立式袋包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)說明書)

立式袋包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)作者姓名：指導(dǎo)教師：單位名稱：專業(yè)名稱：TheoveralldesignofaverticalbagpackagingmachineBySupervisor：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：立式袋包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(論文)的基本內(nèi)容：立式袋包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及主要參數(shù)計(jì)算總體裝配圖設(shè)計(jì)主要零部件零件圖設(shè)計(jì)編寫設(shè)計(jì)說明書外文科技文獻(xiàn)翻譯畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：題目：設(shè)計(jì)或論文專題的基本內(nèi)容：學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目日期第周指導(dǎo)教師簽指字：年月日立式袋包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)摘要本文主要介紹了立式袋包裝機(jī)的設(shè)計(jì)過程，對設(shè)備的基本原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)以及各個(gè)子系統(tǒng)的主要功能都作了詳細(xì)介紹。

立式包裝機(jī)適用于日化、醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥等各個(gè)行業(yè)的連續(xù)灌裝。整機(jī)采用不銹鋼制造，清潔衛(wèi)生，完全符合食品生產(chǎn)的GMP要求。其包裝速度快，可調(diào)速，可自動(dòng)完成制袋、計(jì)量、充填、封合、分切、計(jì)數(shù)。這種方法適用于粉狀、顆粒、塊狀、流體及膠體狀物料的包裝，特別以小食品、顆粒沖劑和速溶食品的包裝應(yīng)用最為廣泛。其包裝材料可為塑料單膜、復(fù)合薄膜等。立式包裝機(jī)主要由計(jì)量裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、橫封裝置、縱封裝置，切斷裝置、成型器，光電監(jiān)測系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)主要完成機(jī)器總體、制袋成型器、橫封裝置，縱封裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)等主要零部件的設(shè)計(jì)，對主要結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)做了設(shè)計(jì)計(jì)算，完成了基本方案的確定。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用三維繪圖軟件SolidWorks進(jìn)行三維建模和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使用CAXA繪制二維工程圖。

立式包裝機(jī)的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)緊湊合理，外形簡潔美觀，調(diào)節(jié)便利，裝置準(zhǔn)確，整體靈敏度高，速度穩(wěn)定，工作電壓穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。關(guān)鍵詞：立式包裝機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)，橫封裝置，縱封裝置TheoveralldesignofaverticalbagpackagingmachineAbstract

Thispaperintroducesverticalbagpackagingmachineprocess,thebasicprinciplesofequipment,structuraldesign,parameterdesignandthemainfunctionsofthevarioussubsystemsaredescribedindetail.

Verticalpackagingmachineissuitableforcosmetic,pharmaceutical,food,pesticideandotherindustriescontinuousfilling.Themachinemadebystainlesssteelisclean,fullcompliancewithGMPrequirementsoffoodproduction.Itspackagingspeedcanbeadjusted.Theverticalpackagingmachinecanautomaticallycompletepacking,measuring,filling,sealing,cuttingandcounting.Thismethodissuitableforthepackagingofpowder,granule,block,fluidandgel-likematerials,particularlyinsmallfoodgranules,andinstantfoodproductsmostwidelyused.Thepackagingmaterialcanbeplasticsingle-membrane,compositefilm,etc.Verticalpackagingmachineismainlycomposedofmeasurementdevices,transmission,transversesealingdevice,verticalsealingdevice,cuttingdevices,former,andoptoelectronicmonitoringsystemforseveralparts.Thisdesignwascompletedforthewholemachine,former,transversesealingdevice,verticalsealingdevice,transmissionandothermajorcomponentsofthedesign.Thebasicparameterscalculationsofthemainstructuraldesignandthebasicprogramwascompleted.Moreover,the3DmodelingandstructureoptimizingarefulfilledbySolidWork,andthe2DengineeringdrawingisdesignedbyCAXA.VerticalPackagingMachineischaracterizedbycompactandreasonabledesign,simpleandbeautifulappearance,convenientadjustment,accurateinstallation,theoverallhighsensitivity,speedstability,voltagestability,anti-interferenceability.Keywords

:VerticalPackagingMachine,TransmissionSystem,TransverseSealingDevice,VerticalSealingDevice目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 表3.1[6]所示。表3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本運(yùn)動(dòng)形式和可選機(jī)構(gòu)類型序號(hào)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式可選的機(jī)構(gòu)形式1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦輪傳動(dòng)、齒輪、輪系、平行四邊形機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)2非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)非圓齒輪機(jī)構(gòu)、雙曲柄四桿機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（棘輪、槽輪、凸輪、不完全齒輪、連桿機(jī)構(gòu)等）；間歇擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)）；間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)、行星輪機(jī)構(gòu)）5給定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)各種鉸接四桿機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)變換的選型在確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式和某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如行程）后，接著要考慮用何種機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)所需要的設(shè)計(jì)動(dòng)作，即機(jī)構(gòu)的選型及其綜合問題。一般上，機(jī)構(gòu)的選型多選用已經(jīng)成熟的機(jī)構(gòu)類型，這樣做是為了減少設(shè)計(jì)工作量，便于設(shè)計(jì)加工零件，與此同時(shí)還可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行一系列相關(guān)的創(chuàng)新。機(jī)構(gòu)的選型時(shí)應(yīng)該考慮的要求和主要條件有以下幾項(xiàng)：(1)運(yùn)動(dòng)規(guī)律包裝工藝要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照某種規(guī)律運(yùn)動(dòng)，有時(shí)還要求運(yùn)動(dòng)規(guī)律在規(guī)定范圍內(nèi)做有級(jí)或者無級(jí)的調(diào)節(jié)。運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其調(diào)節(jié)范圍是機(jī)構(gòu)選型的主要內(nèi)容。(2)運(yùn)動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)精度要求對機(jī)構(gòu)選型有重要影響。例如，對運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間都有很高要求的部分，就不宜采用液壓傳動(dòng)，反之若用近似直線運(yùn)動(dòng)來替代直線運(yùn)動(dòng)，或者用近似停留替代停留，可以擴(kuò)大機(jī)構(gòu)的選型范圍。(3)承載能力與工作速度各種機(jī)構(gòu)的承載能力和能達(dá)到的最大工作速度是不同的，因而必須個(gè)布局速度的高低、載荷的大小及其特征選用合適的機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本運(yùn)動(dòng)形式與可選機(jī)構(gòu)的關(guān)系見表3.1，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變換形式與可選機(jī)構(gòu)形式的關(guān)系見表3.2。立式袋包裝機(jī)部件分析如圖2.5所示的總體結(jié)構(gòu)中，立式袋包裝機(jī)的執(zhí)行系統(tǒng)包括：薄膜供送裝置、袋成型裝置、縱封裝置、橫封及切斷裝置、物料供給裝置。本次設(shè)計(jì)中主要從袋成型裝置、縱封裝置、橫封及切斷裝置三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)分析介紹。表3.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)變換形式與可選機(jī)構(gòu)形式關(guān)系序號(hào)基本功能結(jié)構(gòu)示例1變換運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)雙曲柄機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等轉(zhuǎn)動(dòng)與擺動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)等轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、卷筒鋼絲繩機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)等擺動(dòng)與擺動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)與移動(dòng)正弦機(jī)構(gòu)移動(dòng)與移動(dòng)雙滑塊機(jī)構(gòu)、移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)2變換運(yùn)動(dòng)速度齒輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪機(jī)構(gòu)3變換運(yùn)動(dòng)方向齒輪機(jī)構(gòu)4運(yùn)動(dòng)合成和分解差動(dòng)機(jī)構(gòu)、雙自由度機(jī)構(gòu)5運(yùn)動(dòng)狀態(tài)斷續(xù)離合器、凸輪機(jī)構(gòu)6達(dá)到待定的位置或軌跡平面連桿機(jī)構(gòu)、連桿凸輪機(jī)構(gòu)、行星輪系于連桿組合機(jī)構(gòu)等7實(shí)現(xiàn)待定的功能（超越、微調(diào)、過載保護(hù)、鎖緊、定位、放大等）超越：棘輪機(jī)構(gòu)、定向摩擦機(jī)構(gòu)、超越離合器保護(hù)：摩擦輪機(jī)構(gòu)、摩擦帶傳動(dòng)、超越離合器微調(diào)：螺旋機(jī)構(gòu)、差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)制袋成型器的設(shè)計(jì)袋立式成型－充填－封口包裝機(jī)的三角袋有四個(gè)側(cè)面，外形象粽子，

常用于包裝小份量的咖啡，牛奶，袋乳品，蜂蜜，糖漿，果汁或者其他類

似的產(chǎn)品。因這種袋開口后還須保持原形而依然挺立，所以應(yīng)該采用金屬

或其他較厚的材料制成。

翻領(lǐng)式成型器由外表為領(lǐng)狀而內(nèi)表面為圓形的內(nèi)外工作曲面組合而成，平張薄膜沿著翻領(lǐng)外表面翻折并沿著管子內(nèi)壁下

降。當(dāng)其強(qiáng)制通過該成型器后，其縱縫就互相搭接或者對接而形成筒狀，

成型時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力較大，容易造成拉伸等塑性變形，故對單層塑料薄膜的適

應(yīng)性較差，而適用于金屬膜或者其他較厚的材料。這種成型器廣泛的應(yīng)用

于立式充填封口機(jī)上，該設(shè)計(jì)中的袋寬尺寸通過更換成型器來實(shí)現(xiàn)。

薄膜在通過該成型器的時(shí)候應(yīng)該力求不產(chǎn)生縱向與橫向拉伸變形，

使成袋

的外形平整美觀，符合制袋要求。因此，在設(shè)計(jì)翻領(lǐng)式成型器的時(shí)候，不

但要考慮形狀和尺寸，更主要的在于確定其領(lǐng)口交接曲線，該設(shè)計(jì)中選用

圓形加料管翻領(lǐng)式成型器。

圖2

圓形料管翻領(lǐng)式成型器的幾何圖形及參數(shù)關(guān)系圖

如上圖2，

圓形料管翻領(lǐng)式成型器的幾何圖形及參數(shù)關(guān)系圖，

為推導(dǎo)方便，

取直角坐標(biāo)xyz，設(shè)料管的中心線為

Oz

軸，它同xOy平面的相貫線是以

r為半徑的一個(gè)圓。平張薄膜經(jīng)過導(dǎo)輥引至成型器未折彎以前要求與

ABC

共面，則構(gòu)成等腰三角形，且與xOy平面的夾角為α，顯然D

是

AB直線

的中點(diǎn)，∠ACD=∠BCD=β

,則

ACS

與

BCS

對xoz呈對稱曲面，SCS

即為翻領(lǐng)式成型器的交接曲線。S

是該曲線的最低點(diǎn)，位于

x

軸上，c

為最

高點(diǎn)，在xOy平面上的投影點(diǎn)是N，也位于

x軸上。

若將

AC

任意延長至

T

點(diǎn)，依次作

TT'//Oy

，TE'

//

Oz

，CE

//

Ox，由此

得知∠

CET'，

∠CTT'均為直角，且△CT'T

與△

ABC共面，

△CET'與xOz共

面。在領(lǐng)口交接線上任取一點(diǎn)P，連PT，令PT

=f

，

CT'=e

，P點(diǎn)在xOy

平面上的投影為Q點(diǎn)，令NQ

=u

，∠

NOQ

=

f

D==

。為求PQ

與u的函數(shù)

關(guān)系，又令CNh

=

，PQz

=

，并寫出P點(diǎn)的坐標(biāo)：

cos

xr

f

=

，

sin

yr

f

=

，

()

zu

y

=

，同理可以寫出

T

點(diǎn)的坐標(biāo)：

cos

t

xre

a

=-

，

t

yetgb

=-

，

sin

t

zeh

a

=+

，進(jìn)而求得：

2222

()()()

ttt

fxxyyzz

=-+-+-

代入以上各坐標(biāo)值則得：

2222

(coscos)(sin)[sin()]

freretgrehu

afbfay

=--+--++-

通過解析作圖法求解，得到交接曲線上任意點(diǎn)P的軌跡方程：

(

)

2

1

(sin)(cos)(1cos)

2

(11)

(1sin)

etgurreru

uh

e

ba

a

-F+--F+

Y=--

+

22

1

2

2

?(12)

(1sin)2cos

br

e

hbtgr

aba

-

=-

+--

設(shè)計(jì)中如果能首先確定袋子的凈寬

b，料管半徑

r，翻領(lǐng)三角平面的后傾

角a

及其半頂角b

，領(lǐng)口交接曲線的最大高度

h，則可以求得e值。再利

用公式（1－1）計(jì)算出與每一段弧長

u

對應(yīng)的在交接曲線上各點(diǎn)高度

Y

()

u

，便不難連成交接曲線（scs為成型器的領(lǐng)口交接曲線）正確設(shè)計(jì)和制造成型器的關(guān)鍵點(diǎn)為：(1)盡量減少薄膜通過成型器所受的阻力，使薄膜不產(chǎn)生縱向或橫向的拉伸變形以及皺折等；(2)確保薄膜自然貼合、無拉伸、無騰空地通過成型器，自然卷合，正確成型；(3)結(jié)構(gòu)簡單可靠，制造方便，調(diào)試容易；圖3.1制袋成型器示意圖對于所需設(shè)計(jì)的立式連續(xù)制袋裝填包裝機(jī)，結(jié)合各種成型器原理性質(zhì)特點(diǎn)，象鼻成型器在是最適合應(yīng)用于該機(jī)械上的成型器。象鼻成型器是在三角板成型器的基礎(chǔ)上增加圓弧槽并作適當(dāng)修正，再加以圓弧過渡。所以首先進(jìn)行三角板成型器的分析。三角板成型器是一種簡單的成型器，如圖3.2所示。成型器呈傾斜狀安裝，安裝角度為。薄膜經(jīng)成型器后對折，寬度為a，2a為薄膜寬。設(shè)2為三角板成型角，h為三角板腰高。假設(shè)三角板厚度計(jì)．且薄膜對折后緊貼，則可推導(dǎo)如下：在△DEC中，，則在△ADC中，。故（3-1）即（3-2）圖3.2三角板成型器參數(shù)計(jì)算圖由圖可見，薄膜受水平力P牽引時(shí)，會(huì)緊貼成型器沿DC方向移動(dòng)。在端點(diǎn)C處速度為，因此P和間形成一個(gè)壓力角等于。當(dāng)增大，即壓力角增大，成型阻力也增大，薄膜易拉伸變形；反之，阻力減小，薄膜對折順暢，但令三角板長度增加。一般取=20o~30o，因此可知30o。在設(shè)計(jì)時(shí)，一般先確定，然后再求出。當(dāng)確定后．可求出三角板腰高如下：(3-3)式中為最大袋寬；為三角板增長量，—般取30~50mm。三角板的厚度與其尺寸及材料團(tuán)素有關(guān)，通常在10~20mm間選擇。三角板成型器的特點(diǎn)是適應(yīng)性好，—個(gè)成型器可適應(yīng)多個(gè)袋寬規(guī)格，其設(shè)計(jì)制造方便，但調(diào)試較復(fù)雜。象鼻成型器的特點(diǎn)是在三角板成型器的基礎(chǔ)上，增加圓弧槽并作適當(dāng)修正，再加以圓弧過渡。其外形如圖3.1。相對應(yīng)的三角板的安裝角可取=5o~12o。圓弧槽半徑取R=(0.1~0.3)。根據(jù)前文設(shè)定的參數(shù)，得mm因此，取取=7o，R=(0.1~0.3)=14mm根據(jù)參數(shù)，和R中象鼻成型器的系列規(guī)格參數(shù)可求出值、h值和n值，如圖3.3所示。圖3-3象鼻成型器參數(shù)計(jì)算及其截面示意圖6.9o由圖3.3，（3-4）得（3-5）令圓弧底部距C點(diǎn)距離為n，則mm象鼻成型器的兩邊都帶有護(hù)邊，目的是防止成型器曲面過長而導(dǎo)致薄膜貼合不良面跑偏，影響翻折制袋。折邊的寬度可取m＝35~20mm。圖3.3中，在D處，三角板離上頂面距離為m。實(shí)際生產(chǎn)中，往往將GD段截?cái)啵贕處設(shè)置導(dǎo)輥將薄膜直接引入D處。圖3.4象鼻成型器及展開圖象鼻成型器的制造一般采用不銹鋼薄板，要求外表面光滑乎整。其三角部分和圓弧槽部分可用整塊板料卷曲而成，因?yàn)樗鼈兊恼归_寬度是相等的。圖3.4所示是象鼻成型器結(jié)構(gòu)及展開圖，沿虛線卷折即可制得成型器，圖中參數(shù)可通過計(jì)算加以選擇。在表3.3中，列出了多種象鼻成型器的設(shè)計(jì)參數(shù)，這是實(shí)際應(yīng)用中所設(shè)計(jì)的成型器。根據(jù)計(jì)算出的參數(shù)選擇以最大帶寬b=70mm。所以，取參數(shù)70mm，173mm，141mm，108mm，116mm，53mm，69mm，108mm，129mm，45.5mm，7.1o。在設(shè)計(jì)象鼻成型器時(shí)，除折邊部分外，其寬度應(yīng)與薄膜寬度大致相等。理想狀態(tài)是：制造完工的成型器，其表面寬度比薄膜寬度大0.5-1mm。這樣可確保薄膜自然貼合成型器而不起皺。表3.3系列規(guī)格象鼻成型器設(shè)計(jì)參數(shù)b/mme/mmf/mmg/mmh/mmi/mmj/mmk/mmm/mm(n)/mm(d)/(o)5013310168763349688928.34.45514311178863854789932.65.160153121889643598810936.95.8651631319810648649811941.26.470173141108116536910812945.57.175183151118126587411813949.87.880193161128136637912814954.18.4熱封方式的選擇塑料袋的加熱封口方法，大體上分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式應(yīng)用最廣，其封合的實(shí)質(zhì)就是利用塑料薄膜本身所具有的熱熔性和熱塑性，使其封口部位受熱、受壓而相互粘合在一起。目前，這類熱封方式雖己發(fā)展為很多種，但影響封口質(zhì)量的因素大致是相同的，即加熱溫度、封合壓力(也有不加壓)和作用時(shí)間。合理確定這些參數(shù)與許多具體條件有關(guān)。而且要靠實(shí)踐摸索。[10]以下介紹幾種幾種熱封方式。接觸式熱封方法圖3.5熱板加壓封合圖3-6熱棍加壓封合1-熱板2-封縫3-薄膜4-耐熱橡膠墊5-工作臺(tái)1，5-輥筒2,4-薄膜3-封縫=1\*GB3①熱板加壓封合如圖3.5所示，當(dāng)熱板1被加熱到預(yù)定的溫度后，將要封合的塑料薄膜3緊壓在工作臺(tái)5上的耐熱橡膠墊4和熱板1之間，使其封合。這是熱封裝置中原理與構(gòu)造最為簡單的一種，封合速度較快，可恒溫控制。適用于封合聚乙烯等復(fù)合薄膜，而對受熱易收縮、易分解的，如各種熱收縮薄膜、聚氯乙烯等，不宜使用。=2\*GB3②熱棍加壓封合如圖3.6所示，將一對或其中一個(gè)相向等速回轉(zhuǎn)的輥筒1加熱，使連續(xù)通過其間的薄膜2受壓封合。=3\*GB3③預(yù)熱壓紋封合如圖3.7所示，薄膜先經(jīng)一對熱板1加熱（電加熱或熱空氣加熱），再經(jīng)一對相向回轉(zhuǎn)的加熱滾輪2進(jìn)行壓紋封合，此法結(jié)構(gòu)簡單，連續(xù)工作，能適應(yīng)熱變形很大的薄膜。圖3.7預(yù)熱壓紋封合1-熱板2-加熱滾輪3-封縫4-薄膜（2）非接觸式熱封方式=1\*GB3①熱板熔焊封合如圖3.8所示、將加熱板6靠近薄膜l、3的一端，使封口熔磁呈細(xì)桿狀。由于這種封縫強(qiáng)度較大，適用于熱收縮性薄膜，但不適用于熱分解性簿膜。=2\*GB3②超聲波熔焊封合如圖3.9所示，將超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波傳到薄膜4、5的封口位置，使其從里向外發(fā)熱而熔融粘合，因中心溫度高，故對易熱變形薄膜的連續(xù)封合較為理想，但設(shè)備投資費(fèi)用較大。綜合以上幾種應(yīng)用最為廣泛的加熱封合方式的可行性、性價(jià)比及結(jié)構(gòu)簡易程度選擇熱棍加壓封合作為該立式袋包裝機(jī)的封合方式。前文提到成品袋為三邊封口的邊鋒方形袋，所以需要縱封滾輪和橫封輥對其縱邊及上下橫邊進(jìn)行熱封。圖3.8熱板熔焊封合圖3.9超聲波熔焊封合1,3-薄膜2-封縫4,5-冷卻板1-工作臺(tái)2-超聲波發(fā)生器3-封縫4,5薄膜塑料薄膜及其復(fù)合材料是自動(dòng)制袋包裝機(jī)中最常用的包裝材料，特別是多層復(fù)合薄膜，因其氣密性良好以及高強(qiáng)度而廣泛應(yīng)用于食品包裝中。塑料薄膜的封口采用熱融封合的方法，具體操作是：對塑料薄膜的兩個(gè)接觸面加熱，使其處于熔融的熱塑化狀態(tài)，再給封接部位施壓，使薄膜兩個(gè)封接面融合密封牢固。影響封口質(zhì)量的因素主要是加熱溫度、封合壓力和作用時(shí)間。在自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)中，廣泛應(yīng)用電阻加熱的熱融封合方法，因其具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)控方便的特點(diǎn)。面且，用于食品包裝的薄膜主要是聚乙烯及其復(fù)合材料居多，也就是說主要以聚乙烯為熱封合材料，因此用電阻加熱封合法是完全能滿足要求的。連續(xù)式自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)中有兩個(gè)封合裝置：縱封裝置和橫封裝置，分別實(shí)現(xiàn)包裝袋的縱縫封接和橫向封合切斷。它們均采用電阻加熱封合方法，以下分別介紹洋述各個(gè)結(jié)構(gòu)?？v封滾輪的設(shè)計(jì)（1）縱封滾輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在連續(xù)式自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)中，由于薄膜連續(xù)輸送，因此其縱縫封接是連續(xù)進(jìn)行的。為此采用一對滾輪式電阻加熱的熱融封接器來實(shí)現(xiàn)連續(xù)縱封。在此，熱融封接滾輪不僅完成包裝薄膜制袋的縱向熱封，問時(shí)還起到對包裝薄膜的牽引輸送作用。也就是說，牽引和縱封是同時(shí)進(jìn)行的，牽引滾輪同時(shí)也是縱封滾輪。如圖3-10所示是縱封牽引滾輪的結(jié)構(gòu)。圖3.10縱封滾輪結(jié)構(gòu)1-安裝板2-加熱器安裝座3，4-縱封封輪5-加熱器6-可調(diào)軸承座7-彈簧8-調(diào)節(jié)螺桿9-安裝板210,13-齒輪11,12-縱封滾輪軸如圖3.10所示，縱封裝置主要由一對滾輪3和4組成，滾輪的外圓周表面緊密壓合，壓合力來自彈簧7的作用?？v封滾輪3和4分別安裝在縱封滾輪軸11和12的左端，由螺母固定，使縱封滾輪可隨袖轉(zhuǎn)動(dòng)。軸12的兩端軸承固定安裝；而軸11的左邊軸承座6可滑動(dòng)，軸承座14可在安裝板1的滑槽內(nèi)作滑動(dòng)微調(diào)。由于受彈簧力的作用．可調(diào)軸承座6受壓內(nèi)移，使?jié)L輪3和4緊密壓合。兩個(gè)縱封滾輪的圓筒內(nèi)均裝有加熱器5．加熱器出發(fā)熱元件和支座組成。發(fā)熱元件一般采用電阻發(fā)熱線圈，繞裝在支座上，再通過支座安裝在軸承座或安裝板上。當(dāng)縱封滾輪隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，加熱器固定不動(dòng)，持續(xù)的對滾輪的圓筒壁均勻加熱。加熱溫度通過測溫器測量，并由溫控表控制其變化范圍?？v封滾輪的動(dòng)力來自齒輪10，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)齒輪10旋轉(zhuǎn)，并通過相互嚙合的齒輪13同時(shí)驅(qū)動(dòng)袖11和12，使縱封滾輪實(shí)現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。在縱封滾輪的封合圓柱面上都加工有均勻細(xì)密的網(wǎng)紋，以增加封口的牢固度，使熱封縫美觀而且質(zhì)量保證。另外，由于縱封滾輪在工作中長時(shí)間處于加熱狀態(tài)，并作連續(xù)相對滾壓運(yùn)轉(zhuǎn)，因此需要有較好的綜合力學(xué)性能。在實(shí)際生產(chǎn)中可采用合金結(jié)構(gòu)鋼加工，如40cr等鋼材制造?？v封滾輪參數(shù)設(shè)計(jì)圖3.11縱封滾輪參數(shù)計(jì)算如圖3.11，根據(jù)設(shè)計(jì)前擬定的參數(shù)，包裝速度n=30—60袋/min；制袋長度l=60—80mm；制袋寬度m=50—70mm；取成品袋封合邊的寬度為，所以mm?？v封滾輪線速度初取mm，rad/s，r/minrad/s，r/min滾體用40Cr制造。橫封輥的設(shè)計(jì)（1）橫封輥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)橫封裝置用于復(fù)合薄膜包裝袋的橫向熱融封合，在熱封的同時(shí)起到分切包裝袋的作用。當(dāng)然，有些包裝機(jī)設(shè)有獨(dú)立的分切裝置，但采用橫封同時(shí)分切的方式是連續(xù)式自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)的共同趨勢。因?yàn)闄M封切合二為—不但簡化了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且對有色標(biāo)薄膜帶的分切更準(zhǔn)確，封切質(zhì)量更高，生產(chǎn)效率更高。圖3.12是橫封裝置的結(jié)構(gòu)，圖中一對橫封輥5和12都具有兩個(gè)封合面，對稱布置，相對旋轉(zhuǎn)一周則可封切兩次，完成兩袋包裝。圖3.12橫封輥結(jié)構(gòu)圖1-加熱管2-電刷環(huán)3-安裝板14-軸瓦套5-橫封輥16-安裝板27,8,9-齒輪10-彈簧11-調(diào)節(jié)螺桿12-橫封輥213-滑動(dòng)軸承座橫封輥1的兩端裝有滑套軸承，通過軸瓦套4固定在安裝板3和6上；橫封輥2兩端的滑套軸承裝配在滑動(dòng)軸承座13上，左右兩個(gè)滑動(dòng)軸承座可以在安裝板3和6的滑槽內(nèi)移動(dòng)。受彈簧力的作用，橫封輥2向橫封輥1壓合，兩輥的左右圓環(huán)部分的圓周面保持緊密接觸。動(dòng)力由齒輪8輸入，經(jīng)齒輪7和9傳遞到橫封輥1、2上，由相互嚙合的齒輪驅(qū)動(dòng)兩個(gè)橫封輥?zhàn)鱿鄬剞D(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)封切。橫封輥的發(fā)熱源來自電熱管1，電熱管從橫封輥的軸端穿人，其穿人長度應(yīng)比橫封輥的封切面稍長，以確保封切面受熱均勻。由于在運(yùn)行過程中電熱管隨橫封輥一起旋轉(zhuǎn)，因此需要在橫封輥軸端裝配電刷環(huán)2，通過電刷導(dǎo)人電源。橫封輥的溫度，通過測溫頭測定，再由溫控表調(diào)節(jié)，測溫頭可裝配在滑動(dòng)軸承座或軸瓦套上。橫封輥的結(jié)構(gòu)有兩種形式，分別是整體加工式和裝配式。選擇整體加工式為此次設(shè)計(jì)的橫封輥結(jié)構(gòu)。整體加工式的橫封輥是將回轉(zhuǎn)軸和熱封板加工成一體，如圖3.13所示。圖3.13整體加工式橫封輥切刀布置1-固定螺釘2-橫封輥13-切刀4-刀板5-電熱管6-橫封輥2圖3.14橫封輥參數(shù)計(jì)算圖（2）橫封輥參數(shù)設(shè)計(jì)如圖3.14所示，橫封輥旋轉(zhuǎn)半周，進(jìn)行一次封切，自圖中虛線位置，兩輥相觸，開始進(jìn)行封合，此時(shí)封合的是上袋的上邊封口；兩輥均處于水平位置時(shí)，這一瞬間進(jìn)行切斷，然后繼續(xù)進(jìn)行封合，此時(shí)上一包裝袋已分離，封合的是下一包裝袋的下邊封口。運(yùn)動(dòng)到對稱位置時(shí)，封合動(dòng)作結(jié)束，等待下一次封合。橫封輥受彈簧力的作用，相互擠壓，有一定中心偏移，偏移量為。取橫封輥半徑為R，厚度為h。寬度為a。制袋長度為=6080mm，取上下封合邊的的寬度為，為7mm。橫封輥弧長mm所以mm（3-6）（3-7）綜合各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間傳動(dòng)關(guān)系（見第四章），聯(lián)立式3-2、3-3初取mm，所以mmmmmm是包裝薄膜自上而下所產(chǎn)生的垂直度誤差，因包裝袋的尺寸不需嚴(yán)格遵守精度要求，對包裝袋的尺寸印象很小，可以忽略不計(jì)。[11]橫封輥的封合面同樣加工有花紋，樣式與縱封輥一致。至于完成分切動(dòng)作的刀具。加工及材料有一定要求。一般情況下，帶刃口的刀具可用T8A材料加工，刀口熱處理HRC55-60；而平面刀板可用45號(hào)鋼加工，不處理。（3）橫封輥封合調(diào)整對于連續(xù)式自動(dòng)制袋裝填包裝饑，縱封滾輪以—定值的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，使縱封連續(xù)地進(jìn)行。因此，包裝薄膜通過縱封牽引后被連續(xù)送進(jìn)橫封裝置。由以上分析可知，橫封輥在回轉(zhuǎn)一周的過程中，并非如縱封一樣每時(shí)每刻保持壓合熱封狀態(tài)，它只有在封合面對接的時(shí)候才進(jìn)行熱封分切。在橫封輥對接的瞬間，運(yùn)行的包裝薄膜被壓合，此時(shí)，必須保證橫封輥封合面的線速度與薄膜送進(jìn)速度一致，即橫封線速度應(yīng)等于縱封牽引線速度，只有如此．才能保證封切質(zhì)量。否則，當(dāng)>時(shí)，會(huì)導(dǎo)致薄膜拉伸撕裂；而當(dāng)<時(shí)，會(huì)導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)皺折。假設(shè)縱封牽引速度保證在一個(gè)封切周期T內(nèi)送進(jìn)一個(gè)袋長，而橫封速以勻速旋轉(zhuǎn)，并且一周封切兩次，于是有（3-8）式中R為橫封輥?zhàn)畲蠡剞D(zhuǎn)半徑。由此可見，要生產(chǎn)不同規(guī)格的袋長l，橫封輥必須有不同的半徑與之對應(yīng)，這樣的設(shè)計(jì)時(shí)非常不合算也不合理的。為此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)使橫封輥R不變。采用一個(gè)不等速機(jī)構(gòu)，使橫封輥在周期T內(nèi)作不等速回轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不同袋長的生產(chǎn)．從而使機(jī)器的通用性更好。借助于不等速機(jī)構(gòu)，在熱封切瞬時(shí)，使橫封輥對滾的線速度與薄膜送進(jìn)速度達(dá)到一致。在完成封切后又迅速退離，讓包裝物科順利通過，以免干涉。因此，可保證封切質(zhì)量和包裝工作的順利進(jìn)行。要實(shí)現(xiàn)橫封不等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所采用的機(jī)構(gòu)有多種，如偏心鏈輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、變速鏈輪機(jī)構(gòu)、橢圓齒輪機(jī)構(gòu)等。在實(shí)際生產(chǎn)制造中，根據(jù)運(yùn)動(dòng)特征，考慮其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造工藝等，主要采用偏心鏈輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和雙曲柄機(jī)構(gòu)三種形式。這些不等速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性均符合橫封工作要求．調(diào)整方便，能適應(yīng)不同的包裝工作速度和不同袋長。而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便。又因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間較大，此處，選擇偏心鏈輪為封合調(diào)整機(jī)構(gòu)。偏心鏈輪機(jī)構(gòu)是一種不等速機(jī)構(gòu)，它被廣泛應(yīng)用在立式袋包裝機(jī)連續(xù)橫封輥的傳動(dòng)鏈中。通過調(diào)節(jié)偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)，可使連續(xù)式袋裝機(jī)的橫封器能滿足如下一些工藝要求：熱封時(shí)，橫封輥熱封頭與連續(xù)運(yùn)動(dòng)著的袋筒必須具有同步的線速度,否則,封口部位就可能發(fā)生起皺或拉長甚至斷裂等不良現(xiàn)象,當(dāng)袋長規(guī)格有變化時(shí),尤其應(yīng)該注意這一點(diǎn).[12]偏心鏈輪機(jī)構(gòu)工作原理如圖3.15[13]，設(shè)、分別為主從動(dòng)鏈輪的回轉(zhuǎn)中心，中心距=L,節(jié)圓半徑，主動(dòng)鏈輪的偏心距,角速度為。若某瞬時(shí)的角位移為，相應(yīng)的從動(dòng)鏈輪的角位移為ψ，主動(dòng)輪節(jié)圓上任一點(diǎn)A轉(zhuǎn)到與鏈條AB相切時(shí)，則A點(diǎn)瞬時(shí)線速度為，其值(AO為該瞬時(shí)A點(diǎn)的回轉(zhuǎn)半徑)，設(shè)它與鏈條同向的分速度為，另與的夾角為,則其值：（3-9）得：（3-10）由圖3.15可見，同一根鏈條在張緊時(shí)A、B兩點(diǎn)的線速度應(yīng)該相等，即。若與從動(dòng)鏈輪的節(jié)圓相切，并令該輪的瞬時(shí)角速度為ω，,則：（3-11）故得：（3-12）圖3.15偏心鏈輪工作原理圖3.16偏心鏈輪輸出運(yùn)動(dòng)特性曲線上式表明,當(dāng)主動(dòng)偏心輪以等角速回轉(zhuǎn)時(shí)，則從動(dòng)鏈輪作變角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心鏈輪輸出運(yùn)動(dòng)的特性曲線見圖3.16實(shí)質(zhì)上它反映了的變化規(guī)律。根據(jù)不同袋長需要，輸出滿足工藝要求的角速度帶動(dòng)橫封器，是設(shè)計(jì)偏心鏈輪機(jī)構(gòu)時(shí)必須考慮的可調(diào)問題，,欲得到所需的角速度，在實(shí)際應(yīng)用中有兩個(gè)不同的途徑：直接調(diào)節(jié)選用熱合瞬時(shí)角；調(diào)解主動(dòng)鏈輪上的偏心距。調(diào)節(jié)主動(dòng)鏈輪的偏心距可達(dá)到改變輸出角速度滿足熱封的需要，它是利用特性曲線的兩個(gè)極值點(diǎn)作為專門的熱封點(diǎn)，偏心距的改變可使輸出的極大角速度在之間，同樣也可使輸出的極小角速度在之間。與此同時(shí)，速度極限角、分別有向、靠攏的微小變化，袋裝機(jī)在規(guī)定的袋長范圍內(nèi)，其中偏小規(guī)格利用的極點(diǎn)進(jìn)行熱合，偏大規(guī)格利用這一極點(diǎn)輸出角速度進(jìn)行熱合。如將經(jīng)換算后袋長值刻在相應(yīng)的偏心距的標(biāo)尺上,只要調(diào)節(jié)偏心距到預(yù)定的袋長刻度上并加以固定，就能立即使用。這種方法調(diào)整方便，得到廣泛應(yīng)用。這種機(jī)構(gòu)就叫可調(diào)式偏心鏈輪，見圖3.17。調(diào)整時(shí)首先松開調(diào)整螺桿上的鎖緊螺母,然后轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺桿,使偏心鏈輪所需調(diào)整的刻度值對準(zhǔn)傳動(dòng)軸中心,調(diào)節(jié)好之后將其鎖緊即可。由于偏心鏈輪不等速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)輸出角速度的大小與偏心距e、鏈輪半徑R、兩輪軸中心距L各參數(shù)有關(guān)，因此設(shè)計(jì)偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)時(shí),e、R、g也是必須計(jì)算確定的重要參數(shù)。圖3.17偏心鏈輪結(jié)構(gòu)圖1-鏈輪2-偏心調(diào)整架3-滑塊4-調(diào)節(jié)螺桿由前分析可知,主動(dòng)鏈輪的輸出角速度的兩個(gè)極限值:，兩式左端、為從動(dòng)輪與主動(dòng)輪的角速度之比，用字母表示。所以，如前所述,制袋工藝要求熱封件在熱合瞬間與包裝料袋運(yùn)動(dòng)線速度相同,則有:式中:—橫封件的回轉(zhuǎn)半徑,故得:在設(shè)計(jì)時(shí)可在規(guī)定袋長范圍內(nèi)取中間袋長或稱平均袋長的熱封計(jì)算值,可使,，可知:設(shè)偏心鏈輪的轉(zhuǎn)速為（r/min）,由于則:，，。求得不同袋長所對應(yīng)的主動(dòng)鏈的偏心距：（3-13）本次設(shè)計(jì)中，=50~70mm,mm，代入上式，求的偏心距如下表3.3。表3.3不同袋長所對應(yīng)的偏心距制袋長度/mm506070偏心距-4.504.5為了合理設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，在偏心鏈輪上采取偏心值的調(diào)整方法。這樣當(dāng)時(shí)，不等速機(jī)構(gòu)的輸出角速度剛好能滿足不同袋長規(guī)格中薄膜袋的中間長度的調(diào)整要求。偏心鏈輪隨著轉(zhuǎn)角的變化，其輸出的角速度在發(fā)生有規(guī)律的變化。如果在調(diào)整偏心距時(shí)，主從兩鏈輪處于任意嚙合位置，顯然不能滿足工藝要求。正確的方法應(yīng)在橫封輥處于封切位置，即偏心鏈輪處于極限角處時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在裝配和調(diào)整不等速機(jī)構(gòu)時(shí)．可遵循以下方法：=1\*GB3①首先把偏心鏈輪調(diào)節(jié)在處，即鏈輪中心和主軸中心重合。轉(zhuǎn)動(dòng)偏心鏈輪，使其偏心線(即調(diào)節(jié)螺桿軸線)垂直于兩鏈輪軸的中心連線，同時(shí)使最小袋長值的一邊靠近鏈條主動(dòng)邊。=2\*GB3②確保橫封輥正處于熱合狀態(tài)，即封切刀相互接合狀態(tài)。=3\*GB3③配上鏈條，完成安裝。=4\*GB3④按要求調(diào)節(jié)偏心值到需要的袋長值，如此即可啟動(dòng)機(jī)器工作。偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，精度要求較低，使用調(diào)整方便。但其調(diào)速范圍因?yàn)槿Q于錠輪偏心值，因此受到結(jié)構(gòu)的限制。而且此結(jié)構(gòu)不適于高速運(yùn)動(dòng)和可逆?zhèn)鲃?dòng)，速度越高，鏈條跳動(dòng)越厲害。對于該立式袋包裝機(jī)來說，精度不需要太高，且速度不大，可應(yīng)用偏心鏈輪進(jìn)行封合調(diào)整。立式袋包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖圖4.1立式袋包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖1-主電機(jī)2-減速器3-軸承4-偏心鏈輪傳動(dòng)5-偏心鏈輪6-橫封輥7-縱封滾輪8-離合器9-定量供料器10-量杯11-蝸輪蝸桿傳動(dòng)12-伺服電機(jī)如上圖4.1所示，是最終確定的立式袋包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖。主電機(jī)1經(jīng)減速器2減速后，采用鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到主軸I上，此后將分成三路將動(dòng)力往下傳遞（1）通過偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)傳遞到齒輪,、嚙合進(jìn)一步減速，再通過、傳遞到橫封輥軸上，、嚙合改變中心距，是橫封輥相對旋轉(zhuǎn)進(jìn)行橫封切斷。（2）通過錐齒輪將動(dòng)力傳遞到固定在豎直軸IV上的錐齒輪上，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)定量供料器工作的目的，定量供料器不屬于本次設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)。（3）通過一組換擋齒輪，驅(qū)動(dòng)Ⅱ軸轉(zhuǎn)動(dòng)，三對相互嚙合的齒輪同中心距，有不同的傳動(dòng)比，適用于不同的袋長。Ⅱ軸通過鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)Ⅲ軸轉(zhuǎn)動(dòng)。Ⅲ軸上裝有行星輪系統(tǒng)，行星輪外圈為蝸輪，通過蝸輪蝸桿傳動(dòng)外接伺服系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)。經(jīng)過差動(dòng)傳動(dòng)裝置，綜合伺服電機(jī)12輸出的補(bǔ)償速度，再經(jīng)過齒輪、傳遞到縱封滾輪上，齒輪、嚙合，使縱封滾輪相對旋轉(zhuǎn)。齒輪還起到換向的作用。動(dòng)力系統(tǒng)選擇主電機(jī)、減速器選擇在正文3.3.3中，確定了縱封滾輪最大的回轉(zhuǎn)速度為r/min。對于橫封輥，若以最小袋長mm包裝時(shí)，暫不考慮偏心鏈輪的偏心調(diào)整作用。則mm/srad/sr/min所以電機(jī)經(jīng)減速器減速后轉(zhuǎn)速必須維持在兩位數(shù)。初取轉(zhuǎn)速為1000r/min、經(jīng)二級(jí)圓柱齒輪減速器減速，輸出轉(zhuǎn)速為50r/min左右。根據(jù)市場已有類似產(chǎn)品，采用類比法，選擇額定功率為1.5kW的電機(jī)。欲符合上述條件，選擇三相異步電動(dòng)機(jī)Y100L-6，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為940r/min，額定功率為1.5kW，有6級(jí)變速功能，可用于改變包裝速度。三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造使用維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，重量輕，成本低，具有較高的效率和接近恒速的負(fù)載特性。選擇ZLY112二級(jí)圓柱齒輪減速器為減速機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比。電機(jī)滿載時(shí)，經(jīng)電機(jī)減速，輸出轉(zhuǎn)速r/min。減速器輸出鏈傳動(dòng)計(jì)算該設(shè)計(jì)中所有的鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比都為，僅作傳動(dòng)。按《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14]的公式進(jìn)行計(jì)算。（1）傳動(dòng)比=0（2）選擇鏈輪齒數(shù)估計(jì)鏈速m/s，取（3）確定鏈號(hào)和鏈節(jié)距鏈號(hào)和節(jié)距，可根據(jù)所傳遞的功率及小鏈輪轉(zhuǎn)速，由滾子鏈許用功曲線圖[14]中選定，根據(jù)工況系數(shù)=1.0，小鏈輪齒數(shù)系數(shù)0.9，多排鏈系數(shù)1.0。減速器傳至鏈輪的功率kW所以kW選擇鏈號(hào)為12A-GB1243.1-83的鏈條，鏈節(jié)距mm（4）確定中心距根據(jù)實(shí)際需要，取中心距mm（5）確定鏈節(jié)數(shù)、鏈長m（6）確定鏈輪參數(shù)（兩鏈輪相同）因傳動(dòng)比=0，所以大小鏈輪基本參數(shù)一致。分度圓直徑mm齒頂圓直徑mmmm取mm齒根圓直徑mm，取mm分度圓弦齒高mmmm實(shí)際分度圓弦齒高mm。如圖4.2，齒寬mm取齒寬mm倒角寬，取mm倒角半徑，取mm齒側(cè)凸緣圓角半徑mm圖4.2鏈輪齒廓使用45鋼制造鏈輪，齒面淬火處理，HRC40~圖4.2鏈輪齒廓（7）鏈輪校核不計(jì)離心拉力和懸垂拉力，則鏈傳動(dòng)的壓軸力可近似用下式計(jì)算NN鏈速m/s的低速鏈傳動(dòng)，其主要失效形式是鏈條的靜拉斷，故因按靜拉強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。12A鏈條的許用最低破斷載荷N，所以安全系數(shù)為4~8，，所以該鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)符合要求。主軸I相關(guān)設(shè)計(jì)主軸I相關(guān)傳動(dòng)比分配主軸I上的動(dòng)力來源為鏈傳動(dòng)傳遞。主電機(jī)輸出經(jīng)聯(lián)軸器、減速器兩次閉式齒輪傳動(dòng)、再經(jīng)鏈傳動(dòng)至主軸I。主軸I兩端有一對滾動(dòng)軸承。所以，主軸I傳遞到下級(jí)的功率為（kW）轉(zhuǎn)速為r/min。分別由鏈傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)、一組換擋齒輪傳動(dòng)向下級(jí)輸出動(dòng)力。鏈傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比均為1，換擋齒輪傳動(dòng)比計(jì)算如下：以最大包裝速度袋/min進(jìn)行包裝，對應(yīng)主電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速940r/min,不同的袋長需要一對相嚙合的齒輪。縱封滾輪與袋長相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度如下表4.1。表4.1袋長——縱封滾輪旋轉(zhuǎn)速度袋長/mm607080旋轉(zhuǎn)速度n/（r/min）19.1122.2925.48設(shè)定Ⅱ軸與縱封滾輪間傳動(dòng)比為，主要靠換擋齒輪改變傳動(dòng)比，軸Ⅲ上伺服系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)，所以Ⅰ、Ⅱ軸之間齒輪的傳動(dòng)比不需特別精確。對應(yīng)的Ⅰ、Ⅱ之間傳動(dòng)比，，。換擋齒輪設(shè)計(jì)因?yàn)棰?、Ⅱ軸中心距不變，對于相互嚙合的齒輪、、，有，綜合上文傳動(dòng)比，取，，，，，。均采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。小齒輪組選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度241~286HBS。大齒輪組材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217~255HBS。中心距mm，模數(shù)。通過一組滑移齒輪減速后，傳動(dòng)比的誤差值采用伺服系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)。主軸Ⅰ設(shè)計(jì)軸Ⅰ的布置如圖4.3所示，1、6段用于一對滾動(dòng)軸承的布置，2段用于偏心鏈輪的裝配，3段用于錐齒輪的裝配，4為軸上加工的三個(gè)齒輪，5用于鏈輪的裝配。軸Ⅰ上涉及動(dòng)力的分流，下級(jí)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力均全部或部分來自于軸Ⅰ驅(qū)動(dòng)，在本設(shè)計(jì)中，軸Ⅰ是關(guān)鍵軸，且直徑不能太大，否則不宜裝配直徑不大的鏈輪和加工軸上齒輪，采用40Cr為該軸加工材料，調(diào)質(zhì)處理，硬度241~286HBS。圖4.3軸Ⅰ布置圖軸為實(shí)心，軸的直徑為（mm）（4-1）式中，——由軸的材料及承載情況確定的系數(shù)，查表得。所以(mm)取mm圖4.3中，mm，mm，mm，mm。軸Ⅱ至縱封滾輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)Ⅱ、Ⅲ軸間鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)同減速器輸出軸計(jì)算，相關(guān)計(jì)算過程略。（1）傳動(dòng)比=0（2）選擇鏈輪齒數(shù)，?。?）確定鏈號(hào)和鏈節(jié)距軸Ⅰ往下級(jí)傳遞的功率為1.3kW，分三路往下傳遞，傳至Ⅲ軸的功率為kW選擇鏈號(hào)為10A-GB1243.1-83的鏈條，鏈節(jié)距mm。（4）確定中心距根據(jù)實(shí)際需要，取中心距mm（5）確定鏈節(jié)數(shù)、鏈長m（6）確定鏈輪參數(shù)（兩鏈輪相同）分度圓直徑mm，齒頂圓直徑mm，齒根圓直徑mm，分度圓弦齒高mm。如圖4.2，齒寬mm，倒角寬mm，倒角半徑mm，齒側(cè)凸緣圓角半徑mm。使用45鋼制造鏈輪，齒面淬火處理，HRC40~45。伺服微調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4.4所示，軸Ⅲ上裝配有行星輪，輪2的外圈加工蝸輪，中心輪3與軸Ⅲ間用鍵圖4.4行星輪微調(diào)系統(tǒng)連接，輪2與4內(nèi)裝有滾動(dòng)軸承，可相對軸轉(zhuǎn)動(dòng)，外接伺服電機(jī)與蝸桿連接，蝸桿蝸輪配合。輪1分別與輪2和3嚙合，輪2與輪3不等速轉(zhuǎn)動(dòng)，讓輪1得到需要的速度，帶動(dòng)輪4，輪4與齒輪嚙合，向下級(jí)傳動(dòng)。取齒輪、、，蝸輪，模數(shù)，則若不考慮蝸輪蝸桿傳動(dòng)的微調(diào)作用，，然后取、、，軸Ⅲ至縱封滾輪的傳動(dòng)比，取蝸桿，靠伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，完成微調(diào)作用。在二維圖設(shè)計(jì)中，沒有考慮伺服系統(tǒng)的作用，為保證Ⅲ軸至縱封滾輪的傳動(dòng)比仍為1，取、、，直接用鍵與軸連接，軸Ⅲ直接驅(qū)動(dòng)齒輪，往下級(jí)傳遞。軸Ⅱ至縱封滾輪間各齒輪參數(shù)經(jīng)計(jì)算，確定軸Ⅱ至縱封滾輪間各齒輪參數(shù)如表4.2所示。表4.2軸Ⅱ至縱封滾輪間各齒輪參數(shù)代號(hào)456910111213141516齒數(shù)54576025501004020403030模數(shù)（mm）2分度圓直徑（mm）108114120501002008040806060齒頂圓直徑（mm）112118124541042048444846464齒根圓直徑（mm）10310911545951957535755555齒輪精度8級(jí)軸Ⅰ至橫封輥傳動(dòng)設(shè)計(jì)偏心鏈輪傳動(dòng)同減速器輸出鏈傳動(dòng)，計(jì)算過程略，計(jì)算所得參數(shù)為：齒數(shù)，選擇鏈號(hào)為10A-GB1243.1-83的鏈條，鏈節(jié)距mm。中心距mm，因張緊輪布置偏離鏈輪中心線，取鏈節(jié)數(shù)，鏈長m。鏈輪參數(shù)為（兩鏈輪相同）：分度圓直徑mm，齒頂圓直徑mm，齒根圓直徑mm，分度圓弦齒高mm，齒寬mm，倒角寬mm，倒角半徑mm，齒側(cè)凸緣圓角半徑mm。鏈輪使用45鋼制造，齒面淬火處理，HRC40~45。軸Ⅰ至橫封輥傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)見4.2.1，軸Ⅰ與橫封輥間的傳動(dòng)比為，因鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為1，其僅作傳動(dòng)，沒有減速的作用，所以，如圖4-1，取，，、的中心距與、的中心距必須相等，取，。且橫封輥半徑為mm，為使兩輥等速相對旋轉(zhuǎn)，取，模數(shù)均為2。軸Ⅰ與橫封輥間的各齒輪參數(shù)如表4.3所示。表4.3軸Ⅰ與橫封輥間的各齒輪參數(shù)代號(hào)212223242526齒數(shù)214734342727模數(shù)（mm）2分度圓直徑（mm）429468685454齒頂圓直徑（mm）489872725858齒根圓直徑（mm）378963634949精度等級(jí)8級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合分析食品包裝機(jī)產(chǎn)品綜合性能的優(yōu)劣很大程度上取決于設(shè)計(jì)過程。產(chǎn)品設(shè)計(jì)就是為產(chǎn)品提供一個(gè)技術(shù)上完善，經(jīng)濟(jì)上合理，并符合美學(xué)要求的一種解決方案。因此對包裝機(jī)的評(píng)定即是設(shè)計(jì)過程的評(píng)定，就該立式袋包裝機(jī)而言，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行討論。包裝機(jī)經(jīng)濟(jì)分析立式袋包裝機(jī)的各包裝工位處于同一個(gè)豎直面上，包裝薄膜經(jīng)導(dǎo)輥、成型器、縱封滾輪、橫封輥，形成成品袋。這種立式包裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，在實(shí)際生產(chǎn)中操作簡單、維護(hù)方便，因而生產(chǎn)時(shí)設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用較低。本包裝機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，多采用標(biāo)準(zhǔn)件和簡單的零件，選用通用的電機(jī)與減速器。加工時(shí)在滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，盡量選用較低的公差范圍，這降低了設(shè)備的制造成本。本設(shè)計(jì)采用了角鋼支撐鋼板作為機(jī)架，很大程度上節(jié)省了材料，更加適用于經(jīng)濟(jì)、簡便的食品包裝行業(yè)。包裝機(jī)技術(shù)分析立式袋包裝機(jī)工作時(shí)，包裝材料沿著流水線順次完成包裝各步驟，最終成為成品袋。制袋成型器采用的是現(xiàn)在立式包裝機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的象鼻成型器；橫封輥上橫封和切斷作為一個(gè)加工工序處理，更大程度上簡化了包裝步驟；傳動(dòng)過程中，采用的偏心鏈輪結(jié)構(gòu)、滑移齒輪結(jié)構(gòu)、行星輪結(jié)構(gòu)、伺服系統(tǒng)等都具有一定的技術(shù)含量。環(huán)境分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品對環(huán)境的影響是否嚴(yán)重是設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵問題，若在包裝機(jī)工作過程中，產(chǎn)生了大量的油污、噪聲等影響，那么該設(shè)計(jì)就是不合理的。機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)注意機(jī)器聲音是否協(xié)調(diào)，要迅速分清事故前的一場運(yùn)轉(zhuǎn)聲音。因各部件的運(yùn)轉(zhuǎn)速度慢，采用的油脂潤滑，且包裝機(jī)加油2mm的外殼，不會(huì)造成油脂的外漏。包裝機(jī)載荷平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)造成很大的噪聲，對環(huán)境的影響基本上可以忽略不計(jì)。因此基于以上幾點(diǎn)考慮，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合分析，該包裝機(jī)在實(shí)際加工生產(chǎn)中具有一定的可行性，可以適用于本設(shè)計(jì)所擬定的方便面調(diào)料包的包裝生產(chǎn)。結(jié)論本次設(shè)計(jì)在很短的時(shí)間內(nèi)完成了從方案構(gòu)思、方案論證、實(shí)體建模最后到平面圖輸出等相關(guān)工步。食品包裝機(jī)屬于輕工機(jī)械，是代表一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中包裝機(jī)的效率直接影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，因此隨著計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出許多現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法。本次立式袋包裝機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)過了：方案原理的提出、方案的論證、具體機(jī)構(gòu)的仿真、實(shí)體建模、繪圖輸出等步驟。本次設(shè)計(jì)的立式袋包裝機(jī)基本實(shí)現(xiàn)了所需要的基本功能，即實(shí)現(xiàn)包裝袋的成型，采用縱封滾輪進(jìn)行縱封，橫封輥進(jìn)行橫封切斷，然后形成成品袋。此過程中，由電機(jī)輸出動(dòng)力，經(jīng)減速器，鏈傳動(dòng)及一系列相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)縱封滾輪、橫封輥的運(yùn)動(dòng)，以及定量供料器的定量供給。由于設(shè)計(jì)開始時(shí)，擬定的包裝速度，成品袋的制袋寬度、制袋長度可調(diào)，具有相應(yīng)的分檔。包裝速度可直接由電機(jī)輸出的速度調(diào)節(jié)，選擇的電機(jī)為6級(jí)的可變速電機(jī)，完全符合調(diào)節(jié)包裝速度的功能；制袋寬度可直接由包裝薄膜的寬度決定，且橫封輥及制袋成型器都具有相應(yīng)的工作能力，能加工所需的最大寬度；制袋長度改變時(shí)，橫封輥的包裝速度由連接橫封棍的偏心鏈輪調(diào)節(jié)，縱封滾輪的速度由一組換擋齒輪進(jìn)行調(diào)節(jié)，且期間裝有伺服調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以對滑移齒輪造成的傳動(dòng)比誤差進(jìn)行修正。在包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)過程中，對產(chǎn)品進(jìn)行校核計(jì)算是很重要的，這包括強(qiáng)度、剛度、震動(dòng)穩(wěn)定性等，由于時(shí)間及知識(shí)水平的限制，這里不能詳盡計(jì)算了。總之，這次設(shè)計(jì)無論從完成量和質(zhì)量上算，應(yīng)該是比較成功的，后續(xù)的工作需要必前期工作更細(xì)致的執(zhí)行才能真正設(shè)計(jì)完成真正能加工產(chǎn)品的食品包裝機(jī)。

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tactsthatcanleadtoasignificantnumberofdiskcontactsinonesingleloadcycle.Specifically,weshowthatasuspensionsystemwithlowpreloadbetweentheflexureandloaddomecanleadtoloadingoftheslideratanuncontrolledstaticattitudeandvelocity.Theproblemsassociatedwiththisparticularaspectofdesigncanbeeasilyidentifiedbymeasuringthefull-bodycapacitanceduringtheloadingprocess.2DescriptionofexperimentThesliderloadingdynamicswasinvestigatedusingalaser-Dopplervibrometer(LDV),62kHzframeratehigh-speedcamera,andfull-bodycapacitance.Theexperimentalsetupconsistsofastandardload/unloadtester.Thecapacitancemetermeasuresthefull-bodycapacitancebetweentheslideranddiskwhilethesliderisloadingontothedisk,similartotheoneusedin(Suketal.2004).Thesliderwasloadedontoandunloadedfromthediskusingamovingrampwhilekeepingtheslider/suspensionassemblyfixedovertheODregionofthedisk.TheverticalmotionofthetrailingedgeofthesliderwasmeasuredusinganLDV.Alltestswerecarriedoutusingan84mmglassdiskandanegativepressurebobsledtypesliderwiththediskrotatingat10krpm.Thepitch-staticattitude(PSA)oftheslidersusedintheexperimentwasbetween1and2o.Toshowtheeffectoflackofpreloadbetweentheflexureandload-dome,wechosetwosuspensionassembliesthatareessentiallyidenticalwiththeexceptionofthepreload.Sincethedifferenceinthemagnitudeofthepreloadisdifficulttomeasure,onlytheexistenceofsubstantialdifferenceisverified.Todothis,wemounttheheadsuspensionassemblywithnormalpreload(NPHSA)ontotheramp.Asmallweight,thatissufficienttocauseload-domeseparationfromtheflexure,isthenattachedtotheflexure.TheamountofseparationismeasuredwithaproperlypositionedCCDcamera.Similarmeasurementismadeforaheadsuspensionassemblywithlowpreload(LP-HSA).Figures2and3showopticalimagesoftheload-domeandflexuretakenunderthesameconditionsforbothNP-HSAandLPHSA,respectively.Agreaterload-domeseparationfromtheflexureisobservedforLP-HSAthantheNP-HSA,confirmingthatLP-HSAhaslowerpreloadthanNPHSA.3ResultsanddiscussionFigure4showsatypicalloadingresponseofthesliderforNP-HSAmeasuredwithanLDV.Theinitialsloperepresentsthedesignedloadingspeedofabout15mm/s.Thesliderloadsontothediskandthenfollowstherunoutofthediskasexpected.ThebottomplotinFig.3isthecorrespondingfull-bodycapacitancemeasurement,whichshowsasinglejumpinthecapacitanceatthemomentthesliderloadsontothedisk.AsimilarmeasurementforLP-HSAisshowninFig.5.Inthiscase,theslideroscillatesbeforeloadingontothediskunlikethecasewithahigherpreloadbetweentheload-domeandflexure.Furthermore,theslider’sverticalloadingvelocitysuddenlyincreaseswhenthesliderisabout50lmawayfromthedisk.Associatedwiththissuddenincreaseinthevelocity,thecapacitancemeasurementrevealsmultiplesharptransitions.Followingthetransitions,thecapacitancedoesnotreachthemaximumvalueforanother1msorso.Theseobservationsindicateaproblem,butitisdifficulttoascertaintheprecisedynamicsduetothelowmeasurementbandwidth.Higherresolutionmeasurementrevealsthattheslidercontactsthediskmultipletimes(Fig.6)—notethatthise