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包装机械计量装置的原理与设计探讨

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包装机械计量装置的原理与设计探讨

发布日期:2017-09-19 作者: 点击:


一、 前 言


随着我国经济建设的快速发展和技术的进步, 市场经济日益繁荣, 人民生活水平日益提高, 消费水平日益增长。高精度小包装商品因其包装精巧, 携带和使用方便, 深受人们的欢迎, 市场需求量越来越大。对小袋商品的包装要求主要表现在两个方面: 一是要求包装外形及式样美观, 吸引顾客的购买欲望, 并对商品有保护作用, 以便在运输销售过程中不出现破损。二是要求包装计量准确, 误差小。在食品包装行业中, 通常采用的计量方式有容积式、称重式、以及计数式等。下面分别讨论这几种计量方式的原理与设计方法。




二、容积式计量


在小型全自动包装机中, 容积式计量通常有量杯式和螺杆式2 种, 而量杯式又分为定容量杯式和可调量杯式。下面分别讨论其原理与设计方法:


工作时, 物料经供料斗1 靠自重落到圆盘7 上, 圆盘上均匀分布数个量杯4 和对应的活门底盖5。当主轴6 带动圆盘7 旋转时,刮板8 将量杯4 上面多余的物料刮去。当量杯转到卸料工位时, 由机构顶开量杯底部的活门5, 于是量杯物料在自重作用下充填到活门下方的容器中, 从而实现物料的计量。该计量机构所确定的物料容量由量杯决定, 不能调整, 若要改变定量, 则要更换量杯。此种方案主要在于结构设计。关于定量计算, 可由物料的重量换算出量杯的体积。


设计时, 可根据不同物料的比重和包装重量要求, 设计出计量量杯系列, 供物料包装计量时选用。


这种计量装置与定容量杯式计量装置的明显区别在于, 计量用的量杯由上量杯2 和下量杯3 两部分组成, 上量杯有一部分套在可以上下移动的下量杯中, 包装容积由上量杯和下量杯共同确定。需要调节包装容积时, 通过转动手轮4,使调节支架5 上下移动, 调节支架5 就会带动下量杯作上下移动, 从而改变下量杯的容积, 也即改变了上量杯和下量杯共同确定的包装容积。其他部分的工作原理与定容量杯式相同。由于是容积计量, 设计时, 可根据待包装物料的最大重量W 1和最小重量W 2计算出相应的物料体积V 1和V 2 ,最大体积V 1和最小体积V 2之差$V = V 1- V 2 就是所需要的最大容积调节量。然后由物料的最大体积V 1计算出量杯的几何尺寸, 由最大体积V 1和最小体积V 2以及最大容积调节量$V 设计计算上下量杯的容积和结构, 再根据装配和调整关系设计出手轮、调节支架等其它结构。对于量杯式计量, 由于计量精度较低, 所以要求物料比重较稳定。


这种计量装置是利用计量螺杆螺旋槽的容腔来计量物料的。工作时, 电机3 通过皮带轮4 带动螺杆轴6 旋转, 螺杆轴6 则带动计量螺杆8 转动, 使计量螺杆8 转过预定的圈数来实现计量。


由于物料的计量是利用螺杆螺旋槽的容腔来实现的, 每圈螺旋槽都有一定的理论容积, 因此, 只要准确地控制计量螺杆转过的圈数, 就能获得较为精确的计量值。物料的重量由下式求出: G= V Qn0其中, 物料的体积V =P2 sD 中t式中: G—每次供送物料的重量; Q—物料比重; n0—每次送料计量螺杆转过的圈数; S —计量螺杆的螺距;D 中—计量螺杆的中径; t—计量螺杆的螺旋槽深度。计量螺杆与通常所说的螺纹件不一样, 结构要简单得多, 其螺旋槽的断面通常为矩形, 可以用铁皮类薄板绕着圆形杆件焊接而成。设计时, 要选择的主要设计参数是计量螺杆的中径D 中、螺旋槽深度t、螺杆的螺距S 和必要的螺杆长度。螺杆式计量一般适用于流动性较好的颗粒状固体物料, 但不宜用于计量比重变化较大的物料。

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三、称重式计量

从计量原理上容易看出, 容积式计量精度不高, 不适合一些流动性差, 比重变化较大或容易结块的物料。对于这些物料, 往往采用称重式计量, 而称重计量装置通常采用电子秤。



称重时, 物料由料斗1 经闸门2 流到输送带4 上, 连续运转的输送带4 将物料送至秤台5 上, 物料的重量使秤台5 下面的支承板弹簧7 发生挠曲变形, 秤台下移, 其位移信号由传感器6 传输给称重调节器3, 使皮带秤可立即测出该段皮带上的物料重量。若重量不符合要求, 称重调节器3可根据传感器6 传来的信号, 来调节闸门2 的开度, 通过控制秤台的位移量来调节秤台上物料的重量, 以保证待称的物料重量稳定在一定范围之内。称重控制系统的性能对计量的精确度起决定作用。在秤体结构设计方面, 主要有板弹簧的设计计算,阻尼器的设定, 传感器的选用等。



四、计数式计量


对于颗粒状物品, 常采用转盘计数式计量方法进行计量。转盘计数式计量装置是利用转盘上的计数板对产品进行计数的, 其原理如图5 所示。在包装时, 转动的定量盘3 上的小孔通过料箱2 的底部时, 料箱中的物料就落入小孔中, 每孔1 粒, 定量盘上的小孔计数额通常分为几组(图示为3 组)。当定量盘3 转到卸料工位时, 物料通过卸料槽4 充入包装容器。该定量装置的设计主要在结构方面。为确保物料能顺利地进入计量盘的小孔中, 常使定量盘3 上的小孔直径略大于物料的直径(约大0. 5~ 1. 0mm )。盘的厚度也比物料厚度稍大些。料箱正面平板1 多采用透明材料, 以利于观测料箱内物料的入孔情况。此板底部与定量盘上表面的间隙不宜过大, 以防多余的物料漏出或被板缝挤碎或刮碎。


五、结束语


这里讨论的几种计量方法中, 容积式计量装置结构简单, 操作方便, 适应性广泛, 对于计量不要求很精确时, 是首选方式。相对容积式计量来说, 称重式计量方法生产效率高, 精度也较高, 适用于比重变化比较大的物料。在计量精度要求较高的生产线上, 可将介绍的皮带电子秤与容积式计量配合使用, 能使计量精度进一步提高。计数式计量, 适用于有固定形状的块状或颗粒状物料。对这3 种计量方法, 应当根据物料的性质, 生产成本, 计量精度等要求来进行选用。


称重式动态定量包装计量装置与容积式定量包装计量装置相比虽然结构复杂、计量速度慢、成本高,但是单机不仅能够满足多品种、多计量的粉粒包装要求,而且计量准确。随着科技进步和组合秤的使用不仅提高了称重式动态计量装置的计量速度,而且大大降低了成本。因此,动态计量包装作为包装行业的发展方向,一定会得以迅速发展和不断提高完善。当然,根据不同物料和不同准确度要求,我们可以选择不同的定量装置满足包装行业的不同需要。


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