螺旋式定量包装秤的研究

　　定量包装秤是散体物料包装机械的重要组件,对于通过称量来完成产品的质量定量包装具有重要意义。

　　目前包装机上应用的定量秤有多种形式,它们各有优越性和局限性。对于小型定量包装秤,主要采用的是动态称量原理,由于受系统内外多种因素的影响,定量精度和定量速度难以兼顾。单秤构造定量包装秤较难适应目前包装机生产能力的匹配要求。

　　提出了以螺旋为加料方式的静态称重定量包装秤的构思,并作相应的研究,旨在探讨一种适合于常见散体物料,具有较高定量精度和速度的定量包装秤,以相对简单的构造,来适应目前包装机的能力匹配要求。

　　1　基本构造和工作原理

　　图1为螺旋式定量包装秤(以下简称定量秤)的结构简图。

　　料斗与料筒采用柔性连接,斗内物料重心通过支点o。断料装置是防止因出料口物料的塌陷而影响相邻两次的定量精度。减振弹簧主要起调整负荷传感器的空载负荷和限制振幅的作用。阻尼器作用是缩短系统达到静平衡的时间,确保该秤有足够的定量精度和速度。

　　定量秤的工作原理为:当料筒内充满物料,并停止出料后,通过负荷传感器静态取样,测量当前料筒内物料所产生的力矩,由控制装置将测得的力矩换算为物料的体积密度,再比较定量目标设定值,确定并控制加料螺杆的转动圈数,从而完成所要求的加料量,即定量。一旦加料驱动停止,断料门随即关闭,待秤体趋于稳定后进行下一个称量循环。

　　2　静态称量研究

　　2.1　静态称量和定量供料

　　图2为秤体负载静态受力图。

　　根据称量系统测得的料筒内物料对支点o的负载力矩M1可求算出料筒入口物料的密度ρ1,即:

　　式中:l为料筒某载面到支点o的距离,l ₆≤l≤l ₁;l1为料筒出口处至支点o的距离,cm;l ₆为贮料斗的下料口长度的一半(cm);l ₂为传感器与秤体支点o的水平距离(cm);l ₃为减振弹簧与秤体支点o的水平距离(cm);K ₃为传感器的刚度(N/cm);K为减振弹簧的总刚度(N/cm);ΔN为传感器测得的物料载荷(N);A为螺旋供料横载面积(cm ²),等螺距时为常量; g为重力加速度,g =981 (cm/s ²);k为料筒内物料密度分布系数。

　　上式中,对于给定的定量秤,若确定了料筒内物料分布系数k的值,便可根据测得的传感器物料载荷ΔN,求算出物料的密度ρ1。

　　加料螺杆完成一次定量供料所需转动的圈数,取决于定量目标值和螺杆转一圈输出的物料量。考虑到接触面的摩擦,螺杆转一圈将物料实际推送的距离S0总是小于螺杆的螺距S。现令η= S0/S,则螺杆实际需要转动的圈数为:、