半自動(dòng)食品打包機(jī)的工作原理及設(shè)計(jì)

李新

摘要：自動(dòng)打包機(jī)應(yīng)用極其廣泛，多應(yīng)用于食品包裝，醫(yī)藥包裝，郵政包裹包裝等包裝類行業(yè)，并且它能有效地降低企業(yè)成本，使用更少的勞動(dòng)力卻能有更好的收益，還能提高工作效率。本文主要對(duì)半自動(dòng)食品打包機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要是對(duì)性能有更高的要求。首先對(duì)食品包裝機(jī)械行業(yè)的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)進(jìn)行了分析；分析了半自動(dòng)食品打包機(jī)的各個(gè)功能機(jī)構(gòu)以及功能設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】包裝行業(yè) 半自動(dòng)食品 打包機(jī) 國(guó)內(nèi)外形勢(shì) 功能機(jī)構(gòu)

1 引言

隨著人均收入的增加以及日益發(fā)展的商品經(jīng)濟(jì)，食品包裝機(jī)械的需求也越來(lái)越大，發(fā)展也越來(lái)越快。由于我國(guó)大多數(shù)人對(duì)自動(dòng)化及半自動(dòng)化概念理解不完善，這種情況在一定程度上阻礙了自動(dòng)化與半自動(dòng)化的發(fā)展，也因此我國(guó)食品包裝機(jī)械行業(yè)依舊落后，不少企業(yè)存在低水平重復(fù)建設(shè)，使得我國(guó)食品包裝機(jī)械的升級(jí)換代以及包裝技術(shù)的創(chuàng)新，都受到了制約，也而臨著不小的挑戰(zhàn)。為了滿足食品生產(chǎn)企業(yè)對(duì)包裝機(jī)械的要求，投入了大量的資金，促使我國(guó)食品包裝行業(yè)的水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有了大幅度的提升，也促使我國(guó)的食品包裝機(jī)械有了更大的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)。目前，我國(guó)的食品包裝機(jī)械大都科技含量不高，而且自動(dòng)化程度相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家也較低，這并不能滿足我國(guó)食品企業(yè)發(fā)展的對(duì)食品包裝機(jī)械的要求。許多食品企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)以及他們先進(jìn)的食品包裝生產(chǎn)設(shè)備來(lái)改進(jìn)技術(shù)，不但花費(fèi)大量的資金，而且市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也并沒有太大的提高。因此，高質(zhì)量的研究和開發(fā)，以及打包機(jī)的高可靠性是十分必要的。

2 半自動(dòng)食品打包機(jī)工作原理

半自動(dòng)食品打包機(jī)利用彈簧的彈力使得手柄前端向上彈起，并使得電機(jī)與摩擦輪獲得一個(gè)向上的拉力，能夠有效實(shí)現(xiàn)方便捆扎帶順利進(jìn)入摩擦輪與摩擦片之問(wèn)，接著可人工手動(dòng)拉起手柄并且將手柄前端下壓，將捆扎帶進(jìn)一步固定牢固，接著打開步進(jìn)電機(jī)的開關(guān)，電機(jī)帶動(dòng)齒輪并通過(guò)摩擦輪將捆扎帶逐步拉緊，并轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪，使得切刀和熱熔頭進(jìn)行下壓操作，實(shí)現(xiàn)捆扎帶對(duì)物品的密封連接，這樣就完成一個(gè)工作的打包循環(huán)。

3 半自動(dòng)食品打包機(jī)的設(shè)計(jì)分析

3.1 整體設(shè)計(jì)要求分析

對(duì)于半自動(dòng)食品打包機(jī)的設(shè)計(jì)需要滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求、可靠性要求和經(jīng)濟(jì)性要求，具體來(lái)說(shuō)：

3.1.1 結(jié)構(gòu)工藝性要求

在既定的生產(chǎn)條件下，零件的設(shè)計(jì)最終目的是要便于加工且加工費(fèi)用較低，這樣才能實(shí)現(xiàn)有較高的效益。在對(duì)當(dāng)前的加工工藝以及加工水平做到充分熟悉之后，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)提高零件工藝性也是提高效益的必備條件之一，同時(shí)也是提高零件工藝的前提保障。合理的選擇毛坯，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理的結(jié)構(gòu)，合理的精度，在零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中都有十分關(guān)鍵的作用。

3.1.2 可靠性要求

零件的失效通常是隨機(jī)的，所以保障零件的可靠性就顯得十分關(guān)鍵，要實(shí)現(xiàn)保障零件的可靠性，我們必須在工作注意對(duì)零件保養(yǎng)、定時(shí)的維修和更換，以實(shí)現(xiàn)保障零件的可靠性的一直處于在較高的狀態(tài)和水平。

3.1.3 經(jīng)濟(jì)性要求

對(duì)零件生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性一一就是有效降低食品打包的生產(chǎn)成本，利用便宜的材料來(lái)代替昂貴的材料是降低成本的基本的方法之一。此外，還可以提高毛坯的利用率等方式來(lái)減少零件加工中的不必要的浪費(fèi)：大型零件應(yīng)用可以采用便于加工生產(chǎn)的小型零件組合而成來(lái)代替。

半自動(dòng)食品打包機(jī)的總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

3.2 各部件設(shè)計(jì)選擇分析

3.2.1 步進(jìn)電機(jī)的選取

步進(jìn)電機(jī)是將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移之后進(jìn)行開環(huán)控制的電機(jī)，在現(xiàn)代控制中有著廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)在其額定負(fù)載之內(nèi)進(jìn)行工作時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只和控制其的脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)相關(guān)，與電機(jī)的受負(fù)載變化沒有直接關(guān)系。

對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的選取首先要確定電機(jī)的靜力矩。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)正常工作時(shí)的負(fù)載，其靜力矩的大小通常為摩擦負(fù)載大小的2·3倍，根據(jù)負(fù)載可以確定步進(jìn)電機(jī)的靜力矩，另外步進(jìn)電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度也能根據(jù)相關(guān)參數(shù)隨之確定。步進(jìn)電機(jī)的選取對(duì)其轉(zhuǎn)速也有特定的要求，通常電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之問(wèn)成反比關(guān)系（即速度越快，轉(zhuǎn)矩越?。?，在步進(jìn)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度在每分鐘幾百轉(zhuǎn)或以下時(shí)，會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩較大，其大小接近靜力矩，但是達(dá)到1000-9000時(shí)步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩就變的比較小。

3.2.2 摩擦輪設(shè)計(jì)

摩擦輪在整個(gè)半自動(dòng)食品打包機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中有很大的作用，所以摩擦輪對(duì)材料的要求通常比較高，對(duì)于彈性模量大和摩擦系數(shù)高的材料的選擇就顯得十分重要，另外，還需要材料要有更高性能（即高強(qiáng)度和高耐磨性）以及便于加工且便宜的材料，這就可以選擇GCr15。

3.2.3 機(jī)架設(shè)計(jì)分析

半自動(dòng)食品打包機(jī)要求其機(jī)架需要選材合適，因此保證機(jī)架重量相對(duì)較輕，較低的生產(chǎn)成本，就是機(jī)架設(shè)計(jì)的必要原則之一。而且保證機(jī)架的結(jié)構(gòu)合理性也是十分關(guān)鍵的，因?yàn)檫@樣就可以方便機(jī)架上的零件的安裝、修理和更換，能夠有效降低勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省勞動(dòng)力降低生產(chǎn)的成本的目的。這還有利于保證機(jī)架的工藝性（即包括機(jī)架本身內(nèi)應(yīng)力?。?。機(jī)架的抗振性能，耐腐蝕性以及機(jī)架導(dǎo)軌而的耐磨性也是機(jī)架設(shè)計(jì)要求中的不可忽視且重要的組成部分。

機(jī)座設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)機(jī)座構(gòu)件截而材料和機(jī)座結(jié)構(gòu)等方而均需要結(jié)合具體的情況進(jìn)行仔細(xì)的分析。為了充分利用材料，使材料均勻分布在材料截而上，那么結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布適應(yīng)材料的基本性能就顯的十分重要。而且機(jī)座的結(jié)構(gòu)要保證結(jié)構(gòu)連續(xù)性，這不但能夠降低機(jī)座的內(nèi)力，還可以節(jié)約材料，降低成本。綜合上述，并且還要考慮工作環(huán)境等因素，所以，通常機(jī)座選擇HT200灰鑄鐵較好。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了對(duì)半自動(dòng)食品打包機(jī)零件的設(shè)計(jì)要求，以及半自動(dòng)食品打包機(jī)整體設(shè)計(jì)，在做到充分了解的基礎(chǔ)上進(jìn)行了分析和研究，并且給出了設(shè)計(jì)方案，并且在零件選擇上，滿足了許多要求，包括對(duì)機(jī)架和機(jī)座也進(jìn)行了有選擇性的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]侯立宇.2012年包裝機(jī)械市場(chǎng)現(xiàn)狀與展望[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2013（03）：49-50.

[2]施建平.中國(guó)包機(jī)業(yè)走向世界兩點(diǎn)待突破[N].中國(guó)食品，2012 （0514）：1-1.

（3]載宏民，戴佩燕，周均.世界包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)及中國(guó)包裝機(jī)械的發(fā)展對(duì)策[J].包裝學(xué)報(bào)，2012（02）：47-47.

[4]孔凡真，我國(guó)食品包裝機(jī)械行業(yè)的差距與前景[J].中國(guó)包裝，2012（02）：8-8.

[5]王華平.改造打包機(jī)提高打包質(zhì)量[J].電子質(zhì)量，2013（03）：68-68.endprint