粉粒物料自動(dòng)定量機(jī)理及系統(tǒng)研發(fā)

粉粒物料自動(dòng)定量機(jī)理及系統(tǒng)研發(fā)粉粒物料自動(dòng)定量配料和定量包裝在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常廣泛的應(yīng)用。隨著對食品和藥品等定量生產(chǎn)衛(wèi)生質(zhì)量要求不斷提高,有毒有害物料對定量生產(chǎn)工人健康影響越來越受到重視,對定量生產(chǎn)準(zhǔn)確度和速率要求也不斷提高?，F(xiàn)有的定量方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)企業(yè)的要求,急需研究一種既快又準(zhǔn)的粉粒物料自動(dòng)定量新方法和新技術(shù),研制新型自動(dòng)定量系統(tǒng),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)現(xiàn)大量粉粒物料快速準(zhǔn)確自動(dòng)定量。這對豐富和完善自動(dòng)定量理論、提高定量生產(chǎn)效率及其經(jīng)濟(jì)效益,具有十分重要的意義。本文針對目前自動(dòng)定量技術(shù)存在不足,開展粉粒物料自動(dòng)定量機(jī)理及系統(tǒng)研發(fā),主要內(nèi)容有:1.通過對容積式和稱量式兩種傳統(tǒng)自動(dòng)定量方法和先進(jìn)組合式自動(dòng)定量方法工作機(jī)理研究,提出了采用混合式自動(dòng)定量方法的新思路。研究混合式自動(dòng)定量工作機(jī)理及其實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)模型,對粉粒物料混合式自動(dòng)定量系統(tǒng)和工藝時(shí)序進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。2.為了提高混合式自動(dòng)定量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)稱量快速性和準(zhǔn)確性,采用變阻尼技術(shù)設(shè)計(jì)稱量臺(tái)架,應(yīng)用動(dòng)特性分析方法,研究稱量臺(tái)架動(dòng)態(tài)特性,提高稱量響應(yīng)信號(hào)的快速性;應(yīng)用頻譜分析方法,對動(dòng)態(tài)稱量信號(hào)進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理及采集電路,提高信號(hào)穩(wěn)定性;應(yīng)用無限長脈沖響應(yīng)濾波方法和串聯(lián)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償數(shù)字濾波方法,研究動(dòng)態(tài)稱量數(shù)字信號(hào)濾波補(bǔ)償處理技術(shù),提高稱量響應(yīng)信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。3.為了提高混合式自動(dòng)定量系統(tǒng)定量加料快速性和準(zhǔn)確性,對電磁振動(dòng)給料器加料工作機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)分析,建立電磁振動(dòng)給料器加料動(dòng)力學(xué)方程,動(dòng)力學(xué)分析表明,電磁振動(dòng)給料器工作在亞臨界近共振區(qū),工作平穩(wěn),應(yīng)用反共振原理設(shè)計(jì)新型三自由度電磁振動(dòng)給料器,給料穩(wěn)定迅速;建立電磁振動(dòng)給料器輸送物料運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,運(yùn)動(dòng)學(xué)分析表明,對于加料量大而迅速主加料,在拋擲運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下工作,需要適當(dāng)加大振動(dòng)幅值、振動(dòng)頻率和振動(dòng)傾角,反之,對于加料量小而穩(wěn)定準(zhǔn)確補(bǔ)加料,在向前滑移運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下工作,需要適當(dāng)減小振動(dòng)幅值、振動(dòng)頻率和振動(dòng)傾角。4.在對粉粒物料流動(dòng)性試驗(yàn)方法綜合分析基礎(chǔ)上,針對定量加料流動(dòng)特點(diǎn),確定粉粒物料定量加料流動(dòng)性評價(jià)指標(biāo),通過對典型粉粒物料電磁振動(dòng)給料器加料流動(dòng)性試驗(yàn)分析,表明粉粒物料加料流動(dòng)性與物料特性、加料裝置壁摩擦角和振動(dòng)頻率有關(guān)。5.針對電磁振動(dòng)給料器傳統(tǒng)可控硅控制驅(qū)動(dòng)電路,存在一定時(shí)間內(nèi)振動(dòng)次數(shù)不穩(wěn)定、驅(qū)動(dòng)電壓可控性差等不足,提出電磁振動(dòng)給料器同步數(shù)字控制方法,研究定量加料智能控制,進(jìn)一步提高主加料量和微小補(bǔ)加料量穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。6.研制了粉粒物料混合式自動(dòng)定量系統(tǒng),對典型粉粒物料混合式自動(dòng)定量性能進(jìn)行試驗(yàn)分析,并研究其在定量包裝、配料中應(yīng)用,試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用表明:主加料時(shí)間和最大補(bǔ)加料時(shí)間增加有助于提高定量準(zhǔn)確度,但將使定量速率降低;對于小米、玉米渣等典型粉粒物料,定量200g,平均定量速率達(dá)50次/分鐘左右,相對誤差在±1.0%之內(nèi)?；旌鲜阶詣?dòng)定量系統(tǒng)總體性能超過傳統(tǒng)自動(dòng)定量方法,接近先進(jìn)組合式自動(dòng)定量方法,結(jié)構(gòu)簡單,性價(jià)比高。混合式自動(dòng)定量方法是一種綜合性能高的切實(shí)可行的自動(dòng)定量新方法。本文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果有:1.創(chuàng)新提出了粉粒物料混合式自動(dòng)定量新方法,通過對其機(jī)理研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究,進(jìn)一步豐富完善自動(dòng)定量方法及有關(guān)理論;2.以加料流量和流量偏差作為粉粒物料定量加料流動(dòng)性評價(jià)指標(biāo),創(chuàng)新提出粉粒物料外力驅(qū)動(dòng)下流動(dòng)性測試新方法,設(shè)計(jì)了粉粒物料電磁振動(dòng)給料器加料流動(dòng)性測試軟件,豐富了粉粒物料流動(dòng)性測試方法;3.首次采用變阻尼技術(shù)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)稱量臺(tái)架。所設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)稱量臺(tái)架動(dòng)態(tài)稱量值在無外加阻尼器時(shí)相對誤差約3.65%,信號(hào)穩(wěn)定時(shí)間約756ms,外加阻尼器后相對誤差降低到約0.81%,穩(wěn)定時(shí)間降低到約446ms,稱量臺(tái)架動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速性和相對平穩(wěn)性得到明顯提高;4.創(chuàng)新提出了電磁振動(dòng)給料器同步數(shù)字控制方法,設(shè)計(jì)了電磁振動(dòng)給料器控制驅(qū)動(dòng)電路,首次將智能控制理論應(yīng)用于主加料量和微小補(bǔ)加料量的控制,提高了電磁振動(dòng)給料器交流電源工作電壓、頻率和振動(dòng)次數(shù)的可控性和準(zhǔn)