轴向拉伸膜包装机在造纸行业的应用【直接打印】

1、轴向拉伸膜包装机在造纸行业的应用 摘要：轴向拉伸膜包装机是我公司成功开发的一种新型的包装设备，它利用PE拉伸膜对纸垛进行全裹包装，而且包装效果好、效率高，该设备已于2021年12月在印尼APP Tjiwi Kimia 正常运行。下面就该包装设备的结构功能、张力的控制、自动夹膜引膜切膜作些表达说明。关键词：轴向拉伸膜包装机；旋转机构；拉伸膜架；张力控制；1 引言 轴向拉伸膜包装机(以下简称包装机)为一台组合设备，其主要由包装机主机架、缠绕膜架、自动夹膜断膜装置等设备组合而成。目前国内造纸行业所使用的PE拉伸膜包装机大局部采用半自动半人工的方法，现代化程度及包装能力还有很大的提升空间，而且包装的外

2、观也不很理想，PE拉伸膜的拉力不恒定有时导致拉伸膜拉断。另外国内外用拉伸膜作为包装材料单体包装面积小，当用于平板纸垛时包装速度很难提高，单一的提高设备运行速度是很难到达一定的包装能力的，况且一味地增加速度，给设备的可靠性，平安性，本钱都带来巨大的影响，这也是目前半自动包装机面临的大问题。因此要提高包装能力，就必须减少手动操作时间，提高自动化程度。我们就考虑采用一种比拟实用的机构，包括自动引膜切膜等机构，来代替人工操作，减少操作时间；另外分析包装效果不美观，膜拉断的原因，就要考虑选用恒力驱动送膜。 2 包装机整体介绍目前在成品纸包装中都采用PE拉伸膜包装机，它分为轴向和径向两种包装方式，无论轴向

3、还是径向包装，包装拉伸原理是一致的，它都是利用PE拉伸膜的拉伸进行包装。PE拉伸膜也称缠绕膜或弹性薄膜或裹包薄膜，具有自粘性，在包装过程中不需要进行热收缩处理。它具有以下特点：抗穿刺撕裂性能强、收缩记忆持久、延伸性好、透明度好，拉伸强度高，单面粘性好，防腐蚀，环保。拉伸膜的包装都须经过拉伸，其拉伸形式分为两种：一种是直接拉伸，一种是预拉伸。直接拉伸是在被包装品与缠绕膜之间完成拉伸，这种方法拉伸倍率低(约15%20%)，假设拉伸倍率超过55%60%，超过了薄膜原有的屈服点，膜宽了减少了，穿刺性能也损失掉，膜很容易断；而且在60%拉伸率下，如果拉力还很大，对于轻的货物，很可能使货物变形。预拉伸又分

4、为两种：一种是辊预拉伸，一种是电动拉伸。而辊预拉伸是由两根辊完成的，棍子之间是由齿轮单元连结在一起，拉伸倍率可以依齿轮比不同而不同，拉力由转盘产生，由于拉伸是在短距离内产生，辊和膜之间的摩擦力又大，所以膜宽不缩，薄膜原有的穿刺性能也保持下来了。而在实际缠绕时并没有拉伸发生，从而减少了由于锋利的边或角造成的断裂，这种预拉伸可以使拉伸倍率提高到110。电动预拉伸的拉伸机理与辊预拉伸相同，不同的是两辊由电带动，拉伸完全与被包装品的转动无关。所以适应性更强，轻的、重的、无规那么的货物都适用，由于包装时张力低，所以这种方法预拉伸倍率高达200%，大大地节约材料降低本钱。适合膜厚1524m。下面介绍的轴向

5、拉伸膜包装机就是采用拉伸膜电动预拉伸方式，同时拉伸膜随膜架旋转对纸垛进行全裹包装，详见图1；它主要由机架、旋转机构、膜架局部、自动夹膜焊膜机构组成。机架采用刚性结构；旋转机构采用减速机驱动，齿轮传动。减速机通过齿轮驱动回转支承旋转，旋转架跟回转支承联接在一起，随之旋转；膜架安装在旋转架上，可使膜卷在旋转架上下移动，且可与旋转架一起绕旋转中心旋转。自动夹膜焊膜机构采用气缸驱动，可实现对膜的夹紧和切断。包装过程：准备就绪后，纸垛进入包装机工位自动对中；膜架装置在旋转机构装置的带动下绕被包纸垛作圆周运动，对纸垛进行包装。包装完成后，夹膜装置自动升起将膜夹紧，然后自动焊膜装置将膜切断并同时进行焊接，最

6、后回位。这种结构形式及原理跟现阶段半自动包装机相似。现着重就PE拉伸膜的张力控制、自动夹膜焊膜机构两关键局部作详细介绍。 图1 1.机架 机构 3.膜架装置 4.夹膜机构 5.焊膜机构 6.压紧装置 3.1 张力控制的改善 原有结构的缺乏原有的膜架装置简图见图2，膜卷被搁置在气胀轴上，气胀轴与磁粉制动器通过齿轮副传递力矩，整套机构安装在旋转机构上，并可以上下移动以检测被包装产品从而找准包装中心位置。通过磁粉制器的恒制动力矩输出力矩可通过整流器来调整电流，控制膜的拉伸张力。近年来，半自动拉伸膜包装机一直采用这种结构，经过屡次使用发现它有些缺乏之处。由于拉伸膜在包装过程中，随着膜卷直径的变化，而力

7、矩一定的情况下，就会导致施加在拉伸膜上应力的变化。故拉伸膜的拉伸量也是在时时变化，这就影响了包装效果，严重时会导致拉伸膜被穿透并拉断。 图2 1.磁粉制动器 2.齿轮组 解决的措施为了解决以上问题，我们考虑在现有机构上增加一接近开关，用于检测膜卷的转动圈数，根据转动圈数的多少来显示膜卷直径的变化，根据膜卷直径的变化来控制膜的张力。后经实践，由于膜太薄，很难精确地检测膜卷直径变化，效果不好。经过屡次探索，我们采用变频电机驱动来送膜，利用变频电机的恒力矩驱动送膜辊，由送膜辊外表线速度与旋转机构的线速度之差来拉伸PE拉伸膜对纸卷进行包装，旋转架的线速度是送膜辊外表线速度的2-3倍。膜架装置的主要组成

8、局部：驱动电机、感应装置、活动压膜装置、弹簧锁、机架。工作原理详细见图3.采用双驱动链条传动，驱动辊1跟驱动辊2之间线速度存在速度差，拉伸膜首先在此实现拉伸；旋转机构跟驱动辊1的线速度也存在速度差，并且可以通过变频器调整，拉伸膜在此实现二次拉伸。 图3理论分析和计算现根据工作原理和PE拉伸膜特性，对电机驱动、拉伸量及速度匹配进行分析计算。1PE拉伸膜技术指标：热收缩率 纵向 70； 横向 30拉伸强度 纵向 27MP；横向 29MP断裂拉长率 纵向 360；横向 510根据目前实际运行过程中，如果纵向拉伸度大于350-400%会出现横向收缩严重的情况，包装外表平整度差，如果小于200%又会出现

9、包装不紧，出现松散的现象，一般E拉伸膜在包装时的预拉伸度在200%-300%之间，可使包装后的外表相比照拟平整比拟美观。纸品包装膜的厚度一般选用30-40um厚的膜。2电机的选择制动力矩的选择，根据公式：=P/A：PE拉伸膜拉伸强度 MpaP：拉伸力 NA：单张膜的横截面积 按以下参数来计算：=27Mpa 根据拉伸膜的标准直径250mm，驱动辊直径为：60mm因此需要的最大力矩为：T为拉伸的最大力矩 Nmr为驱动辊1半径 m对于PE拉伸膜制动力矩，实际应用不可能到达Nm力矩，主要考虑控制失误后膜被拉断而不会损坏制动器，正常使用时力矩大约10Nm 旋转架的旋转速度不能太快，现阶段取n=/min，

10、电机变频调速。根据预拉伸度在200%-300%之间，旋转架线速度应为送膜辊工作线速度的2-3倍旋转架导致膜的速度为：其中R为旋转架的旋转半径同样，折算到送膜辊上的线速度也为：计算得，为驱动辊1的角速度.假设膜跟驱动辊无相当滑动，根据转矩及转速选用ABB电机，型号为：MQAEJ-0.55-8P-BB,A , P=0.55kw n680r/min 堵转力矩为：13.5N.M可知此时膜由于旋转架的线速度与送膜辊外表线速度不一致，形成了第二次拉伸。故第二次拉伸为： 3实际拉伸量的设定采用了双驱动，实现预拉伸，原因如下：A 膜分两次实现拉伸，在拉伸量一样的情况下，可防止膜由于突然拉伸过大而导致膜拉断。B

11、 首先拉伸可使得在两个驱动辊之间形成张力，膜能更好地贴住送膜辊，这样对送膜是更加有利的取电机驱动链轮齿数为：23取驱动辊1小链轮齿数为：23个取驱动辊2大链轮齿数为：27个 D2=82假设无滑动，那么拉伸了 27/231. 2倍由于旋转架减速机及送膜电机都采用变频调速。要使拉伸膜拉得更紧，可降低膜架电动输出频率。根据现在设计使用情况，现有的电机送出的拉伸膜拉力恒定，包装效果良好。调好后，不存在膜拉断现象。4旋转架的速度匹配当标准纸垛规格为：长度787mm 宽度1094mm 高度 1200mm：旋转架转速3r/min膜宽：500mm纸垛周长：(787+1094)x2 mm3762mm现设定在包装

12、过程中，膜迭150mm，剩350mm,包覆层一层，故：圈数N1200/350圈考虑起点与终点包装衔接不严密等，可在对接处多包装1圈，故：取N=5圈目前纯PE拉伸膜包装好的纸卷大多数是进中间仓库储存，储存时间不长，一般只需要包一到二层膜。对于生活用纸一般厂家要求大卷出售给其他厂家再次加工，加上生活用纸的特性，需要对其进行多层包装。这些在包装前进行设定都是可以实现的。5拉伸膜张力控制的实现在硬件方面，采用西门子CPU 315-2 DP作为控制器，并用模拟量输出模块进行速度的控制，电机变频器采用西门子440系列；在软件程序方面，采用西门子step 7软件进行程序的编辑，下述为旋转机构进行自动调节速度

13、的局部程序： A #Wrapping 启动包装程序； L S5T#1S SE T 108 A #Wrapping A #FilmElivatorUP 缠绕膜架升起，设定旋转架初始速度1000； JNB _006 L 1000 T #Rotspeed_006: NOP 0 A #Wrapping A #TopWrapping 开始顶部包装时，设定旋转架速度30000； JNB _007 L 30000 T #Rotspeed_007: NOP 0 A #Wrapping A #FilmElivatorDown 缠绕膜架下降，设定旋转架速度24000； JNB _008 L 24000 T #Ro

14、tspeed_008: NOP 0 A #Wrapping A #HomeFound JNB _009 L 0 T #Rotspeed_009: NOP 0 A #TIM12 JNB _00a L 21000 设定缠绕膜架的送膜辊的初始速度21000； T #FilmElivatorVelocity _00a: NOP 0 AN #TIM12 JNB _00b L 18000 自动降速至18000； T #FilmElivatorVelocity_00b: NOP 0 CALL FC 60 调用FC60, 匹配旋转架与送膜辊的速度； IN0 :=#Rotspeed IN1 :=700 IN2

15、:=700 IN4 :=L#0 OUT5:=#FilmFeedVelocity NOP 0 A #Man_Already JNB _00c L 6000 T #FilmFeedVelocity_00c: NOP 0调用FC60 A( A( A( L #IN1 L #IN2 +I T #TEMP7 AN OV SAVE CLR A BR ) JNB M001 L #TEMP7 L 2 *I T #TEMP6 AN OV SAVE CLR M001: A BR ) JNB M002 L #TEMP6 L 24 /I T #TEMP10 AN OV SAVE CLR M002: A BR ) JNB

16、 M003 L #TEMP10 ITD T #TEMP11M003: NOP 0 A( A( A( L #IN0 L #IN3 /I T #TEMP8 AN OV SAVE CLR A BR ) JNB M004 L #TEMP8 ITD T #TEMP12 SET SAVE CLR M004: A BR ) JNB M005 L #TEMP11 L #TEMP12 *D T #TEMP13 AN OV SAVE CLR M005: A BR ) JNB M006 L #TEMP13 L #IN4 +D T #TEMP13M006: NOP 0 L #TEMP13 T #OUT5 NOP 0

17、A( L #TEMP13 L L#24000 =D ) JNB M007 L 24000 T #OUT5M007: NOP 0 A( L #TEMP13 L L#100 =D ) JNB M008 L 500 T #OUT5M008: NOP 03.2 自动引膜切膜机构 功能描述为了提高包装能力，就必须提高操作的自动化程度，对此，增加用气缸控制的自动夹膜机构参见图4和焊膜机构参见图5。 图4 夹子 2.夹子开合控制气缸 自动切膜焊膜机构主要由切膜、焊膜、摆动机架构成，详细见图5。切膜焊膜、 摆动机架分别由气缸驱动。当包装机开始包装时，夹膜机构竖起来将膜夹紧，然后旋转架开始旋转，对纸垛进行包装。在包装过程中，夹膜机构翻开将膜从机构中拉出。当包到倒数最后一圈时，左边夹膜臂开始竖起，待膜绕过夹臂后，右边夹臂竖起将膜夹住，同时切膜焊膜机构在气缸作用