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1、武汉理工大学《包装机构设计》课程设计说明书量杯式计量装置的设计1设计背景和参数介绍量杯式计量装置是容积充填法中的一种,是通过容积来衡量充填物料的数量,设备结构简单、充填速度快，但充填精度与物料比重稳定性有关,一般比称量充填装置低,常为±1%。根据食用碘盐物料的特性、精度要求和售价，此种装置较能满足碘盐的计量要求。此次设计的参数要求为：充填速度35包/分钟；充填量180g，充填精度±1%。2工作原理量杯式计量装置形式很多，本文仅对一常用结构进行讨论如图2-1。图2-1量杯式计量装置结构图有贮料斗1、旋转盘3、定盘5、计量杯4(包括固定杯7、可调杯8)、上刮板2、下刮板9、调整机构
2、6等组成。贮料斗固定在设备的上方,下部装有均匀分布在旋转盘上两个或多个计量杯。可调杯上端套在固定杯外表面,下端与定盘接触,在定盘上滑动,固定杯与可调杯内表面组成的内腔为计量腔,可调杯与定盘在调整机构作用下,可上下滑动,以改变计量腔容积。上刮板固定在料斗上且有两个组件(收集板,刮平板)组成,保证旋转盘上不积物料和各计量杯之间料高一致;下刮板固定在可调杯后,第7页共7页武汉理工大学《包装机构设计》课程设计说明书与可调杯同步旋转,并将可调杯渗出的物料刮至排料口落入包装袋中。当计量杯旋转到贮料斗下方时,物料在重力作用下从料斗流入到计量腔中,超出杯口的物料被上刮板刮走;当计量杯又转到定盘
3、的排料孔时,计量腔中的物料自动落入包装袋中,完成一包碘盐的充填。3设计内容3.1贮料斗的结构设计3.1.1贮料斗的材料根据《食品卫生法》要求与食品接触的所有部位,必须选用防锈不锈钢材料或无毒的工程塑料,常选用1Cr18Ni9Ti、尼龙和聚四氟乙烯。3.1.2贮料斗的形状防止物料结拱,无死角和易于定位,采用上圆柱下圆台形结构。料斗倾角α需大于碘盐的自然休止角(55°),一般选用65~70°。3.1.3贮料斗的尺寸（式3-1）式中G贮料量,g;V—贮料斗,;γ—碘盐比重;R—贮料斗顶部半径,mm;r—贮料斗底部半径,mm;H1—贮料斗下圆台高度,mm;H2—贮料斗上圆柱高度,mm;
4、由于设计参数中充填速度35包/分钟，充填量180g，即每分钟充填量6300g，因此贮料斗的贮料量应不小于6300g，避免下料不足。此次设计我取比重γ=1.5，料斗倾角α=75°，r=50mm，H1=137.5mm，∆R=H1/tanα=100mm，因此R=r+∆R=150mm，H2=12.5mm。由公式3-1计算可得G≈8345g>6300g，设计满足要求。第7页共7页武汉理工大学《包装机构设计》课程设计说明书3.1.4贮料斗结构图3.2计量杯的设计3.2.1计量杯的材料固定杯:1Cr18Ni9Ti不锈钢材料可调杯:因其套在固定杯的外表面且之间有相对运动,并还在定盘上滑动,为减
5、小磨损与摩擦,所以需选用耐磨与减摩材料。如尼龙6或聚四氟乙烯塑料。3.2.2计量杯的数目常有1、2、3、4、5、6、8等,如何选择一合适数量,主要以充填速度与精度、单或双工位数、加工成本等因素综合考虑。合理利用设备性能,最大量地提高充填速度是设备关键所在。保证充填速度可从设备工作速度和计量杯数量来分析。在设备工作速度一定情况下,计量杯数量越多,单位时间充填次数就越多;若计量杯数量一定,工作速度越快,充填速度也就越高,但计量杯数量增大,加工难度与加工成本就相应提高;工作速度提高,设备磨损就会增大,也就是设备寿命会缩短,所以,片面地提高某一参数都会产生不良影响,因此必须均衡考虑,才
6、可以达到理想结果。根据实践经验,计量杯数量选用偶数易于旋转盘分度,便于加工;对双工位而言,充填需错开,有利于充填后的封口和装大袋,常选用奇数较适宜。本次设计充填速度并不高，充填量小，故而选4个计量杯。3.2.3计量杯的形状固定杯和可调杯包围的内腔容积。（式3-2）式中V—计量杯容积,;V定—固定杯内腔容积,;V调—可调杯内腔包围的有效容积,;D1—固定杯内腔直径,mm;D2—可调杯内腔直径,mm;h1—固定杯高度,mm;h2—可调杯有效高度,mm;碘盐比重常在1.0~1.5范围内变化,所以V调必须能适应碘盐比重的变化,从而可保证量杯的计量精度。常V定=70%V、V调=30%V。
7、D1、D2的选取:与充填量、贮料斗下料口直径、旋转盘直径等因素有关,充填量为180g,第7页共7页武汉理工大学《包装机构设计》课程设计说明书贮料斗下料口直径50mm时,常取D1=40mm、D2=10mm+D1=50mm。h1、h2的确定:计量杯容积V=180*1000/1.5=120000。V定=70%V=84000，V调=30%V=36000。由式3-2计算可得h1=66.8mm，h2=18.3mm。3.3旋转盘的设计3.3.1旋转盘的材料1Cr18Ni9Ti不锈钢材料3.3.2旋转盘的形
