包裝機械課程設計小顆粒狀物料自動計量裝置的設計

1、小顆粒狀物料自動計量裝置的設計說明書武漢工業(yè)學院小組成員： 指導老師： 包裝機械課程設計任務書1. 設計目的設計一套能自動完成小顆粒狀物料每分鐘不少于60次的計量裝置（含料斗）2. 設計要求 計料量：1000g 計量精度：小于等于5% 運行狀態(tài)：自動完成進料，計量，卸料動作 計量速度：可調，每分鐘不少于60次3. 約束條件 物料密度：1.01.2g/cm3 物料特性：小顆粒，流動性好，易吸潮，有腐蝕性4. 提交任務二維總裝圖(含三維模型圖），設計說明書，運行動畫 目錄1. 總體方案設計- - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1.1 方案原理說明- - - -

2、- - - - - - - - - - - - - - -12. 處理能力的計算- - - - - - - - - - - - - - - - -22.1 帶式輸送機的相關計算- - - - - - - - - - - - - - - -22.2 分配器的相關計算- - - - - - - - - - - - - - - - -3 2.3 減速器的相關計算- - - - - - - - - - - - - - - - -3 3. 關鍵設備的選型及設計- - - - - - - - - - - - - -43.1 電磁振動給料機的選型- - - - - - - - - - - - - - -43

3、.2 輸送機的選型- - - - - - - - - - - - - - - - - - -63.3 電子皮帶秤的選型- - - - - - - - - - - - - - - - -83.4 分配器排料斗的設計- - - - - - - - - - - - - - - -9 3.5 減速器的設計- - - - - - - - - - - - - - - - - - -114. 總體方案布局- - - - - - - - - - - - - - - - - -125. 總結- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -136. 參考文獻- - - - -

4、 - - - - - - - - - - - - - - -141. 總體方案設計由此次設計要求經我們小組討論決定采用連續(xù)式計重供給的自動控制方式，即以電磁振動給料機給料，由帶式輸送機送料以及皮帶電子秤計量和分配器排料的方式實現整個工藝過程，整體方案原理圖如下圖1-1所示圖1-11.1 方案原理說明物料自料斗通過受控的電磁振動給料機連續(xù)不斷地向帶式輸送機給料，帶式輸送機載著物料以一定速度連續(xù)運轉，由秤和檢重傳感器等組成的皮帶電子秤，對輸送帶一段固定長度上（與秤盤長度相當）上各瞬時載送的物料流量進行檢測，物料流重量的變化由檢重傳感器轉換成相應的電壓信號輸送給電子調節(jié)器，在這里與要求的計量給定值（

5、恒定的電壓信號）作比較，通過運算放大，饋送給可控給料機，操縱給料機作相應的給料調節(jié)（改變各瞬時的給料量），以保證輸送帶各微小長度上載送的物料量控制在允許范圍內，即保持各瞬時輸送帶上的物料重量為恒定值，在輸送帶的末端，裝有接料截面積相同且以一定速度移動的等分截取裝置，即分配器排料斗，對輸送帶排出的物料進行等分截取，從而得到與定量值相同的計量物料，最后由排料斗排給包裝袋，從而完成整個工藝流程，實現物料的連續(xù)計重供給，對于設計中所要求的每分鐘不少于60次的計量則只需要調節(jié)相應的帶速和分配器的轉速即可。其中帶式輸送機的帶速與分配器的轉速由同一臺步進電機通過減速器來驅動，以實現整個流程的啟停同步，使帶式

6、輸送機與分配器能更好的配合，提高整個系統(tǒng)的精確性。2. 處理能力的計算根據題目要求每分鐘不少于60次計量，每次計料量1000g，物料密度1.0-1.2g/cm3，經討論現決定以每分鐘60次，物料密度按1.0g/cm3計算，對于實現不少于60次的計量只需調節(jié)帶速及轉速即可。2.1 帶式輸送機的相關計算由前面數據可知，輸送帶上經過皮帶電子秤計量的物料流量不少于1l/s即可，現以1l/s來計算。經查閱相關文獻，知道帶式輸送機上物料橫截面積與實際裝料斷面等效的理論裝載面積a由a1和a2兩部分組成即a=a1+a2，其中a1=lm+（b-lm）cos2tan/4 a2=lm+（b-lm）cos/2（b-l

7、m）sin/2式中l(wèi)m為中間托輥長度，為托輥槽角，b為物料有效寬度，為物料動堆積角，另外，當帶寬b=2m時，b=b-0.25帶式輸送機的理論裝料截面見下圖1-2圖1-2經多次取值，最終取帶寬b=0.2m，b=0.9b-0.05=0.13m，取lm=0.1m，=300，=200,則a1=lm+（b-lm）cos2tan/4=0.1+(0.13-0.1)cos3002*tan200=0.001444156 m3 a2=lm+（b-lm）cos/2（b-lmsin/2=0.1+0.015cos300*0.015sin300=0.000847427 m3則a=a1+a2=0.002291583 m3又

8、由物料流量為1l/s計算可知帶速v帶=1/0.002291583*1000=0.5m/s取皮帶半徑r=0.1m，則皮帶輪轉速n=v/r*2*3.14=48r/min2.2 分配器的相關計算物料的流量為1l/s，裝袋時必須滿足每袋1000g的重量，也就是說分配接料斗每秒要接1l的物料然后將其送至包裝袋進行裝袋，因為輸送帶上落下的物料流量為每秒1l，也就是說分配器每秒需轉過一個料斗來進行裝載物料，也就是說分配器需每秒轉過一個料斗接料，在下一秒換至第二個料斗接料，如此循環(huán)下去，為此，我們設計每個料斗的體積為兩升，且可調，分配器一共設計6個料斗，進行旋轉運動來完成接料送料，從而分配器的轉速n=10r/

9、min2.3 減速器的相關計算選取步進電機作為原動機，它的轉速可調，讓其轉速和帶式輸送機的皮帶輪轉速相同48r/min，那么帶式輸送機的轉速直接由步進電機通過分速軸提供，而分配器的轉速則由減速器通過減速后提供，則減速器的人傳動比i=48/10=4.8,傳動比太大，采用兩級圓柱齒輪減速器，傳動比分配為i1=2,i2=i/i1=2.4,取一級齒輪z1=21，z2=i1* z1=42,取兩齒輪模數m=2.5，則它們的分度圓直徑分別為d1=m* z1=52.5mm，d2= m* z2=105mm，取齒輪寬度b1=55mm，b2=50mm，取二級齒輪z3=20，z4= i2*z3=48，取其模數m=2.

10、5，則它們的分度圓直徑d3= m* z3=50mm，d4= m* z4=120mm，取兩齒輪的寬度b3=50mm，b4=45mm。綜上可知減速器的各參數分別為：i=4.8 i1=2 i2=i/i1=2.4z1=21 z2=i1* z1=42 m=2.5 d1=m* z1=52.5mm d2= m* z2=105mmb1=55mm b2=50mmz3=20 z4=i2*z3=48 m=2.5 d3= m* z3=50mm d4= m* z4=120mmb3=50mm b4=45mm3. 關鍵設備的選型及設計為滿足本設計任務書的目的和要求，充分體現方案的實時性和先進性，因此在設計本方案時除考慮實現

11、系統(tǒng)基本功能外，還應從影響系統(tǒng)性能個因素著手，根據合理的系統(tǒng)參數，制定合適的工藝路徑，下面將針對系統(tǒng)中個關鍵設備的選型進行敘述。3.1電磁振動給料機的選型根據本次設計的計量要求和約束條件，同時在查找了通用型電磁振動給料機的基本參數后，經過多方面的計算考慮，最終選擇gz05型電磁振動給料機，通用型電磁振動給料機的基本參數及其尺寸見下表1-1。表1-13.1.1 gz05型電磁振動給料機簡介電磁振動被料機用于把物料從貯料倉或其它貯料設備中均勻或定量的供給到受料設備中,是實行流水作業(yè)自動化的必備設備分敞開型和封閉型兩種.可根據要求生產電機振動給料機、給料斗、輸送機。電磁振動給料機結構簡單，操作方便，

12、不需潤化，耗電量?。豢梢跃鶆虻卣{節(jié)給礦量；因此已得到廣泛應用。一般用于松散物料。根據設備性能要求，配置設計時應盡量減少物料對槽體的壓力，按制造廠要求，倉料的有效排口不得大于槽寬的四分之一，物料的流動速度控制在6-18m/min.對給料量較大的物料，料倉底部排料處 應設置足夠高度的攔礦板；為不影響給料機的性能，攔礦板不得固定在槽體上。為使料倉能順利排出，料倉后壁傾角最好設計為55-65度。3.1.2 gz05型電磁給料機的特點1.慣性振動給料機電氣控制采用半波整流電路，可無級調節(jié)給料量，可用于自動控制的生產流程中，實現生產過程自動化。 2.無轉動零部件，不需潤滑，結構簡單，維修方便。 3.慣性振

13、動給料機物料是微拋運動，料槽磨損小。 4.慣性振動給料機采用合金鋼板制成的料槽，可適用輸送高溫磨損嚴重及有腐蝕性的物料等。3.1.3 gz05型電磁振動給料機圖樣經考慮最終選擇給料機的圖樣見下圖1-3，圖1-4 圖1-3 圖1-43.2輸送機的選型由此次課程設計題目“小顆粒狀物料的自動計量裝置的設計”可知小顆粒狀物料在計量后需要裝袋，那就要求我們必須要有相應的輸送裝置來輸送物料，因此我們需要使用到輸送裝置，也就是帶式輸送機，由于我們輸送的物料較輕，我們選用的是輕型帶式輸送機，由前面的計算可知，此輸送帶的帶寬為0.2m，通過電機的帶動，其帶速在滿足物料流量1l/s的情況下它的帶速應為0.5m/s

14、，相應的轉速為48r/min，下面將對帶式輸送機做一下簡單的介紹。3.2.1帶式輸送機的結構原理簡介帶式輸送機是以輸送帶作牽引和承載構件，通過承載物料的輸送帶的運動進行物料輸送的連續(xù)輸送設備，其結構原理如圖1-5所示，輸送帶繞經傳動滾筒和尾部滾筒形成無極環(huán)形帶，上下輸送帶由托輥支承以限制輸送帶的繞曲垂度，拉緊裝置為輸送帶正常運行提供所需的張力，工作時驅動裝置驅動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力驅動輸送帶運行，物料裝在輸送帶上和帶子一起運動，帶式輸送機一般是在端部卸載，當采用專門的卸載裝置時，也可在中間卸載。其機身橫斷面如圖中右下角所示，上段輸送帶利用槽形托輥組支承，稱為上分支或承載段

15、或重段，下段輸送帶由平托輥支承，稱為下分支或回程段或空段，原理上，輸送機上、下分支都可用來完成輸送工作。圖1-53.2.2帶式輸送機的特點1. 輸送物料種類廣泛輸送物料的范圍可以從很細的各種粉狀物料到大塊的礦石，石塊、煤等，以最小的落差輸送精細篩分過的或易碎的物料。由于橡膠輸送帶具有較高的抗腐蝕性，在輸送強腐蝕性或強磨損性物料是維修費用較低，另外他還可以輸送堿性物料和一定溫度熱料，也可運送成件物品。2. 輸送能力范圍寬帶式輸送機的輸送能力可以滿足任何要求的輸送任務，既有輕型帶式輸送機完成輸送量較小的輸送任務，又有大型帶式輸送機實現每小時數千噸甚至上萬噸的輸送任務。3. 靈活的裝卸料帶式輸送機可

16、根據工藝流程要求靈活的從一點活多點受料，也可以向多點或幾個區(qū)段卸料。4. 輸送線路的適應性強5. 可靠性強6. 安全性高7. 費用低3.3電子皮帶秤的選型本次設計的主要目的就是為了計量，因此計量裝置是此次設計的核心內容，由于我們需要完成每分鐘不少于60次的計量，因此我們所選用的計量裝置必須是計量精度和靈敏度都高的裝置，因此我們選擇了電子皮帶秤，型號為ics-st4，它由秤和檢重傳感器組成，與電磁振動給料機形成閉環(huán)回路，由它控制給料機的給料量，通過它可以改變每袋包裝的計料量，能夠很好的滿足我們的要求，下面對電子皮帶秤作簡單介紹如下3.3.1電子皮帶秤簡介 電子皮帶秤承重裝置的秤架結構主要有雙杠桿

17、多托輥式、單托輥式、懸臂式和懸浮式 4種。雙杠桿多托輥式和懸浮式秤架的電子皮帶秤計量段較長，一般為28組托輥，計量準確度高，適用于流量較大、計量準確度要求高的地方。單托輥式和懸臂式秤架的電子皮帶秤的皮帶速度可由制造廠確定，適用于流量較小的地方或控制流量配料用的地方。 稱重顯示器主要有數字顯示和漢字顯示兩種，漢字顯示為數字顯示的升級產品。 稱重顯示器有累計和瞬時流量顯示，具有自動調零、半自動調零、自檢故障、數字標定、流量控制、打印等功能。 漢字顯示除此之外還能顯示速度。漢字顯示在操作時有功能顯示，能更好的幫助使用人員操作。 電子皮帶秤，由秤架，測速傳感器，高精度測重傳感器，電子皮帶秤控制顯示儀表

18、等組成，能對固體物料進行連續(xù)動態(tài)計量 電子皮帶秤稱重橋架安裝于輸送機架上，當物料經過時，計量托輥檢測到皮帶機上的物料重量通過杠桿作用于稱重傳感器，產生一個正比于皮帶載荷的電壓信號。速度傳感器直接連在大直徑測速滾筒上，提供一系列脈沖，每個脈沖表示一個皮帶運動單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號，通過積分運算得出一個瞬時流量值和累積重量值，并分別顯示出來，其結構外形見下圖1-6 圖1-63.3.2電子皮帶秤的主要技術參數1.皮帶秤精度：+/-0.5%2.系統(tǒng)精度： 0.125%3.稱量范圍：08000t/h4.皮帶寬度：5002400mm5.皮帶速度：04m/s

19、 6.遠傳傳輸：1000m7.皮帶輸送機傾角：0108.環(huán)境溫度： 機械：-20+50 儀表： 0409.電源電壓： 220v（+10、-15） 50hz23.4 分配器排料斗的設計 當物料先后經過電磁振動給料斗給料，帶式輸送機輸送以及電子皮帶秤的稱重后，當其從帶式輸送機上落下時，這時就需要物料分配器將秤上的物料接住，然后送到包裝袋中進行包裝，它是整個工藝流程的尾聲，同時也是非常重要的一個環(huán)節(jié)，它需要與帶式輸送機很好的配合，它的每個料斗從接料開始到結束的時間直接控制著每袋包裝產品的重量，下面對本次設計的分配器作如下概述3.4.1分配器排料斗的結構 由前面的計算結果可知，我們所設計的分配器有六個

20、斗，該分配器排料斗的結構見下圖1-7圖1-7 由圖中可以看到每個料斗下面都有一個弧形裝置，它可以移動，從而能夠控制料斗的大小，以實現不同體積物料的裝載，同時設為弧形，可以排料排的更加干凈徹底，而如果是三角形的話就可能導致排料不凈，從而導致每袋包裝物料的重量誤差范圍增大，導致整個系統(tǒng)的精度降低，在分配器轉盤進行旋轉運動的過程中，它將物料排至綠色的下料器，然后直接進行裝袋，完成整個工藝的最后一步。該分配器排料斗可分解為兩部分，分配器與排料斗，兩者結構分別見下圖1-8、1-9圖1-8 圖1-93.5 減速器的設計為實現整個系統(tǒng)的同步啟停以及提高系統(tǒng)的精度，我們采用了同一臺步進電機來驅動帶式輸送機和分

21、配器的運動，而這兩者的速度在滿足題目要求的前提下不會相同，因此這就需要我們引進減速器來實現兩者速度的分配，前面通過分析計算可知，該減速器為二級圓柱齒輪減速器，它的各參數如下：i=4.8 i1=2 i2=i/i1=2.4z1=21 z2=i1* z1=42 m=2.5 d1=m* z1=52.5mm d2= m* z2=105mmb1=55mm b2=50mmz3=20 z4=i2*z3=48 m=2.5 d3= m* z3=50mm d4= m* z4=120mmb3=50mm b4=45mm 該減速器的裝配效果見下圖1-10圖1-104. 總體方案布局通過前面的系統(tǒng)方案原理，處理能力計算以及

22、各關鍵設備的選用和設計，我們已經知道了整個系統(tǒng)是怎樣工作的以及各個設備在系統(tǒng)中所起的作用，現在針對整個系統(tǒng)的布局作如下敘述，整個系統(tǒng)的布局效果見下圖1-11圖1-11該布局中需要注意的就是給料斗和輸送帶的位置，以及輸送帶與分配器之間的相互位置，因為它們是物料輸送的線路，它們之間的配合好壞直接影響著整個系統(tǒng)的精度，它們之間的位置關系見下圖1-12和圖1-13 圖1-12 圖1-135. 總結為期將很長時間的課程設計將要結束了。在這些天的學習中，我學到了很多，也找到了自己身上的不足。感受良多，獲益匪淺。在這些天中，我們小組分工合作、齊心協(xié)力，一起完成了課程設計前的準備工作（閱讀課程設計相關文獻）、

23、小組討論分工。在課程設計的初期我們便對這次任務進行了規(guī)劃和分工。在以后的這些日子中，我們組的成員一起努力，查閱資料、小組討論、對資料進行分析，并在這段時間里完成了方案的原理及整個工藝流程的設計，并最后撰寫課程設計報告及個人總結。我的主要工作是完成課程設計說明書的編寫，當然也參與如何完成設計任務的一系列討論中，我認為要寫出一份好的說明書，就必須對整個方案的原理及系統(tǒng)的工藝流程要相當清楚，否則你可能寫的自己都看不明白，還怎么讓別人看的明白呢在課程設計的過程中，我們經歷了感動，經歷了一起奮斗的酸甜苦辣。也一起分享了成功的喜悅。這次的課程設計對我們每個人來說都是一個挑戰(zhàn)。每個人都有各自的任務，但是如果說你一個人來單獨完成還是有一定困難的，因為有些東西畢竟是你不會的，這時候小組的力量就體現出來了，各司其職，各盡其能。在做好自己任務的同時，積極參與集體的討論以及相互幫組解決一些棘手的問題，共同探討，我們很好的發(fā)揮了集體的效用。和大家想的一樣，我們也會產生一些小矛盾，當然這是不可避免的。在產生小矛盾的時候，我們沒有逃避。重要的是我們如何去解決它。為什么會產生