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目 錄
1．前言 1
2．咖啡粉枕式包裝機(jī)總體設(shè)計(jì) 3
2.1動(dòng)力設(shè)計(jì) 4
2.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇 4
2.1.2計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 4
2.1.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算 5
3傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 7
3.1V帶設(shè)計(jì) 7
3.2蝸輪蝸桿設(shè)計(jì) 8
3.3同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 14
3.4齒輪的設(shè)計(jì) 16
3.5料盤軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核 19
4.計(jì)量裝置設(shè)計(jì) 22
4.1料盤裝置設(shè)計(jì) 22
4.2量杯尺寸確定 22
4.3料盤結(jié)構(gòu)尺寸確定 23
4.4聯(lián)接盤設(shè)計(jì) 24
4.5料盤罩設(shè)計(jì) 24
5．結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
附 錄 28
1．前言
食品包裝是指為在流通過(guò)程中保護(hù)食品，方便儲(chǔ)運(yùn)，促進(jìn)銷售，按一定技術(shù)方法而采用容器、材料及輔助物等的總體名稱，也為達(dá)到上述目的而采用容器、材料和輔助物的過(guò)程中施加一定技術(shù)方法的操作活動(dòng)。食品包裝是生產(chǎn)的繼續(xù)，是實(shí)現(xiàn)食品價(jià)值和使用價(jià)值并增加價(jià)值的一種手段，它對(duì)食品生產(chǎn)有著重大意義。食品包裝是食品生產(chǎn)的最后一道工序，是商品的組成部分；它是食品進(jìn)入流通領(lǐng)域的必要條件；它有利于食品的衛(wèi)生；它能減少食品損耗，降低生產(chǎn)成本。食品包裝應(yīng)主要考慮：食品的性質(zhì)和特點(diǎn)；食品的生產(chǎn)、流通與消費(fèi)的社會(huì)性；合適的包裝材料與包裝機(jī)械。隨著食品生產(chǎn)與商品流通的發(fā)展，食品包裝的形式日益繁多，按照食品包裝在商品流通中的作用進(jìn)行分類，它分為銷售包裝與運(yùn)輸包裝兩類。銷售包裝（包括內(nèi)包裝和中包裝）的主要目的是促進(jìn)商品的銷售，它除具有保護(hù)食品，方便流通基本功能外，還具有美化食品、宣傳食品，促進(jìn)銷售的功能。銷售包裝一般與充填、包封、灌裝、封口及貼標(biāo)簽等機(jī)械聯(lián)系在一起[1]。
食品包裝技術(shù)的應(yīng)用及其創(chuàng)新，極大地推動(dòng)著包裝機(jī)械的發(fā)展。應(yīng)用與現(xiàn)代食品工業(yè)的自動(dòng)化包裝大多數(shù)以生產(chǎn)線的形式出現(xiàn)，集機(jī)、電、氣、液控制于一體，成套性強(qiáng)、可靠性高。并且，以模塊化組合的形式出現(xiàn)，具備系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的特點(diǎn)。此外，越來(lái)越多采用的微機(jī)控制、模擬控制等高新技術(shù)，使包裝機(jī)械躍上一個(gè)新臺(tái)階。
咖啡粉枕式包裝機(jī)是實(shí)現(xiàn)咖啡粉銷售包裝的主要機(jī)械工具。包裝機(jī)械工具的使用不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時(shí)也是提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。1）包裝機(jī)的使用大大提高了產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。2）包裝機(jī)械不僅可以大大改善操作條件，而且能最大限度的避免操作人員同食品直接接觸是可能產(chǎn)生的污染，從而保證食品的清潔衛(wèi)生和金屬制品的防銹防蝕。采用機(jī)械化包裝就可以把人們從復(fù)雜、笨重的手工勞動(dòng)中解放出來(lái)，減輕了體力勞動(dòng)的強(qiáng)度，增進(jìn)了工人的健康。3）機(jī)械包裝的生產(chǎn)能力一般比手工包裝提高幾倍、十幾倍甚至幾十倍，不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能更好的適應(yīng)市場(chǎng)的實(shí)際需要，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代。4）咖啡粉在手工包裝過(guò)程中容易發(fā)生逸散、飛濺現(xiàn)象，采用機(jī)械包裝則會(huì)大大地減少損失，節(jié)約原料，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包裝工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占的比重和作用也越來(lái)越大。我國(guó)成功加入WTO后，全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易一體化進(jìn)程的發(fā)展促使商品流通領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，人們?cè)谧非笊唐穬?nèi)在質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)商品包裝的要求也越來(lái)越高。20世紀(jì)80年代后，我國(guó)的包裝機(jī)械的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)取得了巨大的發(fā)展，大量填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的包裝機(jī)械問(wèn)世，品種規(guī)格不斷增加，同時(shí)出現(xiàn)了很多包裝機(jī)械的生產(chǎn)企業(yè)，許多研究機(jī)構(gòu)著手研究包裝機(jī)械，高等院校也紛紛設(shè)立了包裝工程專業(yè)，從而形成了一個(gè)獨(dú)立的的包裝機(jī)械行業(yè)。進(jìn)入21世紀(jì)，包裝機(jī)械除繼續(xù)增加新品種外，在產(chǎn)品的技術(shù)水平、內(nèi)在質(zhì)量和性能等方面都有了很大進(jìn)步，這一切都與包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)有著密切的聯(lián)系[2]。
本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容是設(shè)計(jì)咖啡粉枕式包裝機(jī)。課題來(lái)源于鹽城市盛和輕工機(jī)械廠。本課題有兩個(gè)人共同參與，本人設(shè)計(jì)的內(nèi)容為咖啡粉枕式包裝機(jī)，具體任務(wù)是進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、計(jì)量裝置設(shè)計(jì)及橫封切斷裝置設(shè)計(jì)。需要解決的問(wèn)題主要有:根據(jù)包裝袋的形狀、尺寸、袋內(nèi)咖啡粉的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計(jì)量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測(cè)器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設(shè)計(jì);不等速機(jī)構(gòu)、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及位置布置。
本課題設(shè)計(jì)思路：分析封袋的封裝要求以及封袋總體尺寸確定包裝的總體工藝方案。包裝過(guò)程：片狀包裝紙由卷筒引出，經(jīng)光電檢測(cè)器再由成形器成形和牽引輥，縱封輥制成包裝。已充填包裝物的包裝袋上下整形輸出，經(jīng)輸送帶送到橫封頭橫封并切斷排出成品。傳動(dòng)部分是：主電機(jī)將運(yùn)動(dòng)傳入橫封傳動(dòng)軸，再經(jīng)不等速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)橫封頭傳動(dòng)，不等速機(jī)構(gòu)是用來(lái)調(diào)整橫封頭的封切瞬時(shí)速度，使之與包裝袋移動(dòng)速度同步的。調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速差動(dòng)機(jī)構(gòu)可以得到所需袋長(zhǎng)。
工藝方案確定后，根據(jù)封袋的大小及咖啡粉的多少來(lái)確定各個(gè)部分的尺寸，保證各個(gè)部件之間工作連續(xù)可靠，包裝機(jī)總體結(jié)構(gòu)的緊湊，本裝置用容積計(jì)量裝置對(duì)粉式裝料咖啡進(jìn)行計(jì)量。為保證封袋兩側(cè)大小相等，故在機(jī)構(gòu)中有成形器和牽引棍。為保證包裝紙的運(yùn)動(dòng)速度與橫封速度的同步，故用光電傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)并用超越電機(jī)動(dòng)作使之運(yùn)動(dòng)或制動(dòng)停止達(dá)到對(duì)速度誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?。為了避免包裝過(guò)程中得到的袋長(zhǎng)誤差，故有調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速差動(dòng)機(jī)構(gòu)可以對(duì)得到的袋長(zhǎng)加以調(diào)整。
本課題需要解決的問(wèn)題主要有:根據(jù)包裝袋的形狀、尺寸、袋內(nèi)咖啡的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計(jì)量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測(cè)器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設(shè)計(jì);不等速機(jī)構(gòu)、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及位置布置;差動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì);誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)各個(gè)部分誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
咖啡粉是粉狀食品，包裝速度為30袋/min，包裝膜為PP卷、最大寬度50mm、長(zhǎng)度50m?？Х确郯b機(jī)由計(jì)量充填裝置、封口裝置、牽引裝置、動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成。各個(gè)裝置之間通過(guò)一定的傳動(dòng)關(guān)系聯(lián)系在一起，協(xié)調(diào)的工作。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是在完成包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成計(jì)量裝置的具體設(shè)計(jì)和橫封切斷機(jī)構(gòu)的三圍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本包裝機(jī)為粉類食品專用，其料盤上的主要零件均為自行設(shè)計(jì)加工。設(shè)計(jì)時(shí)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)尺寸是取整，以便縮短設(shè)計(jì)周期，降低加工難度，提高經(jīng)濟(jì)效益。所設(shè)計(jì)的包裝機(jī)為企業(yè)的生產(chǎn)提供參考。
本課題的設(shè)計(jì)意義及價(jià)值：所設(shè)計(jì)的設(shè)備應(yīng)能滿足咖啡粉包裝要求，保證包裝膜對(duì)正，便于調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，便于維修。
2．咖啡粉枕式包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)
咖啡粉枕式包裝機(jī)的包裝原理： 咖啡粉枕式包裝機(jī)整體是由幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成，主要有：料盤裝置，橫封裝置，豎封裝置，走袋裝置，料卷裝置，電機(jī)等通過(guò)一定的傳動(dòng)關(guān)系組成。塑料薄膜卷在料卷裝置上通過(guò)成型器成型形成卷筒狀然后通過(guò)豎封裝置熱封，再通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)向前走袋，在走袋的過(guò)程中料盤裝置把計(jì)量好的咖啡粉通過(guò)料斗注入豎封好的袋中，最后通過(guò)橫封機(jī)構(gòu)橫封切斷，包裝完成。根據(jù)包裝機(jī)的要求，在包裝過(guò)程中要確保各個(gè)裝置之間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。
圖2.1包裝機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖
傳動(dòng)方案要滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率、使用維護(hù)便利、工藝和經(jīng)濟(jì)性好等要求。
經(jīng)過(guò)分析與比較,決定采用如下運(yùn)動(dòng)方式：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)V帶輪轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過(guò)蝸桿蝸輪減速帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，然后一部分動(dòng)力通過(guò)用同步帶軸，同步帶軸通過(guò)一對(duì)齒輪把動(dòng)力傳給料盤軸。用蝸桿蝸輪減速是因?yàn)樗膫鲃?dòng)比大可以一次將轉(zhuǎn)速降到需要的大小，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；用一根軸同時(shí)帶動(dòng)橫封機(jī)構(gòu)、豎封機(jī)構(gòu)、走帶機(jī)構(gòu)既能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又能保證三者之間同時(shí)協(xié)調(diào)的工作；用同步帶傳動(dòng)既能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比又能實(shí)現(xiàn)較大中心距的傳動(dòng)。整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小。
2.1動(dòng)力設(shè)計(jì)
2.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)的容量（功率）選得是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運(yùn)動(dòng)，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。
A. 料盤轉(zhuǎn)速的計(jì)算：
（2-1）
-- 料盤的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度
擬定 0.25 m/s
-- 料盤直徑
擬定 294 mm
由公式4-1得：
=7.5 r/min
B. 傳動(dòng)效率的計(jì)算：
由于傳動(dòng)裝置較為復(fù)雜，取保險(xiǎn)效率
===0.68
C. 式中 ,,，，
確定電機(jī)的輸出功率 P：
由于料盤的轉(zhuǎn)速很慢P < 0.5kw
查表16-1-28[8]，根據(jù)其中Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y802-4，額定功率0.75Kw，滿載轉(zhuǎn)速為1390r/min，安裝類型為B5型。
2.1.2計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
I軸 n1 = (2-2)
n1 =
P1 = Po·η帶 (2-3)
P1= 0.75×0.95×0.99 = 0.705kw