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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時(shí)間:2020-06-15 10:15:57 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
我國碾米機(jī)械工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已取得很大的成績。但是,被業(yè)界技術(shù)專家普遍認(rèn)同,有顯著防霉、防蟲、延緩陳化作用的大米氣調(diào)保鮮包裝技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用。 為此,筆者開發(fā)研制出大米氣調(diào)保鮮小包裝機(jī), 并獲得國家專利。
大米氣調(diào)保鮮小包裝機(jī)主要用于對大米進(jìn)行計(jì)量并充氣保鮮包裝,也可用于其它顆粒物料。由于釆用了電子傳感器及計(jì)算機(jī)自動控制技術(shù),適合于米廠進(jìn)行精制免淘洗米、營養(yǎng)米的小包裝或氣調(diào)保鮮包裝。
所謂氣調(diào)保鮮包裝亦稱氣體置換包裝,國際上稱為map (Modified Atmosphere Packing)包裝,是將一定量的保護(hù)氣體充入大米包裝袋內(nèi),將袋內(nèi)原有空氣置換,改變袋內(nèi)大米的 外部環(huán)境達(dá)到抑制細(xì)菌(微生物)的生長繁衍,減緩大米的新陳代謝速度,以延長大米儲藏期的一種包裝工藝方法。它能較好地保持大米原有的色、香、味及營養(yǎng)成分,其采用的保護(hù)氣體是食用級二氧化碳。
待計(jì)量包裝的物料首先由輸送設(shè)備輸送到中間倉等待計(jì)量;在允許放料的情況下,控制系統(tǒng)將進(jìn)料閘門打開,物料進(jìn)入稱重料斗。傳感器將重量信號轉(zhuǎn)換為電信號并由接口輸入計(jì)算機(jī);計(jì)算機(jī)則控制進(jìn)料閘門的開、閉或開口大小,這樣可將稱量精度控制在規(guī)定的誤差范圍以內(nèi)。已計(jì)量好的物料通過放料閘門充填到包裝袋中,同時(shí)進(jìn)行充氣保鮮,再由機(jī)械手送到熱封工位進(jìn)行封口。熱封后的包裝袋由推包機(jī)構(gòu)送出,完成1次計(jì)量包裝過程。主要技術(shù)參數(shù)見表1。
表1包裝機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表
包裝速度 計(jì)量范圍~i+5 SA 5^ 包裝袋
袋?min" kg 誤差/% 電壓/v耗量/m3.h-'尺寸/mm
3~5 2.5-5 ±0.3 220 0.01 320 x580
主要由進(jìn)料裝置、稱量裝置、夾袋機(jī)械手、熱封工作臺、 推包機(jī)構(gòu)、充氣保鮮機(jī)構(gòu)、上下機(jī)架及氣動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。其中關(guān)鍵部件是進(jìn)料裝置和稱量裝置,它們直接影響計(jì)量精度。
3.1進(jìn)料裝置
用于散狀顆粒物料的稱量設(shè)備,其進(jìn)料裝置常釆用電磁振動、皮帶輸送和自重直流等結(jié)構(gòu)形式。電磁振動型和皮帶輸送型對各種物料的適應(yīng)性好,落料重量的隨機(jī)性較小,稱量精度高;但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大,成本高,且振動和噪音較大。自重直流型對物料的適應(yīng)性較差,落料重量的隨機(jī)性較大,稱量精度的控制是關(guān)鍵;但結(jié)構(gòu)簡單,體積較小,成本低。 根據(jù)大米小包裝機(jī)的工作對象及其特點(diǎn),宜選用自重直流型進(jìn)料裝置。
自重直流型下料裝置多釆用雙料口(雙門)或多料口 (三門或四門)下料。雙料口下料器由大料口負(fù)責(zé)主要的下料任務(wù),能快速下料到接近設(shè)定重量;小料口只是補(bǔ)充差額到設(shè)定重量。由于大料口下料時(shí),落料重量及其沖擊力和殘留料柱重量有較大的隨機(jī)性,致使稱量的高精度和高速度的矛盾不易解決,達(dá)不到較高的要求。
四料口下料器各料口從大到小分別設(shè)為1、2、3、4號,下料時(shí)各料口同時(shí)落料至等于或略大于各料口設(shè)定重量值時(shí), 依順序關(guān)閉1、2、3、4號下料口 ,下料完成。三料口下料器的下料過程與四料口下料器基本相同,但結(jié)構(gòu)要簡單許多,只有大、中、小3個(gè)下料口。以稱量5 kg為例,根據(jù)落料重量及其沖擊力和殘留料柱重量的隨機(jī)性及以后其它各料口的工作,設(shè)定各料口下料關(guān)閉時(shí)的重量值,進(jìn)行對比試驗(yàn),兩種下料器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別見表2、表3。
表2 |
四料口下料器試驗(yàn)數(shù)據(jù) |
|
料口編號 |
1 2 3 |
4 |
料口面積/cn? |
30.0 18.0 8.0 |
3.2 |
流量(50次平均) |
s" 1 977.1 1 072.5 119.8 |
54.4 |
流量標(biāo)準(zhǔn)差(S)/g-s |
44.61 31.22 5.16 |
2.01 |
重量設(shè)定值/g |
4 200 4 700 4 900 |
4950 |
下料時(shí)間/s |
1.303 0.401 1.148 |
0.919 |
表3 . |
三料口下料器試驗(yàn)數(shù)據(jù) |
|
料口編號 |
1 2 |
3 |
料口面積/cm? |
77 14 |
4 |
流量(50次平均)/g |
• S” 4 721.45 827.17 |
64.21 |
流量標(biāo)準(zhǔn)差(S)/g, |
.s-1 130.46 39.67 |
2.67 |
重量設(shè)定值/g |
4 300 4 890 |
4 955 |
下料時(shí)間/s |
0. 766 0.662 |
1.012 |
四料口下料器最后一個(gè)料口的誤差(稱量誤差)范圍在±10g/s之間,總稱量時(shí)間為3.77 s。三料口下料器稱量誤差范圍為士 13. 35 g,總稱量時(shí)間2.44 s。這既保證了稱量結(jié)果的高精度,又保證了稱量的高速度。因此本機(jī)選用三料口下料器。
在料門形式上,由于多料口下料器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大,可將多個(gè)料口合并為一個(gè)擺式弧形料門,用一個(gè)多級氣缸來驅(qū)動,由計(jì)算機(jī)來控制其開口大小和開、閉時(shí)間,并保證大、中、 小閘門開啟時(shí)的截面積不變。這樣既可以達(dá)到多料口下料的功能,又能夠簡化機(jī)構(gòu)。試驗(yàn)證明,效果良好。
3.2稱量裝置
國內(nèi)外散狀粒料自動計(jì)量裝置,可分為容積式和稱重式兩大類。容積式結(jié)構(gòu)較為簡單,但計(jì)量精度不高,因而不宜用于有一定精度要求或較大計(jì)量的物料包裝。稱重式一般有機(jī)械式、機(jī)械電子式、電子式三種。機(jī)械式自動計(jì)量裝置體積大、精度低、速度慢,現(xiàn)已很少采用。
機(jī)械電子式稱量裝置最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低,稱量精度也能滿足要求。但是,由于不同的設(shè)定稱重量所對應(yīng)的殘留料柱重量及其沖擊力不同,需要進(jìn)行修正,這在使用操作上很不方便。加之,機(jī)械電子式自動稱量裝置結(jié)構(gòu)尺寸較大,致使整機(jī)體積較大。所以,在經(jīng)過試驗(yàn)之后,放棄了這一方案。
電子式自動稱量裝置是將計(jì)量料斗直接固定在稱重傳感器上,而傳感器的信號直接通過計(jì)算機(jī)的釆樣模塊送入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)采樣結(jié)果控制進(jìn)料閘門的開啟大小和開、閉時(shí)間,并根據(jù)稱量結(jié)果自動調(diào)整大門和中門的開啟時(shí)間,以便在保證稱量精度的前提下,使放料時(shí)間最短。 該稱量裝置經(jīng)試驗(yàn),連續(xù)稱量5kg大米100次,其平均質(zhì)量為4 991.9 g;平均誤差為8.1 g;最大誤差為15g,共出現(xiàn)2次;平均稱量時(shí)間為2.5s。
3.3其它機(jī)構(gòu)
夾袋機(jī)械手包括了手臂及機(jī)械手兩部分。手臂由2個(gè)并聯(lián)的同步動作的氣缸(手臂氣缸)驅(qū)動,使其上下動作。機(jī)械手上有2個(gè)氣缸,一個(gè)是用來控制手指開合的手指氣缸; 另一個(gè)是起拉袋作用的拉袋氣缸。操作人員將標(biāo)準(zhǔn)的塑料包裝袋套在下料口上,并將其兩邊喂入手指間以后,踩動腳踏開關(guān),機(jī)械手便將包裝袋抓牢,同時(shí)啟動機(jī)內(nèi)固有工作程序。
熱封工作臺由熱封頭及熱封機(jī)構(gòu)組成。熱封工作臺的動作由熱封氣缸來驅(qū)動。推包機(jī)構(gòu)包括托物板、托物架及推包氣缸等。
氣動系統(tǒng)由三聯(lián)件和一組集裝式電磁閥、氣缸等組成, 氣缸動作由計(jì)算機(jī)指令控制,氣缸上有調(diào)速器可調(diào)節(jié)其動作的快慢。
3.4控制系統(tǒng)
大米氣調(diào)保鮮小包裝機(jī)控制系統(tǒng)以單片機(jī)為核心,由信號輸入、鍵盤、LED顯示器以及電磁換向閥驅(qū)動電路組成。它接收由傳感器送來的信號及各工位送來的反饋信息,并發(fā)出各種動作指令,使包裝機(jī)完成一系列復(fù)雜的包裝動作。同時(shí),它也具有接口與工廠中央控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)??刂瞥绦蜥娪媚K化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要包括顯示、讀鍵、 測量值讀取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、同步調(diào)整、執(zhí)行等功能模塊。
4結(jié)語
大米氣調(diào)保鮮小包裝機(jī)以壓縮空氣作為工作介質(zhì),全部釆用氣壓傳動,無任何污染;動作靈敏、準(zhǔn)確、 可靠;使用二氧化碳作為保鮮氣體,成本低、易得到、無毒害。 由于采用電、氣結(jié)合的控制理論和傳感器測量,由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)量及包裝動作程序控制,而且運(yùn)用了計(jì)算機(jī)模糊控制技術(shù),大大提高了計(jì)量效率和精度。
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