（3）它是由鏈條和主、從動鏈輪所組成。（4）鏈傳動的主要優(yōu)點是：沒有滑動；工況相同時，傳動尺寸比較 緊湊；不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小；效率較高，可以達 到耳 98% ;能在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中使用等；需要時軸間距離 可以很大。（5）鏈傳動的缺點是：只能用于平行軸間的傳動；瞬時速度不均勻， 高速運轉(zhuǎn)時不如帶傳動平穩(wěn)；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中應(yīng) 用；工作時有噪聲；制造費用比帶傳動高等。鏈傳動的應(yīng)用（1）鏈傳動主要用于要求工作可靠，且兩軸相距較遠，以及其它不宜 采用齒輪傳

51、動的場合。廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、起重、運輸、石油、 化工、紡織等各種機械的動力傳動中。（2）目前，最大傳遞功率達到5000 kW,最高速度達到 40m/s，最大傳動比達到15,最大中心距達到 8m。由于經(jīng)濟及其他原因，鏈傳動的傳動 功率一般小于 100 kW，速度小于 15m/s，傳動比小于 8。滾子鏈結(jié)構(gòu)（ 1）滾子鏈的鏈板一般做成8 字形，以使它的各個橫截面具有接近相等的抗拉強度，同時也減少了鏈的重量和運動時的慣性力。（ 2）節(jié)距 P 是鏈的基本特性參數(shù)。滾子鏈的節(jié)距是指鏈在拉直情況 下，相鄰滾子外圓中心之間的距離。（ 3）套筒和銷軸間的接觸面積稱為鉸鏈承壓面，它的投影面積A 為（4）

52、當(dāng)傳遞大功率時，可以用雙排鏈或多排鏈。把一根以上的單列 鏈并列、用長銷軸聯(lián)接起來的鏈稱為多排鏈。（5）多排鏈的排數(shù)一般不超過34 排，因為排數(shù)的增加會導(dǎo)致各排受力不均增加。（6）當(dāng)載荷大而要求排數(shù)多時，可采用兩根或兩根以上的雙排鏈或 三排鏈。（7）鏈的節(jié)數(shù)根據(jù)實際需要而定，通過鏈接頭鏈接。（8）當(dāng)一根鏈的鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時采用連接鏈節(jié)。（9）當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則必須加一個過渡鏈節(jié)。（10）過渡鏈節(jié)的鏈板受有附加彎矩，最好不用，但在重載、沖擊、 反向等繁重條件下工作時，采用全部由過渡鏈節(jié)構(gòu)成的鏈，柔性較好，能 減輕沖擊和振動。鏈輪結(jié)構(gòu)（1）鏈輪輪齒的齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能自由地進入和退出嚙合； （2）在嚙

53、合時應(yīng)保證良好的接觸，同時它的形狀應(yīng)盡可能地簡單（3）鏈輪齒形已經(jīng)標(biāo)準化，鏈輪設(shè)計主要是確定其結(jié)構(gòu)尺寸。鏈和鏈輪的材料?(1)鏈輪材料應(yīng)能滿足強度和耐磨性的要求；?( 2)在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中，鏈輪可采用中碳鋼制造；? ( 3)中速、中載時，采用中碳鋼淬火處理，其硬度 >40HRC;(4) 高速、重載、連續(xù)工作的傳動，采用低碳鋼、低碳合金鋼表面滲碳淬火(如用15、20Cr、12CrNi3等鋼淬硬至 55HRC-60HRC或中碳鋼、中 碳合金鋼表面淬火 (如用45、40Cr、45Mn 35SiMn、35CrMo等鋼淬硬到 40HRC 50HR6(5) 載荷平穩(wěn)、速度較低、齒數(shù)較多時，也

54、允許采用制 造鏈輪。(6) 由于小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，因此對材料的要求也比大鏈輪高。當(dāng)大鏈輪用鑄鐵制造時，小鏈輪通常都用鋼。鏈傳動的運動特性1 R2 cosi=2 R cosR2 cos鏈的水平方向的加速度鏈的垂直方向分速度相對嚙合沖擊動能若鏈條松弛，在起動、制動、反轉(zhuǎn)、載荷變化等情況下，將產(chǎn)生慣性沖擊，使鏈傳動產(chǎn)生很大的動載荷。鏈傳動的受力分析工作拉力：離心拉力：垂度拉力：緊邊總拉力：松邊總拉力：軸上的載荷：方案的選取 經(jīng)以上步驟后，所選鏈節(jié)距為，其具體結(jié)構(gòu)圖如下：4.1.2 齒輪傳動設(shè)計圓柱齒輪的受力分析 忽略所有摩擦力，將沿齒寬分布的載荷合成為集中力，作用在齒寬中 部。兩齒輪表面相

55、互作用著一對法向力 , 它們的方向垂直齒面。通常將法 向力分解為相互垂直的兩個分力：與分度圓相切的切向力和沿齒輪半徑方 向的徑向力。主動齒輪手里計算公式：從動齒輪手里計算公式：d1d2Fr1Ft1 tanFr2Ft2 tanFbnFt1FbnFt2coscos2000T12000E各分力之間的關(guān)系：Ft 2FtiFr2Fri計算載荷在計算齒輪的強度時，要考慮影響齒輪受載的各種因素，通常用計算載荷進行計算。國家標(biāo)準規(guī)定的載荷系數(shù)分為4個系數(shù)Fbnc KF bn KaKvK aK 3Fbn1. 使用系數(shù) KA主要考慮由于原動機和工作機的載荷變動、沖擊、過載等對齒輪產(chǎn)生的外部附加動載荷的影響因素。它

56、與原動機和工作機的特性有關(guān)。2. 動載系數(shù)KV主要考慮齒輪嚙合振動產(chǎn)生的內(nèi)部附加動載荷的影響因素。它與齒輪速度、齒輪精度和剛度等有關(guān)。3. 齒間載荷分配系數(shù) K主要考慮同時嚙合的各對輪齒間載荷分配不均的影響因素。它與齒輪重合度和精度等有關(guān)。4. 齒向載荷分布系數(shù)K主要考慮沿齒寬方向載荷分布不均的影響系數(shù)。它與齒寬、齒輪精度、齒輪剛度等有關(guān)。主要幾何參數(shù)間的關(guān)系在圓整和選取標(biāo)準值后，為保證一對齒輪能正確嚙合傳動，它們的幾 何參數(shù)之間必須嚴格符合下列關(guān)系式：mnZicos mn Z2cosa 0.5(di d2)arccosmn(Z1Z2)2a計算時，對不能圓整的參數(shù)值一般取到小數(shù)點后三位，角度取

57、到秒位。4.1.2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸如輪緣、輪轂、輪輻等的尺寸，一般是按經(jīng)驗設(shè)計方 法確定。確定這些尺寸時，除應(yīng)滿足強度條件外，還要具有良好的加工和 安裝工藝性。根據(jù)毛坯制造方法，齒輪結(jié)構(gòu)可分為鍛造齒輪、鑄造齒輪、焊接 齒輪和組合齒輪。它們的結(jié)構(gòu)尺寸均可由相關(guān)設(shè)計手冊查得經(jīng)驗推薦數(shù)據(jù)。4.1.2.5 基本參數(shù)選擇在設(shè)計過程中，需要人為地選擇確定一些基本參數(shù)，它們對設(shè)計結(jié)果 影響很大。因此必須根據(jù)實際情況進行適當(dāng)?shù)倪x擇，下面是一些基本參數(shù) 的選取原則。1. 齒數(shù)和模數(shù)模數(shù)越大，齒根就越厚，齒根彎曲應(yīng)力就小，即齒根彎曲疲勞強度 增高。根據(jù)關(guān)系式（乙Z2）,保持中心距不變（即齒面接觸疲勞強度基本不變）時，應(yīng)該在保證齒根彎曲疲勞強度的前提下，盡可能選取較小