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灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文

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  灌裝機(jī)主要是包裝機(jī)中的一小類產(chǎn)品,從對(duì)物料的包裝角度可分為液體灌裝機(jī),膏體灌裝機(jī),粉劑灌裝機(jī),顆粒灌裝機(jī);這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文,僅供參考!

  灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文篇一

  顆粒灌裝機(jī)料倉(cāng)的設(shè)計(jì)原理及步驟

  摘 要:近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),隨著生產(chǎn)與流通日益社會(huì)化、現(xiàn)代化,產(chǎn)品包裝正以嶄新的面貌崛起,受到人們的普遍重視。灌裝機(jī)是包裝機(jī)的一種特殊的結(jié)構(gòu)。那么料倉(cāng)的設(shè)計(jì)尤其關(guān)鍵,本文主要論述料倉(cāng)原理及設(shè)計(jì)思路。

  關(guān)鍵詞:灌裝機(jī);料倉(cāng);設(shè)計(jì);原理;計(jì)算;系統(tǒng)

  1 灌裝機(jī)的工作原理

  1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  本系統(tǒng)主要有電子稱重計(jì)量、控制、傳輸和封口部件等組成。傳輸部件是通過(guò)一個(gè)由電動(dòng)機(jī)控制的鏈板傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝件的傳送;封口機(jī)構(gòu)按產(chǎn)品和板狀的不同自動(dòng)執(zhí)行封包、墊封或加蓋卷邊等功能;計(jì)量部件由稱重傳感器及相應(yīng)的測(cè)量和顯示儀表構(gòu)成,完成對(duì)物料的稱重分包與質(zhì)量顯示;單片機(jī)及其相應(yīng)的控制執(zhí)行電路承擔(dān)了定量稱重包裝系統(tǒng)各個(gè)工序的自動(dòng)控制。

  1.2 原理

  本系統(tǒng)以傳感器輸出信號(hào)為依據(jù)實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)定量包裝,其基本工作過(guò)程分喂料、稱重、排料、夾袋等四個(gè)階段。

  稱重開(kāi)始時(shí),控制器控制儲(chǔ)料斗的粗進(jìn)料閥和細(xì)進(jìn)料閥同時(shí)打開(kāi),物料進(jìn)入稱量斗。當(dāng)稱量斗中物料質(zhì)量達(dá)到粗加料閥值時(shí),粗進(jìn)料閥關(guān)閉,物料僅從細(xì)進(jìn)料閥流出,進(jìn)入細(xì)加料階段。當(dāng)稱量斗物料量接近目標(biāo)值達(dá)到細(xì)加料閥值時(shí),細(xì)進(jìn)料閥關(guān)閉,稱量過(guò)程完成。接著套上包裝容器并觸動(dòng)夾具動(dòng)作,打開(kāi)稱量斗的卸料閥,物料卸入包裝容器中,卸料完畢后關(guān)閉卸料閥,夾具裝置自動(dòng)松開(kāi),裝有物料的包裝容器落到傳送帶上,由傳送機(jī)構(gòu)送至封口裝置,完成封口工序。

  2 料倉(cāng)的設(shè)計(jì)

  2.1 料倉(cāng)的概述

  固體料倉(cāng)是儲(chǔ)存固體松散物料的容器,它區(qū)別于儲(chǔ)存氣體、液體的容器。氣體和液體在常溫的自然狀態(tài)下是無(wú)形的物質(zhì),松散的固體物料在自然狀態(tài)下有堆積形態(tài)。料倉(cāng)的種類繁多,其結(jié)構(gòu)和制造工藝也相差甚遠(yuǎn),構(gòu)成料倉(cāng)殼體的受力元件由倉(cāng)殼頂、倉(cāng)殼圓筒、和倉(cāng)殼錐體組成。倉(cāng)殼頂和倉(cāng)殼圓筒的結(jié)合部稱肩部,倉(cāng)殼錐體和倉(cāng)殼圓筒的結(jié)合部稱臀部,此兩部分的結(jié)構(gòu)根據(jù)料倉(cāng)的不同大小和形狀以及料倉(cāng)使用的不同材質(zhì)而有不同,我根據(jù)實(shí)際情況均采用焊接的結(jié)構(gòu)形式,以保證料倉(cāng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。料倉(cāng)支撐結(jié)構(gòu)主要是裙座、耳式支座和環(huán)座式支座。

  2.2 料倉(cāng)設(shè)計(jì)及計(jì)算

  料倉(cāng)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮適宜的料倉(cāng)形狀和大小,裝卸物料用的運(yùn)輸裝置和在作業(yè)過(guò)程中的正確布置。散料在重力的作用下載料倉(cāng)里不是均勻的流動(dòng),而要出現(xiàn)粒度和密度方面的不期望的不均勻組成,料倉(cāng)的物料對(duì)倉(cāng)底和側(cè)壁產(chǎn)生壓力等等因素。

  料倉(cāng)的基本要求

  料倉(cāng)容積應(yīng)滿足貯存物料量的要求;

  外形尺寸:橫截面最小長(zhǎng)度不小于1.2m;

  高度不宜過(guò)高:成品倉(cāng)<4.5m,其它倉(cāng)與廠房匹配,不宜使物料過(guò)于壓實(shí)。

  料斗形狀:選擇合理的形狀,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,內(nèi)外側(cè)應(yīng)有可靠的加強(qiáng)筋,內(nèi)表面光滑無(wú)毛刺。

  綜上所述考慮到所承容積大、經(jīng)濟(jì)合理所以選擇料倉(cāng)的形狀為上部分為圓筒形下部分為錐形。

  1)容重和容積

  定義:散粒體自然堆積時(shí),單位體積質(zhì)量,稱為容重。對(duì)其經(jīng)濟(jì)性和可靠性等多方面因素予以綜合考慮。鋁制料倉(cāng)則由于材料性能的限制,目前只能制造容積不大于250 m3,高度不大于8m的料倉(cāng)。

  2)設(shè)計(jì)壓力

  固體料倉(cāng)設(shè)計(jì)壓力的適用范圍,一般按常壓考慮。因此規(guī)定設(shè)計(jì)壓力的適用范圍取-500Pa~0.1MPa,即真空度取500Pa,設(shè)計(jì)壓力最大取0.1MPa。工程裝置中在固體料倉(cāng)的頂部根據(jù)工藝的要求有時(shí)有氮封,有時(shí)采用氣流輸送等情況,對(duì)于頂部有氮封(或其它作用的壓力)的料倉(cāng),設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取頂部可能出現(xiàn)的氣體的最高操作壓力作為設(shè)計(jì)壓力。過(guò)高的設(shè)計(jì)壓力會(huì)影響料倉(cāng)的使用經(jīng)濟(jì)性,而且實(shí)際使用壓力也被限制在一定范圍內(nèi)。

  3)設(shè)計(jì)溫度

  固體料倉(cāng)的使用溫度大都為常溫,我國(guó)南北緯度跨度大,北方部分地區(qū)冬季極端最低氣溫較低,而南部、西南部地區(qū)夏季日照下倉(cāng)殼的溫度可達(dá)幾十度,設(shè)計(jì)者決定設(shè)計(jì)溫度時(shí)應(yīng)考慮到料倉(cāng)所處的地理位置,由于固體料倉(cāng)一般不用保溫,倉(cāng)殼的溫度基本與環(huán)境溫度一致,裙座的用材應(yīng)考慮環(huán)境溫度的影響。當(dāng)對(duì)儲(chǔ)存物料有加熱的要求時(shí)還應(yīng)考慮物料的溫度效應(yīng)及熱膨脹的影響。因此本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定料倉(cāng)的設(shè)計(jì)溫度范圍取料倉(cāng)所使用的倉(cāng)殼金屬允許的使用溫度,但由于通常料倉(cāng)的使用溫度不高,故倉(cāng)殼材料的許用應(yīng)力相應(yīng)給到200℃。

  4)載荷的計(jì)算

  料倉(cāng)所承受的載荷分為靜載荷和動(dòng)載荷。靜載荷為長(zhǎng)期載荷,動(dòng)載荷為短期載荷。料倉(cāng)倉(cāng)殼和支承部分的安全性和經(jīng)濟(jì)性很大程度決定于選擇合理的設(shè)計(jì)載荷。料倉(cāng)的設(shè)計(jì)壓力、儲(chǔ)存物料引起的壓力、料倉(cāng)自重等附件的重量、多雪地區(qū)的雪載荷等屬于主要的靜載荷;風(fēng)載荷、地震載荷和料倉(cāng)在加料、卸料時(shí)所產(chǎn)生的沖擊載荷等屬于主要的動(dòng)載荷,此外連接管道和其它的部件對(duì)料倉(cāng)的作用力、支座的反作用力等都是應(yīng)當(dāng)考慮的載荷。

  2.3 倉(cāng)殼的垂直壓力與水平壓力

  在進(jìn)行了大量的試驗(yàn)基礎(chǔ)上,提出了利用料倉(cāng)殼體壁面摩擦平衡載荷的函數(shù)關(guān)聯(lián)來(lái)計(jì)算垂直壓力和水平壓力,并確認(rèn)垂直壓力和水平壓力的比值是隨著料倉(cāng)的深度和料倉(cāng)的形狀而變化的,對(duì)料倉(cāng)的計(jì)算提出了新的解析方法。

  目前各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)使用的計(jì)算方法不同,有采用經(jīng)典理論的計(jì)算方法,也有的采用了改進(jìn)的計(jì)算方法。我們認(rèn)為,從理論分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)看,采用“物料對(duì)倉(cāng)殼的垂直壓力與水平壓力的比值隨料倉(cāng)高度變化而變化”的理論來(lái)分析料倉(cāng)殼體的受力比較符合試驗(yàn)數(shù)據(jù),我們?cè)诰幹票緲?biāo)準(zhǔn)時(shí)采用這種解析方法,但是此方法對(duì)大型錐體料斗的解析過(guò)于簡(jiǎn)單,需要作一些調(diào)整。

  3 結(jié)論

  本次設(shè)計(jì)的題目是顆粒物料定量稱重、灌裝機(jī)設(shè)計(jì)(機(jī)械部分),其中主要的難點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及各部分零部件選取及校核,所以在此灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)中,必須認(rèn)真查閱各種設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)資料并進(jìn)行分析計(jì)算,才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)方案是為了更好的滿足生產(chǎn)的需要,提高生產(chǎn)的效率,此次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):本產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)由供料裝置、計(jì)量裝置、夾帶裝置、機(jī)架、數(shù)控主板和氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成。供料裝置采用了多次喂料的供料方式以保證灌裝過(guò)程的穩(wěn)定、準(zhǔn)確。設(shè)備由按鈕啟動(dòng)后即可投入自動(dòng)喂料、稱重、卸料操作,操作人員只需做袋套、按夾袋開(kāi)關(guān)、封袋口三種操作。具有應(yīng)急功能,可通過(guò)“停止”按鈕使機(jī)器緊急停機(jī)。具有料位檢測(cè)功能。當(dāng)料位低于規(guī)定高度時(shí),機(jī)器自動(dòng)停止灌裝;待料位達(dá)到規(guī)定高度時(shí),又自動(dòng)恢復(fù)連續(xù)定量灌裝。這次設(shè)計(jì)暴露出所掌握的基礎(chǔ)知識(shí)不夠全面,缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),但是經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)之后,在老師的指導(dǎo)和自己的努力下,我對(duì)此將受益匪淺,將為自己在今后的工作中進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、自主創(chuàng)新打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

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  灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文篇二

  基于PLC控制的精密陶瓷灌裝機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  摘 要:本文主要敘述了基于PLC控制的精密陶瓷灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),包括PLC控制程序的設(shè)計(jì)以及人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。

  關(guān)鍵詞:精密陶瓷灌裝機(jī) PLC 人機(jī)界面

  1. 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

  本精密灌裝機(jī)控制系統(tǒng)選用步科觸摸屏圖形終端,利用步科公司MT4000系列軟件來(lái)開(kāi)發(fā)人機(jī)界面,該軟件提供了豐富的部件庫(kù)和對(duì)各種文件格式的強(qiáng)大支持,如BMP格式的位圖,DXF格式的CAD資料均可直接導(dǎo)入到組態(tài)軟件中。

  根據(jù)用戶要求,本系統(tǒng)的人機(jī)界面包括以下內(nèi)容:歡迎畫(huà)面、監(jiān)控主界面、自動(dòng)運(yùn)行界面、手動(dòng)運(yùn)行界面、復(fù)位界面、參數(shù)設(shè)置界面以及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面。

  圖1-1人機(jī)界面結(jié)構(gòu)圖

  1.1 歡迎界面

  系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí),顯示5s歡迎畫(huà)面,然后進(jìn)入監(jiān)控主界面。

  1.2 監(jiān)控主界面

  監(jiān)控主界面是人機(jī)界面的重要部分,實(shí)時(shí)顯示灌裝機(jī)的重要指標(biāo),即各灌裝泵的灌裝稱量情況。該界面還包括手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、報(bào)警信息顯示及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等子界面的觸摸鍵,系統(tǒng)報(bào)警信息及系統(tǒng)時(shí)間等。

  圖1-2 監(jiān)控主界面圖

  1.3 自動(dòng)運(yùn)行界面

  自動(dòng)運(yùn)行界面主要分為灌裝機(jī)參數(shù)顯示、操作觸摸鍵及報(bào)警信息顯示。顯示灌裝機(jī)灌裝速度、實(shí)時(shí)產(chǎn)量信息。并能完成灌裝機(jī)啟動(dòng)、停止及暫停等操作,灌裝機(jī)能夠進(jìn)行自動(dòng)灌裝,并顯示報(bào)警信息,當(dāng)故障清除時(shí)具有報(bào)警清除功能。

  圖1-3自動(dòng)運(yùn)行界面圖

  1.4 復(fù)位界面

  系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí),若各運(yùn)動(dòng)部件不在初始位置,系統(tǒng)不能正確檢測(cè)位置信號(hào),會(huì)導(dǎo)致灌裝機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。在復(fù)位界面中可以分別進(jìn)行灌裝組、在線稱量、跟蹤機(jī)構(gòu)、傳送帶及換向盤(pán)等的工位復(fù)位,復(fù)位后返回監(jiān)控主界面再進(jìn)行系統(tǒng)控制。在復(fù)位界面,也能實(shí)時(shí)顯示灌裝機(jī)的報(bào)警信息,發(fā)現(xiàn)并對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

  1.5 手動(dòng)運(yùn)行界面

  對(duì)灌裝機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)與修理時(shí)使用手動(dòng)運(yùn)行,且用戶需要輸入口令才能進(jìn)入系統(tǒng)。

  1.6 參數(shù)設(shè)置界面及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面

  參數(shù)設(shè)置功能主要分為用戶日常運(yùn)行時(shí)所需輸入的參數(shù)及系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)后需變更的系統(tǒng)參數(shù)?!矃?shù)設(shè)置包括有灌裝速度設(shè)定、灌裝瓶型選擇、灌裝液濃度等?!?/p>

  2 灌裝機(jī)PLC控制程序設(shè)計(jì)

  2.1灌裝機(jī)PLC控制程序設(shè)計(jì)思想

  本程序設(shè)計(jì)運(yùn)用了匯川公司H2U系列型號(hào)為3232MTQ的可編程控制器。(H:匯川控制器;系列號(hào)2U:第二代控制器;輸入點(diǎn)數(shù)32:32點(diǎn)輸入;輸出點(diǎn)數(shù)32:32點(diǎn)輸出。模塊分類M:通用控制器主模塊;p:定位型控制器;N:網(wǎng)絡(luò)型控制器;E:擴(kuò)展模塊。輸出類型R:繼電器輸出類型;T:晶體管輸出類型。供電電源類型A:AC220V輸入,省略為默認(rèn)AC220V;B:AC110V輸入;C:AC24V輸入;D:DC24V輸入。)

  H2U-3232MTQ可編程控制器的特點(diǎn):

  (1)存儲(chǔ)空間大,無(wú)需外部擴(kuò)展內(nèi)存卡即可達(dá)24K步;

  (2)模塊內(nèi)部集成了大容量電源,可直接給傳感器、HMI、外部中間繼電器等提供電源;

  (3)提供多通道高頻率高速輸入輸出端口,豐富的運(yùn)動(dòng)和定位控制功能;

  (4)集成兩個(gè)獨(dú)立通訊口,提供通訊協(xié)議,提供MODBUS指令,方便系統(tǒng)集成;

  (5)提供完善的加密功能,保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán);

  2.2通訊接口

  整機(jī)硬件標(biāo)準(zhǔn)配置兩通訊口,COMO硬件為標(biāo)準(zhǔn)RS485和RS422,通過(guò)跳線JPO選擇。若跳線插入,為純RS422模式;若跳線斷開(kāi),為RS485/422兼容模式,接口端子為8孔鼠標(biāo)頭母座。

  COMO與計(jì)算機(jī)的連接有兩種方式,可通過(guò)兩種選配電纜實(shí)現(xiàn):

  方式1(JPO需要接通):PLC側(cè)為RS422,計(jì)算機(jī)側(cè)為USB,可選配USB下載電纜,型號(hào):H2U-USB-CAB。

  方式2(JPO需要接通):PLC側(cè)為RS422,計(jì)算機(jī)側(cè)為RS232,可選配串口下載電纜,型號(hào):H2U-232-CAB

  COMO與其他設(shè)備通信連接:

  方式1(JPO需要接通):用戶自制RS422電纜,需要用到TXD+,TXD-和RXD+,RXD-。

  方式2:(JPO需要斷開(kāi)):用戶RS485電纜,僅需要用到TXD+\RXD+和TXD-\RXD-兩個(gè)信號(hào)。

  COM1硬件為RS485,接口位接線端子。

  2.3擴(kuò)展設(shè)備組成

  擴(kuò)展設(shè)備包括:特殊功能擴(kuò)展模塊、I\O擴(kuò)展模塊、特殊功能適配器、特殊功能擴(kuò)展卡。

  特殊功能擴(kuò)展模塊包括:模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、溫度檢測(cè)模塊、位置控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊等。

  I/O擴(kuò)展模塊包括:有源IO擴(kuò)展模塊、無(wú)源IO擴(kuò)展模塊

  2.4上電前的檢查

  (1)檢查電源輸入線的電壓等級(jí)是否與PLC型號(hào)的額定輸入相一致;檢查電源線是否連接在正確的接線端子,請(qǐng)注意:AC220交流電源端子分別為L(zhǎng)、N;而24V直流電源端子分別為+DC24V-,請(qǐng)勿與+24V、COM端子混淆,確保無(wú)誤。

  圖2擴(kuò)展設(shè)備組成示意圖

  (2)檢查并確認(rèn)用戶信號(hào)輸入線路連接在PLC輸入接線端子上,信號(hào)特性符合輸入端口的電氣技術(shù)規(guī)范。

  (3)檢查并確認(rèn)輸出端口,若輸出回路有不同的電壓等級(jí),應(yīng)注意不同等級(jí)應(yīng)分布在不同的輸出組,避免造成短路,損壞設(shè)備。

  (4)認(rèn)真檢查地線的接法和線的規(guī)格,與規(guī)格要求相符。

  (5)確保無(wú)異物掉入PLC內(nèi)部,殼體散熱通道暢通。

  (6)檢查確認(rèn)電池已經(jīng)插好

  (7)若需使用上位機(jī)或人機(jī)界面(HMI),需要將通訊信號(hào)電纜連接準(zhǔn)確。

  2.6上電運(yùn)行操作

  (1)接通PLC電源,PLC的PWR(電源)燈應(yīng)點(diǎn)亮;

  (2)啟動(dòng)PC上的Auto-Shop軟件,將用戶程序下載到PLC中;

  (3)下載程序校檢完畢,把運(yùn)行小開(kāi)關(guān)撥到RUN位,RUN燈應(yīng)閃爍,若ERR燈點(diǎn)亮,表明用戶程序出現(xiàn)錯(cuò)誤,請(qǐng)按《編程參考手冊(cè)》的說(shuō)明排除錯(cuò)誤,直到正確為止;

  (4)把PLC外部系統(tǒng)的電源合上,進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

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