粉状危化品包装系统外袋自动扎口装置设计

作     者：谭智航 

作者单位：武汉轻工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张国全

授予年度：2023年

学科分类：100405[医学-卫生毒理学] 080706[工学-化工过程机械] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 10[医学] 

主      题：粉状危化品 双层包装袋 外层袋 扎口装置 虚拟样机仿真 

摘      要：我国危化品相关的包装机械的研发起步较晚、发展较慢,主要原因在于粉状危化品在包装的过程中,容易产生粉尘堆积,易于引发爆炸,存在极大地安全隐患。另外,为防止粉状危化品在运输和存储过程中吸潮或者结块,我国此类物料的包装常采用双层包装袋,且要求内外袋分别扎口的方法,目前,此生产线前端的充填计量可以采用现有成熟的技术,而生产线的后端大部分还是需要人工参与。其主要原因在于粉状危化品在包装过程中双层包装袋外袋自动扎口技术一直未被突破,现在市场上大多采用人工扎口或者半自动化设备辅助人工进行扎口,没有很好地解放劳动力和消除安全隐患。随着时代的进步和科技的创新,迫切地需要研制出一款粉状危化品全自动包装生产线,以实现连续自动化生产和无人化操作的目标。本文就以粉状危化品包装系统外袋自动扎口装置为研究对象,研究其工作原理和功能结构,该装置研发成功,对提高粉状危化品包装系统的自动化程度具有一定的指导意义,同时对各类物料需双层包装袋外袋扎口方式也有一定的借鉴作用。主要研究内容如下:首先,利用概念设计方法分析了外袋扎口装置的功能需求,并将外袋扎口功能分解成了五个子功能模块:上提袋口、撑袋口、排气、收袋口、扎袋口;通过功能向结构映射的方法,得出了满足特定功能的结构解,并提出了满足要求的多种方案,通过排列组合共得到了八种方案,然后对方案进行了评价,得到了满足要求的优化方案。其次,对粉状危化品包装系统外袋自动扎口装置的各个组件:外袋机座组件、外袋撑口摆动组件、外袋横向夹紧组件、排气组件、外袋纵向收口组件、存拉扎带组件分别进行了结构设计,并对各组件的关键参数进行了分析、完成了驱动组件的选型,同时对整个装置进行了防尘、防静电处理,最后利用Solid Works三维软件完成了装置的结构模型。然后,利用ADAMS软件对关键结构:外袋撑口摆动组件、外袋横向夹紧组件和外袋纵向收口组件进行了运动学分析,确定了结构运动轨迹;再用有限元方法,对扎带进行了静力学分析,得到了扎带断裂变形和应力云图。仿真数据表明了本装置结构设计合理、运动平稳。最后,对本课题所设计的粉状危化品包装系统外袋自动扎口装置进行了样机试制,经过了多组实验,实验证明了:本装置扎袋效率高、质量好,可以满足预期要求。