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通常粉狀物料的包裝存在包裝體積大，環(huán)境污染嚴(yán)重，以及運(yùn)輸效率低［１］等問(wèn)題。目前，多數(shù)生產(chǎn)廠家分別使用定量包裝機(jī)和真空包裝機(jī)輔以人工來(lái)實(shí)現(xiàn)粉狀物料的包裝。其中，定量包裝機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉狀物料的定量稱重和灌裝作業(yè)，它的核心技術(shù)是稱重控制系統(tǒng)的高精度實(shí)現(xiàn)和高效率加料包裝，而真空包裝機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已稱重粉狀物料的抽真空和封口作業(yè)，它的核心技術(shù)是如何高效對(duì)已稱重粉狀物料進(jìn)行抽真空和封口處理；因此，結(jié)合兩者功能，研發(fā)一種粉狀物料包裝機(jī)，使其具備使用成本低、包裝速度快、計(jì)量精度高和操作使用方便等特點(diǎn)，對(duì)國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)將具有重大意義。對(duì)于粉狀物料包裝機(jī)的設(shè)計(jì)，其核心技術(shù)主要體現(xiàn)在多功能真空上料倉(cāng)的研究與設(shè)計(jì)上。
粉狀物料包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
１．１實(shí)現(xiàn)功能及工作原理
在工業(yè)生產(chǎn)中，粉狀物料的稱量和包裝是常見(jiàn)的生產(chǎn)形式，稱量和包裝裝置也是自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中最重要和最復(fù)雜的設(shè)備之一。人們不僅要求減少物料在包裝過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，也追求物料包裝的快速化和計(jì)量準(zhǔn)確。粉狀物料是指粒度非常小的顆粒狀物料，由于其顆粒度非常小，極易受空氣流影響而產(chǎn)生飛揚(yáng)，污染室內(nèi)空氣和室外大氣，所以，針對(duì)粉狀物料包裝存在包裝體積大和環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，在包裝環(huán)節(jié)有必要對(duì)現(xiàn)有包裝設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，盡可能地減少粉塵對(duì)空氣的污染。
本文所設(shè)計(jì)的粉狀物料包裝機(jī)，采用了多功能的真空上料倉(cāng)，整機(jī)包裝速度快，可以將市場(chǎng)上存在的定量包裝機(jī)和真空包裝機(jī)２種設(shè)備功能完美地結(jié)合起來(lái)。其最重要的技術(shù)突破體現(xiàn)在針對(duì)待包裝的粉狀物料，采用在灌裝前真空化處理的技術(shù)思路。在真空上料倉(cāng)中采用抽真空技術(shù)，將粉狀物料的單位密度加大，使得粉狀物料體積縮小，運(yùn)輸效率提高；粉狀物料在出料時(shí)不易飛揚(yáng)，污染大大減少；同時(shí)確保實(shí)現(xiàn)粉狀物料的準(zhǔn)確稱重計(jì)量和快速灌裝。
１．２結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
粉狀物料包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖１所示。其由機(jī)架、固定在機(jī)架上的真空上料倉(cāng)、稱重裝置、盛料盤(pán)、真空元件、真空管路和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)部件（傳動(dòng)部件為齒輪以及用于聯(lián)動(dòng)所有齒輪的鏈條）等部分組成。

包裝機(jī)工作時(shí)，首先將待包裝粉狀物料送進(jìn)真空上料倉(cāng)，真空上料倉(cāng)在工作狀態(tài)下為密閉狀；然后起動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)真空上料倉(cāng)工作，在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、真空元件、真空管路和真空上料倉(cāng)的共同作用下，真空上料倉(cāng)內(nèi)的空氣會(huì)被抽出，當(dāng)粉狀物料間隙中的空氣被完全排出后，由螺旋輸送機(jī)構(gòu)［２－３］將其快速輸送至出料口；最后，粉狀物料下落至盛料盤(pán)上夾放的包裝袋中，稱重裝置定量稱重［４］后進(jìn)行封口包裝。該粉狀物料包裝機(jī)設(shè)計(jì)功率為４ｋＷ，耗氣量為０．１ｍ３／ｈ，氣源為０．５～０．７ＭＰａ，最大包裝質(zhì)量為５０ｋｇ。
２真空上料倉(cāng)的設(shè)計(jì)
２．１真空上料倉(cāng)的功能要求和設(shè)計(jì)難點(diǎn)
根據(jù)粉狀物料包裝機(jī)的功能要求，真空上料倉(cāng)需要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)兩部分功能：一是完成粉狀物料的抽真空處理；二是將處理完成的粉狀物料從出料口快速送入包裝袋。所以，真空上料倉(cāng)的設(shè)計(jì)也就存在著三大難點(diǎn)：一是如何使真空上料倉(cāng)內(nèi)快速持續(xù)地達(dá)到需要的負(fù)壓［５］，以實(shí)現(xiàn)粉狀物料的抽真空；二是在抽真空過(guò)程中部分粉狀物料勢(shì)必會(huì)結(jié)塊，影響正常包裝；如何將其及時(shí)打碎成粉狀；三是如何將處理完畢的粉狀物料快速均勻地從出料口送出，進(jìn)行后續(xù)的定量稱重。
２．２真空上料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
針對(duì)真空上料倉(cāng)需要完成的兩項(xiàng)功能及存在的三大設(shè)計(jì)難點(diǎn)，在真空上料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)放置了三類裝置：１）在中部偏上處設(shè)置抽氣組件（包括轉(zhuǎn)筒、轉(zhuǎn)軸、刮片及填料密封軸連接裝置）；２）在抽氣組件的下方設(shè)置破拱組件；３）在破拱組件下方（真空上料倉(cāng)的底部）安裝螺旋輸送機(jī)構(gòu)，螺旋輸送機(jī)構(gòu)帶有螺桿，通過(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)推進(jìn)物料。
２．２．１抽氣組件
抽氣組件包含４根水平設(shè)置在料倉(cāng)內(nèi)的轉(zhuǎn)軸和套設(shè)在轉(zhuǎn)軸外的轉(zhuǎn)筒（見(jiàn)圖３），分為２層，其中，２根在上，向料倉(cāng)中心處靠近；另外２根在下，向料倉(cāng)側(cè)壁處靠近。轉(zhuǎn)筒采用陶瓷加工，其上有若干抽氣孔［６］。轉(zhuǎn)筒的兩端與轉(zhuǎn)軸之間為固定連接，其余部分與轉(zhuǎn)軸之間有２～３ｍｍ的間隙，該間隙與轉(zhuǎn)筒上的抽氣孔連通。轉(zhuǎn)軸的一端通過(guò)軸承連接在料倉(cāng)內(nèi)的側(cè)壁上；另一端貫穿料倉(cāng)的另一側(cè)壁，延伸出料倉(cāng)側(cè)壁后通過(guò)填料密封軸連接裝置與真空管路密封連接，填料密封軸連接裝置可隨轉(zhuǎn)軸繞真空管路轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸貫穿料倉(cāng)側(cè)壁的部分及延伸出側(cè)壁外的部分均為中空結(jié)構(gòu)，在料倉(cāng)內(nèi)，該中空結(jié)構(gòu)與間隙連通，在料倉(cāng)外，該中空結(jié)構(gòu)與真空管路連通，這樣，料倉(cāng)內(nèi)的空氣會(huì)依次通過(guò)轉(zhuǎn)筒上的抽氣孔、轉(zhuǎn)筒與轉(zhuǎn)軸之間的間隙、轉(zhuǎn)軸的中空結(jié)構(gòu)、真空管路和真空元件被抽出。為了防止轉(zhuǎn)筒通氣孔的堵塞，在料倉(cāng)內(nèi)還固定有４根刮片，與轉(zhuǎn)筒的數(shù)量和位置相對(duì)應(yīng)。該刮片的兩端固定在料倉(cāng)內(nèi)的兩側(cè)壁上，刮片的一側(cè)邊與轉(zhuǎn)筒的外周面之間為接觸配合，在轉(zhuǎn)筒隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，刮片固定不動(dòng)，與轉(zhuǎn)筒接觸配合，刮去轉(zhuǎn)筒外周面上的殘留物。

２．２．２破拱組件
破拱組件為外帶若干徑向耙齒的轉(zhuǎn)動(dòng)輥。該轉(zhuǎn)動(dòng)輥位于抽氣組件下方料倉(cāng)的中心處，為水平布置的３根，且轉(zhuǎn)動(dòng)輥與轉(zhuǎn)筒相互平行。轉(zhuǎn)動(dòng)輥的一端與轉(zhuǎn)軸一樣，通過(guò)軸承連接在料倉(cāng)內(nèi)的一側(cè)側(cè)壁上；另一端穿過(guò)料倉(cāng)的另一側(cè)側(cè)壁。
２．２．３螺旋輸送機(jī)構(gòu)
在料倉(cāng)內(nèi)底部設(shè)置螺旋輸送機(jī)構(gòu)，螺旋輸送機(jī)構(gòu)的螺桿延伸出料倉(cāng)外，與延伸出料倉(cāng)外部分相對(duì)的一端為物料出口，物料出口向外延伸凸出機(jī)架約２０～３０ｃｍ。在物料出口的下方設(shè)置帶盛料盤(pán)的稱重裝置，稱重裝置的主體固定在機(jī)架上，其盛料盤(pán)向外伸出位于物料出口的正下方。
２．３工作原理及工作過(guò)程
真空上料倉(cāng)工作時(shí)，粉狀物料在料倉(cāng)內(nèi)由于重力作用下落，沿其下落方向依次經(jīng)過(guò)抽氣組件、破拱組件和螺旋輸送機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出軸與破拱組件、抽氣組件及螺旋輸送機(jī)構(gòu)的螺桿之間通過(guò)若干齒輪傳動(dòng)，以保證抽氣組件、破拱組件和螺旋輸送機(jī)構(gòu)同步運(yùn)行。抽氣組件對(duì)料倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行抽真空，粉狀物料在抽氣組件抽真空的過(guò)程中會(huì)有結(jié)塊，該結(jié)塊的塊狀物料下落至破拱組件，破拱組件將其打碎后下落至螺旋輸送機(jī)構(gòu)，螺旋輸送機(jī)構(gòu)將其輸送至物料出口，然后下落至盛料盤(pán)上夾放的包裝袋中。螺旋輸送機(jī)構(gòu)采用智能變頻控制的多速度加料方式，自動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行快、中、慢速加料［７］，以此實(shí)現(xiàn)快速灌裝。
３結(jié)語(yǔ)
該粉狀物料包裝機(jī)是機(jī)電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，采用了多功能真空上料倉(cāng)、變頻控制多速度加料方式等新技術(shù)和新工藝，可以有效地減少空氣污染和提高生產(chǎn)效率，特別適用于生產(chǎn)線上的定值自動(dòng)包裝工序。

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