畢業(yè)設(shè)計（論文）顆粒自動化包裝機設(shè)計計量充填機械設(shè)計

PAGE顆粒自動化包裝機設(shè)計——計量充填機械設(shè)計AutomaticPackagingMachineDesign——MeasuringAndFillingMachineDesign學(xué)生姓名學(xué)號所在學(xué)院班級所在專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化申請學(xué)位本科指導(dǎo)教師職稱職稱答辯時間年月日目錄目錄TOC\o"1-4"\h\u23703設(shè)計總說明 I11367introduction II181151緒論 1140081.1本課題的目的和意義 1216081.2計量、充填機械概述及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1293402設(shè)計任務(wù) 1129053方案設(shè)計 2253983.1總體方案設(shè)計 24823.1.1計量充填工藝流程確定 2198654供送裝置的設(shè)計 26294.1料斗給料裝置 2118494.1.1料斗給料裝置設(shè)計 2215674.1.2料斗給料裝置設(shè)計計算及應(yīng)力校核 230684.2供送裝置的選擇 5138504.3立式電磁振動給料裝置的設(shè)計 664464.3.1結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算 7290設(shè)計要求 72547結(jié)構(gòu)選型 7313基本參數(shù)計算 7179參數(shù)計算總結(jié) 13241734.4立式電磁振動給料器組裝圖 15196735計量裝置設(shè)計 15327125.1計量裝置的選擇 1560955.2稱重式計量裝置的設(shè)計 15314725.2.1稱重式計量裝置的工作原理 15222405.2.2稱量機構(gòu)選擇 16241395.3電阻應(yīng)變片式稱重機構(gòu)設(shè)計 16135075.3.1電阻應(yīng)變片式 172863電阻應(yīng)變片式稱重工作原理 171355電阻應(yīng)變片傳感器選擇 17114545.3.2電阻應(yīng)變片式傳感器的測量電路 17127365.3.3放大電路 18228265.3.4A/D轉(zhuǎn)換器 1832165.3.5用電阻應(yīng)變片組成的稱量電路原理圖 19201285.4稱斗和開斗機構(gòu) 20102655.4.1稱斗與開斗裝置的選擇 20244205.4.2開斗電路原理圖 20180026計量充填機械控制系統(tǒng)設(shè)計 2190326.1計量充填機械控制系統(tǒng)方案圖 21283136.2計量填充機械控制系統(tǒng)電路原理圖 21245087計量充填機械組裝 2126107總結(jié) 223448鳴謝 2321192參考文獻(xiàn) 24設(shè)計總說明PAGEII設(shè)計總說明自動化包裝機設(shè)計——計量、充填機械設(shè)計本設(shè)計主要介紹了自動化包裝機里計量、充填機械部分的工作原理及其設(shè)計過程，對其供送裝置設(shè)計里的料斗給料部分進行選擇及強度校核，對振動盤給料部分進行計算設(shè)計及選擇。該計量、充填機械主要廣泛用于食品、糧食、種子、飼料、日化等諸多行業(yè)，適用于松散狀、無粘性散粒體物料，一般不適宜片、塊狀物料。本計量、充填機械主要包括供送裝置、計量裝置和充填裝置。在本設(shè)計中，我們的主要任務(wù)是與自動包裝機其他部分協(xié)作，自動化、智能化、高效化、高精度、高可靠性地完成計量充填，使其滿足設(shè)計要求。本計量充填機械的特點通過控制系統(tǒng)完成自動送料、稱量、下料，主要是利用振動原理達(dá)到均勻供料效果，再利用電阻應(yīng)變片稱量機構(gòu)完成準(zhǔn)確稱量并通過電阻應(yīng)變片傳感器與步進電機連接電路，完成下料。本機械可以通過改變振動頻率以適應(yīng)物料和質(zhì)量的變化。關(guān)鍵詞：計量、充填機械；設(shè)計；工作原理；機構(gòu)選擇；散粒體物料ABSTRACTintroductionAutomaticPackagingMachineDesign——MeasuringAndFillingMachineDesignThisdesignismainlyintroducedtheautomaticpackingmachineaboutthemeasuringandfillingmachineprincipleandthedesignprocessofitsmechanicalparts,selectingthedeviceoffeedingandmakingstrengthcheckinthepartofhopperfeeder,doingthecalculatingdesignandselectingthetruedeviceinthepartofvibrationplate,designingfortheoverallappearanceandanddoingareasonableimprovementinthebody.Themeasuringandfillingmachineiswidelyusedinfood,grain,seed,feed,chemical,andmanyotherindustries,applicabletobulk,non-viscousgranulematerial,generallynotsuitablefortabletandblockmaterial.Thismeasuringandfillingmachinemainlyincludesthesendingdevice,themeasuringdeviceandthefillingdevice.Inthisdesign,ourmaintaskistocollaboratewithotherpartsoftheautomaticpackingmachine,measuringandfillingautomatically,intelligently,withhighlyefficient,highprecision,highreliabilitytomakeitmeetthedesignrequirements.Thismeasuringandfillingmachine’sfeaturesautomaticallycompletefeeding,weighing,blankingbythecontrolsystem.Itmainlyusetheprincipleofvibrationtofeedequably,useresistancestraingaugetocompletetheaccurateweighingandtheweighinginstitutionsisconnectedbyresistancestraingaugesensorandstepmotortoformthecircuit,finallycompleteblanking.Thismachinecanadapttothechangeofthematerialanditsqualitybychangingthefrequency.Keywords:MeasuringandFillingmachine;Design;Circuit;Institutionalchoice;Thebulkmaterial－PAGE6－畢業(yè)設(shè)計題目畢業(yè)設(shè)計說明書緒論本課題的目的和意義隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會的進步，科技的提升，人民生活水平的提高，包裝在市場經(jīng)濟中的作用也越來越大。包裝工業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一，應(yīng)該與時俱進。而包裝機械在包裝工業(yè)占據(jù)十分重要的位置，對包裝工業(yè)現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用，所以，對包裝機械的發(fā)展及科技上也提出了更高的要求，帶來了機遇和挑戰(zhàn)。而計量充填作為產(chǎn)品包裝的一個重要工序，在隨著包裝機械及包裝工業(yè)的發(fā)展過程中，也站在了一個舉足輕重的位置。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，計量充填機械也向著自動化、智能化、多樣化的反向發(fā)展。計量、充填機械概述及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r計量充填機械是指將待包裝的物料按所需的精確量（質(zhì)量、容量、數(shù)量）充填到包裝容器內(nèi)的機械。計量充填機械可以作為一種單機單獨使用，也可與各種包裝機組成機組聯(lián)合工作；一般由物料供送裝置、計量裝置、下料裝置等組成。計量充填機械是包裝設(shè)備的重要組成部分，其關(guān)鍵內(nèi)容是高速度，高精度和高可靠性的統(tǒng)一，其性能的好壞直接影響到包裝質(zhì)量。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，包裝工業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨著經(jīng)濟的發(fā)展及生產(chǎn)與流通的日益社會化和現(xiàn)代化，其在國民經(jīng)濟中所占比重和作用越來越大，世界各國經(jīng)濟發(fā)展歷程也證明了這一點。而，在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，計量充填機械也向著自動化、智能化、多樣化的反向發(fā)展。設(shè)計任務(wù)包裝對象：散粒體物料，如茶葉等生產(chǎn)能力：60-110包/min計量范圍：1-1000g，本設(shè)計以20g作為計算的基本尺寸方案設(shè)計總體方案設(shè)計計量充填工藝流程確定通過實習(xí)觀察及相關(guān)資料搜索分析總結(jié)，確定工作流程圖（見圖3-1）圖3-1計量充填工藝流程圖供送裝置的設(shè)計本設(shè)計供送裝置包括料斗給料裝置和振動盤給料裝置。4.1料斗給料裝置4.1.1料斗給料裝置設(shè)計為了空間布置更合理，料斗給料裝置設(shè)計見圖4-1圖4-1料斗給料裝置4.1.2料斗給料裝置設(shè)計計算及應(yīng)力校核料斗給料裝置的受力分析見圖4-2圖4-2料斗給料裝置的受力分析本設(shè)計的數(shù)據(jù)收集：AB=165.5mm，BC=54.5mm，CD=97mm，CE=263mm，取W=15N。固定板BD橫截面上應(yīng)力校核對連接桿AC及固定板BD進行受力分析見圖4-3，根據(jù)平衡方程，得圖4-3固定板BD和連接桿AC受力分析圖由此求得固定板BD的軸力為由此求得固定板BD橫截面上的應(yīng)力為固定板用螺釘連接，因為選擇螺釘和固定板的材料均為Q235，螺釘性能等級為4.6，由[7]表5-8查得材料的屈服極限，由[8]表5-10查得安全系數(shù)S=1.5，故螺釘材料的許用應(yīng)力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)到了應(yīng)力要求，固定板BD可靠。固定桿CE和連接桿AC的強度計算及校核固定桿CE和連接桿AC均選用螺紋的形式與底板相連接，見圖4-1，在本設(shè)計中，其只需滿足螺紋連接的強度計算即可。固定桿選擇的材料為Q235，螺紋參照螺釘?shù)男阅艿燃墳?.6，由[7]表5-8查得材料的屈服極限，由[8]表5-10查得安全系數(shù)S=1.5，故螺釘材料的許用應(yīng)力。<1>固定桿CE由固定桿CE的C處螺紋受力放大圖4-4所示，固定桿CE（螺紋直徑d=12mm）在與底板之間有預(yù)緊力的拉伸而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，還受螺紋摩擦力矩的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。因此，應(yīng)進行僅承受預(yù)緊力的螺紋強度計算。圖4-4固定桿CE螺紋受力螺紋危險截面的拉伸應(yīng)力為所以，固定桿CE可靠。<2>連接桿AC由連接桿AC的E處螺紋受力放大圖4-5可知，連接桿AC（螺紋直徑d=6mm）與固定桿CE的螺紋連接承受的是橫向載荷，此時螺紋危險截面的拉伸應(yīng)力為圖4-5連接桿AC螺紋受力所以，連接桿AC可靠。4.2供送裝置的選擇應(yīng)用供送裝置是包裝機實現(xiàn)自動化是擺脫手工操作的一個重要手段。常用的自動包裝機送料裝置方式有：電磁振動式送料和機械式送料（見表4-1）。表4-1常見自動包裝機送料裝置方式及特點方式原理結(jié)構(gòu)比較圖形（來自[3]）電磁振動式電磁振動送料工作時，由激振電磁鐵驅(qū)動主振平板彈簧支承的工作料槽，使料槽內(nèi)的物料在受慣性力的情況下，不斷地向前做拋擲運動直槽式圓盤式電磁振動送料機，激振力大，效率高，適應(yīng)性廣。圓盤式（立式）機械式利用與材料形狀相似的機構(gòu)，通過機構(gòu)之間的緊密聯(lián)系，一步一步達(dá)到送料的目的，具體送料情況，看圖片顯示往復(fù)式機構(gòu)相對復(fù)雜，且不適合茶葉包裝轉(zhuǎn)輥式因此，結(jié)合課題要求及查[3]表1-4，且考慮空間布置情況，方案確定采用（圓盤式）斗式電磁振動式送料機構(gòu)。4.3立式電磁振動給料裝置的設(shè)計原理：料盤與底盤受驟增的電磁吸力作用，使相向移動，迫使主振彈簧和隔振彈簧均產(chǎn)生復(fù)雜的彈性變形，隨后兩盤繞中心軸線作同步相向扭轉(zhuǎn)，把往復(fù)運動變成旋轉(zhuǎn)運動。（高頻微幅振動）4.3.1結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算設(shè)計要求參照[1]圖4-2，設(shè)計一斗式電磁振動給料器，主要用來自動輸送茶葉等散粒體物料，取供送滑道的寬度=30mm，高度=15mm，要求生產(chǎn)能力可調(diào)，一般控制在Q=60~100包/min。結(jié)構(gòu)選型選圓柱型單內(nèi)螺旋滑道振動料斗，用厚度=1.2mm的不銹鋼板焊接，下連鋁合金托盤。在上下兩振盤之間的對心部位安置激振電磁鐵，外加剖分式護罩。另附可控的單相半波整流激磁回路，供電電壓的有效值U=220V，交流頻率=50Hz，借調(diào)節(jié)線圈輸入電壓來改變生產(chǎn)能力。基本參數(shù)計算通過下述計算步驟確定各基本參數(shù)，可為斗式電磁振動給料器的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。（1）供送速度及生產(chǎn)能力選取供送滑道的有效寬度，平均螺旋角°，螺距（取整28mm），完整總?cè)?shù)=1；出料槽高度=15mm；供送滑道與彈簧支座的半徑比=1.5；主振板彈簧的斜置角=25°，算出滑道的平均半徑（mm）（取整142mm，適合）料斗內(nèi)直徑（mm）主振板彈簧上支座外直徑（mm）（取整95mm）料斗內(nèi)高度（mm）滑道振動角激振力對滑道作用角取料盤振幅=0.5mm，激振頻率=50Hz，算出起跳相位角進而由[1]式（4-45）求得著落與起跳相位角之差（或8.38rad），著落相位角（基本適用），料盤相對激振次數(shù)，圓整為2。取當(dāng)量滑動摩擦系數(shù)，有效工作系數(shù)K=0.5，算出振動角校核準(zhǔn)數(shù)（，適用）平均供送速度實際生產(chǎn)力因為茶葉大小均勻，流動性好，所以把每小包茶葉（）看成是長3cm，寬2.5cm，高0.4cm的物品，其生產(chǎn)能力在輸送過程中，由于輸送速度根據(jù)稱斗內(nèi)質(zhì)量變化，所以實際生產(chǎn)能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過生產(chǎn)要求，所以完全適用。主振彈簧剛度及協(xié)調(diào)值<1>斗體與底盤的等效質(zhì)量首先，對材料總體加以簡化，見圖4-6與圖4-7。圖4-6斗體簡化結(jié)構(gòu)圖圖4-7底盤簡化結(jié)構(gòu)圖取料斗內(nèi)半徑=158mm，銜鐵當(dāng)量半徑=60mm，彈簧支座寬度=20mm，給料器重=10N，托盤重=22N，主振彈簧上支座重（包括半段板彈簧重)，銜鐵重=10N，算出斗體質(zhì)量（kg）斗體對中心軸線的轉(zhuǎn)動慣量斗體等效質(zhì)量（kg）其次，對底盤總體加以簡化，如圖所示。取鐵芯線圈當(dāng)量半徑=55mm，底盤半徑=140mm，主振板彈簧下支座外半徑=95+20=105mm，鐵芯線圈重=42N，主振彈簧下支座重（包括半段板彈簧重），底盤重=250N，算出底盤質(zhì)量（kg）底盤對中心軸線的轉(zhuǎn)動慣量（kg）底盤等效質(zhì)量（kg）斗體與底盤的振幅比（適用）<2>板彈簧結(jié)構(gòu)尺寸與垂向動剛度查[2]表11-4-1，選用硅錳板彈簧鋼（），彈性模量，，彈簧寬度B=16mm（），彈簧厚度h=2mm，校正系數(shù)，每組彈簧片數(shù)n=1，彈簧組數(shù)i=3，緊固系數(shù)，算出彈簧的有效長度（mm）（取整L=106mm）橫向彎曲變形比例系數(shù)扭轉(zhuǎn)-壓縮變形比例系數(shù)主振片彈簧垂向總動剛度<3>系統(tǒng)固有頻率與協(xié)調(diào)諧值根據(jù)上面求出的、和值可求系統(tǒng)的固有角速度取系統(tǒng)的激振角速度算出調(diào)諧值（<1，且在范圍內(nèi)，適用）（3）隔振彈簧剛度及激振力傳遞率<1>橡膠彈簧選型與垂向動剛度所選隔振橡膠彈簧系成型元件，彈性模量，切變模量，彈簧動載系數(shù)d=1.1；彈簧初始的內(nèi)徑，外徑，高度H=30mm；彈簧與底盤的中心距；彈簧個數(shù)，算出彈簧初始橫截面積彈簧形狀系數(shù)隔振彈簧垂向總動剛度<2>彈簧最大壓縮應(yīng)變量與激振力傳遞率根據(jù)前面計算結(jié)果得知斗式電磁振動給料器的總量，再計入振動料斗內(nèi)的物料總量，算出橡膠彈簧垂向總靜剛度橡膠彈簧預(yù)壓縮量橡膠彈簧最大壓縮應(yīng)變量激振力傳遞率（滿足，適用）綜上，、均適用。為了安裝方便，可以選用能達(dá)到相同效果的橡膠隔振器代替。在畫裝配圖所用隔振零件就是橡膠隔振器。（4）設(shè)計激振電磁鐵的基本數(shù)據(jù)<1>電磁激振力取衰減振幅比1.4，，衰減振動周期，算出主振體轉(zhuǎn)化質(zhì)量主振系統(tǒng)的相對振幅當(dāng)量阻尼系數(shù)故得激振力力幅及其與位移的相位角°。<2>磁極氣隙量取氣隙安全余量，算出相應(yīng)的磁極氣隙量<3>主磁極有效端面積選用Ⅲ形硅鋼片制作鐵芯，磁極個數(shù)，漏磁系數(shù)，最大磁感應(yīng)強度，空氣導(dǎo)磁率，以可控硅半波整流激磁回路（見圖4-3）進行控制，并取超載系數(shù)為1.2，即計算力幅，算出主磁極有效端面積圖4-8可控硅半波整流激磁回路鐵芯最大磁通量<4>鐵芯線圈匝數(shù)考慮供電電壓的不穩(wěn)定性，取降壓系數(shù)為0.9，算出鐵芯線圈匝數(shù)因此，應(yīng)選用線圈匝數(shù)大于845匝的鐵芯線圈。并且，因為“Ⅲ”形電磁鐵采用硅鋼片用螺栓固連而成，導(dǎo)磁率高，結(jié)構(gòu)緊湊，對稱性好，雙極激振，可以通過增減片數(shù)適當(dāng)改變主磁極面積；且工作中渦流損失和剩磁、漏磁都較少，加上電磁鐵周圍大都同空氣接觸，故有利于降低溫升，故選用“Ⅲ”形電磁鐵。本設(shè)計選用的是“Ⅲ”形振動盤直線送料器線圈。參數(shù)計算總結(jié)表4-1計算過程所選參數(shù)值及名稱符號代表意義可選范圍所選真實值供送滑道與彈簧支座的半徑比常取左右上下振盤振幅比常取=3~5d彈簧動載系數(shù)漏磁系數(shù)最大磁感應(yīng)強度激振電磁鐵一般多采用硅鋼片制作，常取物料與工作面間的當(dāng)量滑動摩擦系數(shù)物料與工作面間的當(dāng)量滑動摩擦系數(shù)一般供送速度（約10m/min）情況下，實驗測得大體可取K系統(tǒng)有效工作系數(shù)衰減振幅比（或主振動系統(tǒng)的衰減振動相對振幅比）一般承載條件下，中小型斗料電磁振動給料器料盤的值在1.5左右。垂向振幅斗式電磁振動給料器常取安全余量斗式電磁振動給料器常取供送滑道的平均螺旋角一般而言，自動定向排列的螺旋滑道，可??；垂直輸送的螺旋滑道，可取。彈簧與支座連接的緊固系數(shù)常取。表4-2計算結(jié)果情況符號代表意義滿足范圍計算結(jié)果符合情況滑道平均半徑適用激振力對滑道作用角適用Q實際生產(chǎn)能力適用上下振盤振幅比常取=3~5適用調(diào)諧值常取適用激振力傳遞率適用4.4立式電磁振動給料器組裝圖本設(shè)計的立式電磁振動給料器組裝圖見圖4-9圖4-9立式電磁振動給料器組裝圖5計量裝置設(shè)計5.1計量裝置的選擇根據(jù)計量裝置所采用的計量原理不同，可分為容積式、稱重式、計數(shù)式三種類型。結(jié)合課題要求及查[3]表1-1有，選擇稱重式最合適。5.2稱重式計量裝置的設(shè)計5.2.1稱重式計量裝置的工作原理稱重式計量裝置由供料機構(gòu)、稱量機構(gòu)、開斗機構(gòu)組成。由供料機構(gòu)將待稱物料供送到稱量機構(gòu)中，當(dāng)達(dá)到所需要的重量時停止供料，再由開斗機構(gòu)開斗放料。（其中供料機構(gòu)由前面所設(shè)計的斗式電磁振動給料裝置代替。）5.2.2稱量機構(gòu)選擇充填機上常用的稱量機構(gòu)型式主要有杠桿式、簧片式、杠桿簧片組合式、電阻應(yīng)變片式等。見表5-1表5-1常用稱量機構(gòu)型式及其特點型式優(yōu)點缺點圖片（來自[3]）杠桿式稱重機構(gòu)一種傳統(tǒng)的稱量機構(gòu)，機構(gòu)簡單，使用方便、直觀穩(wěn)定和動態(tài)性較差，稱量精度不穩(wěn)定簧片式稱量機構(gòu)稱量精度高、反應(yīng)靈敏、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長僅適于1000g以下的物料杠桿簧片組合式稱重機構(gòu)綜合了彈簧秤和杠桿秤的主要優(yōu)點，稱量精度高，平衡時間短不適宜10kg以上的定量稱量，且預(yù)置質(zhì)量時，調(diào)整不方便電阻應(yīng)變片式稱重機構(gòu)應(yīng)用廣泛，稱量精度高，稱量范圍寬，可實現(xiàn)稱量值自動控制，方便預(yù)置質(zhì)量值，動態(tài)性能好；制作簡單，成本低控制原理復(fù)雜在現(xiàn)實生活中，由于電阻應(yīng)變片式傳感器測量范圍寬、精度高；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，成本低；耐惡劣環(huán)境能力強及易于集成化和智能化的優(yōu)點，在各個領(lǐng)域上被廣泛應(yīng)用。因此，結(jié)合課題要求及現(xiàn)代生產(chǎn)需求，方案確定選用電阻應(yīng)變片式稱重機構(gòu)最為適合。5.3電阻應(yīng)變片式稱重機構(gòu)設(shè)計電阻應(yīng)變片式稱重裝置是由電阻應(yīng)變片、測量電路、差動放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、顯示電路等電路組成。系統(tǒng)方案見圖5-1圖5-1電阻應(yīng)變片式稱重裝置控制系統(tǒng)方案圖5.3.1電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變片式稱重工作原理將測量的物理量的變化轉(zhuǎn)化為電阻值的變化，即通過應(yīng)變片和彈性元件將機械構(gòu)件的應(yīng)變或應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電阻的微小變化，再經(jīng)由相應(yīng)的測量電路進行電量測量，最后顯示或記錄測量值的變化。電阻應(yīng)變片傳感器選擇電阻應(yīng)變片式傳感器可以用于測量應(yīng)變、力、位移等參數(shù)。具有體積小、動態(tài)響應(yīng)快、測量精度高、使用方便等優(yōu)點，其可分為金屬電阻應(yīng)變片式與半導(dǎo)體應(yīng)變片式兩類，見表5-2表5-2電阻應(yīng)變片的分類及特點分類特點及構(gòu)成金屬電阻應(yīng)變片金屬絲電阻應(yīng)變片將一根具有高電阻率的金屬絲（康銅或鎳鎘合金，直徑約0.025mm）繞成柵形，粘貼在絕緣的基片和覆蓋層之間，有引線接于后續(xù)電路金屬箔電阻應(yīng)變片金屬箔柵是用光刻成形，適用于大批量生產(chǎn)。金屬箔應(yīng)變片調(diào)線均勻，尺寸準(zhǔn)確，阻值一致性好，散熱好，粘接情況好傳遞試件應(yīng)變性能好。半導(dǎo)體應(yīng)變片利用半導(dǎo)體的阻值效應(yīng)來測量參數(shù)。靈敏度高，但是溫度穩(wěn)定性能差、靈敏度離散度大，不穩(wěn)定。因此，為了能更好的滿足課題要求，本設(shè)計選用應(yīng)用較多且基本不受溫度影響的金屬箔電阻應(yīng)變片傳感器。然后，把應(yīng)變片用特制膠水粘固在彈性元件上，將機械構(gòu)件的應(yīng)變或應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電阻的微小變化，再經(jīng)由相應(yīng)的測量電路進行電量測量，最后顯示或記錄測量值的變化。5.3.2電阻應(yīng)變片式傳感器的測量電路在生產(chǎn)和科學(xué)教研中常用各種電橋來測量電路元件的電阻、電容和電感，在非電量的電測技術(shù)中也常用到電橋。電橋是一種比較儀表，它的準(zhǔn)確度和靈敏度都較高。所以，本設(shè)計中的電阻應(yīng)變片式傳感器的測量電路用交流電橋電路。圖5-2交流電橋的電路由于被測應(yīng)變信號很小，也是很小的。因此，還要經(jīng)過放大、整流、濾波的關(guān)節(jié)后輸出，用測量裝置顯示和記錄。5.3.3放大電路近年來，集成電路正在取代分立電路。集成電路與由晶體管等分立元器件連接而成的電路比較，其具有體積更小，重量更輕，功耗更低，可靠性更好，價格更便宜的特點。所以，在選擇放大電路上可以優(yōu)先選用集成運算放大器的電路，其中，運算放大器的輸入級都采用差分放大電路。在現(xiàn)有放大器芯片商品中，LM358型號的芯片在市場上比較常見，價格也比較穩(wěn)定。所以，本設(shè)計選用LM358型號的芯片，見圖5-3。LM358型號的芯片作為雙運算放大器，內(nèi)部含有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適用于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。圖5-3LM358型號芯片5.3.4A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件，其中模擬量是在實際的檢測和控制系統(tǒng)中檢測到的連續(xù)變化的物理量，可以是電壓、電流等信號，也可以是聲、光、壓力、溫度、濕度等隨時間連續(xù)變化的非電物理量，與之對應(yīng)的電信號就是模擬電信號。模擬量首先要輸入到單片機中進行處理，要經(jīng)過 模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，單片機或PLC才能接受和處理。因為雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換精度高、廉價、抗干擾能力強等要求，所以，本設(shè)計選用雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器一般由積分器、比較器、邏輯控制電路、閘門電路、計算器及時鐘脈沖源等電路組成。常用的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器有MC14433、ILC1706、AD7555等芯片。而ICL7107/IC7106是應(yīng)用非常廣泛的集成電路。它包含31/2位數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器，可直接驅(qū)動LED數(shù)碼管，內(nèi)部設(shè)有參考電壓、獨立模擬開關(guān)、邏輯控制、顯示驅(qū)動、自動調(diào)零功能等。所以，本設(shè)計選用ICL7106。由ICL7106組成的數(shù)字電壓表電路圖，見圖5-4圖5-4數(shù)字電壓表電路圖5.3.5用電阻應(yīng)變片組成的稱量電路原理圖用電阻應(yīng)變片組成的稱量電路原理圖見圖5-5圖5-5電阻應(yīng)變片組成的稱量電路原理圖5.4稱斗和開斗機構(gòu)5.4.1稱斗與開斗裝置的選擇在間歇式稱重中，稱斗與開斗裝置一般是組合在一起的，常用的開斗排料方式有控制式和非控制式兩類。見表5-2表5-2稱斗和開斗裝置方式及其特點方式特點適用范圍控制式在每次開斗排料后，根據(jù)稱斗內(nèi)殘留物料的增減，通過重新修正量值進行計量；或直接控制稱斗的排料量來確定所稱物重。需進行二次稱量，需設(shè)計比較繁雜的調(diào)整控制系統(tǒng)適用于吸潮性、粘結(jié)性強、流動性差的物料非控制式將稱斗底部活門打開，利用物料自重自動排除稱斗適用于流動性較好的散粒體物料因為計量、充填的物料是散粒均勻且流動性好的，所以稱斗和開斗裝置應(yīng)選用非控制式開斗排料方式，設(shè)計結(jié)果見圖5-6。圖5-5非控制式開斗排料方式其中控制開斗的步進電機選用成都金士利自動化技術(shù)的金士利直線步進電機。5.4.2開斗電路原理圖本設(shè)計的開斗電路原理圖見圖5-6圖5-6開斗電路原理圖6計量充填機械控制系統(tǒng)設(shè)計6.1計量充填機械控制系統(tǒng)方案圖計量填充機械控制系統(tǒng)方案圖見圖6-1圖6-1控制系統(tǒng)方案圖6.2計量填充機械控制系統(tǒng)電路原理圖計量填充機械控制系統(tǒng)電路原理圖見附圖共15張的第15張。7計量充填機械組裝計量充填機械的組裝圖見圖7-1圖7