一、前言

随着社会生产力的发展，企业对于生产效率的要求也越来越高。 越来越多的定量包装设备需求企业对于包装设备的包装速度提出了更高的要求。 如何适应这一市场的发展，总结经验，开发出不仅计量精度高而且包装速度快的定量包装设备的问题，便摆到了我们的面前。 下面，本人就从定量包装秤的结构组成及工作原理方面入手，谈一下影响定量包装秤包装速度的几个问题以及解决的办法。

二、定量包装秤的结构组成以及工作原理

1. 定量包装秤的结构组成：基本的定量包装秤的结构，主要由储料仓、应急检修闸板、给料装置、称重装置、传感器组件、夹袋装置、支架、电器控制柜、各装置执行机构、输送缝包机构等组成。 各部分的主要作用为：

1.1 储料仓：用于物料的储备，为包装过程提供一个接近均衡的物料流，在一定程度上影响着包装设备的计量精度和速度。

1.2 应急检修闸门：用于设备在临时检修时截断物料。

1.3 给料装置：大多数的给料装置由粗细两级给料组成，它是影响给料精度和速度的主要因素。

1.4 称重装置：通过传感器组件实现物料重量信号的采集。

1.5 夹袋装置：完成包装袋的夹持工作，使称量好的物料顺利进入包装袋。

1.6 支架：为各部分提供一个连接骨干。

1.7 各装置执行机构：在要求速度较快的情况下，一般采用气动执行器完成各部分的动作。 其速度大小在一定程度上影响着包装设备的精度和速度。

1.8 输送缝包机构：完成包装袋的输送、缝包工作。

1.9 电器控制柜： 为包装设备的主要控制中枢，实现整机设备的控制和指示。

2. 定量包装秤的工作原理：其初始的工作状态为：给料装置和称量斗卸料门处于关闭状态，夹袋装置处于松开状态，当进入自动运行状态后，控制系统控制打开粗、细给料门开始给料，物料的重量信号经传感器转变为模拟信号送入称重显示控制器，经前置放大和 A/D转换转变为数字信号，以便进行数据计算及控制; 当检测到的重量信号达到粗给料设定值时，关闭粗给料门，保持细给料；当检测到的重量信号达到细给料设定值时， 关闭细给料门，通过落差的最终补偿达到系统要求的精度。 此时如果系统检测到夹袋装置已将包装袋夹紧，则发出控制信号打开称量斗卸料门， 物料进入包装袋中，物料放完后自动关闭称量斗卸料门，稳定置零后进入下一次给料过程。 同时夹袋装置松开，包装袋自动落下，由输送机输送到缝包工位。 如此循环往复进行。

三、分析影响包装速度的因素：

结合以上定量包装秤的基本结构和工作原理，我们可以画出其给料量与工作时间的曲线图  。

其中：t₀~ t₂ 为粗给料时间

t₁~ t₂为粗给料稳定判断时间

t₂~ t₄为细给料时间

t₃~ t₄ 为细给料稳定判断时间

t₄~ t₆ 为落差补偿给料时间

t₅~ t₆ 为终值稳定时间

t₆~ t₇ 为终值稳定延时时间

t₇~ t₈ 为卸料时间

t₈~ t₉ 为称量斗稳定置零时间

我们可以看出t₀~ t₉ 即为定量包装秤的一个包装周期,提高包装速度的问题也就是如何缩短包装周期所用的时间的问题。 所用的时间基本上都是由给料装置和称重装置完成的,因此在机构设计时,在这两方面设计一个好的机构对于提高定量包装秤的包装速度是必须的。

1. 给料装置对包装速度的影响：给料时间在整个包装周期中占据了相当长的时间,其在对包装速度的影响中也是最主要的。 它的影响因素主要在于：

1.1 给料斗的设计：给料口的通过能力直接决定着单位时间给料量的大小,应该首先满足给料量的要求。 否则如果仅凭经验随便设计一个给料斗,若其给料口满足不了给料量的要求,其他方面再努力也是枉然。 给料口通过能力的验证可以根据下式进行：

对矩形出料口：

M=1.03 ρ·g^0.5 ( L －f _p ·d )( W － f _p ·d )^1.5 f_n

对圆形出料口:

M=0.85 ρ·g^0.5 ( D₀ －f _p ·d )^0.25 f_n

式中: M——料口通过能力

ρ——物料的堆密度

g ——重力加速度

f _p ——物料的形状系数。 对于球形颗粒，f _p=1.6；对于非球形颗粒，f _p≈2.4；

d——颗粒直径

f_n—— tg β^-0.55 ，β为料斗中心线与料斗壁的夹角当β< 45°时, β按料斗休止角计; 当β> 45°时, f_n=1.0

L——出料口的长度

W——出料口的宽度

D₀——出料口的直径

1.2 执行机构的设计：在执行机构设计时应首先明确粗、细给料量的大小，并根据结构特点来选择执行器的运动行程。 其次应选用运动速度较高的执行器。气动执行器因为其运动速度快，安装使用方便，可靠无污染等特点在当前大部分的定量包装设备中得到了采用。

1.3 在给料装置中应设计给料口调节机构。 给料速度和给料精度是一个矛盾的统一体，采用大的给料口固然可以提高给料速度，但是从利于控制调试的角度来讲，应该设计有给料口的大小调节机构，在保证给料精度的情况下，逐步地提高速度。

2. 称重装置的设计：给料判稳时间和卸料时间的长短也影响着给料速度的提高。

2.1 在称重装置中为保证称量斗中物料的重量信号准确无误地传递到称重传感器上，要求称量斗上的限位装置不会对称量斗产生附加力的影响，因此要保留一定的活动余量，而同时由于物料的冲击以及各执行部件的动作产生的振动会通过钢结构支架传递到称量斗上，导致称量斗稳定速度慢，从而使得给料过程判稳时间较长。 为解决这一问题，就要求我们在设计称重装置时，在保证重量信号稳定准确地传递的同时，尽力考虑更好的限位结构，使称量斗快速稳定并考虑减振措施，尽量缩短判稳时间。

2.2 称量斗结构的设计：在称量斗的结构设计中称量门的结构直接影响着卸料速度的快慢，因此在设计称量门时应尽量使卸料门开关行程短，速度快。

3. 为减小落差补偿时间对称量速度的影响，应将称量装置与给料装置结合起来进行总体设计尽量使称量斗与给料斗之间的距离缩短，减小空中料柱，减小落差量，使空中料柱时间缩短并减小落差物料对称量斗的冲击，缩短稳定时间。

4. 软件方面的设计：在软件的措施方面，深圳杰曼公司的韩剑军同志提出了一种很好的办法，那就是引入禁止比较判别和分组检测的概念来提高速度。禁止比较就是在前级给料结束后，通过延时后再进行信号判别的方式来克服冲击值的影响，增大前级给料量，来提高称量速度。 而分组检测则是对应用数学统计及误差分析原理对称重检测数据进行抽检，由于不是对所有数据都检测，都加以记录，所以对于不记录的数据就可以不必等待秤体稳定，也就可以节省下时间了。

四、结束语

通过对以上几方面的分析，我简单地谈了一下自己的意见，定量包装秤包装速度的影响因素是多方面的，应当根据不同的情况进行不同的分析。 以上是本人的浅见，希望各位同行老师批评指正。 国内定量包装衡器包装速度的提高还需要大家的共同努力，希望我们都来为提高定量包装秤的包装速度贡献自己的一份力量。

参考文献：

[1] 《散料输送与贮存》  张荣善 化工工业出版社

[2] 《提高定量包装秤工作速度的软件措施》 韩剑军 全国第三届称重与测力技术学术研讨会论文集

 

 

 

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