颗粒包装机的总体结构设计【毕业设计论文】

毕业设计 (论文 ) 颗粒包装机的总体结构设计 学 号： 09130180 姓 名： 严密 专 业： 机械工程及自动化 系 别： 机械与电气工程系 指导教师： 李连进 教授 二一三年六月 摘 要 颗粒 包装机一般适用于 食品、医药、茶叶、化工、等产品中松散状、无粘性、细小的颗粒物品的小剂量自动包装 ，主要 由包装材料输送机构、成型机构、封口机构、送料机构、切断机构、机架等组成， 具有操作简单、生产量大、适用范围广等特点。本设计进行了 颗粒 包装机的设计方案论证、包装原理 分析、机械结构设计 和 强度计算等，设计的 颗粒 包装机主要由供料料斗、计量供料、包装薄膜供给、成型、纵封、横封、 定量供料器 、切断、电器加热等组成， 其 工作原理是薄膜卷装在可调节轴向距离的轴上，薄膜经张紧装置、导向滚筒、牵引滚筒进入薄膜导向成型器，形成对折的 U 形结构。进而，纵封辊将薄膜横封成筒状，横封辊将筒状薄膜的底部封口，制成敞口袋，供料机构向敞口袋内充填物料，然后横封辊将敞口袋的口封合，切割装置的切刀将连续包装袋切成单袋，完成包装过程。本机具有 整体性好、运动精度高、工作效率高、安全可靠、操作容易、制造成本低等特点 。 关键词： 颗粒 包装机；结构设计；袋成型；纵封；横封 。 is in in in by by is on an by to a a at of of to of a 录 摘 要 . i . 录 . 绪论 . 1 装机械的作用 . 1 装机械的分类 . 1 粒包装机械的组成 . 2 粒包装机械的发展趋势 . 2 2 颗粒包装机总体结构方案设计 . 4 粒包装机设计参数 . 4 粒包装机的设计方案 . 4 粒包装机总体设计 . 6 行机构 . 6 动系统 . 6 撑形式选择 . 7 体强度设计 . 8 3 包装纸输送机构设计 . 10 装纸输送机构设计 . 10 体强度设计 . 12 4 袋成型机构设计 . 14 成型机构的选择 . 14 鼻成型机构的设计计算 . 15 5 传动系统方案设计 . 19 体传动比分配 . 20 轴转速计算 . 21 轴功率的确定 . 21 轴最小直径估算 . 22 6 热封设计 . 23 封滚轮的设计及计算 . 23 封装置设计 . 25 合调整 . 27 导装置 . 32 结论 . 33 致 谢 . 34 参考文献 . 35 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 1 1 绪论 包装机械是完成全部或部分包装过程的机械。包装过程包括成型、填充、裹包等主要包装工序，以及清洗、干燥、杀菌、贴标等前后包装工序，转送、选别等其他辅助工序。自动 颗粒 包装机是针对 食品、医药、茶叶、化工、等产品中松散状、无粘性、细小的颗粒物品 并能自动进行几道集中工序的包装机，大部分应用于食品、生活行业，跟人们的生活关系密切。 装机械的作用 包装机械是使产品实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。 （ 1）大幅度的提高生产效 率 如 颗粒包装机 的生产率可高达 30000 袋 /h，这是手工 包装 无法比拟的。 （ 2）降低劳动强度，改善劳动条件 如手工包装糖果，一个工人 8 小时要重复动作 80000 多次；如果广泛的采用包装机械代替手工包装，不但能将包装工人从繁重的体力劳动中解救出来，还大大改善了工人的劳动条件。 （ 3）保护环境，节约原材料，降低成本 手工包装液体产品时，易造成产品外溅；包装粉末状产品时，往往造成粉尘飞扬，既污染了环境，又浪费了原材料。采用机械包装能防止产品的散失，既保护了环境，又节约了原材料。 （ 4）改善产品卫生条件，提高产品包装 质量，增强市场的销售能力。 （ 5）延长产品保质期，方便产品的流通 采用真空、换气、无菌等包装机，可使食品等流通范围更加广泛，延长食品的保质期。 （ 6）减少包装场地面积，节约基金投资 采用机械包装，产品和包装材料的供给是比较集中的，各包装工序安排比较紧凑，因而减少了包装的占地面积，可以节约基建投资。 装机械的分类 我国国家标准局 按 主要功能的不同可分为： 充填机 、 干燥机 、 灌装机 、 杀菌机 、 封口机 、 捆扎机 、 裹包机 集装机 、 多功能包装机 、 辅助包装机 、 贴标签机 、北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 2 包装容器制造类 、 清洗机 、 无菌包装机械 、 充填机 。包装机还有 很多其他的分类方法：按产品状态分，有液体、块状、散粒体包装机；按包装作用分，有内包装、外包包装机；按包装行业分，有食品、日用化工、纺织品等包装机；按包装工位分，有单工位、多工位包装机；按自动化程度分，有半自动、全自动包装机等。 粒包装机械的组成 自动 颗粒 包装机主要由以下 6 大部件组成： （ 1） 包装纸输送机构：把圈在筒上的单层包装纸通过设计的绷紧机构以平张薄膜的形式输送到纸袋成型机构。 （ 2） 袋成型机构：把接收到的平张薄膜通过三角板和圆弧槽卷成圆筒状，利于竖封和 供料 。 （ 3） 热定型式封口机构：利用特殊处 理过滚轮的回转，对圆筒状包装纸进行枕式竖封，并在竖封同时利用摩擦牵引包装纸，使之向下运动，保证包装纸的持续成型；横封机构是回转机构，对以竖封的筒状包装纸周期性的封口。所以，结合成型机构，就实现了：卷状平张筒状竖封横封。 （ 4） 送料机构 通常有导管连通容器和灌装带，并可以调节流速大小。 （ 5） 切断机构：在热定型式封口机构持续运转的同时，切断机构通过凸轮回转推动推杆，使切刀周期性的接触，从而从中切断横封的封区。 （ 6） 输送机构：利用带式输送机持续传递已包装好的产品。 粒包装机械的发展趋势 包装机 械发展生产增长最快的是在发展中的国家和地区，发达国家将从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻求合适的生产厂家，特别是在食品加工厂进行投资，提供包装设备。 国外的包装机械发展情况尤其以美国与德国的为代表。美国当前包装机械发展的趋势：微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用，包装机械日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。德国的包装机械，以用户需求为先导提供成套设备，为生产企业提供结构性以及经济性完整的系统方案。在为用户提供生产自动线或生产流水线设北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 3 备的同时，尤 其注重成套设备的完整性，尤其是高技术、高附加值设备，还是较简单的设备，都按配套性要求提供。纵观美国和德国的发展趋势，虽然各有特色，但自动化、高效化、节能化将是包装机械生产商共同的追求。 国内的包装机械发展历史时间短，总体技术水平和生产能力较低，但近年来在国内巨大包装市场的促进以及国外先进技术的影响，发展速度很快，局部技术有了很明显的提高。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 4 2 颗粒包装机总体结构方案设计 粒包装机设计参数 计量方式：容积式计量 计量精度： 5% 包装速度： 50 /分 制袋尺寸：长 55 30源电压： 220 伏 /50 粒包装机的设计方案 方案一： 组成 机构名称 包装纸输送机构 纸袋成型机构 热定型式封口机构 切断机构 机构形式 由供纸辊、导向辊、拉纸辊及切纸刀组成 象鼻成型器 1 对纵封辊， 1 对横封辊 凸轮机构，切刀 功能实现过程 把圈在筒上的单层包装纸通过设计的绷紧机构以平张薄膜的形式输送到 象鼻成型器 ，象鼻成型器 把接收到的平张薄膜通过三角板和圆弧槽卷成圆筒状，利于竖封和灌料；纵封辊 回转，对圆筒状包装纸进行枕式竖封，并在竖封同时利用摩擦牵引包装纸，使之向下运动，保证包装 纸的持续成型；回转的 横封辊 ，对已竖封的筒状包装纸周期性的封口，在热定型式封口机构持续运转的同时，凸轮回转推动推杆上连接的切刀，使两块切刀周期性的接触，从而从中切断横封的封区，产品制成并利用带式输送机持续传递出。 特点 整体机构多利用齿轮、链轮，传力特性良好，运动精确性高，工作效率高，靠操作性强，安全可靠性高，加工容易，互换性良好而制造成本低廉。 方案二： 组成 机构名称 包装纸输送机构 纸袋成型机构 热定型式封口机构 切断机构 机构形式 由 1 个固定在机架上的传动杆套牢卷筒薄膜，令三根传动杆作绷 紧装置 三角形成型器 L 型封口器，横封器 切刀 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 5 功能实现 在此方案中采用间歇式运动，包装袋成型的方式是纸从上方向下运送，运动是由下方的辊轮牵引的。纸通过 三角形 成型器将其卷成圆筒状后继续向下运动。封口成 L 型，将纸筒的纵向开口和底面开口封合，封好后开始进行灌装。灌装好后的纸袋继续向下运动，下面横封器使上开口封合，并由下面的切刀切断。 特点 整体机构多利用齿轮、链轮，传力特性良好，靠操作性强，安全可靠性高，加工容易，封口和切断在一个运动中同时完成，操作简单，但对机构求较高。 机械运动方案评价比较 机械 运动方案评价的方法有 3 种，分别是经验法、数学法和试验法， 课程设计采用经验评价法，根据自己的经验对方案作粗略的定性评价。 表 2机械运动方案评价比较 方案一 方案二 传动机构 执行机构 传动机构 执行机构 系统功能 实现工艺动作的准确性 良好 良好 一般 良好 特定功能 良好 良好 良好 良好 运动性能 转速、行程可调性 良好 一般 一般 一般 运动精度 优 优 良好 良好 动力性能 承载能力 良好 良好 良好 良好 增力特性 良好 良好 良好 良好 传力特性 良好 良好 良好 良好 震动噪声 小 小 一般 一般 工作性能 效率高低 较高 较高 较高 很好 寿命长短 较长 较长 较长 较长 可操作性 便捷 便捷 便捷 便捷 安全性 好 好 好 好 可靠性 好 好 好 好 适用范围 广泛 广泛 有限制 广泛 经济性 加工难易 易 易 易 易 能耗大小 小 小 小 小 制造成本 低 低 低 低 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 6 根据表 2综合比较可知，输送机构选择方案一更加完备，功能更加完善；成型机构优选象鼻成型器更为高效，应用更广泛；封口机构成对出现更好，切断机构也 是优选方案一。在保证基本功能的前提下，方案一的 互换性良好而制造成本低廉，方案二相对的对机构要求比较高，故 我们最后采用了方案一。 粒包装机总体设计 包装机械的总体设计的步骤是：布置执行机构、传动系统和操作件，确定支撑形式和绘制总体布局图。本文主要针对结构设计进行分析，包括支撑形式、成型机构设计、其他结构类的零件设计。 行机构 即布置被包装物品的计量与供送系统、包装材料整理与供送系统、主传送系统、包装执行机构和成品抽出机构。 首先 ， 根据包装工艺路线图，各个执行构件应布置在整体的上部，以便于观察执行情况，并且 颗粒物 受到重力向下流，安装在较高位置可以顺流而下，提高效率。对此，必须注意以下两点： 1、为使执行机构简单紧凑 并尽量缩小其几何尺寸和所占空间位置。原动件应尽可能接近执行构件。 2、为简化传动系统、便于阅试与维修和减少传动件居损对传动梢度的影响 ，要求原动件尽可能集中地布，在一根或少数几根轴上。 实际上，执行构件往往是比较分散的 时 ，可将相近的几个执行机构集中布置成为一个大部件。这样 ， 一台包装机就相当于由若干个大部件所构。 动系统 布置机械传动系统 包括安排动力机、变速与润速装置、传动装置、操纵与控制装置以及抽助装置等的位置。布置气液压传动系统。包括安排动力机、液压马达、油泵、空气压编机、油气管道以及气液压控创箱等装置。 布置传动系统时必须注意的问题有以下几点： 1、选用的方案应力求结构简单、传动链短、且容易配备； 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 7 2、充分利用机体和支承架的内部空间，将动力机和传动件尽量布置在内部或者侧面，以缩小机器外形； 3、在布置传动是应使各执行机构动作协调，例如在远距离传递旋动运动时常采用链传动，但注意到链节的磨损可能会使从动链轮与主动链轮产生相位错移精； 4、 为便于调试，机械传动系统的手动调整装置，最好安置在操作者能观察到有关执行机构工作情况的位置。首先，传动设计部件包括动力机、变速与调速装置、传动装置、操纵与控制装置应置于下方，便于查看并应对工作突发情况。 综合以上考虑 ， 我们把大部分传动系统零件设计在中部以及下部。 撑形式选择 包装机的支撑件有底座、箱体、立柱、横梁等。支撑件的作用是使有关零部件正确定位并保持其相对工作位置。对支撑件的要求 如图 2示 ： 图 2包装机的 支撑形式 （ 1）足够的刚度，支撑件在承受较大载荷时的变形不超过允许值； （ 2）足 够的抗振性，是机器能稳定可靠的工作； （ 3）质量适中，力求节约材料，容易搬运； （ 4）便于零部件的装配调试、操作保养和机器的调运安装； （ 5）外形美观，给人以调和、匀称、稳定、安全的感觉。 常用的支撑形式有“一”型 、“ 1” 型、“口”型。由于工作环境的限制，并北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 8 且生产也仅仅是小批量间歇式生产，故，我们选择“ 1” 型，即立体式。它占地面积小，操作灵活，工序紧凑，很符合我们的设计需求。 体强度设计 （ 1）静刚度 机器中任何一构件均可视为弹性体，在受载后都要产生一定的变形。 水平抗弯刚度 ( / ) m m (2垂直抗弯刚度 ( / )yy m m(2抗扭刚度 ( / ) m m (2式 (2 (2 ： 水平、垂直作用力； M 扭矩， N 扭转角，（）； x ， y 水平 方向和垂直方向的位移。 外壳就是一个立方体 其变形主要分为几部分：立柱自身的变形、连接头部分凸缘的局部变形和与支架发生的接触变形。 弯矩变形 用位移 y 和 表示变形的程度 2 ()3A P a L J(222()6D P a x L J L(2( 2 3 )6A P a L (23B (23C (222( 3 )6D P a x L (2北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 9 式 (2 (2 ： P 作用力 (包括重力 )， N； E 支撑件材料弹性模量， J 支撑件的截面惯性矩， （ 2）扭转变形 用横截面的相对转角 来表示变形的程度 (2式 (2中 ： M 作用扭矩， Nm； L 长度， m； G 弹性剪切模量， （ 3）截面形状与抗弯抗扭间的关系 圆形截面有较高的抗扭刚度，但抗弯强度较差，故宜用于受扭为主的机架。工字形截面的抗弯强度大， 但是抗扭很低故宜用于承受纯弯的机架。方形截面抗弯，抗扭分别低于工字形和圆形截面，有一定的综合性能。 无论圆形、方形或矩形，空心截面的刚度总比实心截面的刚度大，因此支撑件应该做成中空形式。 另外，截面面积不变，加大外形轮廓尺寸，减小壁厚，亦即使材料远离中性轴的位置，可提高截面的抗弯，抗扭刚度。从结构上来看，由于空心矩形内腔容易安设其他零件，故许多机架的截面常采用方形或矩形截面。 槽形截面钢和工字形截面比较，抗弯强度相差不大，抗扭强度又高于工字形截面。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 10 3 包装纸输送机构设计 设计的自动 颗粒 包 装机的 输送机构 没有专门的动力机构，原因有以下几点： (1)包装纸是软的，如果输送不好会使包装纸堆积或者拉断； (2)输送包装纸不需要很大的动力； (3)液体包装机构中的纵封可以在封装包装袋的同时将包装纸向下拉，这样就可以使输送机构中的包装纸按需求送纸，不会出现堆积或者是拉断的可能。 装纸输送机构设计 本设计中，输送机构参考 果包装机卷筒纸连续供纸装置，如图 3 图 3糖果包装纸输送机构 1 2 3 4、 5 6轮 7 8 9 10 11 12 13 14本设计与图 3 不同点 是 ，只需要一个供纸辊、三个导向辊。卷带在被牵引供送时，容易产生拉伸变形或者在接触的辊面上打滑，当纸张力变化或纸卷转动惯量的变化引起供纸速度不稳定时，通过拉簧 12、皮带 7 阻止纸速和张力的突变，保持稳定供纸。 当商标纸和内衬纸的位置不对中时，通过调节螺杆 10 进行调整。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 11 本设计的 颗粒 包装机属于中小袋型包装机，卷材宽度和直径小于 400量较轻， 卷材布置在包装机的上方，更换材料卷方便，便于包装机的总体布局，并采用悬臂支撑式，节省材料。传送机构还包括三个传动辊，包装纸通过供纸辊，接着在传动杆 2、 传动杆 3 上的绕节可使包装纸绷紧，这样可使包装纸稳定的输送下来，不会产生输送过量现象。具体的绕节方式 如图 3示 。三根传动杆外面有可滚动的套筒，可减少包装纸与轴表面的摩擦。 最终设计的纸袋传输机构如下： 图 3包装纸输送机构 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 12 图 3包装纸输送机构示意图 体强度设计 （ 1）静刚度 机器中任何一构件均可视为弹性体，在受载后都要产生一 定的变形。 水平抗弯刚度 ( / ) m m (3垂直抗弯刚度 ( / )yy m m(3抗扭刚度 ( / ) m m (3式 (3(3 ： 水平、垂直作用力； M 扭矩， N 扭转角，（）； 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 13 x ， y 水平方向和垂直方向的位移。 包装纸输送机构 是一个立方体 其变形主要分为几部分：立柱自身的变形、连接头部分凸缘的局部变形和与支架发生的接触变形。 弯矩变形 用位移 y 和 表示变形的程度 2 ()3A P a L J(322()6D P a x L J L(3( 2 3 )6A P a L (33B (33C (322( 3 )6D P a x L (3式 (3 (3 ： P 作用力 (包括重力 )， N； E 支撑件 材料弹性模量， J 支撑件的截面惯性矩， （ 2）扭转变形 用横截面的相对转角 来表示变形的程度 (3式 (3 ： M 作用扭矩， Nm； L 长度， m； G 弹性剪切模量， 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 14 4 袋成型机构设计 袋型容器有很多种类，本设计采用三边封口式。要完成成型填充封口全过程，成型器的选择 是一个关键部分。它的选择与原材料规格、袋型、机器布局等有直接关系。 成型机构的选择 表 4举了常用的几种类型的成型器以及其特点： 表 4常用成型器及其特点 由表 4知， 他们的共同点是利用成型器外表面形状的变化而将平张薄膜逐渐变成对折状态的过程。其中，象鼻成型器它的安装角比三角形及 U 形成型器都要小得多，制袋成型阻力比较小。而制同样的一个袋 此，考虑到整体布局以及空间大小，我们最终采用象鼻成型器。 成型器类型 成型特点 应用范围 适应性 折叠成型时受力状况 是否满足 课程要求 备注 三角板成型器 可将平张薄膜折叠成型 多种机型上应用，尤其当制袋规格较大变化时 良好 差 是 U 形板成型器 可将平张薄膜折叠成型 应用比较广 较好 比三角板成型器好 是 象鼻成型器 可将平张薄膜折叠成型 只能适应一种带宽 较好 弯折平缓，成 型阻力小 是 设计制造比翻领式简单 翻领成型器 可将平张薄膜折叠成型 只能适应一种带宽 较差 成型阻力较大，容易造成拉伸等塑性变形 是 设计、制造和调试比其他成型器复杂 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 15 鼻成型机构的设计计算 象鼻成型器可看作是在 U 型成型器的设 计基础上 ,结构方面作了一些修改而形成的 ,象鼻成型器设计时建议按 125 选用三角形板的安装角 ,并计算三角形顶角 2 值 ,根据所制作空袋袋宽 a 计算三角形板的高 b 。按 U 形成型器的设计方法找准圆弧槽装接位置 L,并取用圆弧部分半径 。 设薄膜的宽度为 2a=90折后的空袋高度为 a=45式机为空袋宽度 )，三角 形板与水平面间的倾斜角即安装角为 ，三角板的顶角为 2 ，薄膜在三角形板上翻折的这一区段长为 b，若不计三角形板的厚度，假定薄膜在对折后两膜间贴得很紧 ,则： 图 4象鼻成型器结构 在直角三角形 ， , ,所以有 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 16 即 在直角三角形 ： , ,所以有 (4对既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸 , 一个定值 ,所以有如下关系 ： tg (4即： )( (4决定三角形成型器的尺寸除顶角外 ,还有三角形板的高 h ,它和制袋的最大尺寸有关 : 式 (4： 能制作最大空袋的高（立式机为带宽） 若满足上述成型器展开平面宽度处处为 则圆弧槽中心线装接位置应有 : (4但这时圆弧槽与三角形板的边线并不相切 ,也就难以装接 ,见图 4 示。实际使用中 ,圆弧槽装接即考虑展开面的宽度与 本相符 ,又考虑与三角形板能顺利装接 ,故只好采用圆弧过渡来解决 ,取 22R L R(4式 (4： R U 型 槽 圆 弧 部 分 的 半 径 , 可 根 据 工 艺 上 需 要 来 取 值 , 亦可按 推荐取用； a 空袋高度 (立式为宽度 )。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 17 图 4象鼻成型器结构 图 4象鼻成型器结构 象鼻成型器的形成还需加装薄膜护边 ,以利控制包装材料跑偏 ,常取护边宽010 。见图 4示。实际使用中又截去三角形板的 分 ,减少成型器尺寸 ,在原三角形板的底边 G 处设置一薄膜导辊 ,让包装材料经这一导辊后直接拉上成型器的 截面处。 最终设计的象鼻成型器如图 4示 ： 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 18 图 4象鼻成型器设计图 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 19 5 传动系统方案设计 要实现包装的全过程，主要是实现包 装的牵引走膜，下料及封切。也就是说从塑料卷筒到最终成品要经过以下过程 ： 图 5连续式自动制袋袋填包装机传动系统 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12动力由减速器输出后，通过带传动带动主轴 运转，再通过主轴分配，形成三路传动，分别驱动定量供料器 8、纵封滚轮 6 以及横封辊 5。三路传动如下： （ 1） 主轴通过齿轮 动二联体齿轮 的齿轮 再经过二联体齿轮 到齿轮 动轴 ，使定量供料器 8 回转。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 20 （ 2） 主轴通过锥齿轮 动无级变速器的轴变速器的输出轴 。 经过差动传动装置，综合伺服电机 11 输出的补偿速度，再经过一对不完全齿轮 动轴旋转，从而驱动纵封滚轮 6 相对回转。 （ 3） 主轴通过锥齿轮 动轴 的 偏心链轮机构 4 输出一个不等速运动，带动齿轮 齿轮 一对 动横封辊相对回转。通过调节偏心链轮的偏心值可以实现热封速度的调整。 作用在纵封滚轮上的牵引力应该与滚轮 受到塑料薄膜给它的力相等，才能使塑料薄膜匀速下滑。 体传动比分配 定量供料装置转动一圈，可以填 6 袋，而机器的包装速度是 3660 袋 /以定量供料装置最多要每分钟转 10 转，所以定量供料装置中心轴的转速为610r/量供料装置的转盘有 6 个定量孔，所以横封器啮合次数应该达到3660 次 /定袋长 80140且再根据产量计算纵封器的转速，如下： 140 60=2R (5R纵封器压辊半径 ，初定为 R=5540 60=2 55 (5 80 36=2R (5 据所有执行机构的轴的转速设定如下传动计算框图： 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 21 图 5传动计算框图 轴转速计算 综合传动计算框图 5轴转速计算如下： n 主轴 =n 电机 i 减速器 (5 其中 机 =8401400 r/ n 主轴 =4270r/轴功率 的确定 P 主轴 =P 电机 带减联 (5式 (5 ： 带 带传动效率，取为 减 蜗轮蜗杆减速器效率，取为 联 联轴器效率，取为 P 主轴 =550 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 22 轴最 小直径估算 n = 3 (5设计轴时一般考虑轴上的键槽对强度的影响，设计时应该根据槽的个数增大尺寸，其经验公式计算如下： d= 3n %41%41 ）（）（ 24 (5因为主轴与减速器由联轴器连接，所以选择标准件联轴器的复合最小轴直经为 d=25 所以主轴最小直径为 5率分配 共有三条传动线需要分配功率一条是横封机构，一条是纵封机构，还有一条是定量供料装置。由于横封机构需要的力相对来说不是很大，所以横封机构分配到的功率为总功率的 1/5 其它两个占总功率的 4/5；纵封相对定量供料装置来说需要的力大一 些，所以它分配到剩下功率的 1/5， 则： P 横封 =P 主轴 51 = (5 P 纵封 = P 主轴 54 53 = (5P 定量 = P 主轴 54 52 = (5北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 23 6 热封设计 塑料薄膜及其复合材料是自动制袋包装机中最常用的包装材料，特别是多层复合薄膜，因为它的气密性良好以及高强度而广泛应用于食品包装中。 塑料薄膜的封口采用热融封合的方法，具体操作是：对塑料薄膜的两个接触面加热，使其处于熔融的热 塑化状态，再给封接部位施压，使薄膜两个封接面融合密封牢固。影响封合质量的因素主要是加热温度、封合压力和和作用时间。热融封合的方法有多种形式，最常用的是电阻加热法和脉冲加热法，另外还有高频电加热封合、超声波加热封合、电磁加热封合和红外线加热封合等。每种方法均适用于一定品种范围的塑料材料。在自动制袋装填包装机中，广泛应用电阻加热的热融封合方法，因其具有机构简单，调控方便的特点。而且，用于食品包装的薄膜主要是聚乙烯及其复合材料居多，也就是说主要以聚乙烯为热封合材料，因此用电阻加热封合法是完全能满足要求的。 连续制 袋包装机中有两个封合装置：纵封装置和横封装置，分别实现包装袋的纵缝封接和横向封合切断。他们均采用电阻加热的封合方法。 封滚轮的设计及计算 在连续式自动制袋装填包装机中，由于薄膜连续输送，因此其纵缝封接是连续进行的。为此采用一对滚轮式电阻加热的热融封接器来实现连续纵封。在此，热融封接滚轮不仅完成包装薄膜制袋的纵向热封，同时还起到对包装薄膜的牵引输送作用。也就是说，牵引和纵封是同时进行的，牵引滚轮同时也是纵封滚轮。如图示是纵封牵引滚轮的结构。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 24 图 6纵封装置 1纵封滚轮 2加热器 3 螺母 4箱体 5支架 6支杆 7锁紧螺母 8调节套筒 9弹簧 10调心球轴承 11齿轮 12轴 13轴承座 14不完全齿轮 如 图 6示， 纵封装置主要由一对滚轮 1 组成，滚轮的外圆周表面紧密压合，压合力来自弹簧力的作用。纵封滚轮 1 分别安装在轴 12 的左端，由螺母固定，使滚轮可随轴转动。轴 12 的两端轴承固定安装；而短轴的左边轴承座 10 可滑动，其右边的固定轴承座装置一个调心轴承，因此轴承座可在箱体 4 的滑槽内作滑动微调。由于受弹簧 力的作用，可调轴承座 10 受压内移，使两个滚轮紧密压合。两滚轮间的压力可以调整，当拧紧调节套筒 8 时，弹簧 9 压缩，使压力增大，放松调节套筒则压力减小。圆螺母 7 用来锁紧调节套筒。 两纵封滚轮的圆筒内均装有加热器，发热元件一般用电阻发热线圈，绕装在支座上，再通过支座安装在轴承座或安装板上。当纵封滚轮随轴旋转时，加热器固定不动，持续的对滚轮的圆筒壁均匀加热。加热温度通过测温器测量，并由温控表控制其变化范围。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 25 纵封滚轮的动力来自不完全齿轮 14，由传动机构带动齿轮 14 旋转，通过相互啮合的齿轮同时驱动两个轴，使纵封滚轮实现 相对旋转。 在纵封滚轮的封合圆柱面上都加工有均匀细密的网纹，以增加封口的牢固度 ,使热封缝美观而且质量保证。另外，由于纵封滚轮在工作中长时间处于加热状态，并作连续相对滚压运转，因此需要有较好的综合力学性能。在实际生产中可采用合金结构钢加工，如 40钢材制造。 封装置设计 横封装置用于复合薄膜包装袋的横向热融封合，在热封的同时起到分切包装袋的作用。当然 ,有些包装机设有独立的分切装置，但采用横封同时分切的方式是连续式自动制袋装填包装机的共同趋势。因为横封切断合二为一不但简化了传动机构，而且对有色标薄膜带的分 切更准确，封切质量更高，生产效率更高。 如 图 6示 ，横封装置的结构，图中的一对横封辊 1 和 2 都具有两个封合面，对称布置，相对旋转一周则可封切两次 ,完成两袋包装。 横封辊 1 的两端装有滑套轴承 17，通过轴瓦套 16 固定在支撑座 19 和安装板15 上。横封辊 2 两端的滑套轴承装配在滑动轴承座 3 上，左右两个滑动轴承座可以在支撑座 19 和安装板 15 的滑槽内移动。受弹簧力的作用，横封辊 2 相横封辊 1压合，两辊的左右圆环部分的圆周面保持紧密接触。两辊压合力可以调节，当旋紧调节套筒 5 时，弹簧 8 压缩，使压力增大 ,放松调节套筒则压力减小 。圆螺母 4用来锁紧调节套筒。动力有双联链轮 10 输入，经中间双联齿轮 13 带动横封双联齿轮 12，然后由相互啮合的齿轮驱动两个横封辊作相对回转，实现封切。 横封辊的发热源来自电热管 20。电热管从横封辊的轴端穿入，其穿入长度应比横封辊的封切面稍长，以确保封切面受热均匀。由于在运行过程中电热管随横封辊一起旋转，因此需要在横封辊轴端装配电刷环 18，通过电刷导入电源。横封辊的温度，通过测温头测定，再由温控表调节，测温头可装配在滑动轴承座 3 或轴瓦套 16 上。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 26 图 6横封装置 1， 2横封辊 3滑动轴承座 4横封辊 5齿轮 6键 7二联体齿轮 8轴承 9螺栓 10调压支杆 11电热管 12隔热套筒 13触电凸台 14绝缘套筒 15导线 横封辊的结构有两种形式，分别是整体加工式和装配式。整体加工式的横封辊是将回转轴和热封板加工成一体，如下图所示，切刀 3 和刀板 2 分别装嵌在两辊的槽隙内，由螺钉固定。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 27 图 6整体加工式横封辊结构 1， 4辊体 2刀板 3切刀 5电热管 横封辊的缝合面同样加工有花纹，样式与纵封辊一致。至于完成分切 动作的刀具，加工及材料有一定要求。一般情况下，带刃口的刀具可用 料加工，刀口热处理