定压可调量杯粉料计量装置的研制.docx

定压可调量杯粉料计量装置的研制邱灶杨 1景全荣 1罗培章 2陈锋 1申文龙 1（1中国农业机械化科学研究院 2河北南皮机械制 造有限责任公司 ）【摘要】 文章 针对粉料定量计量介 绍 了一种新型计 量 装 置 。 对 该装置的结构原理 ， 动 作 过 程及重要部件可调量 杯 进行了论述 。 并对样机进 行研制总结和性能试验 ， 分析该装置加工的关键 环 节和计量误差形成的 原 因 。【关键词 】 粉 料 ； 定 压 ； 可 调 量 杯 ； 容 积 式 计 量中图分类号 ： ts 203文献标识码 ： a文章编号 ： 1673-7199(2009)08-0131-03粉粒状物料的定量计量在粮食 、 食 品 、工 、 矿产及其他工业领域有着广泛的应用 。计 量 形 式而言可分为容积式和称重式二类 。医 药 、 化通 常 就 其 称 重 式 计在该计量装置的实际工作过程中 ， 大 料 箱 内 的 料位 会 逐 渐 降 低 ， 这样就导致了从开始到 结 束时 ， 料 箱 底部物料受到的压力是一个变量 ， 外 加 该 种 干 性 粉 状 物料具有可压性 ， 这两个 因素导致了容积式计 量 的 大 偏 差 。 为了消除 大料箱内因料位高低不同而造 成 计 量 误 差 ， 设计了两个加料仓 ， 即上面的敞开式大 料 箱 以 及隔板和大压盖之间的定压小料仓 。 隔 板 上 钻 有 4 个30mm 的 通 孔 ， 大料箱的物料就是通过 4 个 孔 进 入 定 压 仓 的 。 这 样 只 有 4 个孔大小的面积料与底 下 的 料 相 通 ， 其余物料都被隔板分开 ， 隔 板 承 受 了 大 料 箱 中 物量 分 为 力 矩 平 衡 型 、 应 变 称 重 传 感 器 型 、 多 级 称 重 加料 型 等 ， 具 有 精 度 高 、 适 应 范 围 宽 等 优 点 ， 但 计 量 速 度 慢 ， 且对称重仪表 的 要求相对较高 ； 容 积 式 计 量 具 体 可 分 为 可 调 量 杯 型 、 定 容 积 计 量 等 ， 具 有 结 构 简 单 、 价 格 低 廉 、 包装速度快等特点 ， 特别适用于在小规格 的 定 量 包 装 中 ， 但 计 量 精 度略低于称重式 计 量 。 因 此 ， 提高容积式包装机的计量精度显得十分重 要 。料的绝大部分压力 。就是通过这 样的一个方法 来 保 持1结构定压可调量杯粉料计量装置 的 结 构 如 图 1 所 示 。减 速 机 通过链条驱动链轮拨爪组合 。 中 心 转 套 摆 臂 与 中 心 转 套 键 连 接 ， 当链轮拨爪组合 的 拨爪拨动中心转 套 摆 臂 时 ， 中心转套与之 一 起转动 ， 同时由中心转套 驱动回转盘做同 步 转动 。 在 圆周内设置两个接近开关 ， 这 样 把 圆 周 分 成 两 份 ， 在中心转套摆臂的前端有感应 片 ， 给接近开关发出信号时 ， 减 速 机 反 转 ， 把 中 心 转 套 摆 臂 又拨向另外一个传感器位置 ， 因 此 中 心 转 套 摆臂 、中心转套以及回转盘就是仅作 90 范 围 的 往 复 转动 。 中心轴与链轮拨爪组合 4 键 连 接 ， 通 过 中 心 轴 驱动下叶片和上叶片在 450范 围 内 作 往 复 转 动 。 转 动 部 件 的 转 动 轴 、 转 动 套 均安 装 了滚动轴承和推力球轴承 ， 整个机构转 动角度准确 ， 转动平稳灵活 。技术食品工程cereals and oils processing定压仓内的压力变化最小 。 只要大料箱有 粉 料 ， 就 能保证定压仓充填匀实 ， 实现定压 。大料箱内的粉料经上叶片的 搅 动 ，经 隔 板 上 的 4个 30mm 孔 直 接 落 入 定 压 料 仓 ， 此时回转盘的 两 个落 料孔处于 i 位， 回转盘上方的盖板堵住大 压 盖 的 两 个 落 料 孔 ， 在刚开始工作时 ， 让 上 叶 片 多 搅 动 几 次 ， 以 保 证有足够的物料落 入定 压仓内排走空气填满整个仓体 ， 形 成 固 定 的 压 力 ， 这一过程称为填满定压仓 ， 形 成 定 压 。 从 上文的结构说明中可以知道 ， 中 心 轴 驱 动 上 下叶 片 做 450的 往 复 转 动 ，通过链轮拨爪组合 、 中 心 转套 摆 臂 、 接 近 开 关 、 中心转套控制回转 盘 做 90的 往 复转 动 ， 即 从 i 位 转 到 ii 位 ， 然 后 再 反 转 回 去 。 当 回 转 盘 从 i 位 转 到 ii 位 时 ， 在定压仓内的 物 料 经 过 下 叶 片 的 搅 动 ， 瞬间落入回转盘上 的 可调量杯内 ， 定 压 仓 内 有足够的物料填 满 可 调 量 杯 ， 此时回转盘再开始反转 ， 堆积在可调 量杯上方的物料就被大压盖所刮平 ， 下 方 是 由下支撑盘密封 ， 因此完全形成了定压的 固 定容 积 式 计 量 ， 这一个过程称为定压定容 计 量 。 回 转 盘 的 回 转把两个量杯从 ii 位带回到 i 位 ， 在 i 位 时 ， 量 杯 的 上 方是由大压盖密封 ， 下端刚 好与下支撑盘的两 个 落 料 孔 对 齐 ， 物料完全 通过这两个落料孔落入已经 准 备 好 的 容 器 内 ， 由其他机构将计量好的物料送入至包 装 机 或 者 成 型 机 。 这一过程称为定量物料落入 、 送 出 至 其 他 设 备 。 这样就完成一次工作循环 ， 在 plc、 接 近 开物 ， 粒 度 4060 目 ）。 因量杯内壁不是整圆 ， 引 入 圆 度调 节系数 072。 qminr2 1329g qmax1329l2m5298g式 中 ， qmin 为最小计量物料 质 量 ， g； qmax 为 最 大 计量物料 质量 ， g。 （1329， 5298） 满 足 设 计 要 求 ， 对（qmin， qmax）超 过 50g 的 计 量 要 求 ， 在定量控 制程序上可以实现多 次计量一次完成送料 。该组件的调节方法是用一 字螺丝刀旋转调 节 丝杆 的一端即可对可调量杯进行改变容 积 调节 ， 顺 时 针 方 向旋转减小量杯 体 积 ， 逆时针 方向旋转增大量杯体积 。 调 节 时 ， 单侧的两个 调节杆必须转过相同的 度 数 ， 保 证 定 量 量 杯 所 处 的 位 置 不 偏 ， 注意左右要对称的调节 ， 以 防把固定滑板卡死 。 这 种 调 节量杯具有调 节 方便 ， 结构紧凑等特点 ， 理论上在其调节范 围 内可以无 极 调 定所需的质量 。关和光电传感器的控制下 ，过程。循 环 往 复 完 成 以 上 的 各 个2可调量 杯组合 设计由于该计量装置是为干性 粉状物料的计量 而 设计 的 ， 设计的可调节范围是 1550g， 满 足 小 质 量 产 品 的 包装和计量加工 。 原 理 如 图 3 所 示 ， 三 维 实 物 如 图 4 所示。3试制和 性能试 验因整台装置没有高速运转和高负载的部件 ， 为 了减 轻 整 体 质 量 ， 也便于一些形状复杂零 件 的制 造 ， 采 用了铝合金铸造后再局部加工 的 制造工艺 。 带 有 两 个根据空间结构 ，初 步 选 择 r20mm， l45mm， m30mm， 30mm， 049103kg m3 （锯 末 ， 助 剂 等 混 合粮油加工1322009 年 第 8 期食品工程技术 cereals and oils processing调节量杯的回转盘是主要的 转 动 部 件 ， 与 下 支 撑 盘 、大压盖都有相对运动 ， 为 了 防 止 有 物 料 进 入 ， 必 须 严 格控制好配合面的形位公 差 和表面粗糙度 ， 既 能 相 对 转 动 ， 又 能 起 到 密 封 作 用 ， 精 度 等 级 在 6 级 以 上 。 此 外 ， 可调节量杯的 计量容积也必须做到既能有 相 对 运 动 又 能 阻 断 物 料 外 漏 。 两片固定滑板必需在一次 装 卡 中配钻两个孔 ， 确保两调整螺杆的平行度 。试 制 结 束 后 ， 安装在干法成型机上 ， 针 对 该 装 置 进行了结构和工作性能的试验 。 试 验 的 主 要 仪 器 是 电 子 秤 ， 测 量 精 度 01g。 试 验 开 始 前 ， 把 上 料 箱 两 侧 的 螺杆调整到平行位置 ， 在控制系 统中采用手动 正 反 转 方 式 送 料 计 量 ， 用容器 分别接出计量后物料放 到 电 子 称 中 称 量 ， 如 此反复调节到所需的质量后 ， 开 始 对 装 置进 行计量精确性考核 ， 测试数据见表 1。表 1 物料计量试验纪录表 是产生误差的一个因素 ； 因此在结构设计 时 应注 意 零件间的配合尺寸和精度 ； 在 制 造 和 装 配 过 程 中 要 严 格 按照设计规范进行制 造 和装配 ， 以最大程度地 消 除 结 构误差 。随机误差来源于机构每次在卸 料 过 程 中 的 飞 溅 。 特别是对于容重较小的粉料 ， 飞 溅 更 加 严 重 ， 其 次 是 卸料斗内壁表面粉料的粘连 、 剩 余 ， 再 者 就 是 计 量 过 程中机构运动时的振 动 引起的误差 。 消 除 这 些 误 差 的 方 法 有 ： 气源 工作压力要稳定 ； 每 批 物 料 的 含 水 量要一 致 ； 卸料口与接料容器间距离要尽可能的 小 。5结束语定 压 可调量杯粉料计量装置吸收了其他类 型 容积 式计量的基本原理 ， 结合具体的物料 特 性提出定 压 仓 的 设 计 思 路 ， 在一定程度上 提 高了容积式计 量 精 度 。 经过长期的使用表明 ： 该套装置运转稳定 、 结 构 布 置 合 理 、 调 节 方 便 灵 活 、 无噪声和粉尘飞扬 、 计 量 精 度 误 差 在 许 可 范 围 内 ， 满足包装和生产工艺要求 。 同 时 这 种计量装置还可适用于其他特性相近 、 密 度 均 匀 的 粉料类物料的计量 ， 根据实际工作 的 需要 ， 在 此 相 位 图 的 基 础 上 ， 可以通过改变 相 关落料孔的相位 ， 可 以 扩展至 4 个落料孔 ， 以提 高效率 。实 际 计 料 量 （g）次 数目 标 计 料 量 （g）左 量 杯右 量 杯123456789220220220220220220220220220214223219224222224217223221228223226225222223212221225参 考 文 献1 陶 云 堂 加碘盐可调容积量杯计量装置的研制 j 轻 工 机 械 ，2000 （2）： 25272 张 国 全 食用碘盐重力式计量装置的设计 j 包 装 与 食 品 机 械 ， 2000， 18 （1）： 1215 3 梁 睦 ， 夏 耘 ， 李 铭 ， 等 全自动包装机计量装置的方案设计 j 包装与食品机械 ， 2000， 18 （5）： 15184 田 鹏 志 螺旋充填计量装置在包装机中的应用 a 首 届 全 国 称重技术研讨会论文集 ： 137139 5 呼 英 俊 ， 白 杉 ， 刘 志 平 几种全自动定量包装机的计量原理 j 计 量 技 术 ， 2003 （3）： 3941 10 220 218 227 计 料 量 均 值均 值 误 差 标 准 偏 差2205005033722420420235粉 料 密 度490kg m3 （在自由状态采用量筒测量 ）由 表 1 可 知 ：左侧调节量杯的准确 度 较 高 ， 而 右侧调节量杯的精密度较高 。 左右两侧计料 量 均值 误 差都远小于 1g， 符合要求 。4误差分 析国 家 “十 一 五 ” 科 技 支 撑 计 划 “生物质集储和加工利用技术装备研究 与 开 发 ” 课 题 （编 号 ： 2006bad11a11） 资 助 。收 稿 日 期 ： 20090511作 者 简 介 ： 邱 灶 杨 （1980）， 男 ， 浙 江 衢 州 人 ， 硕 士 ， 工 程 师 ， 主 要从事生物质资源开发与综合利用研究 。通 讯 作 者 ： 景 全 荣 （1963）， 男 ， 河 南 方 城 人 ， 研 究 员 ， 主 要 从 事 食品包装工程及生物质资源开发与利用研究 。该装置的计量误差可