颗粒包装机封口系统的设计

本科毕业设计(论文)题目：颗粒包装机封口系统的设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导教师：2013年05月I颗粒包装机封口系统的设计摘要本论文是对颗粒包装机封口系统的设计，首先以相似类型的颗粒包装机为参考，讨论了许多包装机的封口方法，并指出各个封口方式的优劣，然后重点对热封形式进行研究和设计。依据包装工艺路线，确定了设计方案，根据对比分析结果，确定了横封、纵封以及切断机构的形式，从基本理论、基本工作原理、基本分析方法上对设计作了阐述，并进行了结构设计及相关计算。封口对于包装来说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运输销售，因此对封口系统的详细研究设计就具有了一定的意义。本设计能进一步提高包装机封口系统的性能，并且结构简单、结构尺寸较小，便于安装和维护，操作简单方便。关键词：包装机；纵封；横封；切断IIDesignofSealingSystemforGranulePackagingMachineAbstractThepaperisaboutgranulepackagingmachine,discussesthesealingmethodformanypackagingmachine,andpointsoutthatvarioussealingmethods,andthenfocusontheresearchanddesignoftheheatsealingform.Onthebasisofthepackagingprocess,thedesignschemeisdetermined,accordingtotheresultsofcomparativeanalysis,todeterminethehorizontal,longitudinalsealingandcuttingmechanismofform.Fromthebasictheory,basicprinciple,basicanalysismethodofdesignisexpounded,andthestructuredesignandcalculation.Sealingisanindispensableprocedureforpackaging,onlythesealingtostorageandconvenienttransportationsales,sothedesignofadetailedstudyofthesealingsystemhasacertainsignificance.Thisdesigncanimprovethepropertiesofpackingpackingmachine,andhastheadvantagesofsimplestructure,smallsize,convenientinstallationandmaintenance,theoperationissimpleandconvenient.Keywords：packagingmachine;sealingsystem;transversesealingdavice;theverticalsealingdeviceIII目录1绪论…………………………………………………………………………11.1研究背景及意义……………………………………………………………11.2包装机封口系统简介…………………………………………………………21.3包装机、封口机国内外发展现状……………………………………………51.4本文主要研究工作……………………………………………………………62包装机封口系统总体方案设计……………………………………………72.1总体方案分析…………………………………………………………………72.2总体方案提出…………………………………………………………………72.3总体方案确定…………………………………………………………………92.4传动方案确定…………………………………………………………………102.5小结……………………………………………………………………………113包装机封口系统部件设计…………………………………………………133.1纵封器的设计…………………………………………………………………133.2横封器的设计…………………………………………………………………153.3偏心链轮的设计计算…………………………………………………………153.4剪切机构的设计………………………………………………………………203.5剪切相位调节机构的设计……………………………………………………213.6小结……………………………………………………………………………224链轮的设计计算……………………………………………………………234.1链轮的介绍……………………………………………………………………244.2链轮的失效形式………………………………………………………………244.3链轮的详细设计计算…………………………………………………………244.4链传动的合理布置……………………………………………………………254.5链传动的张紧…………………………………………………………………264.6链条的材料选用………………………………………………………………275结论………………………………………………………………………………28参考文献…………………………………………………………………………29致谢…………………………………………………………………………………30IV毕业设计（论文）知识产权声明……………………………………………31毕业设计（论文）独创性声明………………………………………………323包装机封口系统部件设计5设计图纸和说明书联系QQ25766365383包装机封口系统部件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[2]，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[3]。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。他们均采用电阻加热的封合方法。3包装机封口系统部件设计63.1纵封器的设计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辅助牵引输送作用。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下图3.1所示是纵封执行机构的结构。两纵封辊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者安装板上。当纵封辊轮随轴旋转时，加热器固定不动，持续的对辊子的圆筒壁均匀加热。加热温度通过测温器测量，并由温控表控制器变化范围。纵封器的动力来源在传动系统设计时候已经提到，通过链轮带动了纵封器的主动轴，纵封器的主动轴和被动轴通过一对相互啮合的齿轮同时驱动两轴，使纵封辊实现相对旋转。71-加热线圈2-套筒3-纵封辊4-弹性挡圈5-调节支杆6-导热套筒7-轴承8-纵封轴图3.1纵封器结构图如图3.1所示，纵封装置主要由一对纵封辊1组成，辊子的外圆周表面紧密压合，压合力来自弹簧力的作用。纵封辊分别安装在轴的左端，由螺母固定，使得辊轮可随轴转动。轴7的两端轴承固定安装。另外一轴可以相对滑动，滑动的目的是调节两纵封辊的相对距离和压力，其上端固定一个调节支杆8。在纵封辊的封合圆柱表面上都加工有均匀细密的网纹，以增加封口的牢固度，使热封美观而且质量得到保证。另外，由于纵封辊轮在工作中长时间处于加热状态，并连续相对滚压运转，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40Cr等钢材制造。对于纵封辊轮的受力情况，已知低密度聚乙烯和钢之间的静滑动摩擦系数f=0.27，设调节支杆上的弹簧的预紧力为200N，则对纵封辊产生的摩擦力为：F=200×0.27=54N（3.1）已知纵封辊的直径为D=64mm，由公式T=2FD可得：mmN172826454TT21（3.2）则纵封辊的功率，由公式（3.3）：P纵=9550nT≈181W（3.3）则主轴的功率P=P纵×i=431W（3.4）83.2横封器的设计横封器用于复合薄膜包装袋的横向热熔封合。横封器是将经纵封器进行纵向封合后筒状的包装材料，按照工艺要求的长度规格进行横向封合，按照横封器工作的运动形式，可分为连续运动和间歇运动两种形式。根据设计需要，本次设计中采用连续式纵封装置。因塑料袋装机有连续或间歇运动之分，故横封器在机能、运动形式、实现运动的机构及横封的结构方面往往有较大差异，即使是连续式横封器，若该机仅只需完成单一规格袋的，一般较简单，如要适用多规格可调的袋装机就较为复杂。将一对轴线平行反向等速回转的滚轮的一方或双方加热，在二滚轮中通过封口薄膜进行封焊，其滚轮结构如下图3.2所示，这种结构又称横封器，用来对连续运动的薄膜进行塑料袋横向封口。滚轮依靠支杆4上的弹簧保持弹性接触，其压紧力大小可通过锁紧螺母1和调节套筒2等来获得。其中主动齿轮8带动从动齿轮14等速回转，横封辊也就等速回转接触加热。在滚轮内装有电热丝卷绕后外套钢管的加热棒，电流由碳刷5和滑环（图中未画出）与加热棒中的电热丝相通。滚轮外形呈菱形（见界面A-A），利用留下的圆弧部分封口，在圆弧面上可刻有网状花纹，以利封口美观并保证封口质量。热封辊的有效长度（150mm）必须大于最大袋宽（120mm），热封辊的半径r应使其热封时的线速度与塑料移动速度相等。横封辊材料可用40Cr钢，温度可在100～178摄氏温度范围内调节。1-锁紧螺母2-调节套筒3-机架4-支杆5-碳刷6-横封辊7-横封主动轴8-主动齿轮9-轴套10-从动链轮11-传动链轮12-螺母13-从动轴14-从动齿轮15-弹簧挡圈16-加热棒17-弹性垫片18-支架图3.2横封器9横封器的一些设计计算：由于包装袋袋宽范围为：70-120mm，所以横封辊的长度120mm，这里设计为150mm。由于包装袋的袋长范围为：60-180mm，设计选择的长度为100mm，平均袋长Lp=120mm，单轴热封头头数取q=2，所以横封辊半径r可由下式（3.5）得出：r=2qLp=21202≈38mm（3.5）应用于连续制袋式袋装机上的横封机构有如下一些工艺要求应满足，设计连续式袋装机的横封器应能满足如下一些工艺要求：（1）速度的同步热封时，热封头与连续运动着的袋筒须具有同步的速度。否则，封口部位就可能发生起皱或拉长，甚至断裂等不现象。当袋长规格有变化时，尤其要注意这一点。因此，采用回转型的热封头，由于半径固定不变，往往采用不等速运动机构（如偏心轮机构、转动导杆机构等）来带动，以便适应调节其封合线速度满足热封要求。（2）横封头的不等速运动由于横封时，要求横封头在袋筒运动方向上的线速度和袋筒的运动速度相同，所以横封头必须作不等速运动。此外，工作中的横封头是处于高温状态（温度高于100℃），为了防止包装材料发生过热现象，应使横封头的横封动作结束，就很快速让开，所以横封头也必须作不等速运动，常用的不等速机构有偏心链轮机构和传动导杆机构，本次设计采用的是偏心链轮机构。（3）速度的无极可调当包装机的生