顆粒包裝機(jī)封口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

顆粒包裝機(jī)封口系統(tǒng)的設(shè)計(jì),顆粒,裝機(jī),封口,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：顆粒包裝機(jī)封口系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013年05月 顆粒包裝機(jī)封口系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要 本論文是對(duì)顆粒包裝機(jī)封口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先以相似類型的顆粒包裝機(jī)為參考，討論了許多包裝機(jī)的封口方法，并指出各個(gè)封口方式的優(yōu)劣，然后重點(diǎn)對(duì)熱封形式進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。依據(jù)包裝工藝路線，確定了設(shè)計(jì)方案，根據(jù)對(duì)比分析結(jié)果，確定了橫封、縱封以及切斷機(jī)構(gòu)的形式，從基本理論、基本工作原理、基本分析方法上對(duì)設(shè)計(jì)作了闡述，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算。 封口對(duì)于包裝來(lái)說(shuō)是一道不可缺少的工序，只有封口以后才能密封保存和便于運(yùn)輸銷售，因此對(duì)封口系統(tǒng)的詳細(xì)研究設(shè)計(jì)就具有了一定的意義。 本設(shè)計(jì)能進(jìn)一步提高包裝機(jī)封口系統(tǒng)的性能，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)尺寸較小，便于安裝和維護(hù)，操作簡(jiǎn)單方便。 關(guān)鍵詞：包裝機(jī)；縱封；橫封；切斷 I Design of Sealing System for Granule Packaging Machine Abstract The paper is about granule packaging machine , discusses the sealing method for many packaging machine, and points out that various sealing methods, and then focus on the research and design of the heat sealing form. On the basis of the packaging process, the design scheme is determined, according to the results of comparative analysis, to determine the horizontal, longitudinal sealing and cutting mechanism of form. From the basic theory, basic principle, basic analysis method of design is expounded, and the structure design and calculation. Sealing is an indispensable procedure for packaging, only the sealing to storage and convenient transportation sales, so the design of a detailed study of the sealing system has a certain significance. This design can improve the properties of packing packing machine, and has the advantages of simple structure, small size, convenient installation and maintenance, the operation is simple and convenient. Keywords：packaging machine; sealing system; transverse sealing davice; the vertical sealing device 目 錄 1 緒 論 …………………………………………………………………………1 1.1研究背景及意義 ……………………………………………………………1 1.2包裝機(jī)封口系統(tǒng)簡(jiǎn)介 …………………………………………………………2 1.3包裝機(jī)、封口機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ……………………………………………5 1.4本文主要研究工作 ……………………………………………………………6 2 包裝機(jī)封口系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) ……………………………………………7 2.1總體方案分析 …………………………………………………………………7 2.2總體方案提出 …………………………………………………………………7 2.3總體方案確定 …………………………………………………………………9 2.4傳動(dòng)方案確定…………………………………………………………………10 2.5小結(jié)……………………………………………………………………………11 3 包裝機(jī)封口系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)………………………………………………… 13 3.1縱封器的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………13 3.2橫封器的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………15 3.3偏心鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………15 3.4剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………20 3.5剪切相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………21 3.6小結(jié)……………………………………………………………………………22 4 鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………………………23 4.1鏈輪的介紹……………………………………………………………………24 4.2鏈輪的失效形式………………………………………………………………24 4.3鏈輪的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………24 4.4鏈傳動(dòng)的合理布置……………………………………………………………25 4.5鏈傳動(dòng)的張緊…………………………………………………………………26 4.6鏈條的材料選用………………………………………………………………27 5結(jié)論………………………………………………………………………………28 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………29 致謝…………………………………………………………………………………30 III 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 ……………………………………………31 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 ………………………………………………32 IV 1 緒論 1 緒論 1.1研究背景及意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的包裝要求也越來(lái)越高，而我國(guó)的包裝工業(yè)發(fā)展相對(duì)緩慢，故進(jìn)行包裝機(jī)的設(shè)計(jì)研究具有一定的意義。 無(wú)論在國(guó)內(nèi)或國(guó)外，包裝工作已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對(duì)人民生活、國(guó)際貿(mào)易和國(guó)防建設(shè)都帶來(lái)深刻的影響，甚至在現(xiàn)代生活中出現(xiàn)了過(guò)去難以想象的新情況:未經(jīng)包裝出售的商品變得越來(lái)越少了，而且包裝上的失敗往往會(huì)使很好的產(chǎn)品得不到成功的銷售。因而不妨這樣說(shuō)，在將來(lái)，如果沒有現(xiàn)代化的包裝就沒有商品的生產(chǎn)和銷售;可是如果沒有先進(jìn)的工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的綜合發(fā)展，也不可能出現(xiàn)高水平的現(xiàn)代化包裝。迄今，一些科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，在食品、醫(yī)藥、輕工、化工、紡織、電子、儀表和兵器等工業(yè)部門，已經(jīng)程度不同地形成了由原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝三大基本環(huán)節(jié)所組成的包裝連續(xù)化和自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程，有的還將包裝材料加工、包裝容器成型及包裝成品儲(chǔ)存系統(tǒng)都聯(lián)系起來(lái)組成高效率的流水作業(yè)線。大量事實(shí)表明，實(shí)現(xiàn)包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化，尤其是實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性(或稱柔性)的自動(dòng)包裝線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時(shí)也可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)代包裝機(jī)械所能完成的工作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡(jiǎn)單地模仿人的動(dòng)作，甚至可以說(shuō)在很多場(chǎng)合用巧妙的機(jī)械方法包裝出來(lái)的成品，不論在式樣、質(zhì)地或精度等方面，大都是手工操作無(wú)法勝任和媲美的。隨著商品的多樣化，這一點(diǎn)越來(lái)越引起了人們的重視。另外，用機(jī)械手代替人手，就足以最大限度地避免操作人員同產(chǎn)品直接接觸時(shí)可能產(chǎn)生的感染，從而保證食品藥物的清潔衛(wèi)生和金屬制品的防銹防蝕。對(duì)有劇毒、刺激性的，低溫、潮濕性、爆炸、發(fā)射性的，以及必須放置在暗室的物品，實(shí)現(xiàn)了包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化，便可大大改善操作條件，避免污染危害環(huán)境。至于對(duì)需要進(jìn)行長(zhǎng)期、頻繁、重復(fù)的以及其他苯重的包裝工作，如能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，則能大大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度，增進(jìn)工人健康和提高生產(chǎn)效率。有些粉末、液體物料在手工包裝過(guò)程中容易發(fā)生逸散、起泡、飛濺現(xiàn)象，若改善機(jī)械包裝則會(huì)大大減輕損傷。機(jī)械包裝的生產(chǎn)能力往往比手工包裝提高幾倍、十幾倍甚至幾十倍，無(wú)疑這將會(huì)更好地適應(yīng)市場(chǎng)的實(shí)際需要，合理安排勞動(dòng)力，為社會(huì)多創(chuàng)造財(cái)富。 本課題所設(shè)計(jì)的顆粒包裝機(jī)適用于包裝散粒食品、藥品、化學(xué)試劑、茶葉等顆粒小包產(chǎn)品。而目前全自動(dòng)顆粒包裝機(jī)的應(yīng)用仍舊不夠廣泛，全自動(dòng)顆粒包裝 36 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 機(jī)應(yīng)最多的要屬食品包裝了，據(jù)調(diào)查多數(shù)小型食品制造商仍使用的是半自動(dòng)，甚至是全手動(dòng)的包裝機(jī)，這種包裝機(jī)不僅效率低，而且耗費(fèi)人力，但是優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)便宜操作簡(jiǎn)單，所以現(xiàn)在急需要一種造價(jià)既便宜，操作又簡(jiǎn)便的顆粒包裝機(jī)。封口系統(tǒng)是包裝機(jī)的主要組成部分，所以它的設(shè)計(jì)對(duì)于包裝機(jī)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，包裝機(jī)的效率、包裝準(zhǔn)確性直接決定了包裝機(jī)的優(yōu)劣。 1.2包裝機(jī)封口系統(tǒng)簡(jiǎn)介 目前我國(guó)包裝機(jī)、封口機(jī)應(yīng)用極為廣泛。除單獨(dú)使用的封口機(jī)外，還有許多封口機(jī)與其它機(jī)器共同組成的生產(chǎn)自動(dòng)線，大大提高了生產(chǎn)自動(dòng)化程度及效率，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了包裝質(zhì)量。塑料袋裝產(chǎn)品的封口方法有扎結(jié)、熱封、釘封、粘封等，其中以熱封封口方法較簡(jiǎn)單可靠，應(yīng)用最廣。 熱封是利用塑料具有熱塑性，使封口部位的塑料薄膜加熱、加壓相互粘合在一起。熱封的方式很多，有熱板封合、熔斷封合、高頻封合、超聲波封合、電磁感應(yīng)縫合和紅外線封合等。 熱板封合如圖1.1所示， 把加熱板加熱到一定的溫度，將要封合的塑料薄膜緊壓在一起，這是熱封原理與結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的一種，封合速度較快，可恒溫控制，這種方法常應(yīng)用于封合聚乙烯等復(fù)合薄膜，而對(duì)受熱易收縮與分解的薄膜，如各種熱收縮薄膜，聚氯乙烯等不宜應(yīng)用。 1-熱板 2-封縫 3-薄膜 4-耐熱橡膠 5-工作臺(tái) 圖 1.1 熱板封合 回轉(zhuǎn)輥筒封合如圖1.2所示，將一對(duì)反向等速回轉(zhuǎn)輥筒的一方或者雙方加熱，兩輥中間通過(guò)重合膜進(jìn)行加熱、加壓封合，本方法的一大特點(diǎn)是能連續(xù)封合。主要適用于復(fù)合包裝薄膜，因單層薄膜受熱易變形會(huì)導(dǎo)致封縫外觀質(zhì)量較差而不宜應(yīng)用。 1-熱輥 2-薄膜 3-封縫 圖1.2 回轉(zhuǎn)輥筒封合 帶狀縫合如圖1.3所示，一對(duì)相向回轉(zhuǎn)的金屬帶之間，夾著要封合的薄膜直線運(yùn)動(dòng)，在前進(jìn)中通過(guò)鋼帶兩側(cè)加熱、加壓、冷卻。本結(jié)構(gòu)稍為復(fù)雜，一般用于袋口的最后封口上，既能再運(yùn)動(dòng)中封合，以能適應(yīng)受熱易變形的薄膜。 1-加熱區(qū) 2-冷卻區(qū) 3-鋼帶 4-薄膜 圖1.3 帶狀封合 滑動(dòng)加壓封合如圖1.4所示，薄膜首先通過(guò)一對(duì)熱板中間受到加熱（電加熱或空氣加熱），再經(jīng)一對(duì)反向回轉(zhuǎn)輥加壓封合。本方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能適應(yīng)那些熱變形大的薄膜的連續(xù)封合。 1-熱板 2-加熱輥 3-封縫 4-薄膜 圖1.4 滑動(dòng)加壓封合 脈沖封合如圖1.5所示，用捏鉻合金扁電熱絲壓著薄膜，再瞬時(shí)通以大電流加熱，接著用空氣或通冷卻水強(qiáng)制封縫冷卻，最后放開壓板。本方法結(jié)構(gòu)上略比熱板封合復(fù)雜，但適用于易熱變形與受熱易分解的薄膜，所得封口質(zhì)量較好，因冷卻占有時(shí)間，故生產(chǎn)率受到限制，只適用于間歇封合，在熱電絲與薄膜間常用耐熱防粘的聚四氟乙烯織物，薄膜另一端承壓臺(tái)上帶耐熱的硅橡膠襯墊，使焊縫均勻。 1-壓板 2-扁電熱絲 3-防粘材料 4-封縫 5-薄膜 6-耐熱橡膠墊 7-工作臺(tái) 圖1.5 脈沖加壓封合 熔斷封合如圖1.6所示，將熱源與要封合的薄膜靠近，使封口部融化成球狀。這種封縫的封口強(qiáng)度較大，適用于熱收縮薄膜，但不適應(yīng)熱分解性的薄膜。 1，3-薄膜 2-封縫 4，5-冷卻板 6-加熱板 圖1.6 熱板熔焊封合 高頻封合如圖1.7所示，薄膜用上、下電極壓著，外加高頻電源時(shí)，聚合物有感應(yīng)阻抗而發(fā)熱融化形成封縫，因是內(nèi)部加熱，中心溫度較高而不過(guò)熱，所得封縫強(qiáng)度較高，對(duì)聚氯乙烯很適合，但不適用低阻抗薄膜。 1-壓頭 2-高頻電極 3-封縫 4-薄膜 5-工作臺(tái) 圖1.7 高頻加壓封合 電磁感應(yīng)封合，向圈狀的電阻通上高頻電流，就在其周圍產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，磁場(chǎng)內(nèi)如有磁性材料就會(huì)根據(jù)磁滯損耗而發(fā)熱，若在薄膜之間加上很薄的磁性材料，或在塑料中預(yù)先摻加一些磁性氧化鐵粉，塑料即瞬時(shí)熔化粘合，加熱部分可不需直接和塑料袋接觸，因此能連續(xù)又高速地進(jìn)行封合，適合于生產(chǎn)線的生產(chǎn)，這是近幾年內(nèi)熱封塑料的新方法。 紅外線封合，將紅外線直接照射在薄膜有關(guān)位置進(jìn)行熔化封口，照射源的發(fā)熱極高，深色容易加熱，對(duì)透明薄膜只要在封口層下鋪上黑布即可。本方法能對(duì)一般加熱無(wú)法封口的聚四氟乙烯和厚度達(dá)5～6毫米以上的聚乙烯片進(jìn)行封合，這亦是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研制出熱封塑料的新方法。 1.3包裝機(jī)、封口機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)封口機(jī)等包裝機(jī)械起步較晚，1990年尚未形成完備的工業(yè)體系，95籌劃后，我國(guó)封口機(jī)等包裝機(jī)械得到快速發(fā)展，年平均增長(zhǎng)速度大于30%，進(jìn)入2000年以后，仍以20%的速度增長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，我國(guó)封口機(jī)等包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一。無(wú)論是產(chǎn)量還是產(chǎn)值，都取得了令人矚目的成績(jī)[1]。近20年來(lái)的發(fā)展，我國(guó)封口機(jī)已經(jīng)從人工參與較多的手工封口技術(shù)逐漸發(fā)展到現(xiàn)在全自動(dòng)封口技術(shù)。隨著電子技術(shù)和機(jī)械制造的成熟和發(fā)展，全自動(dòng)封口機(jī)也向著更加高精尖的領(lǐng)域發(fā)展。但是手動(dòng)和半自動(dòng)的封口機(jī)應(yīng)用較為廣泛，還并未擺脫人力需求較多的缺點(diǎn)。目前我國(guó)的封口機(jī)研究主要分為三個(gè)方面：1.創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的研究；2.安全設(shè)計(jì)技術(shù)方面的研究；3.衛(wèi)生設(shè)計(jì)技術(shù)方面的研究[2]。 國(guó)外的包裝封口技術(shù)成熟較早，高頻封合，超聲波封合，電磁感應(yīng)封合，紅外線封合等封口方法研究較早，已經(jīng)非常成熟了。德國(guó)、意大利、英國(guó)、瑞士、和法國(guó)等，都是世界上很重要的包裝機(jī)、封口機(jī)生產(chǎn)國(guó)家。德國(guó)的封口機(jī)在制造和技術(shù)性能等方面居世界領(lǐng)先地位。一些大公司生產(chǎn)的封口機(jī)采用光電感應(yīng)，以光標(biāo)控制，并配有防靜電裝置。德國(guó)的包裝封口機(jī)出口比例占80%左右，是世界上最大的包裝機(jī)械出口國(guó)。意大利是僅次于德國(guó)的第二包裝封口機(jī)制造大國(guó)，其封口機(jī)械多用于食品工業(yè)，具有性能優(yōu)良，外觀考究，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。目前世界各國(guó)對(duì)包裝機(jī)封口機(jī)的發(fā)展十分重視，尤其是封口機(jī)的精確化、智能化和自動(dòng)化的研究，高科技產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已經(jīng)成為世界各國(guó)的包裝封口機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)。無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，應(yīng)用最廣泛的還是熱封式的封口機(jī)，縱封器多選用滾輪式熱封器，選擇這種熱封方法的好處就是穩(wěn)定、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、便于維修；橫封器千差萬(wàn)別，但主要還是以熱封為主。國(guó)外高檔包裝、精密包裝多用超聲波封合，因?yàn)檫@種封口方式熱效應(yīng)極小，不起皺，無(wú)封合痕跡。量產(chǎn)時(shí)也經(jīng)常用到紅外線封合的方式，這種方式不但封合精確，而且封合深度可達(dá)5～6mm，是比較新的封合方式。國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化較高的封口機(jī)對(duì)本課題的研究有很大幫助。 1.4本文主要研究工作 本文首先確定了包裝機(jī)的總體布局，然后提出了封口系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)方案，主要的設(shè)計(jì)和研究?jī)?nèi)容有： a. 顆粒包裝機(jī)的原理方案設(shè)計(jì)； b. 顆粒包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)； c. 縱封機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)； d. 橫封機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)； e . 切斷機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。 2 包裝機(jī)封口系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2 包裝機(jī)封口系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2.1總體方案分析 包裝機(jī)中封口的方法多樣，但是效率高，自動(dòng)化高的包裝機(jī)往往用的還是熱封的封口方法。熱封方法也是應(yīng)用最廣的一種方法。普遍情況下顆粒狀物品的包裝袋都是塑料類制品，借助熱變形，熱封器很容易的就能將薄膜封合在一起，而塑料制品熱塑性良好，冷卻后強(qiáng)度較高，封口質(zhì)量穩(wěn)定性好。 考慮到設(shè)計(jì)任務(wù)要求的包裝速度30-60袋/min。熱封系統(tǒng)的連續(xù)性和自動(dòng)化要求要高，相比間歇性的封口系統(tǒng)，連續(xù)制袋更為優(yōu)。在方案選擇優(yōu)化的時(shí)候回轉(zhuǎn)型的熱封器應(yīng)該優(yōu)先考慮使用。 2.2總體方案提出 方案一：臥式間歇制袋三邊封口系統(tǒng)，如圖2.1所示。 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 圖2.1臥式間歇制袋三邊封口系統(tǒng) 此類型的封口原理如圖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和導(dǎo)桿4的作用下形成U形并由張口器5撐開。當(dāng)加料器7下行進(jìn)入加料位置時(shí)，橫封器6閉合，同時(shí)裝填物料。隨后，橫封器6和加料器7復(fù)位。然后。縱封器8閉合熱封并牽引薄膜移動(dòng)一個(gè)袋位。最后由切刀9把包裝袋切斷。 方案二：立式間歇制袋中縫封口系統(tǒng)，如下圖2.2所示。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1-供料器 2-導(dǎo)輥 3-卷筒薄膜 4-成型器 5-加料管 6-成型筒7-縱封器 8-橫封牽引器 9-成品器 圖2.2立式間歇制袋中縫封口系統(tǒng) 如圖2.2所示，卷筒塑料薄膜3經(jīng)導(dǎo)輥2被引入成型器4，通過(guò)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(shí)，縱封器7垂直壓合在套于內(nèi)筒和外壁的薄膜搭接處，加熱形成牢固的縱封。然后，縱封器復(fù)位，由橫封器8閉合對(duì)薄膜進(jìn)行橫封同時(shí)向下牽引一個(gè)袋的距離，并在最終位置加壓切斷。可見，每一次橫封可以同時(shí)完成上袋的下口和下袋的上口封合。而物料的填充實(shí)在薄膜受牽引下移時(shí)完成的。 方案三：立式連續(xù)制袋三邊封口系統(tǒng)，如下圖2.3所示。 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-切斷刀 8-成品袋 圖2.3立式連續(xù)制袋三邊封口系統(tǒng) 如圖2.3所示卷筒薄膜在縱封滾輪的牽引下，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入制袋成型器形成種紙管狀?？v封滾輪在牽引的同時(shí)封合紙管對(duì)接兩邊緣。隨后由橫封輥閉合實(shí)行橫封切斷。同樣，每次橫封動(dòng)作可同時(shí)完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切斷分離。物料的充填是在紙管受縱封牽引下行至橫封閉合前完成的。 2.3總體方案確定 a. 方案1和方案2都是間歇制袋的，工作效率沒有方案3高。 b. 方案1的橫封和縱封以及方案2的橫封，機(jī)械動(dòng)作復(fù)雜，要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜。相比之下方案3更優(yōu)。 c. 方案2和方案3的橫封器包含了切斷機(jī)構(gòu)，故此可以考慮使用橫封切斷一體。 d. 方案3節(jié)省了空間、時(shí)間，又考慮到方便、造價(jià)低等特點(diǎn)，此次選用立式連續(xù)制袋三邊封口包裝機(jī)。 縱封原理方案的確定，如下圖2.4所示： 1-熱輥 2-塑料薄膜 3-封縫 圖2.4 回轉(zhuǎn)滾筒封合簡(jiǎn)圖 如圖2.4所示，塑料薄膜2經(jīng)過(guò)熱輥1的牽引熱封在封縫3處熱合。這種封合方式既考慮了效率，又考慮了經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。 橫封原理方案確定，如下圖2.5所示： 1、3-輥體 2-加熱管 圖2.5 橫封輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 如圖2.5所示，在一個(gè)回轉(zhuǎn)周期內(nèi)，輥體兩次對(duì)塑料薄膜進(jìn)行加熱封合。 2.4傳動(dòng)方案確定 薄膜袋的封口過(guò)程如圖2.6所示，物料從1進(jìn)入包裝袋，包裝袋在2處開始縱封，經(jīng)過(guò)3的橫封，完成封口，最后再由切斷機(jī)構(gòu)對(duì)包裝袋進(jìn)行切斷。 1-縱封器 2-橫封器 3，4，5，6，7，8，9，10-鏈輪 11-切斷裝置 圖2.6 傳動(dòng)方案裝配簡(jiǎn)圖 電機(jī)將動(dòng)力通過(guò)小鏈輪傳到大鏈輪4上，帶動(dòng)主軸上的鏈輪5和鏈輪7。鏈輪5通過(guò)鏈條將動(dòng)力傳到鏈輪6上，鏈輪6帶動(dòng)縱封器2運(yùn)轉(zhuǎn)。帶輪7經(jīng)鏈條將動(dòng)力傳到鏈輪8上，鏈輪8帶動(dòng)偏心鏈輪10作不等速回轉(zhuǎn)，然后偏心鏈輪10將動(dòng)力傳送到鏈輪9上帶動(dòng)橫封器3的回轉(zhuǎn)。 主電機(jī)的確定： 由于整臺(tái)機(jī)器較小，功率、扭矩都較小，故而不需要較大的電機(jī)。由于要實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速，綜上所述，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和同類型的小型機(jī)器，選擇型號(hào)為L(zhǎng)L86HB156的步進(jìn)電機(jī)，其主要性能參數(shù)如下所示： 步距角（°）：1.8；相電流（A）：6.0；設(shè)定轉(zhuǎn)速（r/min）：300r/min；保持轉(zhuǎn)矩（N·m）：12.2；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(g·cm2)：4000；重量（kg）：5.4。 總傳動(dòng)比分配： 機(jī)器的包裝速度是：30-60袋/min，所以橫封器嚙合次數(shù)應(yīng)該達(dá)到30-60次/min，袋長(zhǎng)范圍為60-180mm，據(jù)此，計(jì)算縱封器的轉(zhuǎn)速n。 袋長(zhǎng)暫取L=100mm，包裝效率暫定Q=30袋/min，則包裝完一袋需要的時(shí)間為2秒。使縱封輥旋轉(zhuǎn)一周剛好封合兩個(gè)袋長(zhǎng)，則由公式（2.1）可知縱封輥的半徑： 2L=2πR （2.1） 將所取數(shù)值代入，則縱封輥半徑R≈32mm。 由公式（2.2）可知縱封輥的角速度： （2.2） 將數(shù)值代入，則縱封輥的角速度ωz=1.5625rad/s 包裝的線速度=30袋/min100mm/袋=3000mm/min=50mm/s （2.3） 則可得縱封輥的轉(zhuǎn)速n≈15r/min （2.4） 傳動(dòng)比的具體分配如下，電機(jī)到減速裝置的減速比為6，減速裝置到縱封系 統(tǒng)的減速比為3.33，減速裝置到橫封系統(tǒng)的減速比為1.8。 主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算： 綜合上述傳動(dòng)比的分配，主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算如下，見公式（2.5）： n主軸 =n電機(jī)×i鏈輪減速 =300÷6=50r/min （2.5） 主軸最小直徑計(jì)算，見公式（2.6）： d0A==23.17mm （2.6） 設(shè)計(jì)軸時(shí)一般考慮軸上的鍵槽對(duì)強(qiáng)度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)槽的個(gè)數(shù)增大尺寸，其經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下，見公式（2.7）： d=d023.3mm≈25mm （2.7） 最終主軸最小直徑取25mm。 2.5小結(jié) 設(shè)計(jì)之初，傳動(dòng)系統(tǒng)選擇的主要減速方式是：渦輪蝸桿，齒輪減速，其傳動(dòng)比小，但是強(qiáng)度大。經(jīng)過(guò)導(dǎo)師指導(dǎo)，換成了一大一小鏈輪組合來(lái)代替部分齒輪和渦輪蝸桿進(jìn)行減速。鏈輪配合的最大傳動(dòng)比可以達(dá)到10；并且由于本包裝機(jī)整體尺寸較小，所需要的力也不大，工作條件完全可以滿足，所以最終選擇了依靠鏈輪組來(lái)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行減速工作。 3 包裝機(jī)封口系統(tǒng)部件設(shè)計(jì) 3 包裝機(jī)封口系統(tǒng)部件設(shè)計(jì) 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?yàn)樗臍饷苄粤己靡约案邚?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(duì)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。影響封合質(zhì)量的因素主要是加熱溫度、封合壓力和和作用時(shí)間。熱融封合的方法有多種形式[2]，最常用的是電阻加熱法和脈沖加熱法，另外還有高頻電加熱封合、超聲波加熱封合、電磁加熱封合和紅外線加熱封合等。每種方法均適用于一定品種范圍的塑料材料。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，因其具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)控方便的特點(diǎn)。而且，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(shuō)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[3]。 連續(xù)制袋包裝機(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。他們均采用電阻加熱的封合方法。 3.1縱封器的設(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(duì)滾輪式電阻加熱的熱融封接器來(lái)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，同時(shí)還起到對(duì)包裝薄膜的輔助牽引輸送作用。也就是說(shuō)，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。 如下圖3.1所示是縱封執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。兩縱封輥輪的圓筒內(nèi)均裝有加熱器，發(fā)熱元件一般用電阻發(fā)熱線圈，繞裝在支座上，再通過(guò)支座安裝在軸承座或者安裝板上。當(dāng)縱封輥輪隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，加熱器固定不動(dòng)，持續(xù)的對(duì)輥?zhàn)拥膱A筒壁均勻加熱。加熱溫度通過(guò)測(cè)溫器測(cè)量，并由溫控表控制器變化范圍。 縱封器的動(dòng)力來(lái)源在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)候已經(jīng)提到，通過(guò)鏈輪帶動(dòng)了縱封器的主動(dòng)軸，縱封器的主動(dòng)軸和被動(dòng)軸通過(guò)一對(duì)相互嚙合的齒輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩軸，使縱封輥實(shí)現(xiàn)相對(duì)旋轉(zhuǎn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1-加熱線圈 2-套筒 3-縱封輥 4-彈性擋圈 5-調(diào)節(jié)支桿 6-導(dǎo)熱套筒 7-軸承 8-縱封軸 圖3.1 縱封器結(jié)構(gòu)圖 如圖3.1所示，縱封裝置主要由一對(duì)縱封輥1組成，輥?zhàn)拥耐鈭A周表面緊密壓合，壓合力來(lái)自彈簧力的作用?？v封輥分別安裝在軸的左端，由螺母固定，使得輥輪可隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。軸7的兩端軸承固定安裝。另外一軸可以相對(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)的目的是調(diào)節(jié)兩縱封輥的相對(duì)距離和壓力，其上端固定一個(gè)調(diào)節(jié)支桿8。 在縱封輥的封合圓柱表面上都加工有均勻細(xì)密的網(wǎng)紋，以增加封口的牢固度，使熱封美觀而且質(zhì)量得到保證。另外，由于縱封輥輪在工作中長(zhǎng)時(shí)間處于加熱狀態(tài)，并連續(xù)相對(duì)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。 對(duì)于縱封輥輪的受力情況，已知低密度聚乙烯和鋼之間的靜滑動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.27，設(shè)調(diào)節(jié)支桿上的彈簧的預(yù)緊力為200N，則對(duì)縱封輥產(chǎn)生的摩擦力為： F=200×0.27=54N （3.1） 已知縱封輥的直徑為D=64mm，由公式T=可得： （3.2） 則縱封輥的功率，由公式（3.3）： P縱=≈181W （3.3） 則主軸的功率P=P縱×i=431W （3.4） 3.2橫封器的設(shè)計(jì) 橫封器用于復(fù)合薄膜包裝袋的橫向熱熔封合。橫封器是將經(jīng)縱封器進(jìn)行縱向封合后筒狀的包裝材料，按照工藝要求的長(zhǎng)度規(guī)格進(jìn)行橫向封合，按照橫封器工作的運(yùn)動(dòng)形式，可分為連續(xù)運(yùn)動(dòng)和間歇運(yùn)動(dòng)兩種形式。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，本次設(shè)計(jì)中采用連續(xù)式縱封裝置。 因塑料袋裝機(jī)有連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)之分，故橫封器在機(jī)能、運(yùn)動(dòng)形式、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)及橫封的結(jié)構(gòu)方面往往有較大差異，即使是連續(xù)式橫封器，若該機(jī)僅只需完成單一規(guī)格袋的，一般較簡(jiǎn)單，如要適用多規(guī)格可調(diào)的袋裝機(jī)就較為復(fù)雜。 將一對(duì)軸線平行反向等速回轉(zhuǎn)的滾輪的一方或雙方加熱，在二滾輪中通過(guò)封口薄膜進(jìn)行封焊，其滾輪結(jié)構(gòu)如下圖3.2所示，這種結(jié)構(gòu)又稱橫封器，用來(lái)對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的薄膜進(jìn)行塑料袋橫向封口。滾輪依靠支桿4上的彈簧保持彈性接觸，其壓緊力大小可通過(guò)鎖緊螺母1和調(diào)節(jié)套筒2等來(lái)獲得。其中主動(dòng)齒輪8帶動(dòng)從動(dòng)齒輪14等速回轉(zhuǎn)，橫封輥也就等速回轉(zhuǎn)接觸加熱。在滾輪內(nèi)裝有電熱絲卷繞后外套鋼管的加熱棒，電流由碳刷5和滑環(huán)（圖中未畫出）與加熱棒中的電熱絲相通。滾輪外形呈菱形（見界面A-A），利用留下的圓弧部分封口，在圓弧面上可刻有網(wǎng)狀花紋，以利封口美觀并保證封口質(zhì)量。熱封輥的有效長(zhǎng)度（150mm）必須大于最大袋寬（120mm），熱封輥的半徑r應(yīng)使其熱封時(shí)的線速度與塑料移動(dòng)速度相等。橫封輥材料可用40Cr鋼，溫度可在100～178攝氏溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 1-鎖緊螺母 2-調(diào)節(jié)套筒 3-機(jī)架 4-支桿 5-碳刷 6-橫封輥 7-橫封主動(dòng)軸 8-主動(dòng)齒輪 9-軸套 10-從動(dòng)鏈輪 11-傳動(dòng)鏈輪 12-螺母 13-從動(dòng)軸 14-從動(dòng)齒輪 15-彈簧擋圈 16-加熱棒 17-彈性墊片 18-支架 圖3.2 橫封器 橫封器的一些設(shè)計(jì)計(jì)算： 由于包裝袋袋寬范圍為：70-120mm，所以橫封輥的長(zhǎng)度>120mm，這里設(shè)計(jì)為150mm。 由于包裝袋的袋長(zhǎng)范圍為：60-180mm，設(shè)計(jì)選擇的長(zhǎng)度為100mm，平均袋長(zhǎng)Lp=120mm，單軸熱封頭頭數(shù)取q=2，所以橫封輥半徑r可由下式（3.5）得出： r==≈38mm （3.5） 應(yīng)用于連續(xù)制袋式袋裝機(jī)上的橫封機(jī)構(gòu)有如下一些工藝要求應(yīng)滿足，設(shè)計(jì)連續(xù)式袋裝機(jī)的橫封器應(yīng)能滿足如下一些工藝要求： （1） 速度的同步 熱封時(shí)，熱封頭與連續(xù)運(yùn)動(dòng)著的袋筒須具有同步的速度。否則，封口部位就可能發(fā)生起皺或拉長(zhǎng)，甚至斷裂等不現(xiàn)象。當(dāng)袋長(zhǎng)規(guī)格有變化時(shí)，尤其要注意這一點(diǎn)。因此，采用回轉(zhuǎn)型的熱封頭，由于半徑固定不變，往往采用不等速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如偏心輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等）來(lái)帶動(dòng)，以便適應(yīng)調(diào)節(jié)其封合線速度滿足熱封要求。 （2） 橫封頭的不等速運(yùn)動(dòng) 由于橫封時(shí)，要求橫封頭在袋筒運(yùn)動(dòng)方向上的線速度和袋筒的運(yùn)動(dòng)速度相同，所以橫封頭必須作不等速運(yùn)動(dòng)。此外，工作中的橫封頭是處于高溫狀態(tài)（溫度高于100℃），為了防止包裝材料發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象，應(yīng)使橫封頭的橫封動(dòng)作結(jié)束，就很快速讓開，所以橫封頭也必須作不等速運(yùn)動(dòng)，常用的不等速機(jī)構(gòu)有偏心鏈輪機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)采用的是偏心鏈輪機(jī)構(gòu)。 （3） 速度的無(wú)極可調(diào) 當(dāng)包裝機(jī)的生產(chǎn)能力和包裝袋袋長(zhǎng)規(guī)格變化時(shí)，由于橫封頭的回轉(zhuǎn)半徑不能調(diào)，所以只有改變橫封頭的回轉(zhuǎn)速度，即橫封速度的連續(xù)可調(diào)。 3.3偏心鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 偏心鏈輪機(jī)構(gòu)是一種不等速機(jī)構(gòu)，它被廣泛應(yīng)用在立式包裝機(jī)連續(xù)橫封輥的傳動(dòng)鏈中。通過(guò)調(diào)節(jié)偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)，可使連續(xù)式包裝機(jī)的橫封輥滿足如下一些工藝要求：熱封時(shí)，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(zhǎng)甚至斷裂等不良現(xiàn)象，當(dāng)袋長(zhǎng)規(guī)格有變化時(shí)，尤其應(yīng)當(dāng)注意這一點(diǎn)。 如圖3.3所示，偏心鏈輪不等速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)它由兩個(gè)相同齒數(shù)的主從動(dòng)帶輪2、4和一個(gè)張緊輪5，再繞以套筒輥?zhàn)訋?構(gòu)成。其中主動(dòng)帶輪2由分配軸帶動(dòng)作勻速回轉(zhuǎn)，其偏心距可以借助滾花手輪1進(jìn)行調(diào)整。從動(dòng)帶輪4則繞定軸作不等速回轉(zhuǎn)，并經(jīng)中間傳動(dòng)裝置帶動(dòng)熱封器的熱封頭實(shí)現(xiàn)不等速回轉(zhuǎn)。 1-輥花手輪 2-主動(dòng)帶輪 3-套筒輥?zhàn)訋? 4-從動(dòng)帶輪 5-張緊輪 圖3.3偏心鏈輪不等速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析：圖3.4所示為偏心鏈輪機(jī)構(gòu)工作原理簡(jiǎn)圖。設(shè)O、O2分別表示主從動(dòng)鏈輪的回轉(zhuǎn)中心，其中心距OO2=L，節(jié)圓半徑O1A=O2B=R；主動(dòng)帶輪的偏心距OO1=e，角速度為w0。若某瞬間的角位移為θ，相應(yīng)的從動(dòng)帶輪的角位移為ψ，當(dāng)主動(dòng)帶輪節(jié)圓上任一點(diǎn)A轉(zhuǎn)到與帶AB相切時(shí)，該點(diǎn)的瞬時(shí)線速度為vA，其值vA=w0ρ，（ρ=AO，為A點(diǎn)的瞬時(shí)回轉(zhuǎn)半徑），設(shè)它與帶同向分速度為v＇A，令vA與v＇A的夾角為β，則其值由公式（3.6）得： 圖3.4 偏心鏈輪機(jī)構(gòu)工作簡(jiǎn)圖 （3.6） （3.7） 由圖3.4可見，同一根帶在張緊時(shí)A、B兩點(diǎn)的線速度應(yīng)該相等，即vB=v＇A若vB與從動(dòng)帶輪的節(jié)圓相切，并令該輪的瞬時(shí)速度為ω，則由公式（3.8）： （3.8） 故得： （3.9） 上式表明， 當(dāng)主動(dòng)偏心輪以w0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（圖3.5）， 實(shí)質(zhì)上它反映了w-θ的變化規(guī)律。 根據(jù)不同袋長(zhǎng)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(wèn)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)選用熱合瞬時(shí)的θ角，即是利用式(3.9)或圖（圖3.5）特性曲線，使其中偏心距e、鏈輪半徑R及兩輪回轉(zhuǎn)中心距L不變的條件下，根據(jù)輸出的角速度ω，找到相應(yīng)的主動(dòng)輪瞬時(shí)轉(zhuǎn)角θ，在該瞬時(shí)使橫封器的熱封件與料袋上的光電色標(biāo)處在封合狀態(tài)。由此可見，當(dāng)袋長(zhǎng)變化時(shí)應(yīng)先打開不等速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)輸出軸到橫封器輸入軸間的傳動(dòng)鏈。待偏心輪上OO1連線與兩回轉(zhuǎn)中心連線O1O2調(diào)到應(yīng)有的θ夾角時(shí)，讓橫封器的熱封件相嚙合，再合上暫時(shí)打開了的傳動(dòng)鏈，橫封傳動(dòng)時(shí)開時(shí)合，且找準(zhǔn)θ夾角也十分麻煩，一般采用甚少。 圖3.5偏心鏈輪機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)特性曲線 調(diào)節(jié)主動(dòng)鏈輪的偏心距同樣亦可達(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-ω0( 1+ e/R)~ω0之間；同樣也可使輸出的極小角速度在 ω0( 1-e/R )～ω0之間。與此同時(shí)，速度極限角ω1、ω2 分別有向π/2、3π/2靠攏的微小變化，包裝機(jī)在規(guī)定的袋長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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3.6。 圖3.6可調(diào)式偏心鏈輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 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(duì)準(zhǔn)傳動(dòng)軸中心，調(diào)節(jié)好之后將其鎖緊即可。偏心鏈輪偏心位置相對(duì)橫封輥的位置調(diào)整見圖3.3。偏心鏈輪與鏈輪1的齒數(shù)相同，前后橫封輥齒輪的齒數(shù)相同，后橫封輥齒輪齒數(shù)是齒輪1齒數(shù)的2倍。這樣，偏心鏈輪沿傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)一圈，鏈輪1與齒輪1也相應(yīng)轉(zhuǎn)一圈，而前后橫封輥齒輪只轉(zhuǎn)半圈。這就是說(shuō)， 偏心鏈輪沿傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)一圈，橫封輥轉(zhuǎn)半圈，對(duì)一袋進(jìn)行封口。經(jīng)主機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)前橫封輥上的A點(diǎn)與后橫封輥上的B點(diǎn)重合時(shí)，調(diào)節(jié)偏心軸的位置，使偏心鏈輪的偏心方向與鏈條緊邊運(yùn)動(dòng)軌跡方向垂直，并使偏心軸處于鏈條緊邊的一側(cè)，然后將齒輪1與后橫封輥齒輪相嚙合即可。 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)。由前分析可知，主動(dòng)鏈輪的輸出角速度的兩個(gè)極限值: （3.10） 兩式左端、為從動(dòng)輪與主動(dòng)輪的角速度之比，用字母i表示，改寫成: （3.11） 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： = （3.12） 式中：Rh-橫封件的回轉(zhuǎn)半徑，故得： （3.13） 在設(shè)計(jì)時(shí)可在規(guī)定袋長(zhǎng)范圍內(nèi)取中間袋長(zhǎng)或稱平均袋長(zhǎng)lp 的熱封計(jì)算值，可使e=0、i=1，由式(3.13)可知： （3.14） 設(shè)偏心鏈輪的轉(zhuǎn)速為n0(r/min)，由于： =πn0/30 （3.15） 則： （3.16） 代入（3.10），可得： ωf=（l/lp）ω0 （3.17） 也可寫if=l/lp。 與式（3.11）聯(lián)立，求得不同袋長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的主動(dòng)鏈的偏心距： ef=±（1-if）R （3.18） 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上鏈輪齒數(shù)選取的優(yōu)先數(shù)列，先取鏈輪的齒數(shù)Z=31，鏈條節(jié)距P取8mm，中心距為300mm，則此偏心鏈輪的節(jié)圓半徑R應(yīng)為： R= （3.19） 則當(dāng)袋長(zhǎng)為100mm時(shí)，偏心鏈輪的偏心距為： （3.20） 令偏心鏈輪（分配軸）的轉(zhuǎn)速為n0，則根據(jù)公式（3.14），可得n0=30r/min。 在裝配和調(diào)整不等速機(jī)構(gòu)時(shí)，可遵循以下方法： 1） 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(zhǎng)值的一邊靠近鏈條主動(dòng)邊。 2） 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） 配上鏈條，完成安裝。 4） 按要求調(diào)節(jié)偏心值到需要的袋長(zhǎng)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(jiǎn)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于鏈輪偏心值，因此受到結(jié)構(gòu)的限制。而且值大側(cè)帶張緊輪擺動(dòng)范圍大，其張力波動(dòng)大，對(duì)運(yùn)動(dòng)不利。另外，此結(jié)構(gòu)不適于高速運(yùn)動(dòng)和可逆?zhèn)鲃?dòng)，速度越高，帶跳動(dòng)越歷害。 3.4剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 利用卷筒包裝材料來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的包裝，都存在著成為單個(gè)包裝產(chǎn)品的切斷工序，切斷的方式根據(jù)熱封方式、包裝材料輸送形式和切斷方法可分為熱切和冷切兩類，熱切如高頻加熱到、脈沖電加熱熔斷和電加熱切刀等；冷切如回轉(zhuǎn)刀、鍘刀、剪刀、和鋸齒刀等多種。 熱切：它是靠薄膜受熱熔化和施加一定壓力而使薄膜分開的一種方法。采用熱切的切斷機(jī)構(gòu)可與橫封機(jī)構(gòu)合在一起，在橫封同時(shí)，進(jìn)行熱切斷。熱切中有高頻加熱刀，電熱絲熔斷及電加熱切刀等。其中高頻加熱刀用在間歇式袋裝機(jī)上，對(duì)聚氟乙烯薄膜袋進(jìn)行封口，同時(shí)完成切斷，實(shí)際是一只具有刃口的電極；電熱絲中間的一根1～2毫米左右直徑的圓電熱絲，根據(jù)需要可選擇斷續(xù)或連續(xù)通入脈沖電流，電熱絲與薄膜直接接觸使熔化的薄膜切斷；電加熱切刀是具有刃及熱量可使薄膜切斷。 冷切及其機(jī)構(gòu)：冷切是利用金屬刀刃的鋒利度使薄膜在橫截面上受剪切力而分開薄膜的料袋方法。下圖3.7為輥刀式切斷裝置。 1-轉(zhuǎn)刀 2-定刀 圖3.7 輥刀式切斷裝置 回轉(zhuǎn)刀切斷機(jī)構(gòu)如圖3.7所示，由轉(zhuǎn)刀與固定組合而成，兩刀的形狀尺寸完全相同，僅安裝方向相反，回轉(zhuǎn)刀順料袋前進(jìn)方向作等速回轉(zhuǎn)，每袋一周，動(dòng)刀與定刀間有微隙，保證無(wú)袋時(shí)不會(huì)打壞刀尖。有袋時(shí)順利分切。工作時(shí)?；剞D(zhuǎn)刀刃與定刀刃間不是全線同時(shí)相遇的，而是在刀刃的的全長(zhǎng)上按1～2左右的傾角依次相遇的，這樣似剪刀一般，更有利于將薄膜分割開。 回轉(zhuǎn)刀切斷包裝袋的速度應(yīng)大于薄膜前進(jìn)的速度。為保持切刀鋒利，兩刃間有微隙，這樣切斷薄膜袋時(shí)，并不是靠?jī)砂呀饘俚度型耆嘤鰜?lái)完成的，而是靠活動(dòng)刀刃線速度大于薄膜袋運(yùn)動(dòng)速度，產(chǎn)生的擠與拉相結(jié)合將薄膜分割開。所以，刀的回轉(zhuǎn)線速度小于薄膜前進(jìn)速度是不行的，即使等于薄膜前進(jìn)的線速度的話，也是切而不斷。只有回轉(zhuǎn)刀比薄膜有較高的線速度，將薄膜剪切變形。強(qiáng)度大大削弱，然后使前一包裝袋趕快離開本體到拉斷作用。 因該回轉(zhuǎn)刀切斷機(jī)構(gòu)不是與橫封機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在一起的，而切斷時(shí)必須切在橫封接縫正中，才能使薄膜袋外形美觀。因而切斷在機(jī)構(gòu)橫封器的下面，有一切斷刀與橫封器間的同步問(wèn)題，解決同步問(wèn)題就必須設(shè)計(jì)切斷機(jī)構(gòu)的相位調(diào)節(jié)裝置。 3.5 剪切相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 剪切相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如下圖3.8所示，相位調(diào)節(jié)裝置可通過(guò)調(diào)節(jié)兩鏈輪的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1-軸套擋環(huán) 2-螺母 3-軸套 4-從動(dòng)鏈輪 5-鍵 6-彈簧 7-六角螺栓 8-軸承 9-主軸 10-剪切輥刀 圖3.8 剪切相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 如圖3.8所示，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)刀軸回轉(zhuǎn)的鏈輪4的軸向固定靠彈簧6的推力，當(dāng)切斷刀工作不與橫封器同步時(shí)，只要用手按圖示向右推動(dòng)鏈輪4，則鏈輪4沿軸9上的鍵5克服彈簧力，離開主動(dòng)鏈輪，并根據(jù)滯后或超前的情況分別對(duì)鏈輪4作逆或順時(shí)針回轉(zhuǎn)一定角度后再將鏈輪4送回原處，與主動(dòng)輪鏈輪鏈條嚙合，即能滿足同步要求。 3.6小結(jié) 在本節(jié)所有內(nèi)容中，偏心鏈輪的設(shè)計(jì)和剪切相位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是難點(diǎn)也是重點(diǎn)。而之所以要設(shè)計(jì)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)和所選的封口系統(tǒng)有直接關(guān)系，所選的連續(xù)性的封口系統(tǒng)，自動(dòng)化高、效率高、人為參與過(guò)程較少，這就帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器所積累的誤差不能通過(guò)人為的消除，這樣不論是對(duì)包裝質(zhì)量、還是包裝美觀度都有很大的影響。同時(shí)，為了節(jié)約成本，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也必不可少，不能因?yàn)榇L(zhǎng)發(fā)生變化就需要跟換橫封器和切斷機(jī)構(gòu)。所以說(shuō)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)體現(xiàn)了整機(jī)的自動(dòng)化程度。 4 鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于本包裝機(jī)整體較小，多數(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)是外形和尺寸的設(shè)計(jì)，力求整機(jī)穩(wěn)定。由于本機(jī)的功率和扭矩非常小，參照其他同類型的機(jī)器，所選用和設(shè)計(jì)的零件都能滿足機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)楸緳C(jī)對(duì)鏈輪使用較多，這里只選取主軸用于減速工作的從動(dòng)鏈輪進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。鏈輪的結(jié)構(gòu)如下圖4.1所示。 圖4.1 鏈輪 4.1 鏈輪的介紹 鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪（小鏈輪和大鏈輪）組成（如圖4.1），通過(guò)鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，鏈傳動(dòng)在機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛。 與摩擦型的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較小；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時(shí)，鏈傳動(dòng)能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。 與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便的多。 鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動(dòng)；不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動(dòng)中。 傳動(dòng)鏈又可以分為短節(jié)距精密滾子鏈（簡(jiǎn)稱滾子鏈）、齒形鏈等類型。其中滾子鏈常用于傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，一般傳遞的功率在100kW以下，鏈速不超過(guò)15m/s，推薦使用的最大傳動(dòng)比imax=8.齒形鏈應(yīng)用較少。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4.2 鏈輪的失效形式 鏈輪和鏈條相比，鏈輪的強(qiáng)度高，使用壽命較長(zhǎng)，所以鏈傳動(dòng)的失效，主要是鏈條的失效，其主要失效形式是 a. 鏈條疲勞破壞. 鏈條各元件在變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)一定循環(huán)次數(shù)，鏈板發(fā)生疲勞斷裂，滾子，套筒表面出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕和疲勞裂紋.在正常潤(rùn)滑條件下，鏈板的疲勞強(qiáng)度是決定鏈傳動(dòng)承載能力的主要因素。 b. 鏈條鉸鏈的磨損 鉸鏈磨損會(huì)使鏈節(jié)距增大而產(chǎn)生跳齒和脫鏈.該失效形式一般發(fā)生在開式或潤(rùn)滑不良的鏈傳動(dòng)中。 c. 鏈條鉸鏈膠合 在潤(rùn)滑不當(dāng)或鏈輪轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，鏈條鉸鏈的銷軸和套筒的工作表面會(huì)因潤(rùn)滑油膜破壞，在高溫，高壓下直接接觸導(dǎo)致兩表面粘結(jié)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)使粘結(jié)部位撕開，形成表面撕開而損壞，稱為膠合，因而要限制鏈傳動(dòng)的極限轉(zhuǎn)速。 d. 鏈板疲勞破壞 鏈在松邊拉力和緊邊拉力的反復(fù)作用下，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板會(huì)發(fā)生疲勞破壞。正常潤(rùn)滑條件下，疲勞強(qiáng)度是限定鏈傳動(dòng)承載能力的主要因素。 e. 過(guò)載拉斷 這種拉斷常發(fā)生于低速重載或嚴(yán)重過(guò)載的傳動(dòng)中。 4.3 鏈輪的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算 由于電機(jī)到主軸的傳動(dòng)比為6，對(duì)于大小鏈輪，根據(jù)鏈輪齒數(shù)的優(yōu)先數(shù)列，小齒數(shù)取17，大齒數(shù)取102，所選的滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)如下： ISO鏈號(hào)：05B；滾子直徑：d1=5mm；內(nèi)鏈節(jié)寬：b1=3mm；銷軸直徑：d2=2.31mm；內(nèi)鏈板高度：h2=7.11mm；排距：pt=5.64mm；抗拉載荷：?jiǎn)闻?.4kN，雙排7.8kN。由于系統(tǒng)的載荷不是很大，單排鏈足以滿足系統(tǒng)的需要，所以鏈選擇單排鏈。最終的滾子鏈的標(biāo)記為：05B-1-54 GB/T1243-1997。 則根據(jù)以上參數(shù)，由公式（4.1）可知鏈輪的分度圓直徑為： d= （4.1） 代入數(shù)據(jù)，則有： d1≈260mm d2≈44mm 根據(jù)公式（4.2）和（4.3）知，鏈輪齒頂圓直徑為： damin= （4.2） damax= （4.3） 則da1=263mm da2=47mm 齒根圓直徑，根據(jù)公式（4.4）： （4.4） 則可得出： =255mm =39mm 齒寬根據(jù)公式（4-.5）可得： b= （4.5） b=2.79mm 齒高根據(jù)公式（4-.6）得： （4.6） 則齒高定為2.7mm。 綜上所述，所選的一對(duì)鏈輪的具體參數(shù)如下表4.1： 表4.1 鏈輪的具體參數(shù) 分度圓直徑d（mm） 齒數(shù)Z 齒頂圓直徑da（mm） 齒根圓直徑df（mm） 齒寬 b（mm） 齒高 ha（mm） 大鏈輪 260 17 263 255 2.79 2.7 小鏈輪 44 102 47 39 2.79