枕式包裝機傳動系統(tǒng)設(shè)計

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1、袋式包裝機的傳動系統(tǒng)設(shè)計 1 緒論 1.1 國內(nèi)外包裝設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀 我國包裝機械工業(yè)起步較晚, 很長時間都沒有形成一個獨立的行業(yè)。20 世紀80 年代初, 我國政府發(fā)布的機械產(chǎn)品目錄中還沒有包裝機械這一門類。70 年代中期以前, 我國商品包裝的技術(shù)裝備相當(dāng)落后。大多數(shù)食品企業(yè)都采用作坊式生產(chǎn)、手工包裝和散裝銷售, 僅有糖果、煙草等幾個領(lǐng)域使用機械包裝。目前, 我國從事包裝食品機械生產(chǎn)的縣以上企業(yè)約有3300 多家, 其中合資企業(yè)120 余家, 從業(yè)人員55 萬人, 科研單位130 余個, 產(chǎn)品品種達3000 多種。產(chǎn)品的技術(shù)水平和自動化程度都有很大提高, 許多產(chǎn)品已由單一機械型向機

2、電一體化型轉(zhuǎn)變, 電器控制由普通電器向可編程和計算機控制轉(zhuǎn)變, 并由提供單機向提供成套生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變,該行業(yè)已成為我國機械工業(yè)14 個大行業(yè)之一。預(yù)計到2005 年, 包裝和食品機械年產(chǎn)值達到440 億元左右, 產(chǎn)品品種達到4000 多種, 基本滿足我國食品工業(yè)和包裝工業(yè)的需要。 　　改革開放以來, 我國包裝機械行業(yè)的發(fā)展取得了很大進步, 但與世界先進水平相比, 還存在較大差距。主要表現(xiàn)在我國包裝機械產(chǎn)品控制水平較低, 高新技術(shù)應(yīng)用少, 新材料、新工藝推廣慢, 大約只有5% 的產(chǎn)品能達到發(fā)達國家20 世紀90 年代初期水平, 總體水平比發(fā)達國家落后20 年左右。隨著包裝機械行業(yè)發(fā)展, 應(yīng)重視各種

3、新技術(shù)、新材料、新工藝在包裝機械上的應(yīng)用, 如光纖技術(shù)、生物工程技術(shù)、機電一體化技術(shù)、人工智能技術(shù)和納米技術(shù)等。要加快在包裝機械生產(chǎn)企業(yè)中推廣計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助生產(chǎn)工藝技術(shù)(CA PP) 及計算機集成制造系統(tǒng)(C IM S) ,上述技術(shù)的推廣應(yīng)用, 可使產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)準備及制造周期縮短30% 左右。同時可以完成高速機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計和精密加工, 使得包裝機結(jié)構(gòu)緊湊、造價低、運動平穩(wěn)、使用壽命長。目前, 國內(nèi)包裝機械產(chǎn)品系列化水平低, 品種少, 缺門產(chǎn)品多, 包裝機對包裝物的適應(yīng)性較差。采用模塊化設(shè)計思想, 可將計量裝置、制袋成形器、物料輸送、包裝材料輸送、熱封裝置和打

4、碼裝置等設(shè)計成多種標(biāo)準模塊, 通過標(biāo)準模塊的合理組合, 以適應(yīng)不同物料特性、不同材料種類和不同包裝容量的要求。逐步加大包裝機標(biāo)準件與外購部件的比例, 突出包裝機械的特殊制造功能, 促進包裝機械生產(chǎn)在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)標(biāo)準化、通用化和系列化。同時引進國際上承認的標(biāo)準來規(guī)范企業(yè)的生產(chǎn)行為也是提高包裝機械產(chǎn)品標(biāo)準化水平的重要途徑。國產(chǎn)高水平高速度的包裝機, 為了保證其主機質(zhì)量和可靠性, 不得不花高價購買進口電器元件和氣動元件。這就說明要提高國產(chǎn)包裝機械的質(zhì)量, 必須重視基礎(chǔ)件的研制以及配套件的技術(shù)水平的提高, 研制與包裝機配套的高水平的真空泵、真空閥、灌裝高速電磁閥、傳感器、變頻電機及電器控制元件, 開

5、發(fā)各種在線或離線的檢測設(shè)備,以進行重量檢測、異物檢測、金屬檢測和真空度檢測等, 提高整體技術(shù)水平。 國外包裝機械企業(yè)成功的經(jīng)驗表明, 企業(yè)用于研究與開發(fā)的投資如果占銷售額的1% , 企業(yè)難以生存, 占2% 可勉強維持, 占5% 才有競爭力,而我國包裝機械企業(yè)的研發(fā)平均投資水平不足1%。只有加大科技投入, 鼓勵科研院所加入企業(yè)集團, 多渠道多層次的增加科研經(jīng)費, 才能開發(fā)出產(chǎn)銷對路的高技術(shù)產(chǎn)品。根據(jù)中國包裝網(wǎng)絡(luò)管理中心對全國包裝企業(yè)網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)開展情況調(diào)查顯示, 有35% 的包裝企業(yè)經(jīng)常使用互聯(lián)網(wǎng), 15% 的企業(yè)建有網(wǎng)站,10% 建有企業(yè)內(nèi)部的電子商務(wù)管理系統(tǒng), 有60%的企業(yè)認為需要電子

6、商務(wù)服務(wù)。在2001 年內(nèi)使用電子商務(wù)平臺的企業(yè)占40% 以上。調(diào)查充分顯示電子商務(wù)在中國包裝業(yè)有廣闊前景。我國包裝機械行業(yè)由于產(chǎn)品自身的特點, 非常適合網(wǎng)上貿(mào)易。網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟的發(fā)展, 從根本上打破了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營運作模式, 建議企業(yè)要加強自身的信息化和網(wǎng)絡(luò)化建設(shè), 將傳統(tǒng)的營銷模式盡快與網(wǎng)絡(luò)營銷接軌, 利用已有的電子商務(wù)平臺開展產(chǎn)品的供求信息發(fā)布, 利用網(wǎng)絡(luò)探索新的業(yè)務(wù)合作伙伴, 提升企業(yè)的產(chǎn)品服務(wù)和營銷水平。 1.2包裝工業(yè)的概況及技術(shù)方法 1.2.1包裝工業(yè)的概況 包裝機工業(yè)作為一門新興工業(yè)，具有明顯的時代特征，它既是配套工業(yè)，是當(dāng)今的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。在日益發(fā)展的市場經(jīng)濟中，包裝工業(yè)對其

7、他工業(yè)的發(fā)展起到了推動作用。主要表現(xiàn)在相關(guān)工業(yè)的發(fā)展方面：從所用包裝材料看，它推動了造紙工業(yè)、塑料工業(yè)、冶金工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等部門的發(fā)展；從包裝技術(shù)方面看，它對機械工業(yè)、電子工業(yè)、印刷工業(yè)、新材料工業(yè)以及裝潢設(shè)計等方面提出了更高的要求；從消費領(lǐng)域看，對食品、飲料、糧食、醫(yī)藥及日用化工品等，起到了重要的促進作用。 中國的包裝工業(yè)，由上世紀80年代開始騰飛，經(jīng)過了十幾年時間的發(fā)展而初具規(guī)模，特別是食品包裝業(yè)，更是飛速發(fā)展，取得了長足的進步。這一切主要表現(xiàn)在包裝工業(yè)不斷完善，包裝技術(shù)不斷改進，包裝材料不斷創(chuàng)新。 對于食品包裝，其產(chǎn)品已呈現(xiàn)出多品種、多樣式及多層次的特點。所謂多品種，包括金屬罐、玻璃

8、瓶；塑料制品的多類成型袋及瓶、罐容器；紙制品的多瓦楞紙箱機紙盒軟包裝、紙袋包裝；另外還有一些豐富有特色的木、竹、瓷制品的包裝。所謂多式樣是指包裝品結(jié)構(gòu)造型緊跟時代潮流，新穎多樣、彩鮮艷、裝潢精美。而多層次是指包裝品的高、中、低檔并存，以適應(yīng)市場需求。 隨著我國經(jīng)濟的日益發(fā)展壯大，包裝工業(yè)也以年均18%的速度快速發(fā)展，但是在我國包裝工業(yè)快速發(fā)展的進程中，大量技術(shù)含量高的成套設(shè)備仍依靠進口。如塑料薄膜雙向拉伸設(shè)備，一條生產(chǎn)線就近1億元，從上世紀70年代開始引進，到目前為止，國內(nèi)相繼進口此類生產(chǎn)線110條。還有乳品業(yè)大量使用的無菌包裝盒、灌裝設(shè)備幾乎都為瑞典利樂公司一家提供。我國包裝機械對國外高端

9、技術(shù)的過度依賴，已成為嚴重制約我國包裝工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的隱憂。 因為大多數(shù)包裝產(chǎn)品的技術(shù)含量體現(xiàn)在加工工藝和技術(shù)裝備上，工藝是核心，裝備是關(guān)鍵，而包裝設(shè)備在包裝工藝中居于主導(dǎo)地位。雖然大量先進設(shè)備的引進大大加快了我國包裝工業(yè)的發(fā)展速度，縮小了我國包裝工業(yè)與發(fā)達國家的差距，但是，我們不能依賴國外的高端技術(shù)與技術(shù)裝備，這是因為國外的技術(shù)裝備價格昂貴，一些中小企業(yè)無力引進，不利于我國包裝行業(yè)技術(shù)水平的整體提高;不利于發(fā)展自己的知識產(chǎn)權(quán)，不利于培育自己的專業(yè)設(shè)計人員，長此以往我們只能跟在別人后面，這將喪失發(fā)展的控制權(quán)和市場的主動權(quán)。 1.2.2包裝作業(yè)的技術(shù)方法 包裝技術(shù)方法可謂形式多樣，并且

10、不斷有創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，但較常用的方法概括有以下幾種： 1） 充填 2） 灌裝 3） 裹包 4） 裝盒與裝箱 5） 收縮包裝 6） 拉伸包裝 7） 真空和充氣包裝 8） 泡罩包裝盒貼體包裝 9） 熱封 10） 粘合劑粘合 11） 加蓋、卷邊接縫 12） 捆扎 13） 貼標(biāo)和打印 2 包裝機的整體認識 2.1包裝機械的組成、分類及特點作用 包裝機械是指完成全部或部分包裝過程的機器。包裝過程包括成型、充填封、口裹、包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助包裝工序。它是包裝工業(yè)的

11、一大門類產(chǎn)品，在包裝工業(yè)中有著舉足輕重的地位和作用，它給行業(yè)提供必要的技術(shù)設(shè)備，以完成所要求的產(chǎn)品包裝工藝過程。 2.1.1 包裝機械的組成 包裝機械屬于自動機范疇，它的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新型包裝機械不斷涌現(xiàn)，很難將它們的組成分類。但通過對大量包裝機械的工作原理和結(jié)構(gòu)性能的分析，可找出其組件的共同點。包裝機械由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)組成。為了便于掌握和研究包裝機械的工作原理和結(jié)構(gòu)性能，通常又將包裝機械分成下列組成部分。 （1）包裝材料的整理與供送系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將包裝材料（包括剛性、半剛性、剛性包裝材料和包裝容器及輔助物）進行定長切斷或整理排列，并逐個輸送到預(yù)定工位系統(tǒng)，如糖果包

12、裝機中包裝紙的供送、切斷機構(gòu)。 （2）被包裝物品的計量與供送系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將被包裝物品進行計量、整理、排列，并輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)。有的還可完成被包裝物品的定型、分割。 （3）主傳動系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將包轉(zhuǎn)材料和被包裝物品由一個包裝工位順序傳送到下一個包裝工位的系統(tǒng)。單工位包裝機沒有傳送系統(tǒng)。 全部包裝工序在包裝機上往往分散成幾個工位來協(xié)同完成供送包裝材料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。主傳送機構(gòu)的形式影響其外形，所以必須有專門的機構(gòu)來傳送包裝材料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。 （4）包裝執(zhí)行機構(gòu) 包裝執(zhí)行機構(gòu)是直接完成包裝操作的機構(gòu)，即完成裹包、灌裝、封口、貼標(biāo)、捆扎等操作的機構(gòu)。

13、 （5）成品輸出機構(gòu) 成品輸出機構(gòu)是把包裝好的產(chǎn)品從包裝機上卸下、定向排列并輸出的機構(gòu)。 （6）動力機與傳動系統(tǒng) 動力機是機械工作的原動力，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中通常為電動機，傳動系統(tǒng)是指將動力機的動力與運動傳給執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)，使其實現(xiàn)預(yù)定動作的裝置。 通常由傳動零件，如帶輪、齒輪、鏈輪、凸輪等組成，或者由機、電、液、氣等多種形式的傳動組成。 （7）控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由各種手動自動裝置組成。在包裝機中，從動力的輸出、傳動機構(gòu)的運轉(zhuǎn)、包裝執(zhí)行機構(gòu)的動作及相互配合以及包裝產(chǎn)品的輸 出，都是由控制系統(tǒng)指令操縱的。它包括包裝過程、包裝質(zhì)量、故障與安全的控制。 現(xiàn)代包裝機械的控制方法除機械

14、形式外，還有電氣控制、氣動控制、光電控制、電子控制和射流控制，可根據(jù)包裝機械的自動化水平和生產(chǎn)要求選擇。 （8）機身 機身用于安裝、固定、支承包裝機所有的零件，滿足相互運動和相互位置的要求。因此，機身必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。 2.1.2 包裝機械的特點 包裝機械具有一般自動機的共性，也具有其自身的特性。包裝機械的主要特點如下： ①大多數(shù)包裝機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動速度快，動作精度高。為滿足性能要求對零部件的剛度和表面質(zhì)量等都有較高的要求。 ②用于食品和藥品的包裝機要便于清洗，與食品和藥品接觸的部位要用不銹鋼或經(jīng)過化學(xué)處理的無毒材料制成。 ③進行包裝時的作用力一般都較小，所以包

15、裝機的電動機功率較小。 ④包裝機一般都采用無極變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機的生產(chǎn)能力。 因為影響包裝質(zhì)量的因素很多，諸如包裝機的工作狀態(tài)（機構(gòu)的運動狀態(tài)，工作環(huán)境的溫度、濕度等）、包裝材料和包裝物的質(zhì)量等，所以，為便于機器的調(diào)整，滿足質(zhì)量和生產(chǎn)能力的需要，往往把包裝機設(shè)計成無極可調(diào)的，即采用無極變速裝置。 ⑤包裝機械是特使類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設(shè)備投資，在各種包裝機的設(shè)計中應(yīng)注意標(biāo)準化、通用性及多功能性。 2.1.3 包裝機械的作用 包裝行業(yè)是一個新興的行業(yè),隨著市場競爭的日益激烈白熱化,產(chǎn)品形象廣告效應(yīng)對包裝行業(yè)提出了越來越高的

16、要求和越來越多的需求。包裝機械大致有四種作用: 　　(1) 保護被包裝的商品，防止風(fēng)險和損壞，諸如滲漏、浪費、偷盜、損耗、散落、摻雜、收縮和變色等。產(chǎn)品從生產(chǎn)出來到使用之前這段時間，保護措施是很重要的，包裝如不能保護好里面的物品，這種包裝則是一種的失敗。 　　(2) 提供方便。制造者、營銷者及顧客要把產(chǎn)品從一個地方搬到另一個地方，牙膏或釘子放在紙盒內(nèi)可以很容易在庫房里搬動，醬菜和洗衣粉的不方便包裝，已被現(xiàn)在的小包裝所取代，這時消費者采購和帶回家非常方便。 　　(3) 為了辨別，包裝上必須注明產(chǎn)品型號、數(shù)量、品牌以及制造廠家或零售商的名稱。包裝能幫助庫房管理人員準確地找到產(chǎn)品，也可幫助消費

17、者找到他的想頭的東西。 (4) 促進某種品牌的銷售，特別是在自選商店里更是如此。在商店里，包裝吸引著顧客的注意力， 并能把他的注意力轉(zhuǎn)化為興趣。有人認為，"每個包裝箱都是一幅廣告牌。 "良好、的包裝能夠提高新產(chǎn)品的吸引力，包裝本身的價值也能引起消費者購買某項產(chǎn)品的動機。此外，提高包裝的吸引力要比提高產(chǎn)品單位售價的代價要低。 2.2 自動制袋裝填包裝機分類 自動制袋裝填包裝機的類型有多種多樣，按總體布局分為立式和臥式兩大類：按制袋的運動形式來分，有連續(xù)式和間歇式兩大類。以下介紹幾種具體的機型。 2.2.1 臥式自動制袋裝填包裝機 2.2.1.1臥式間歇制袋三邊封口包裝機 此類機型

18、的包裝原理如下圖2-1所示。卷筒塑料薄膜1經(jīng)導(dǎo)輥2引入成型器3，在成型器3及導(dǎo)桿4的作用下形成U形并由張開器5撐開。當(dāng)加料器7下行進入加料位置時，橫封器6閉合，同時裝填物料；隨后，橫封器6和加料器7復(fù)位；緊接著，縱封器8閉合熱封并牽引薄膜移動一個袋位；最后由切刀9把包裝袋切斷。 圖2-1臥式間歇制袋三邊封口包裝原理 1-卷筒薄膜 2-導(dǎo)輥 3-成型器 4-導(dǎo)桿 5-張口器 6-橫封器 7-加料器 8-縱封牽引器 9-分切刀 10-成品袋 2.2.1.2橫枕式自動制袋裝填包裝機 圖2-2所示是一種臥式枕型包裝機的工作原理。該機集自動裹包物品，封口，切斷于一體，是一種高效率的連接式的包

19、裝機，廣泛用于餅干、速食面等的自動包裝上。其包裝材料為塑料或復(fù)合材料，采用卷盤式薄膜供料，由牽引輥松卷，經(jīng)導(dǎo)輥的的導(dǎo)向進入成型器，受成型器的作用，薄膜自然形成卷包的形式。同時，待包物品由供送輸送鏈送入至薄膜卷包的空間。卷包的薄膜在牽引輪的作用下向前運行并被縱封輪實施縱封熱融封合。物品隨薄膜同步運行。包裝物品在最后經(jīng)橫封輥刀封合切斷，形成一個成品包裝，由卸料傳送帶輸出，由于其包裝形式呈枕狀，故成為枕式裹包或中縫包裝。 這種包裝機采用有色標(biāo)袋包裝時，需要隨時對紙長進行調(diào)整，因此需配備光電檢測控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)光標(biāo)的正確定位。 2-2橫枕式自動包裝機工作原理 1-卷膜 2-牽引輥 3-成型器

20、 4-物品 5-供料傳送鏈 6-牽引輪 7-中封輪 8-橫封輥刀 9-卸料傳送帶 2.2.2 立式自動制袋裝填包裝機 2.2.2.1 立式間歇制袋中縫封口包裝機 此類機型包裝原理如2-3所示，卷筒塑料薄膜3經(jīng)導(dǎo)輥2被引入成型器4，通過成型器4和加料管5以及成型筒6的作用，形成中縫搭接的圓筒形。其中加料管5的作用為：外作制袋管，內(nèi)為輸料管。 封合時，縱封器7垂直壓合在套于內(nèi)筒5外壁的薄膜搭接處，加熱形成牢固的縱封。其后，縱封器回退復(fù)位，由橫封器8閉合對薄膜進行橫封同時向下牽引一個袋的距離，并在最終位置加壓切斷。可見，每一個橫封可以同時完成上袋的下口和下袋的上口封合。而物料的充填是在薄膜受

21、牽引下移時完成的。 圖2-3 立式間歇制袋中縫封口包裝原理 2.2.2.2 立式雙卷膜制袋和單卷膜等切對合成型制袋四邊封口包裝機 此類包裝機可制造四邊封口的包裝袋型。雙卷膜制袋包裝機采用兩卷薄膜進行連續(xù)制袋，左右薄膜卷料對稱配置，經(jīng)各自的導(dǎo)輥被縱封滾輪牽引，進入引導(dǎo)管處匯合。薄膜在牽引的同時被封合兩邊緣，形成兩條縱封縫。在橫封輥閉合后，物料由加料器進入，隨后完成橫封切斷分離上下包裝袋。 單卷膜等切對合成型制袋包裝機只采用一卷薄膜制袋，其制袋過程是先將薄膜對中等切分離，然后兩半材料復(fù)合成型。其成型原理及性能比前者更優(yōu)異。 2.2.2.3立式連續(xù)制袋三邊封口包

22、裝 此種包裝機的包裝原理如圖2-4所示。卷筒薄膜1在縱封滾輪5的牽引下，經(jīng)導(dǎo)輥進入制袋成型器3形成紙管狀?？v封滾輪在牽引的同時封合紙管對接兩邊緣。隨后由橫封輥6閉合實行橫封切斷。同樣，每次橫封動作可以完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切斷分離。物料的填充是在紙管受縱封牽引下行至橫封閉合前完成的。 圖2-4 立式連續(xù)制袋三邊封口包裝原理 1-卷筒薄膜 2-導(dǎo)輥 3-成型器 4-加料器 5-縱封滾輪 6-橫封輥 7-成品袋 這種機型是一種廣泛應(yīng)用的機型，因其包裝原理的合理性的科學(xué)性而成為較多采用的設(shè)計方案。根據(jù)這一包裝原理可設(shè)計出多種袋型。例如，在如圖2-4所示的基礎(chǔ)上增加一對縱封滾輪

23、，使兩隊縱封滾輪對稱布置在紙管邊緣，同時進行牽引縱封則形成兩條縱封縫，經(jīng)橫封后產(chǎn)生的袋型則為四邊封口袋。采用這種制袋方法主要是以美觀為出發(fā)點，因為增加的一條縱封縫在包裝袋結(jié)構(gòu)上是“多余”的，稱作“假封”，但它卻起到一種對稱美的作用。 另外，把圖2-4中橫封輥旋轉(zhuǎn)900布置，使縱封的封合面與橫封的封合面成垂直狀態(tài)，則可生產(chǎn)另一袋型（需配套合適的成型器），如圖2-5所示。包裝薄膜1經(jīng)成型器被縱封滾輪2牽引縱封，隨后經(jīng)過導(dǎo)向板3并被與縱封面成垂直布置的橫封輥4封合切斷，形成一個中縫對折兩端封合的包裝袋，也就是平常所說的“枕式包裝”。 圖2-5 中縫對接兩端封口包裝原理 1-薄膜 2-縱封滾

24、輪 3-導(dǎo)向板 4-橫封輥 5-成品袋 2.3 枕式包裝機的應(yīng)用及特點 現(xiàn)代經(jīng)濟生活中，絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過包裝成為商品，才能進入流通領(lǐng)域，商品的包裝要借助包裝技術(shù)及設(shè)備。所以包裝設(shè)備在包裝過程中是不可缺少的工藝手段。 枕式包裝機由于進行包裝的袋的形狀成枕狀，像蛋黃派、米餅、餅干、方便面等，所以通常稱作枕式包裝，枕式包裝機大致分為水平枕式與豎向縱式型，包裝工序水平進行，因此稱作枕式包裝機。枕式包裝機主要使用于固形物的個裝及多個物品等的包裝。包裝工程從上向下進行的裝置則稱作縱式包裝機，縱式包裝機使用于年糕、糖果、液體、粉袋、流體等的包裝。 在市場上可以見到各種包裝商品，包裝形態(tài)多種多樣

25、。眾多枕式包裝品是由枕式包裝機包裝的商品，枕式包裝機于1930 年代在美國得到開發(fā)，在日本國內(nèi)真正開始生產(chǎn)已有46年的歷史，這些包裝機投入到了各種市場，得到了廣泛利用。 枕式自動包裝機是包裝設(shè)備中較為重要的一種形式，用于包裝塊狀物件，形狀可以規(guī)則，也可以不規(guī)則。因此，實際包裝中要求其適應(yīng)范圍廣、工作平穩(wěn)可靠、噪聲低、生產(chǎn)率高?？梢詽M足：小到糖果，大到家電；軟到紙巾類日用品、硬的到軸承小五金等商品的包裝需要。 枕式自動包裝機也稱為臥式自動包裝機，是將包裝薄膜裹包在內(nèi)裝物的外面，制作成枕形袋的包裝機。該機型從出現(xiàn)至今，已經(jīng)歷了數(shù)十年考驗，仍然保持較強的生命力。它具有獨特的包裝形式：先進的包裝工

26、藝；通用的包裝功能；巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計和美觀的總體造型?？刹捎玫木硗脖∧げ牧习ǎ翰ＡЪ?、涂塑紙、復(fù)合材料、聚乙烯、聚丙烯、袋包紙等。 在該機型中，卷筒狀的包裝材料被逐步制成一個一個包裝袋。袋子可有折進凹角，也可沒有折進凹角，如圖2-6 ，折進凹角可使袋子兩端顯得光整利落，無喇叭口，厚度在25mm以上的袋子通常要有折進凹角?？墒歉咚僦拼鼤r常沒有折進凹角。 圖2-6枕型袋 如圖2-7所示，薄膜從背架引到成型器而制成管筒狀，管筒狀薄膜的邊被翼封輪（即縱封牽引輪）拉著，勻速平穩(wěn)地前進。有些不易拉動的薄膜，需要背架上裝上一個牽引輥，或在進膜軸上裝一個送膜電機（圖中未表示）來幫助送進（詳細參見制袋

27、設(shè)計的引棍設(shè)計）。 用彈簧張緊輥、導(dǎo)向輥、離合輥和牽引輥來調(diào)節(jié)薄膜的張力及薄膜的送進方向，各滾筒的調(diào)整必須要適當(dāng)，如果薄膜的進角太小的話，薄膜就會越過成型器而不成為管筒狀。 薄膜經(jīng)過成型器被卷成卷筒狀，欲包裝的物品在傳送帶的輸送下被送到管筒狀薄膜的中間，管筒膜的兩邊則重疊成翼鰭狀，接下去封合后，就成為袋子的背封。 圖2-7臥式枕型包裝 薄膜的兩邊經(jīng)過中封滾輪的時候相互封合就成中封邊，如圖2-8。兩個中封滾輪上有著相互嚙合的滾花紋，同時向滾輪加熱加壓薄膜在紋中軋過，封口上 軋出花紋。 圖2-8邊翼封 用一個封口切斷裝置即端封切斷器進行端封，并將袋子切斷成如圖2-9。端封切斷

28、器有回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式兩種，封口上面刻有與中封輪表面一樣的花紋。端封器咬合后就在袋子的端封處制出花紋，同時向袋子加熱加壓。切斷刀一般都裝在端封器上，如圖2-10。因此端封封口與切斷是同時進行的。封口封合時的滾合速度、封合溫度、封合位置、封合壓力都是可以調(diào)整的。 圖2-9回轉(zhuǎn)式端封切斷器 圖2-10端封封口 中國包裝機械起步較晚，起于上個世紀70年代，北京市商業(yè)機械研究所在研究了日本的包裝機械后，完成制造了中國第一臺包裝機，經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機械填補了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)

29、品還有出口。 但在目前，中國包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達國家相去甚遠?！? 在行業(yè)快速發(fā)展的同時也存在一系列的問題，現(xiàn)階段中國包裝機械行業(yè)水平還不夠高。包裝機械市場日趨壟斷化，除了瓦楞紙箱包裝機械和一些小型包裝機有一定規(guī)模和優(yōu)勢外，其它包裝機械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場上需求量大的一些成套包裝生產(chǎn)線，如液體灌裝生產(chǎn)線、飲料包裝容器成套設(shè)備、無菌包裝生產(chǎn)線等，在世界包裝機械市場中均被幾家大包裝機械企業(yè)集團所壟斷，面對國外品牌強勁沖擊國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該采取積極對策。 從現(xiàn)階段情況看，全球的包裝機械需求以每年5.3%的速度增長。美國擁有最大的包裝設(shè)備生產(chǎn)商，其

30、次是日本，其他主要生產(chǎn)商還包括德國、意大利和中國。但未來包裝設(shè)備生產(chǎn)增長最快的是在發(fā)展中的國家和地區(qū)。 發(fā)達國家將從刺激國內(nèi)需求中獲利，并在發(fā)展中國家尋找當(dāng)?shù)睾线m的生產(chǎn)廠家，特別是在食品加工廠進行投資，提供包裝機械設(shè)備。而中國自加入世貿(mào)組織以來取得了長足的進步，中國的包裝機械水平提升非?？?，與世界的先進水平差距逐漸縮小。隨著中國的日益開放，中國的包裝機械也將進一步打開國際市場。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有包裝機存在以下問題： （1）包裝機長期存在著包裝材料(薄膜)輸送速度難以控制的問題，薄膜輸送速度不穩(wěn)，對包裝袋長精度和袋形質(zhì)量的影響很大:工作初期和末期，帶膜卷的直徑變化很大，轉(zhuǎn)動慣量變化，造成包裝材料輸

31、送時拉力不均勻，使得封袋長度變化，包裝袋長控制精度不高。 （2）包裝精度(充填精度)低且工作時不穩(wěn)定。 （3）包裝速度低:目前國產(chǎn)包裝機的包裝速度，小袋包裝在60~120袋/分之間，包裝速度超過80袋/分時包裝質(zhì)量將下降;中袋包裝為35~60袋/分。國外設(shè)備的包裝速度已達到小袋包裝為1200袋/分，中袋包裝為160袋/分。 （4）封口質(zhì)量難以保證。 ①外觀質(zhì)量。國家規(guī)定，包裝袋的封口處應(yīng)平整、網(wǎng)紋清晰，不得有灼化和壓穿現(xiàn)象。而現(xiàn)有的包裝機不能很好的達到國家的標(biāo)準; ②包裝成品的封口強度低; ③由于塑料包裝材料與被包裝物之間的靜電作用，在塑料袋內(nèi)壁上會吸附細小的被包裝物粉粒，若不除去

32、會造成橫封口處封口不牢，嚴重影響包裝袋封口質(zhì)量。 ④自動包裝機的橫封機構(gòu)運動形式的不合理，將導(dǎo)致封口質(zhì)量問題。 傳統(tǒng)的包裝機的封口機構(gòu)，其左右封塊是扇形開合，封口部位熱封時間不同，導(dǎo)致封口處不平滑，部分灼化或者部分強度不夠。兩橫封塊機構(gòu)采用左橫封塊運動時，兩橫封塊對包裝袋的作用力不同，會造成其封口不勻。而且封口周期長，包裝速度慢。 3 總體傳動系統(tǒng)的設(shè)計 3.1總體方案設(shè)計 3.1.1 功能與應(yīng)用范圍 枕式自動包裝機自上世紀五十年代開發(fā)到現(xiàn)在已有數(shù)十年了，當(dāng)時開發(fā)出的機種功能單一，應(yīng)用范圍窄，但是容易實現(xiàn)、可靠，如圖3-1所示?？梢钥吹?，電動機的動力和運動通過三角帶（或稱為V 形帶

33、）或平皮帶輸送給分配軸，再由分配軸分給供送內(nèi)裝物、縱封牽引器、端封切斷器、輸出包裝物等，只能對單一內(nèi)裝物及同一尺寸的內(nèi)裝物進行包裝。 這樣就存在有如下幾個問題： （1）包裝機的生產(chǎn)能力不可改變； （2）包裝機對內(nèi)裝物尺寸變化的適應(yīng)性差； （3）端封封切時的線速度與縱封牽引供送的速度應(yīng)該一致，但必須改變端封封切的運動規(guī)律來實現(xiàn)端封切斷的運動規(guī)律問題； （4）供送內(nèi)裝物、供送薄膜、縱封牽引、端封切斷等的最佳配合問題。 （5）是否要配備離合器，對調(diào)試是至關(guān)重要的； （6）對刀的調(diào)整問題； （7）當(dāng)有印刷圖案時，保證圖案的完整性的問題。 考慮到市場的深入，人們對產(chǎn)品追求多元化、個性化

34、。故產(chǎn)品的包裝范圍要廣、功能要齊全、速度要快。加上我國超市的發(fā)展，推動高速枕式自動包裝機的發(fā)展，也提出了相適性的功能與適用范圍的需求問題。 適用的范圍如下： （1）包裝材料：防潮玻璃紙、涂塑玻璃紙、聚乙烯、聚丙烯、袋包紙、鋁箔以及其他復(fù)合材料 （2）包裝物品：面包、糕點、蔬菜、加工食品、醫(yī)藥品、機械零件、通心粉及其他等快狀物品（快速食品、冰淇淋、小飾物、藥品、小五金和其它許多輕量小塊狀物品）。 （3）包裝規(guī)格：長20～520mm（20～50mm）;寬10～150mm(10～50mm) （4）生產(chǎn)能力：20～800pcs/min(125～300) （5）附屬裝置：光電跟蹤補償裝置、計

35、數(shù)裝置、溫度控制裝置、工控裝置等 （6）電能消耗：1.2Kw 3.1.2 工藝分析 枕式自動包裝機是針對塊狀物件進行外包裝的一種手段。在工藝分析中，首先對內(nèi)裝物物件的特性、包裝材料和包裝過程作詳細的分析和研究，并對單功能機的分析，進行擴展其它功能，如擴展它的包裝尺寸范圍、擴展它的包裝物件、擴展它的包裝材料、擴展它的包裝生產(chǎn)力等。這些擴展涉及到的主要部件的分析比較，以便得出可靠的機構(gòu)。 3.1.2.1 內(nèi)裝物物件的特性工藝分析 前面提到，內(nèi)裝物件是一些塊狀物體，可以是很硬的五金零件和很柔軟的紙巾。一般來說在設(shè)計時，為了簡化結(jié)構(gòu)，針對類型范圍相近的物件進行設(shè)計，因此就會選擇一些相近的物件

36、在同一臺機上包裝。另一方面，內(nèi)裝物的變化，只需簡單更改零件就可以了。如尺寸大小變更可以調(diào)整成型器或更換成型器，其它的可以只是簡單調(diào)整。易碎的物件可以在中封牽引、端封切斷器上粘貼一些緩沖的物料，而無需更換零件就可以使機械適應(yīng)范圍廣?？偠灾咚僬硎阶詣影b機的適用范圍極廣，只要是成塊狀物件一般都可以包裝。 3.1.2.2 包裝材料的要求 包裝紙的選擇在包裝機設(shè)計中也是重要的。塑料包裝的問世，引起了包裝機的革命。使包裝工藝、包裝技術(shù)發(fā)生了巨大變化。如塑料包裝，可以采用高頻加熱熱封包裝、或電熱絲脈沖熱封包裝。如袋裝的快食面、餅干、糖果等，目前食品、醫(yī)藥行業(yè)采用聚乙烯薄膜包裝是很廣泛的；紙張經(jīng)涂

37、塑料后的復(fù)合材料包裝也被廣泛使用，如冰淇淋、面包等。 高速枕式自動包裝機多采用熱封玻璃紙、聚乙烯和玻璃紙復(fù)合材料、鋁箔復(fù)合材料等?？紤]到在薄膜牽引時，薄膜要受較大的張力，一般說來，包裝的速度越高，紙越容易被拉斷。如果包裝紙的拉力強度不夠，勢必影響包裝速度的提高。因此，選擇包裝紙的質(zhì)量是十分重要的。 3.2 包裝工藝方案的擬定 由第二章的圖2-7所示，包裝工藝路線是：薄膜經(jīng)牽引輥牽引由導(dǎo)向輥進入成形器，再經(jīng)縱封牽引器牽引并封邊使薄膜成型袋筒形。 圖3-1工藝路線圖 1-供送鏈推頭 2-內(nèi)裝物件 3-光電傳感器 4-備用卷筒薄膜 5-牽引輥 6-卷筒薄膜 7-成型器 8-牽引滾輪 9-排

38、氣輸送帶 10-縱封牽引滾輪 11-橫封切斷刀 12-輸出毛刷 13-輸出皮帶 再如圖3-2所示，是枕式自動包裝機的完整工藝路線圖。卷筒薄膜6在成對牽引輥5 ，牽引滾輪8和縱封牽引滾輪10的聯(lián)合牽引下勻速前進，在通過成型器7 時被折成筒狀，供送鏈上的推頭1將內(nèi)裝物2 推送入成型器中的筒狀材料內(nèi)，物品便隨同材料一起前進，端封切斷器11熱封左面袋的后端和右面袋的前端，同時在中間切斷分開，輸出皮帶13將成品輸出。 從工藝上分析可知，為達到高速，要優(yōu)化端封切斷器11的運動規(guī)律。由于11構(gòu)件作非勻速圓周運動，是否適宜高速運行，要對端封切斷器進行詳細分析（參考端封切斷器結(jié)構(gòu)設(shè)計）。 為滿足其多功能，

39、可以調(diào)整7尺寸和8、11的速度等構(gòu)件，來適應(yīng)不同內(nèi)裝物的尺寸，達到滿足大范圍包裝。簡單更改成形器7，可以使其滿足包裝內(nèi)裝物尺寸的變化，如寬度和高度。簡單調(diào)整縱封牽引器速度，可以滿足內(nèi)裝物長度的變化。 因此，要完成其多功能、范圍廣、高速度等，就必須設(shè)計出更為合理的機構(gòu)來滿足要求 3.3 傳動系統(tǒng)概述 傳動系統(tǒng)的作用是將動力機的動力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)，以滿足執(zhí)行機構(gòu)對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的要求。 3.3.1 傳動系統(tǒng)的作用 1）把動力機輸出的速度降低或增高，以適應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的需要。 2）實現(xiàn)變速傳動以滿足執(zhí)行機構(gòu)的經(jīng)常變速要求。 3）把動力機輸出的轉(zhuǎn)矩，變換為執(zhí)行機構(gòu)所需要的轉(zhuǎn)矩或力

40、 4）把動力機輸出的等速運動，轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機構(gòu)所要求的、其速度按某種規(guī)律變化的旋轉(zhuǎn)或其他類型的運動。 5）實現(xiàn)由一個或多個動力機驅(qū)動若干個相同或不同速度的執(zhí)行機構(gòu)。 6）受機體外形尺寸的限制或為了安全和操作方便，執(zhí)行機構(gòu)不宜與動力機直接聯(lián)接時，也需要用傳動裝置來聯(lián)接。 3.3.2 傳動系統(tǒng)的類型 傳動系統(tǒng)的類型因機械種類的不同而不同。按傳動比或輸出速度能否變化分為：定比傳動和變速傳動系統(tǒng)。按動力機驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)目分：獨立驅(qū)動、集中驅(qū)動和聯(lián)合驅(qū)動傳動系統(tǒng)。 （1）定比傳動系統(tǒng) 定比傳動系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的速度或轉(zhuǎn)速是固定的，即其傳動系統(tǒng)具有固定的傳動比，組成傳動鏈的各個環(huán)節(jié)也應(yīng)有

41、固定的傳動比。 （2）變速傳動系統(tǒng) 變速傳動系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)速可在預(yù)定范圍內(nèi)改變，即其傳動系統(tǒng)具有可調(diào)的傳動比。變速傳動系統(tǒng)分為有級變速和無級變速傳動系統(tǒng)。有級變速傳動系統(tǒng)只能在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)輸出有限的幾種轉(zhuǎn)速，而無級傳動的輸出轉(zhuǎn)速在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)任意改變。 （3）獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)系統(tǒng)的各執(zhí)行機構(gòu)分別由動力機單獨進行驅(qū)動獨立驅(qū)動系統(tǒng)有下列三種情況： 1）只有一個執(zhí)行機構(gòu)時 2）有多個執(zhí)行機構(gòu) 如果其運動之間無必然聯(lián)系，為簡化傳動系統(tǒng)的機構(gòu)，多采用獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸和傳遞動力較大，以及各個獨立的執(zhí)行機構(gòu)使用較為頻繁時，也適合采用獨立驅(qū)動系統(tǒng)。 3）數(shù)字控制機械

42、 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機械設(shè)備廣泛采用計算機數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控纏繞機、數(shù)控沖剪床及各種數(shù)控機床等。為了充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢，均采用獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng)對多個執(zhí)行機構(gòu)進行單獨驅(qū)動。各個執(zhí)行機構(gòu)之間的運動關(guān)系則由指令及數(shù)控裝置進行協(xié)調(diào)，以完成復(fù)雜型面的加工及復(fù)雜運動的組合。 (4)集中驅(qū)動傳動系統(tǒng)，由一個動力機對多個執(zhí)行機構(gòu)進行集中驅(qū)動。 l）執(zhí)行機構(gòu)間有一定的傳動比要求 2）各執(zhí)行機構(gòu)之間有動作要求 這種情況多出現(xiàn)于機械控制的自動機上，各個執(zhí)行機構(gòu)的動作之間都有嚴格的時間和空間聯(lián)系。通常用安裝在分配軸上的凸輪來操縱和控制各個執(zhí)行機構(gòu)的運動，分配

43、軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)完成一個作業(yè)循環(huán)，各個執(zhí)行機構(gòu)的動作順序均由各自的凸輪曲線保證。因此，自動機的執(zhí)行機構(gòu)雖然較多，但常采用一個動力機集中驅(qū)動。 3）各執(zhí)行機構(gòu)間的運動相互獨立 各個執(zhí)行機構(gòu)間的運動無傳動比聯(lián)系，采用一個動力機驅(qū)動，可以減少動力機數(shù)量，節(jié)省能源，尤其對于野外作業(yè)的機械具有顯著的優(yōu)點。對于中小型機械，還可簡化傳動系統(tǒng)。 所選課題研究的是血液透析識別系統(tǒng)二次包裝，此包裝過程主要分為，上料，制袋，裹包，牽引，縱封，橫封切斷，這種包裝機的執(zhí)行機構(gòu)有多個，且各個執(zhí)行機構(gòu)之間有一定的傳動比要求，且各個執(zhí)行機構(gòu)間有動作要求：在送料傳送帶沒有輸送過來被包裝的血袋時，只有送料帶和成品輸出帶在運動，當(dāng)

44、輸送過來的血袋經(jīng)過送料帶另一端的傳感器時，傳感器發(fā)出脈沖，使?fàn)恳c熱封切斷動作開始，也就是熱封時的輸送帶轉(zhuǎn)動，前進一個包裝血袋的長度，同時也進行著縱封，橫封及切斷。在下一個脈沖到來時，輸送帶再走一個包裝袋長，重復(fù)牽引，縱封，橫封及切斷的動作，同時將包裝好的血袋輸送到成品輸出帶輸出，每來一個脈沖，就重復(fù)以上的動作。 所以這一部分需要集中驅(qū)動的傳動系統(tǒng)，同時為了保證包裝精度和成品率，還需要定比傳動。 3.3.3 傳動系統(tǒng)的初步確定 包裝機的傳動與控制機構(gòu)，可以采用機械式，液壓式，或氣動式。應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特點、生產(chǎn)能力、使用者的情況等具體條件以及機器動作的復(fù)雜程度而定。高速枕式自動包裝機一般包裝

45、速度在20～800pcs/min，最高可以達到3000pcs/min。要實現(xiàn)這樣高的包裝速度，而且要保證動作的相互協(xié)調(diào)和工作可靠穩(wěn)定，用液壓式或氣動式控制機構(gòu)尚有困難，因為液體和氣體有可壓縮性，而且油液的粘度大，高速換向運動時慣性沖擊大、發(fā)熱高，液壓還會因溫度升高而使粘度變化，影響動作的準確性，所以一般只用于活塞往復(fù)動作在40pcs/min左右的機械。目前國內(nèi)外在枕式裹包機中大多采用機械傳動方式。因為連桿、凸輪機構(gòu)一經(jīng)調(diào)整后就能嚴格保證動作的可靠性，并且能實現(xiàn)比較復(fù)雜的動作，并配合當(dāng)今的電子技術(shù)和微機控制技術(shù)，更進一步提高生產(chǎn)率。 根據(jù)以上分析，本文設(shè)計的高速枕式自動包裝機的操縱系統(tǒng)采用機械

46、式控制系統(tǒng)，涉及有：鏈條傳動，帶（齒形帶）傳動，齒輪傳動，曲柄連桿傳動等機構(gòu)。 一臺包裝機由哪些幾部分組成，決定于包裝工藝的要求。枕式自動包裝機由以下部分組成： （1）傳動系統(tǒng)； （2）供紙裝置； （3）成形器構(gòu)件； （4）內(nèi)裝物輸送系統(tǒng)； （5）中封牽引構(gòu)件系統(tǒng)； （6）端封切斷構(gòu)件系統(tǒng)； （7）電氣控制系統(tǒng)。 初步確定如下的傳動系統(tǒng)圖： 圖3-2傳動系統(tǒng)簡圖 3.4 工作循環(huán)過程 高速枕式自動包裝機的結(jié)構(gòu)適合于連續(xù)式自動包裝。從工藝上講，其包裝工作循環(huán)過程如圖3-3所示。 圖3-3 包裝過程循環(huán)圖 工藝是連續(xù)的，只有在內(nèi)裝物供送時，每送入一件必須保證端封

47、切斷器封切一件。因此其工作循環(huán)過程比較簡單。 3.5 總體傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)是機器的重要組成部分，由它驅(qū)動各個執(zhí)行部件，按工藝要求完成各種動作。傳動系統(tǒng)的傳動精度，將直接影響機器的包裝加工質(zhì)量。傳動系統(tǒng)的精度不高是機器振動、噪音主要來源。傳動系統(tǒng)直接影響機器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，所以傳動系統(tǒng)關(guān)系到機器的結(jié)構(gòu)和性能。 由上面討論過的包裝工藝知，傳動系統(tǒng)的組成由如下幾部分組成： （1） 供送薄膜； （2） 內(nèi)裝物件供送； （3） 中封牽引的運動； （4） 端封切斷器的運動。 由包裝工藝及循環(huán)過程知，它們的幾部分傳動要求是： （1） 內(nèi)裝物供送的推頭間距應(yīng)與袋長相適應(yīng)。一般來說在枕式自動

48、包裝機中，內(nèi)裝物供送的推頭間距應(yīng)等于包裝物最長的尺寸，以便達到大范圍包裝的功能。理想情況是內(nèi)裝物被推送進成型器時與包裝材料的速度大致協(xié)調(diào)一致。 （2） 在工作時，橫封切斷器應(yīng)與包裝薄膜材料的運動速度相當(dāng)，以免在橫封時產(chǎn)生皺紋。為適應(yīng)不同包裝袋長要求，選用變速機構(gòu)驅(qū)動，使橫封切斷器熱封切斷瞬時的角速度可調(diào)。 （3） 應(yīng)嚴格保證滿足封切斷器旋轉(zhuǎn)封切一件時，內(nèi)裝物供送推頭前進一個帶長的傳動要求。 （4） 端封切斷器應(yīng)在兩袋之間的中間位置熱封并切斷。當(dāng)袋長改變時，它的工作相位需作相應(yīng)調(diào)整。 3.5.1 傳動類型的分析 傳動首先應(yīng)當(dāng)滿足機器工作部分的要求，并使動力機在較佳工況下運轉(zhuǎn)。小功率傳動

49、常選用簡單的裝置，以降低成本。大功率傳動則優(yōu)先考慮傳動效率、節(jié)能和降低運轉(zhuǎn)費用。當(dāng)工作部分要求調(diào)速時，如能與動力機的調(diào)速性能相適應(yīng)可采用定傳動比傳動；動力機的調(diào)速如不能滿足工藝和經(jīng)濟性要求，則應(yīng)采用變傳動比傳動。工作部分需要連續(xù)調(diào)速時，一般應(yīng)盡量采用有級變速傳動。無級變速傳動常用來組成控制系統(tǒng)，對某些對象或過程進行控制，這時應(yīng)根據(jù)控制系統(tǒng)的要求來選擇傳動。 在定傳動比傳動能滿足性能要求的前提下，一般應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡單的機械傳動。機械傳動能適應(yīng)各種動力和運動的要求，應(yīng)用極廣。液壓傳動的尺寸小,動態(tài)性能較好,但傳動距離較短。氣壓傳動大多用于小功率傳動和惡劣環(huán)境中。液壓和氣壓傳動還易于輸出直線往復(fù)運

50、動。液力傳動具有特殊的輸入和輸出特性，因而能使動力機與機器工作部分良好匹配。電力傳動的功率范圍大，容易實現(xiàn)自動控制和遙控，能遠距離傳遞動力。 本文所設(shè)計的包裝機主要是機械傳動來實現(xiàn)的。機械傳動是利用機件直接實現(xiàn)傳動，其中齒輪傳動和鏈傳動屬于嚙合傳動；摩擦輪傳動和帶傳動屬于摩擦傳動。 機械傳動的作用是傳遞運動和力，常用機械傳動系統(tǒng)的的類型有齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、帶傳動、鏈傳動、輪系等。 (1) 齒輪傳動 齒輪傳動是依靠主動齒輪依次撥動從動齒輪來實現(xiàn)的，其基本要求之一是其瞬時角速度之比必須保持不變。 齒輪傳動的特點:①能保證瞬時傳動比恒定,平穩(wěn)性較高,傳遞運動準確可靠;②傳遞的功率和速

51、度范圍較大;③結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠,可實現(xiàn)較大的傳動比;④傳動效率高,使用壽命長;⑤齒輪的制造、安裝要求較高. (2) 蝸輪蝸桿傳動 蝸輪蝸桿傳動是用于傳遞空間互相垂直而不相交的兩軸間的運動和動力。 (3) 帶傳動 帶傳動是通過中間撓性件（帶）傳遞運動和動力。帶傳動主要用于兩軸平行而且回轉(zhuǎn)方向相同的場合，這種傳動稱為開口傳動。 帶傳動一般有以下特點：①有良好的饒性，能吸收震動，緩和沖擊，傳動平穩(wěn)噪音??；②帶傳動過載時，帶在帶輪上打滑，防止其他機件損壞，起到保護作用；③結(jié)構(gòu)簡單，制造，安裝和維護方便；④帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動，故不能保證恒定的傳動比，傳動精度和傳動效率較低；⑤由于

52、帶工作時需要張緊，帶對帶輪軸有很大的壓軸力；⑥帶傳動裝置外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊；⑦帶的壽命較短，需經(jīng)常更換。 由于帶傳動存在上述特點，一般情況下，帶傳動傳動的功率P≤100KW，帶速v=5-25m/s，平均傳動比i≤5，傳動效率為94%-97%。同步齒形帶的帶速為40-50m/s，傳動比i≤10，傳遞功率可達200KW,效率高達98%-99%。 (4) 鏈傳動 鏈傳動是由裝在平行軸上的主、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成，以鏈條作中間撓性件，靠鏈條與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運動和動力。 鏈傳動的特點:①和齒輪傳動比較,它可以在兩軸中心相距較遠的情況下傳遞運動和動力;②能在低速、重載和

53、高溫條件下及灰土飛揚的不良環(huán)境中工作;③和帶傳動比較,它能保證準確的平均傳動比,傳遞功率較大,且作用在軸和軸承上的力較小;④傳遞效率較高,一般可達0.95～0.97;⑤鏈條的鉸鏈磨損后,使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象;⑥安裝和維修要求較高.鏈輪材料一般是結(jié)構(gòu)鋼等. (5) 輪系 由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)統(tǒng)稱為輪系，廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中。輪系分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系兩種類型。 輪系的主要特點：適用于相距較遠的兩軸之間的傳動；可作為變速器實現(xiàn)變速傳動；可獲得較大的傳動比；實現(xiàn)運動的合成與分解。 比較上面不同傳動類型的優(yōu)缺點，結(jié)合本文所設(shè)計的包裝機需要遠距離的傳輸，若主要采用齒輪傳動，需要多級

54、惰輪，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝要求高，而采用鏈輪傳動，既可以實現(xiàn)較遠距離的傳輸，結(jié)構(gòu)大大簡化，而且，工作環(huán)境要求不高，易于安裝。 3.5.2 對傳動系統(tǒng)的分析 對于牽引輥、主傳送滾輪和中縫熱封滾輪，它們的運動首先要保持材料在整個運動過程中有適宜的張緊力；其次它們的運動速度應(yīng)與供送袋長相適應(yīng)。當(dāng)包裝薄膜材料印有商標(biāo)圖案，并要求圖案與物品始終保持相對位置時，則需要自動補償供送長度與圖案間距不一致所造成的積累誤差 下面就接縫式自動包裝機的傳動系統(tǒng)進行分析，分析如圖3-1所示傳動系統(tǒng)，可以得到如圖3-4所示的傳動系統(tǒng)圖。 。 圖3-4枕式包裝機的傳動系統(tǒng)圖 圖中各符號的含義是： n－－電動機或終端

55、傳動軸的轉(zhuǎn)速。 D、d－－帶輪的計算直徑。 Z－－齒輪的齒數(shù)。 z’－－鏈輪的齒數(shù)。 i－－傳動比 在設(shè)計中，確定該傳動系統(tǒng)的傳動比及生產(chǎn)能力，進而給出整個傳動裝置選型和分配齒數(shù)。按照傳動要求對有關(guān)傳動鏈進行必要的分析計算。 依此到出各傳動鏈傳動比的關(guān)系式，令 （3.1） （3.2） 則供送內(nèi)裝物每分鐘供送的件數(shù)： （3.3） （3.4） 中封牽引每分鐘牽引的長度及每個袋長度：

56、 （3.5） （3.6） 則對應(yīng)每袋長度為： （3.7） 供送薄膜每分鐘長度為： （3.8） （3.9） 則對應(yīng)每袋長度為： （3.10） 端封切斷器的傳動關(guān)系： （3.11） （3.12） 端封切斷器的線速度與中封牽引的線速度必須一致，故端封切斷器的線速度 為： （3.13） 要求：

57、 （3.14） 則： （3.15） 輸出包裝物輸送帶的傳動： （3.16） （3.17） （3.18） 要求： （3.19） 通過以上分析，可以知道這一簡單的工藝路線，只能生產(chǎn)單一產(chǎn)品。對于內(nèi)裝物的變化，就不能適應(yīng)。為了達到高速、多功能、大范圍內(nèi)進行枕式自動包裝，可以從以下兒方面進行設(shè)置配置： （1） 配置多功能：為使能包裝不同尺寸的內(nèi)裝物，可以在不改變的端封切斷

58、機構(gòu)基礎(chǔ)上，使中封牽引加快速度（包裝長度大的內(nèi)裝物）和減慢速度（包裝長度小的內(nèi)裝物）。因此，在中封牽引器傳動機構(gòu)前加裝一個變速裝置。 （2） 由于配置了中封牽引器的速度可調(diào)，從而引發(fā)了薄膜輸送速度的變化，故要求端封切斷器在封裝切斷的瞬間速度與中封牽引器輸送薄膜的速度相當(dāng)。因此，在端封切斷器傳動之前加裝一個非勻速傳動裝置（使其旋轉(zhuǎn)一周時，會時快時慢）。在時間不變的情況下，圓周上的線速度是變化的，使其封切的瞬間速度與中封牽引速度相當(dāng)。 （3） 為了實現(xiàn)大范圍包裝，在分配軸前輸入級中，對整機進行調(diào)速控制, 以實現(xiàn)可以包裝速度的調(diào)節(jié)。 （4） 為實現(xiàn)高速包裝，對端封切斷器的變速機構(gòu)進行深入的探討

59、。 （5） 當(dāng)包裝薄膜材料印商標(biāo)圖案，并要求圖案與物品始終保持相對位置時，則需要自動補償供送長度與圖案間距不一致所造成的積累誤差。在中封牽引前加裝補償機構(gòu)。 （6） 為了端封切斷器封切位置正好在頭尾兩袋子中間，在端封切斷器前裝有調(diào)整機構(gòu)。 3.5.3 其他結(jié)構(gòu)的運動分析 3.5.3.1 供送薄膜的傳動系統(tǒng)分析 現(xiàn)代裹包機采用卷筒材料日趨增多。因此，與預(yù)先裁切好的平張材料相比，卷筒材料更適宜于包裝機連續(xù)化、高速化和自動化。故高速接縫式自動包裝機是采用卷筒式包裝材料。 3.5.3.2 縱封牽引器的傳動分析 一般來說，差動補償機構(gòu)較為常用，也有直接采用伺服電機進行直接驅(qū)動的中封牽引器。

60、這對電氣控制系統(tǒng)要求極高，故較為少用。而在此只考慮用差動補償?shù)姆椒ǎ谳喯档膫鲃又?，存在兩個自由度的機構(gòu)如圖3-6所示 圖3-5 差動機構(gòu) 就圖可知，當(dāng)微型電機不進行跟蹤補償時（即微型電機不動），微型電機被制動。圖中齒輪a 不動，因而可以通過上面的式子確定差速機構(gòu) 。也可以由上面這些式子進行分配鏈輪的齒數(shù)和齒輪的齒數(shù)。 3.5.3.3 橫封切斷器的傳動分析 由于包裝袋子長度的變化，而在其他不變的情況下，要考慮端封切斷器在封切瞬間的線速度，滿足包裝薄膜牽引供送線速度相一致的要求。有必要使端封切斷器的轉(zhuǎn)速作非勻速變速運動，實現(xiàn)非勻速變速運動。 在現(xiàn)有的條件下，本文可以推算出每分鐘端封

61、切斷器封切的件數(shù)，這一件數(shù)與供送內(nèi)裝物每分鐘供送的件數(shù)一致。 3.6 包裝機工作部件的結(jié)構(gòu)及傳動設(shè)計 隨著人類社會的進步，國民經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對商品的包裝越來越重視，商品包裝對其造型，結(jié)構(gòu)，材料以及包裝技術(shù)與方法等方面的要求是多種多樣的。由于包裝機必須適應(yīng)商品包裝的要求，導(dǎo)致其種類繁多，類型各異，專業(yè)化情況、自動化程度、生產(chǎn)率水平也大相徑庭，但完成的主要包裝工序如成型、充填、封口、裹包以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、捆扎、集裝等卻有相近之處。 無論它適應(yīng)于何種物品的包裝，根據(jù)其工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能特點，我們把包裝機的工作部件分為包裝機的結(jié)構(gòu)及其組成中完成各有關(guān)包裝操作

62、的自動機械裝置，即包裝物品的供料裝置、計數(shù)裝置、包裝材料和容器的供送裝置、裝填灌注裝置、封口執(zhí)行裝置、轉(zhuǎn)位及定位裝置等。本章著重分析研究這些裝置在包裝機中的作用、工作原理、結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計等方面的問題。 3.6.1 工作部件的分類和設(shè)計要求 3.6.1.1 工作部件的分類 包裝機械工作部件的分類方法很多，這里僅按包裝功能進行分類，它們可以分為如下幾類： ① 供送系統(tǒng) 用于被包裝物品和包裝材料、容器的整理和供送。 ② 清洗系統(tǒng) 主要用于包裝容器的清洗工序。 ③ 消毒系統(tǒng) 用于包裝物品和容器（材料）的消毒滅菌工序。 ④ 計量系統(tǒng) 用于各種被包裝物料的計量。 ⑤ 成型及裹包系統(tǒng)

63、 將包裝材料加工成容器。 ⑥ 灌裝、充填系統(tǒng) 用于物料的灌裝與充填工序。 ⑦ 封口系統(tǒng) 用于包裝材料和容器的封口。 ⑧ 檢測系統(tǒng) 用于質(zhì)量、顏色、異物、次品等的合格檢測。 3.6.1.2 工作部件的設(shè)計要求 機械零部件設(shè)計是機械設(shè)計的重要組成部分，機械運動方案中的機構(gòu)和構(gòu)件只有通過零部件設(shè)計才能得到用于加工的零件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設(shè)計的基礎(chǔ)。機械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容包括：根據(jù)運動方案設(shè)計和總體設(shè)計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算。 機械產(chǎn)品整機應(yīng)滿足的要求是由零部件設(shè)計所決定的

64、，機械零部件設(shè)計應(yīng)滿足的要求為： ① 工作能力要求 具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等； ② 工藝性要求 加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便； ③ 經(jīng)濟性要求 主要指生產(chǎn)成本要低。 此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護要求和安全要求等。以上要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。 這里只能提出工作部件應(yīng)具有的共同部分的要求，具體的要求在各系統(tǒng)中分別提出。主要有如下幾方面： ① 可靠性 對包裝機械要求中要的工作部件，尤其是高速工作部件，沒有可靠性是不能使用的，但部件在高速下的可靠性限制了包裝機械生產(chǎn)能力的提高。 ② 適應(yīng)性 從加工工藝角度來

65、看，很難保證被包物品、包裝材料、容器等在物理、機械等方面的一致性，這就要求環(huán)境的溫度、濕度、粉塵量的變化及尺寸質(zhì)量等要有一定的適應(yīng)范圍。 ③ 方便性 組成包裝機的各部件應(yīng)具有相應(yīng)的方便性，且具有較低的制造成本。 ④ 安全性 包裝機械的運動，執(zhí)行環(huán)節(jié)多，薄弱件多，負載變化大，特別是在高速運轉(zhuǎn)下，對重要機械和薄弱件的保護十分重要，應(yīng)設(shè)相應(yīng)的安全環(huán)節(jié)，對食品、藥品和其他商品的衛(wèi)生、防護安全也很重要，應(yīng)使用不銹鋼容器和嚴格的防護措施。 包裝過程中商品自身的安全十分重要，特別是易碎的物品，尤其應(yīng)該引起重視。對包裝過程的商品損壞率應(yīng)加以限制。 3.6.2 帶式輸送給料的結(jié)構(gòu)及傳動設(shè)計 帶式輸

66、送機是一種廣泛應(yīng)用的連續(xù)輸送機，可用于散粒、塊狀及成件物品的輸送。包裝機械系統(tǒng)中帶式輸送機廣泛用于物品的給料和輸送，其形式多種多樣，如單條輸送帶的輸送裝置，用多條帶組合的輸送裝置，串聯(lián)或并列組合式帶式輸送裝置等，用于實現(xiàn)包裝工作中的連續(xù)或周期間歇性給料輸送及其他用途。 帶式輸送裝置所用輸送帶有棉花帆布帶、化纖織物帶、鋼帶、金屬絲網(wǎng)帶等，有些輸送帶進行了浸漬或涂敷表面防護層處理，用于改善輸送帶的性能。如帆布帶浸漬氯丁橡膠后，防潮，能抗酸、堿、油脂或石油的侵蝕，無味，無毒，能耐120oC的高溫，非常適宜于食品加工工業(yè)應(yīng)用。而未經(jīng)處理的帆布帶防潮、抗磨及耐酸、堿、油脂侵蝕的能力很差，只能耐受75oC的溫度，適用于輸送干燥物品，但因它柔軟性良好，能用較小直徑的輥軸，因而結(jié)構(gòu)緊湊。 （1）輸送帶寬度的選取 輸送松散狀態(tài)物品時，根據(jù)輸送速度、生產(chǎn)能力及物品特性等進行計算后選取。輸送成件物品的輸送帶，按所輸送的最大物品的對角線長度，再加約100mm的余量確定所需的輸送帶寬度，選取相近的標(biāo)準寬度。 （2）輸送帶的厚度 自動包裝機所用帶式輸送裝置多為輕載或特輕載荷類型，要求其結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，所