1、机械夹袋式面粉打包机机械结构设计方案论证报告 机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: 机械夹袋式面粉打包机机械结构设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2011年 3 月 20 日目 次1包装机械简介12面粉打包机简介23面粉打包机的研究现状24参观学习情况35方案设计4 5.1打包机整体结构设计论证4 5.2 面粉进料部分结构设计5 5.3料斗设计6 5.4传动部分设计7 5.5夹紧部分设计75论证结果8参考文献101 包装机械简介 包装机械是指完成全部或部分包装过程的机器的总程，其中包装过程包括包装物的成型、充填、裹包等主要包装工序，也包括与其相关的前后工序。本次设计所作
2、的面粉打包机就属于包装机中的一种。国内外包装机械发展的现状 在意大利生产的包装机械中，有40%是食品包装机械，例如糖果包装机、灌装机等常用包装机械。意大利的包装机械行业最大优势在于他们可以按照客户的要求进行机器的设计和生产，并能很好地完成设计、生产、试验等，能很好的满足用户的需求。意大利产品的特点是外观精美、性能优良、价格便宜。而日本的食品包装机械，多以中小单机为主，虽然如此，这样设备便有体积小、精度高、安装方便、操作简单、自动化程度高等优点。在世界上，德国包装机械工业一直处于世界一流水平，其生产的包装机械在计量、工艺、性能等方面均处于很高的水准。该国生产的啤酒灌装机、饮料灌装机等成套设备均得
3、到了世界客户的认可，具有生产速度快，效率高等优点。德国机械包装工业的特点主要为生产灵活、结构灵活以及供货灵活，从而来适应产品更新换代的需要。使用用计算机以及仿真技术提供的设备，故障率低，还可进行远程诊断。德国之后就是美国，他们的包装机械大多使用计算机控制，自动化程度非常高。对商品包装前，先将材料所需的温度、强度、电压以及包装的数量等参数编入电脑，以进行自动控制。这样不仅可以提高包装机械的效率，还可以提高包装机械包装产品的精密度和准确度。美国的包装机械工业更注重向经济、自动、高效以及多功能等方面发展。21世纪以后，伴随着科技的发展，发达国家也把核技术、微电子技术、激光技术和系统工程等先进科学技术
4、应用到了传统的机械制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，食品包装机械将向着集成化、智能化、网络化、柔性化方向发展。我国的食品包装机械行业在近些年来也取得了显著的成绩，但这些是远远不够的，我们的技术水平与国外产品相比，仍存在20年的差距。我们现有的很多包装机械产品技术含量都不是很高，而在国外他们已将许多先进技术应用到了包装机械上，像长距离遥控技术(包括监控)、步进电动机技术、柔性补偿技术、激光切割术技术、信息自动处理技术等。我们国内生产大多以单机为主，而国外的生产则多为生产配套产品，很少进行单机的销售。我国产品的可靠性不高，而且技术更新速度慢，对
5、新技术、新工艺、新材料的应用不多。我国的食品包装机械产品单机多、成套产品少；通用机型较多、满意客户特殊要求、能包装特殊物料的设备少。从查阅各种资料可以很清晰的发现，目前我国的食品包装机械发展水品很低，大约只有5的产品能达到国外上个世纪90年代水平，20的产品达到80年代水平，而占多数的60的产品才能达到国外70年代的水平。与发达国家相比，我们的食品包装机械产品品种少，只占到国外生产的3040，技术水平也落后与国外2030年。 由此我们可以看出我们的粮食机械工业与国外相比差距还是相当明显的。我国有食品包装机械生产厂家近6000家，但多数都是在生产科技含量低，生产水平不高的小型产品，并且生产的重复
6、率过高，有某种机型受欢迎的话企业便一拥而上都进行仿制，缺乏创新。另一个便是我国的包装机械行业对新产品的科研开发投入的经费不多，我国的科研经费投入仅为销售额的1%，而国外发达国家的投入甚至高达8%10%。为了提高我国粮食包装机械的产品竞争力，要根据问题作出相应的对策，多进行新产品的研发，鼓励创新，国家也应出台相应的优惠政策，刺激该行业的发展，加大科研经费的投入等。通过一两代人的努力，赶上发达国家。2 面粉打包机简介 面粉打包机是面粉自动化装袋过程中所使用的机器，具有设计简便、结构简单，能够有效提高面粉装袋效率的优点。然而在我平时的了解中，面粉打包机在村镇级的地区使用还不是很普遍，大多采用的仍是人
7、工撑袋装面粉，这样做不仅工人的劳动强度大，而且效率较低。所以为了提高生产效率，实现现代化，国家应该加大在这些方面的投入，应该大力推广面粉打包机在面粉厂的使用率。3 面粉打包机的研究现状我国是一个粮食生产大国，而且我们河南更是我国重要的粮食生产基地，其中以小麦的种植为主，所以面粉的生产，运输，贮存等是我们要解决的重要问题。其中，面粉打包机是包装机械在粮食加工方面的重要应用，其主要用于面粉的装袋过程，是粮食机械里面重要的组成部分。以前，我们的面粉装袋以人力为主，后来随着打包机从国外的引入，面粉打包机极大提高了装袋效率，解放了人力。随着近来技术的进步，面粉打包机更是引入了自动称重部分，得到了极大发展
8、，应用也更加广泛。面粉打包机主要由进料部分，料斗部分，称重部分，夹袋部分等几部分组成，其中本次设计以夹袋部分为主要研究对象，还包括进料部分的设计。通过查阅资料发现现在面粉打包机的夹紧动力装置以气动为主，所以考虑到在实际夹袋过程中是否会出现气缸漏气，从而导致夹紧力不足等问题？所以便考虑将夹紧装置设计成机械动力式的。有了这个思路之后，后来便在王老师的安排下到相关的单位进行了实地参观。4 参观学习情况 3月13号，王老师带领我们到开封茂盛粮食机械有限公司进行参观实习。开封市茂盛粮食机械有限公司是专业制造大、中、小型成套面粉加工设备、玉米加工设备、芝麻清理设备等粮食加工设备的国家大型粮食加工机械生产企
9、业。公司拥有自主进出口权，以通过了ISO9001:2000质量体系认证。公司占地面积约600亩，现有职工1300人，拥有国内知名粮机制造及制粉专家30多人，以及各类粮食加工院校的毕业生100多人。该公司拥有固定资产2亿多元，是目前我国最大的粮食机械生产厂家之一。产品销往国内三十多个省、市、自治区，并且产品还出口到亚、欧、非、南北美洲等多地区。公司先后多次获得河南省“五一”劳动奖、科技部合作示范企业等荣誉称号，2005年还被河南省政府指定为“河南省粮食加工装备工程技术研究中心”，2006年被中国粮食行业协会授予粮食机械行业唯一的“全国知名品牌”称号。公司产品有MSD/Q系列电/气控磨粉机、FSF
10、G系列新型高方平筛、FQFD系列清粉机、TQLZ系列高效振动筛、TQLMZA系列平面回转筛等产品。该机械厂拥有三十多年的生产经验，生产多种型号的面粉打包机，可以满足不同用户的生产需求。像TDBZ系列电脑计量打包机可以实现装袋重量的自动控制，通过重量传感器反馈控制调节面粉的输出量。并且还可以通过改变设定的参数，来设定不同的装袋重量。TDBZ-B型电脑定量包装秤可以实现散料装袋的高度自动化，重量传感器控制装袋质量，通过振动板的振动将袋子震落到输送带上，输送带将其运输到后续的自动封口机进行封口。这个系列的面粉打包机不仅可以降低工人劳动强度，还可以提高工作效率。其他的型号还有单绞龙面粉打包机、双绞龙面
11、粉打包机等，在此不做一一介绍。该公司生产的面粉打包机技术成熟，结构简单，外观精美，本次设计将重点借鉴他们的产品的设计思路。通过本次参观学习，得到了很过第一手设计，拍到了很多能应用到本次设计的第一手照片，给我提供了很多思路，打开了想象的空间，对我的毕业设计将会起到很大的帮助。5 方案设计5.1 打包机整体结构设计论证 图1（TDBZ-DS） 图2 （TDBZ-BS） 图3（TDBZ-S） 图1、2、3是几种常用的面粉打包机整体结计。是开封茂盛公司生产用的常用机型。图1TDBZ-DS型面粉打包机是一个大型的双搅笼打包机，主要用于大质量粉料的装袋；图2TDBZ-BS型打包机也属于大型打包机；图3TD
12、BZ-S单搅笼面粉打包机用于中、小袋的面粉装袋过程，而且其所使用的结构用材较少，结构美观。而且通过实地的考察与测试，发现该结构的设计稳定性很好，能够满足稳定性要就。结合本次设计的课题要求，主要是对夹紧部分进行改装设计，所以本次设计将借鉴使用图3TDBZ-S型面粉打包机所示的立柱式床体作为整体机器的设计基础。5.2 面粉进料部分结构设计物料的输送有多种方式，包括螺旋输送及振动输送等几种输送方式。螺旋输送机的设计简单，造价低廉，在相同的可比输送能力下，螺旋输送机比其他类型的输送机的投资费用更低；可以呈现水平、垂直或倾斜输送；可以保证防尘及密封结构的槽体设计，工业生产中零部件的标准化程度较高。其最大
13、优点是结构紧凑，而面粉打包机的空间有限，需要在狭小的空间里进行面粉的输送，并且面粉打包机的进料是在一个封闭的空间，所以考虑到这些并结合在开封茂盛机械有限公司的参观实习，便考虑进料部分采用水平螺旋进料来实现。 图 4 图 5上图4就是就是进料部分的螺旋叶片模型 ，本次设计螺旋叶片的为等螺距叶片。绞龙的形式有双绞龙与单绞龙，考虑面粉装袋为小袋，故采用单绞龙形式。图5为螺旋进料部分的出口部分，采用了网状方格封口。采用这种形式可以防止面粉成股结块涌出，对面粉袋造成冲击，使称重部分产生较大误差。图6是进料部分的草图设计。 图 65.3 料斗设计 贮仓是保存和贮藏物料的容器；料斗是供给或排出的容器。通常贮
14、仓和料斗是连成一体的，有时料斗也附属与给料机。物料从料斗中卸出的主要问题是如何控制其输出量，并将物料送至某特定场所。面粉打包机的物料输送量由螺旋进料部分设计完成，不需要考虑，本部分只需将面粉送至打包处即可。物料从料斗中卸出时不符合设计要求的流动方式有不流动，不规则流动，倾泻与离析等几种方式，这是我们在料斗设计时要避免的问题。对于规则流动，可能出现的情况有中心流动，整体流动，扩展流动等几种方式，而整体流动是我们期望实现的流动方式，结合这些情况以及设计要求，料斗部分设计成圆柱型，而且也方便打包时，面粉袋与料斗的连接。5.4 传动部分设计 面粉打包机进料部分使用三相异步电动机进行驱动。由于面粉的装袋
15、过程是一个间歇式的，而且每袋面粉的装袋重量在25kg左右，所以所需功率很低。如果采用大功率电动机，那么会出现电动机功率使用不充分等问题，造成浪费。根据以上情况，选择的电动机型号为Y100L-6，工作电压380v，功率1.5kw，940r/min。电动机与进料装置采用带传动的形式，根据实地参观情况，传动比初设为1：4。下图7、8分别是电动机的安装形式与带传动形式。 图7（电动机的安装） 图8（大、小带轮）5.5 夹紧部分设计由于打包过程中夹紧是一个间歇式的运动，需要正确的配合。现在大部分的面粉打包机的夹紧部分采用的是气动夹紧方式的。在夹紧装置旁边安装了一个行程开关，用来控制气缸的充气与放气，从而
16、实现连杆的夹紧与放松。然而，由于气缸会出现漏气等情况或是行程开关使用一段时间后会出现响应时间较长等情况，所以采用气动的夹紧方式并不是太可靠，会出现夹不禁或夹紧延迟等情况，不利于打包机效率的稳定。而最为关键的是，采用气动方式需要进行复杂的供气系统设计，生产机器的过程中还要进行供气系统的安排等，所以本次设计对打包机的夹紧部分进行改进，使用机械式的夹紧方案。采用机械夹紧方式有夹紧安全可靠，动作迅速等优点，能够有效解决气动方式的一系列缺点，而且，更为重要的一点是可以省去供气系统的设计，可以使机器整体更简单实用，操作起来方便。所以机械式夹紧方案将会是面粉打包机未来的发展方向。 夹紧过程是一个间歇式运动，
17、所以采用的机械式的夹紧方案的运动部分也要能实现夹紧过程的间歇运动。考虑到这些情况，选择使用凸轮来实现这种运动。凸轮按照接触方法的不同，可以分为力封闭凸轮机构、几何封闭的凸轮机构。而，凸轮与两边的夹紧机构的连接需要使用二力杆，且该二力杆要受到凸轮的推与拉，结合这种情况，选择几何封闭凸轮机构。在几何封闭凸轮机构里又分为沟槽凸轮、等宽凸轮机构、等径凸轮机构与共轭凸轮等几种。而在实际的夹紧过程中，两边的夹紧机构是对称运动的，所以凸轮的外形也要是一个对称的形状，为了减少使用过程中凸轮的磨损，所以本次使用滚子推杆凸轮机构，以下图9就是夹紧部分的原理图。 图 96 论证结果 方案一：面粉打包机进料部分采用振
18、动输送方式，夹紧部分采用气动夹紧方式进行整体设计；方案二：面粉打包机进料部分采用螺旋输送的方式，夹紧部分采用机械式夹紧机构进行整体设计。振动输送主要用于易粘接的物料输送，且其输送效率过低，而螺旋输送结构设计简单，造价低廉，尤其是其结构紧凑，能有效实现在打包机有限的空间里实现面粉的高效输送；方案一采用气动夹紧装置，操作起来方便，夹紧部分也比较紧凑，不过有可能出现气缸漏气，造成夹不紧的问题出现，或是传感器响应时间长，出现夹紧延迟的问题，而且需要专门设计一套供气系统。而方案二所使用的机械式夹紧方式，其夹紧速度迅速，且夹紧可靠，尤其可以省去供气系统。综合以上论证可知，方案二优点明显，可以满足设计要求。
19、通过上述一系列关于各部分的可用的设计方案的优缺点对比论证以及实际生产过程中的一些限制以及本次设计的一些要求，最后确定将面粉打包机的整体设计成立柱式，进料部分为螺旋进料，料斗为圆柱形，夹紧部分是对称的滚子推杆凸轮机构。该方案的优点有打包机整体所用材料少，且床体稳定；面粉进料流量可调，方便控制；夹紧部分安全可靠，寿命长等优点。参考文献1. 张荣善. 散料输送与贮存. 北京：化学工业出版社，1994.2. 陶珍东，郑少秋. 粉体工程与设备. 北京：化学工业出版社，2010.3. 阮竞兰，武文斌. 粮食机械原理及应用技术. 北京：中国轻工业出版社，2006.1.4. 顾尧臣. 粮食加工设备工作原理、设
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