1引言

定量包装机是水泥、化肥、石膏粉等厂家必备的包装设备之一,目前,我国中小型生产厂家普遍采用自动化程度低、包装精度差、工人劳动强度大的机械式包装机进行包装。包装时易堵料,且堵料后排除费时费力,加上扬尘较严重,直接影响环境及工人的身体健康。针对以上问题,开发称量精度及自动化程度高、扬尘少的微机控制定量包装机就非常必要。

2设计要求及总体方案

包装机主要用于细颗粒及粉状物料的标准自封口纸袋的包装。生产效率:每嘴15~18吨/小时;袋重及精度:50+1kg,可根据要求在50kg以下任意设定,计量稳定,能自动调整误差;除插袋外,装包、称量、料门控制、卸袋全部自动化,并配置应急、调整用的手动操作系统;跟踪显示袋重,自动累计装袋数,袋重超差报警及断电保持记忆等功能;整机安装高度H≤2000mm;扬尘少,结构简单,易维修,工作安全可靠,噪音低。

通过对现有包装机的结构进行分析,对中、小型水泥厂使用的单嘴包装机,本文采用两级刚性叶轮送料,由两个电机分别驱动,每级电机的开停分开控制,以防机内小料仓堵料。第一级叶轮保证包装机来料均匀,由料位计控制电机开停。第二级叶轮保证包装机生产效率,由微机控制其开停,采用传感器称量。送料闸门采用三位闸门,保证称量准确。卸袋由推包机构完成。整机由微机控制,顺序动作。系统的启动靠插袋时纸袋带动一摆杆,使水银开关转动角度,接通电源,向系统发出启动命令。

3机械系统设计

3.1送料系统

标准的自封袋装料口小,要满足每分钟装5~6包(250~300kg)的生产效率要求,必须设法提高输送速度。

第一级送料是为了保证包装机来料充分、均匀、采用刚性叶轮送料机构。由于粉状物料的内摩擦增加,将使侧向压力显著降低,即对竖直壁上的分布由较宽的三角形向较窄的非三角形分布变化,如图2。为防止两级送料之间机内料仓发生堵料,控制机内物料量,在机内料仓中装有薄膜式料位计,当料仓中物料低于某一高度时(料位计的压力减少到某设定值),料位计接通第一级叶轮送料。当料仓中物料高于某一高度时,料位计关闭,停止送料。为防止物料对料位计的冲击而发生误动作,料位计用钢板加以防护。

为保证生产率、送料均匀,也用叶轮送料,只是速度较快。叶轮轴分为立置和卧置两种,立置叶轮不易堵料,且叶轮磨损后易更换和维修。为防止出料嘴处发生堵料,每装一袋,主电机开停一次。第二级刚性叶轮送料到出料口的距离应尽可能短,并且尽可能使送料口到出料口之间的距离L与管径d之比接近于库仑滑移平面与水平面之间夹角正切的两倍。实际结构上可考虑出料嘴要有一定的倾斜,以便出料。一般与水平成10b~15b为好,太大会影响插袋。

密封是送料机构中必须注意的问题,在主送料机构中轴承的密封采用了迷宫式、填料及J型骨架密封圈组合密封,防止灰粉进入轴承。在电机上方装有打灰叶轮,防止灰尘堆淤在电动机上。

3.2称重架

称重架装有料嘴、压包机构、托包架、推包机构、称重传感器及控制开关等,承担起袋重及称量。

在料嘴的上方装有压包块,插袋时压包块顺时针转动,袋插入料嘴,逆时针则自锁,防止在灌装过程中倒袋。插袋时靠纸袋拨动一摆杆,带动水银开关动作,实现系统的启动。当袋重达到设定重量时,系统控制闸门机构,出料嘴关闭。同时接通推包液压推杆,机构带动压包块顺时针转动压包架,推包架顺时针转动推包架。掉袋时弹簧使水银开关复位。托包架主要起托包作用,可顺时针转动,以便卸包,并可在垂直方向调整高度以适应袋长要求。托包架支点稍偏,以减小推包力。

称重架在工作中需和整机机架软连接,防止称重架左右摆动,可用四个一定宽度的弹性薄钢片把称重架和整机机架软相连,弹性薄钢片在垂直方向刚度很小,而在水平方向刚性较大。也可用四个宽铰支联接。

出料嘴和第二级送料口的联接可用橡胶软管联接,这种联接没有跑灰。也可用两法兰面对接,中间加泡沫塑料防止跑灰。

推包执行元件的选择:推包执行元件可以采用电磁铁、气压缸、液压缸及电动液压推杆等。由于灰尘的影响,电磁铁工作易出现故障,且调整麻烦,在机械式包装机中较多使用,气压缸和液压缸是比较理想的执行元件,但需要压缩空气及液压系统,增加设备投资,压缩空气会使灰尘扬起,使气压、液压元件的维护保养比较困难,在大型回转包装机中有采用。本机采用电动液压推杆,价格便宜,使用维护方便,作为小型包装机的推包元件是比较理想的。

3.3送料闸门机构

送料闸门可用横向或竖向闸板。由于物料中会混有硬颗料,横向抽动,闸板易卡死,故以垂直抽动闸板为好。闸板可以用电磁铁、气缸、液压缸或电动液压推杆来抽动。如上所述,以电动液压推杆作为执行元件较好。机构如图6,工作过程为:大、小液压推杆得电,闸门全开;大液压推杆失电,小液压推杆使闸门微开,可通过螺旋调整开关量大小;大、小液压推杆都失电,闸门全闭。

3.4包装机的防尘

防尘贯穿于各个环节之中,闸门、第二级叶轮送料口和出料嘴的连接处的防尘如上所述。纸袋入口处和扬起的粉尘由收尘器来收尘,在包装机的侧面留有吸尘口。

4控制系统设计

本机采用微机对系统进行控制,实现以上要求,所有参数以人机对话的方式设定。以MCS系统单片微机为主芯片,并配备外部ROM、信号放大电路、可编程I/O口及扩展、A/D转换器等。强电部分采用了固态继电器SSR、实现执行元件的频繁通断。此继电器开关速度快、工作频率高、体积小、重量轻、寿命长、无机械噪声、工作可靠、耐冲,其输入控制端与输出端用光电耦合器隔离,所需控制电压低、电流小,非常容易与单片机控制输出接口。另外此继电器用在有腐蚀、灰尘大和有振动的场合独具优越性。由于电机频繁启动,为防止电机过热,电路中装有热继电器,对电机起过热保护作用。

工作原理为拉力传感器不断地将水泥重量转换成微弱的模拟电压,再由放大电路将其放大并滤除其中的噪声干扰成份,然后经A/D变换器将电模拟量变换成数字量。单片机是系统的数据处理、存贮和指挥中心,其核心部分为CPU,它在软件的支持下对经过A/D变换的秤重数据进行运算和处理,对整机进行控制。

与单片机相连的外部设备－键盘和显示器是实现人机对话的媒介,可以通过键盘实现“置零”、“启动”、“标定”、“设参”等操作。

在称重架上还装有与“启/停”键作用相同的急停开关,当发生如纸袋脱落等突发性事故时,可按此开关急停,微机从装袋状态下迅速退出。

整个系统还配置了“手动/自动”的开关,“自动”状态执行控制工作循环。“手动”状态用于整机调试,检查主电机和电动液压推杆的工作情况。

5结束语

微机控制单嘴水泥定量包装机生产效率高,除人工插袋外,系统启动、装袋、称量、料门控制、累计装袋数、卸袋全部实现自动化,袋重可在50kg以下任意设定,变速送料使称量更准确,并且避免了开机不装包时机内发生堵料的情况,整机安装高度低。作为机械式包装机的更新换代产品,特别适应于中、小型水泥厂使用或老式包装机改造。

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除