全自动碳粉灌装机灌装系统的结构设计

1、全自动碳粉灌装机灌装系统的结构设计 摘 要：在传统的机型上设计了新型全自动的碳粉灌装机。灌装机主要分为供料系统、灌装系统和控制系统等部分。主要对灌装系统进行了结构设计和改进，灌装系统设计了螺杆螺旋称量灌装机构，提高了碳粉的计量精确度。开发了独特的灌装口机构，解决了粉料灌装过程中的扬尘和漏粉问题。 关键词：碳粉灌装机；灌装系统；灌装机构 1 概述 灌装机械就是包装机械的重点组成部分，前景非常光明，受到重视的程度越来越高。国内灌装机械在70年代主要靠的是进口，迄今国内灌装机也有着相当一部分的市场，但是还是不排除有部分灌装机需要继续从国外引进1-3。国产的灌装机械在一些关键的部件上还必须通过模仿才能

2、实现设计制造，自动化水平低也是制约灌装机械发展的重要方面。本文设计了自动碳粉灌装机系统，主要对自动灌装系统的设计予以改进设计。 2 碳粉灌装机 碳粉灌装机主要功能是对碳粉颗粒进行相关包装。全自动碳粉灌装机主要由上料系统、灌装系统、输送系统、自动控制系统、理盒系统以及底座支架等组成4-5。总体结构示意图如图1所示。全自动罐装机是由传统机型改进发展出来的，实现了整体的自动化。 3 灌装系统的总体设计 重量计量是灌装系统的关键，做到准确称量将直接对企业的经济效益和企业的信誉产生提升，研究重量计量是灌装系统设计的重点，不能随意设计6-7。本设计研究的计量系统主要是由支架、称料斗、电机和灌装口机构几个部

3、分构成的。在称料斗机构上面，其机构内置有粉料传感器，作用上是用于控制上料的正常运转。若是当粉料的量少到设定的地方的时候，也就是表明这时也就是不满足灌装要求的时候，这时就会操控上料电机进行运转，此刻其机械机构开始向料斗进行送料。若是料斗内的粉料到达了预设的顶部位置的时候，机构内置的传感器就会在这个时候发出来信号，控制系统就会控制上料电机关闭，这时上料的动作也就会停止了。本设计在称量斗中采用了变频电机辅助螺杆计量，变频电机的转速可以调整灌装速度和灌装量。 4 灌装系统关键部件设计 4.1 料斗设计 粉料的下落过程主要是与其倾斜的角度和料斗的形状有着紧密的联系，料斗形状常设计形态就如图2所示，主要形

4、态有梯形和圆锥形。 （a） 圆锥形 （b） 梯形 （c） 梯形 图2 各种料斗形状图 碳粉在料斗中的下料受力示意如图3所示。 图3 碳粉下料受力示意图 如图3，粉末颗粒质量m，重力g=mg，料斗的斜面长l，倾角a，设料斗材料表面摩擦系数和粉末颗粒为，a为粉粒沿斜面下滑时的加速度，为粉粒与料斗表面的摩擦角，若取初始速度为0，则得到： t2= （1） 式（1）中，、d和g均为常量，要使t很小，即小料很快，必须使sin（2-）最大，即2-=90o，所以得到： =45o+argtan/2 （2） 考虑到摩擦角存在的缘故，要使45，也要注意不可过大，不然的话，料斗的容积会变得很小，如若要想使得容积不变化

5、，就需要把料斗高度增加，这样就会使得机构的高升上去，进行加料的话就不方便，也造成了粉尘飞扬情况的出现，因此，综合思考，行业一般采用的为4875。 为防止因料斗面或整个圆锥面倾斜角度一致产生锥口下部堵塞或发生搭桥现象这种情况的发生，文中的料斗四面采用了不同倾角。 粉料提供的快慢既与自身的流动性能有关系也与料斗材质的关系重大，通常机器的料斗在材质的选取上会采用不锈钢或者说是铝及铝合金，材质表面越是光洁，其摩擦系数就是越小，对于下料来说就越是有好处。 4.2 灌装口机构设计 为根除扬粉和漏粉现象在出料管下方安装了灌装口机构。图4表示灌装口机构示意图，图中显示了活动挡板安装在了中部，挡板在螺杆旋转的时

6、刻开启，粉料就会直接进入到空的灌子中去，完成这个动作后档板关闭，把于管壁及螺杆上的残料屏蔽，根除了漏粉，气缸带动活动挡板，方便控制。 1-壳体；2.吸风口；3-空罐位置；4-挡板；5-出料口管壁 图4 新型灌装口机构示意图 另外本设计中所述的灌装口机构有着吸风系统，开始灌装工作时，吸风机同时启动将下落的碳粉吸走，避免了扬粉现象的产生。 4.3 螺旋称量灌装机构 螺杆每圈的旋转槽有带有一定的容积，通过控制好螺杆转数就能实现物料的精确称量。因此可以进一步的提高称重质量，提高称重质量的前提就是提高控制螺杆数的准确度，可以采用齿形带传动，通过塔形结构的小带轮，通过改变带轮上齿形带所在的位置，就能很好地

7、做到计算螺杆转数。另外更进一步来提升精度，可以在螺杆上配备光电码盘。搅拌电机的动力通过传动机构传递至搅动杆处，搅动杆则可以很好地改变粉料的应力分布，从而改善了粉料的流动状态，到达了稳定粉料堆积密度的目的，最终实现计量精度的提升。开始计量时，计量电机使得小带轮带动大带轮转动，光电码盘也开启转动。电磁离合器收到信号后，螺旋轴在离合器和大带轮吸合后转动，当计量螺旋轴及光电码盘转过设定圈数满足要求时，电气控制系统收到信号，大带轮和离合器脱离开来，制动器也制动起来，包装开始进行，完成包装后重复以上动作就可。 图5显示了螺杆螺旋通常采用的单头矩形截面螺旋结构。 1-搅拌器；2-料斗；3-螺旋；4-导管；5

8、-闸门；6-出料口 图5 单头矩形截面螺旋 图6显示了垂直安装的计量螺杆，这样做的优点在于有快速的供料，方便调节供料，使得计量和供料很好的融合，同时避免粉尘乱飞。 图6 螺杆 5 结论 本文在满足灌装机生产使用要求的基础上设计提出了一种操作简单实用以及可靠性更高的灌装机械，在新设计的灌装机械中其单一灌装尺寸被拓展成了灌装的产量可以按用户需要来进行调节的这一种结构形式，更为实用，符合机械设计的要求，本文所设计的灌装系统主要包括了支架，灌装口机构，电机和称料斗这几个大部分。 参考文献： 1黄站立.从世界包装机械发展趋势谈我国的对策j.机电信息，2008（11）：38-41. 2孙凤兰，马喜川.包装机械概论m.印刷工业出版社，1998. 3付又香.我国食品包装机械的现状与发展趋势分析j.湖南人文科技学院学报，2009（02）：72-73. 4夏春燕，刘秀娟，程焰. 灌装机结构综述j.佳木斯大学学报，2000 （02）：176-179. 5孙旭，凌士杰.灌装机控制部分的设计j.自控检测，2007（4）：21-27.