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一、前言

隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，企業(yè)對于生產(chǎn)效率的要求也越來越高。 越來越多的定量包裝設備需求企業(yè)對于包裝設備的包裝速度提出了更高的要求。 如何適應這一市場的發(fā)展，總結(jié)經(jīng)驗，開發(fā)出不僅計量精度高而且包裝速度快的定量包裝設備的問題，便擺到了我們的面前。 下面，本人就從定量包裝秤的結(jié)構(gòu)組成及工作原理方面入手，談一下影響定量包裝秤包裝速度的幾個問題以及解決的辦法。

二、定量包裝秤的結(jié)構(gòu)組成以及工作原理

1. 定量包裝秤的結(jié)構(gòu)組成：基本的定量包裝秤的結(jié)構(gòu)，主要由儲料倉、應急檢修閘板、給料裝置、稱重裝置、傳感器組件、夾袋裝置、支架、電器控制柜、各裝置執(zhí)行機構(gòu)、輸送縫包機構(gòu)等組成。 各部分的主要作用為：

1.1 儲料倉：用于物料的儲備，為包裝過程提供一個接近均衡的物料流，在一定程度上影響著包裝設備的計量精度和速度。

1.2 應急檢修閘門：用于設備在臨時檢修時截斷物料。

1.3 給料裝置：大多數(shù)的給料裝置由粗細兩級給料組成，它是影響給料精度和速度的主要因素。

1.4 稱重裝置：通過傳感器組件實現(xiàn)物料重量信號的采集。

1.5 夾袋裝置：完成包裝袋的夾持工作，使稱量好的物料順利進入包裝袋。

1.6 支架：為各部分提供一個連接骨干。

1.7 各裝置執(zhí)行機構(gòu)：在要求速度較快的情況下，一般采用氣動執(zhí)行器完成各部分的動作。 其速度大小在一定程度上影響著包裝設備的精度和速度。

1.8 輸送縫包機構(gòu)：完成包裝袋的輸送、縫包工作。

1.9 電器控制柜： 為包裝設備的主要控制中樞，實現(xiàn)整機設備的控制和指示。

2. 定量包裝秤的工作原理：其初始的工作狀態(tài)為：給料裝置和稱量斗卸料門處于關(guān)閉狀態(tài)，夾袋裝置處于松開狀態(tài)，當進入自動運行狀態(tài)后，控制系統(tǒng)控制打開粗、細給料門開始給料，物料的重量信號經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號送入稱重顯示控制器，經(jīng)前置放大和 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，以便進行數(shù)據(jù)計算及控制; 當檢測到的重量信號達到粗給料設定值時，關(guān)閉粗給料門，保持細給料；當檢測到的重量信號達到細給料設定值時， 關(guān)閉細給料門，通過落差的最終補償達到系統(tǒng)要求的精度。 此時如果系統(tǒng)檢測到夾袋裝置已將包裝袋夾緊，則發(fā)出控制信號打開稱量斗卸料門， 物料進入包裝袋中，物料放完后自動關(guān)閉稱量斗卸料門，穩(wěn)定置零后進入下一次給料過程。 同時夾袋裝置松開，包裝袋自動落下，由輸送機輸送到縫包工位。 如此循環(huán)往復進行。

三、分析影響包裝速度的因素：

結(jié)合以上定量包裝秤的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，我們可以畫出其給料量與工作時間的曲線圖  。

其中：t₀~ t₂ 為粗給料時間

t₁~ t₂為粗給料穩(wěn)定判斷時間

t₂~ t₄為細給料時間

t₃~ t₄ 為細給料穩(wěn)定判斷時間

t₄~ t₆ 為落差補償給料時間

t₅~ t₆ 為終值穩(wěn)定時間

t₆~ t₇ 為終值穩(wěn)定延時時間

t₇~ t₈ 為卸料時間

t₈~ t₉ 為稱量斗穩(wěn)定置零時間

我們可以看出t₀~ t₉ 即為定量包裝秤的一個包裝周期,提高包裝速度的問題也就是如何縮短包裝周期所用的時間的問題。 所用的時間基本上都是由給料裝置和稱重裝置完成的,因此在機構(gòu)設計時,在這兩方面設計一個好的機構(gòu)對于提高定量包裝秤的包裝速度是必須的。

1. 給料裝置對包裝速度的影響：給料時間在整個包裝周期中占據(jù)了相當長的時間,其在對包裝速度的影響中也是最主要的。 它的影響因素主要在于：

1.1 給料斗的設計：給料口的通過能力直接決定著單位時間給料量的大小,應該首先滿足給料量的要求。 否則如果僅憑經(jīng)驗隨便設計一個給料斗,若其給料口滿足不了給料量的要求,其他方面再努力也是枉然。 給料口通過能力的驗證可以根據(jù)下式進行：

對矩形出料口：

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

對圓形出料口:

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

式中: M——料口通過能力

ρ——物料的堆密度

g ——重力加速度

f _p ——物料的形狀系數(shù)。 對于球形顆粒，f _p=1.6；對于非球形顆粒，f _p≈2.4；

d——顆粒直徑

f_n—— tg β^-0.55 ，β為料斗中心線與料斗壁的夾角當β< 45°時, β按料斗休止角計; 當β> 45°時, f_n=1.0

L——出料口的長度

W——出料口的寬度

D₀——出料口的直徑

1.2 執(zhí)行機構(gòu)的設計：在執(zhí)行機構(gòu)設計時應首先明確粗、細給料量的大小，并根據(jù)結(jié)構(gòu)特點來選擇執(zhí)行器的運動行程。 其次應選用運動速度較高的執(zhí)行器。氣動執(zhí)行器因為其運動速度快，安裝使用方便，可靠無污染等特點在當前大部分的定量包裝設備中得到了采用。

1.3 在給料裝置中應設計給料口調(diào)節(jié)機構(gòu)。 給料速度和給料精度是一個矛盾的統(tǒng)一體，采用大的給料口固然可以提高給料速度，但是從利于控制調(diào)試的角度來講，應該設計有給料口的大小調(diào)節(jié)機構(gòu)，在保證給料精度的情況下，逐步地提高速度。

2. 稱重裝置的設計：給料判穩(wěn)時間和卸料時間的長短也影響著給料速度的提高。

2.1 在稱重裝置中為保證稱量斗中物料的重量信號準確無誤地傳遞到稱重傳感器上，要求稱量斗上的限位裝置不會對稱量斗產(chǎn)生附加力的影響，因此要保留一定的活動余量，而同時由于物料的沖擊以及各執(zhí)行部件的動作產(chǎn)生的振動會通過鋼結(jié)構(gòu)支架傳遞到稱量斗上，導致稱量斗穩(wěn)定速度慢，從而使得給料過程判穩(wěn)時間較長。 為解決這一問題，就要求我們在設計稱重裝置時，在保證重量信號穩(wěn)定準確地傳遞的同時，盡力考慮更好的限位結(jié)構(gòu)，使稱量斗快速穩(wěn)定并考慮減振措施，盡量縮短判穩(wěn)時間。

2.2 稱量斗結(jié)構(gòu)的設計：在稱量斗的結(jié)構(gòu)設計中稱量門的結(jié)構(gòu)直接影響著卸料速度的快慢，因此在設計稱量門時應盡量使卸料門開關(guān)行程短，速度快。

3. 為減小落差補償時間對稱量速度的影響，應將稱量裝置與給料裝置結(jié)合起來進行總體設計盡量使稱量斗與給料斗之間的距離縮短，減小空中料柱，減小落差量，使空中料柱時間縮短并減小落差物料對稱量斗的沖擊，縮短穩(wěn)定時間。

4. 軟件方面的設計：在軟件的措施方面，深圳杰曼公司的韓劍軍同志提出了一種很好的辦法，那就是引入禁止比較判別和分組檢測的概念來提高速度。禁止比較就是在前級給料結(jié)束后，通過延時后再進行信號判別的方式來克服沖擊值的影響，增大前級給料量，來提高稱量速度。 而分組檢測則是對應用數(shù)學統(tǒng)計及誤差分析原理對稱重檢測數(shù)據(jù)進行抽檢，由于不是對所有數(shù)據(jù)都檢測，都加以記錄，所以對于不記錄的數(shù)據(jù)就可以不必等待秤體穩(wěn)定，也就可以節(jié)省下時間了。

四、結(jié)束語

通過對以上幾方面的分析，我簡單地談了一下自己的意見，定量包裝秤包裝速度的影響因素是多方面的，應當根據(jù)不同的情況進行不同的分析。 以上是本人的淺見，希望各位同行老師批評指正。 國內(nèi)定量包裝衡器包裝速度的提高還需要大家的共同努力，希望我們都來為提高定量包裝秤的包裝速度貢獻自己的一份力量。

參考文獻：

[1] 《散料輸送與貯存》  張榮善 化工工業(yè)出版社

[2] 《提高定量包裝秤工作速度的軟件措施》 韓劍軍 全國第三屆稱重與測力技術(shù)學術(shù)研討會論文集

 

 

 

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