卷袋式全自动吨袋包装线的研究

作     者：唐彦昆 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张旭堂

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：全自动吨袋包装线 卷袋 供袋机 电子定量秤 称重精度 控制 

摘      要：卷袋式全自动吨袋包装线,是将粉粒物料按要求自动称重灌装到吨袋中的一种全自动包装设备,在化工、化肥、食品、医药等行业有着广泛应用。通过国内外吨袋包装现状研究可知全自动吨袋包装是吨袋包装发展的趋势。本课题任务是实现包装线自动开袋、供袋、套袋、夹袋、称重灌装、袋口整形、输送、导入热封机、自动封口、满袋整形、出垛、自动控制等功能,包装过程无人操作。研究中利用Autodesk Inventor创建了包装线机械结构的三维模型,对关键功能单元的结构做了分析、研究,最后设计了结构简单、自动化程度高、安全性好的净重式计量的颗粒状物料全自动吨袋包线。本文对包装线的称重单元的研究、设计,分析了影响电子定量秤精度的因素,对影响较大的因素建立数学模型对比研究,进行了定量分析,确定失重计量方式,既能保证精度又有利于提高称重速度。选定了称重模块的量程和精度等级。建立了三级给料模型,对卸料阀门的尺寸对称重的影响做了分析研究,经试验对比确定了最佳的料仓尺寸及其下料口尺寸。为了实现自动供袋,料袋结构采用国内创新的卷袋,即将料袋首尾相连并用双线绳卷在一个直径300mm的圆筒芯上,一卷120-150个料袋,料袋形式的创新是实现高速自动供袋的前提。本文对包装系统供袋、装袋主要功能部分的结构进行详细设计,并说明工作原理,对关键零部件进行原理分析、受力分析,外购件选型进行说明。阐述了全自动吨包线自动供袋、装袋的可行性。对辅助部机的功能做了简要的说明。对承重较大的部件垛盘输送机的支撑部分梁式结构,利用三维软件Autodesk Inventor对其进行静力分析和模态分析并优化梁式结构,验证了其安全性。包装线要实现全自动运行控制系统是不可缺少的。根据包装线的功能组成控制系统分为:气动控制系统、电气控制系统、真空控制系统三部分,绘制了控制系统的组成框图。分别研究了称重控制系统和包装控制系统的系统组成,称重控制系统基于称重控制器ME2000A,可以根据接收的重量信号按照称重逻辑控制各执行机构动作。包装控制系统基于PLC的控制系统,根据包装流程控制各执行机构动作。对包装线的气动、真空系统进行设计,选用合适的气控元件,并绘制气动、真空原理图,完成了包装线的控制部分的设计。