1、本科毕业论文（20 届）基于 Solidworks 定量包装秤的设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘 要本文讲述了定量包装秤在国内外的发展趋势，分析了电子皮带秤的结构原理以及称重原理，着重分析了传感器、控制系统等主要的结构。采用电子称重技术原理，结合国内外的许多定量包装系统的特点，指出了电子皮带秤的优缺点。以称重原理和误差分析为基础，提出了新型电子皮带式定量包装秤的设计方案，然后对该装置的总体构造、工艺规范、工作原理、结构参数以及其技术性能进行了分析，并且验证了方案的可靠性。为了保证漏出的物料不会挤在挡板和皮带之间从
2、而影响称重，在皮带两侧加防侧漏挡板；为了保证称量精度采取粗细两阶段供料，在给料口调节器的设计中添加了对落料补偿时间段的控制。采用了Solidworks软件制作了电子皮带包装秤整体3D效果图。关键词：电子皮带秤；传感器；称重原理；控制系统；定量本科生毕业论文IIAbstractThe development trend of the quantitative packaging scales at home and abroad is described in this paper. The structural principle and weighing principle of the e
3、lectronic belt scales and the main structural such as the sensor and control system are emphatically analyzed. Combining the characteristics of the quantitative packaging systems at home and abroad, the advantages and disadvantages of electronic belt scales are pointed out with the principles of ele
4、ctronic weighing technology. Based on the weigh principle and error analysis, it bring forward the design scheme of the new electronic belt of the quantitative packing scales, then analyzes the overall structure of the device, process specification, working principle, structural parameters and techn
5、ical performance, and verify the reliability of the program.In order to ensure that leakage of material dont squeeze between the bezel and strap, on both sides of the belt the baffles are added. In order to ensure weighing accuracy, we take the thickness and slender of the two-phase feeding. Also th
6、e blanking times control is added in the design of the feeding regulator. 3D design sketch of the electronic belt of packaging scale is produced by Solidworks software. Key words: electronic belt; sensor; weighing principle; control system; quantitative本科生毕业论文III目 录第 1 章 定量包装秤的简介 .11.1 定量包装秤的研究现状 .1
7、1.2 定量包装秤的结构特点 .11.3 定量秤的性能特征 .31.3.1 对物料的适用性 .31.3.2 定量的速度 .31.3.3 定量的精度 .3第 2 章 皮带秤的构造与主要工作原理 .42.1 皮带秤称量原理 .52.2 信号的处理电路 .52.3 控制系统 .62.3.1 控制系统的结构 .62.3.2 工作原理 .62.4 包装速度与提高 .82.4.1 给料装置的影响 .82.4.2 称重装置的影响 .8第 3 章 新型皮带秤的设计 .93.1 添加防侧漏挡板 .93.2 添加防震阻尼器 .93.3 有关传感器的选择和安装 .93.3.1 传感器的分类与选择 .93.3.2 传
8、感器的安装 .93.3.3 环境对称重传感器造成的影响 .103.3.4 考虑各种类型传感器的适用范围 .103.3.5 对传感器准确度等级进行选择 .113.3.6 对传感器等级的选择必须满足下列两个条件 .113.4 误差分析及新型秤体细节设计 .123.4.1 震动冲击误差 .123.4.2 空中飞料产生的误差 .12本科生毕业论文IV3.4.3 控制系统误差 .123.4.4 机械秤体控制滞后形成的误差 .123.5 称量精度 .133.6 称量速度 .13第 4 章 新型定量包装秤的部分零件及装配过程 .144.1 包装秤的部分零件图 .144.2 包装秤的装配过程 .164.2.1
9、 皮带的装配 .164.2.2 储料装置的装配 .184.2.3 送料装置和储料装置的装配 .194.2.4 新型电子皮带秤的装配图 .20第 5 章 IPA 动态模拟 .215.1 动态模拟操作 .215.2 动态模拟效果 .25小结 .29致谢 .30参考文献 .31本科生毕业论文1第1章 定量包装秤的简介1.1 定量包装秤的研究现状定量包装秤的应用可以提高劳动效率、改善工人的劳动强度，尤其是对工业计量领域的自动化水平提高有很大的影响。根据电子包装秤的结构特点，其主要是由给料机构、计量及传力机构、微进料机构及其他辅助机构组成 1。我国使用的电子定量包装秤多为半自动产品，也基本上采纳了 0I
10、ML 组织的有关规定 2。 我国企业生产定量包装设备相对来说起步比较晚,自 20 世纪 80 年代以来，我国包装工业取得了世人瞩目的成就。20 多年时间，我国包装工业产值从 72 亿元飞跃到 2400 亿元，以高于 20%的年平均增长速度递增，在国民经济各行业的排名也从第 35 多位跃居到第 14 位，在人民生活和国民经济中发挥着越来越大的作用。近年来,国内公司根据我国和发达国家的经济发展走势,在借鉴学习国际先进技术经验的同时,着重强调自主创新,开发出高质量、高精度、高速度的具有国际竞争力的高新技术产品，为我国定量包装设备的持续稳定发展,赶超德、意、日、美四大定量包装设备生产强国贡献力量。在日
11、益激烈的国际竞争趋势中取得更广阔的天地,并积极打入美、欧、日市场争得一席之地 3。我国定量包装秤企业主要以小规模为主,产品的开发、设计和研究环节非常的薄弱。我国的定量包装工业过去由于主体技术不高、生产力水平低下的状况,大部分包装企业处于降低生产成本，照搬照抄国内外技术的原始经营阶段。更有一些小企业为了生存，一味的追求低成本,严重的扰乱了国内市场。我国包装企业没有核心的控制技术,控制器是定量包装机械的大脑,大多数企业却需要从独资企业或国外购买。目前,我国的定量包装设备已进入提高开发能力、调整产品结构的新时期。定量包装机械的低水平发展必将影响到整个定量包装工业的快速发展,所以必须要改变其落后的情况
12、，争取更广阔的国内外市场。我国的包装设备水平与国外的相比还是有一定的差距，但是我们正在积极努力的赶上，朝着向机电智能化、一体化、自动化方向发展。1.2 定量包装秤的结构特点定量包装秤由小车、缝包输送装置、气动系统、称重单元、除尘系统、定量包装控制仪表等组成 4。其中储料仓为缓冲式料仓，用于物料储备并提供一个接近均匀的物料流；影响准确度的关键部件和打包速度的是称重单元，它包括闸门、截料装置、储料仓、秤体、夹袋装置、电气控制装置、支架等；截料装置由截料门、截料斗、补气门、气动元件等组成，在称重过程中提供慢、快两级给料，其慢、快给料的物料流均可单独的进行调整，从而保证定量包装秤满足计量的速度要求和精
13、确度要求；闸门位于储料仓底部，当设备检修或故障时，可以将物料封阻在储料仓内；夹袋装置主要由气动元件、夹袋机构等组成，作用为夹紧包装袋，让称重完毕的物料全部落入包装袋中；补气门的作用是平衡称重时系统内的空气压差；秤体主要承重支架、由称量斗和称重传感器组成，完成重量到电信号的转变并传输给控制单元；电气控制装置由称重显示控制器、控制柜、电气元器件组成，作用是控制系统工作，使整个系统按预先设定的程序有序的工作。本科生毕业论文2目前较为实用的定量包装秤有三种结构形式，如图 1.1 所示： 图 1.1 定量秤结构示意图a 皮带秤 b 普通定量秤 1、储料斗 2、闸门 3、传感器 4、皮带c 螺旋式定量秤图
14、 1.2 常用的定量包装秤的结构形式图 1.2 中，a 电子皮带式定量包装秤，它是以物料连续供送为特征的连续式定量包装秤。本科生毕业论文3通过称重调节器控制料斗的开度，保持物料流量的稳定；通过控制皮带上的物料流量，均匀完成定时式质量定量；通过物料分配机构来实现等量供料。在工作时，物料由料斗经自控闸门流到输送带上，通过输送带将物料带到秤盘，皮带秤立即可测出该段皮带上的物料的重量，从而得知物料容重的变化，由此转换成电信号的变化。b 普通定量秤指的是间歇式定量包装秤，由称量单元、加料装置及控制装置组成，具有较高的精度，自平衡能力；但是加料速率受到了制约，即长时间的称量时间要求限制了称量速度的提高。c
15、 螺旋式电子包装秤,在物料流动性能良好的情况下，这种装置的整个螺旋进料都能够均匀一致，并且不容易粘附于槽壁，还能起到防尘的作用；但这也是有缺点的，就是给定的信号受到进料比重与速度变化的影响较大，从而影响称重的精度 5。而且由于在螺旋进料过程中存在的摩擦与碰撞，当称量粒状物料时，很容易使颗粒状物料发生破碎。以上所讲述的三种小型包装秤均有优缺点，都很难和相应的包装及生产能力相匹配。皮带式电子定量包装秤的应用比较广泛，物料流动性可好可差，粒度也可大可小。间歇式定量秤包装由于加料速度太低不予考虑。螺旋式电子包装秤结构比较复杂，并且给定得信号受进料比重与速度变化较大而影响了称重精度。与螺旋喂料装置相比，
16、皮带输送称重精度较高，喂科较平稳，因为在输送喂料中不存在物料的破碎问题，所以也可适用于颗粒状物料的称重。主要的缺陷就是输送带两墙壁之间和两侧的间隙会产生漏料现象 6，送料通道的密封性不如螺旋喂料好。因此本课题研究与一般散体物料的称量包装相适应的电子皮带秤，探讨一种结构精致、紧凑，具有较高速度和定量精度并且密封性良好的定量包装秤。1.3 定量秤的性能特征1.3.1 对物料的适用性物料的实用性对皮带秤而言是指系统对物料的适应能力，定量包装秤适用范围比较广，可用于粉末状、粒状及块状等固体物质。1.3.2 定量的速度定量速度是指定量秤在单位时间内分秤物料的次数或称量一次规定物料所需要的时间，它决定了生
17、产和包装效率。1.3.3 定量的精度OIML 是指定量秤对某一定量目标值分秤物料时所得的最大负荷值与最小负荷值的差。（1）标秤可以使用离散范围定量秤在其定量范围内，对于某种物料，在给定的定量速度条件下所能达到的离散范围。离开定量目标值，物料特性，和定量速度等条件谈离散范围是没有意义的。其值不得超过表1-3 的规定。（2）可以使用的离散范围OIML 对定量秤离散范围的可以使用得最大值做了规定，见表 1.3，若定量秤能够达到的离散范围超出规定的范围，它便失去了使用的价值。本科生毕业论文4表 1.3 允许适用的离散范围允许离散的范围标秤质量 Q(g)Q 的百分比（%） gQ50 18.00 -50Q
18、 100 - 9.00100Q 200 9.00 -200Q300 - 18.00300Q 500 6.00 -500Q 1000 - 30.001000Q10000 3.00 -本科生毕业论文5第 2 章 皮带秤的构造与主要工作原理2.1 皮带秤称量原理皮带秤的结构如图 1.1(a)，储内要保持一定量的物料，在闸门打开后，物料随皮带输出，当重量达到定量目标值时，为一次称量过程。 称重给料机把经过皮带上的物料，通过称重秤架下的称重传感器检测重量，以确定皮带上的物料重量；装在尾部滚筒或旋转设备上的数字式测速传感器，连续测量给料速度，该速度传感器的脉冲输出正比于皮带速度；速度信号与重量信号一起送到
19、皮带给料机控制器上，产生并显示累计量/瞬时流量。给料控制器将该流量与原设定流量进行比较,再由控制器输出信号控制变频器调速。定量包装秤是根据系统预先设定的定量值，通过自动称重把散体的物料等量分装。物体的重量是通过传力机构作用在称重传感器上，传感器输出电信号经滤波器放大，再模数转换传递给计算机。计算机系统再利用其快速的数据处理能力，然后通过线性变换把它转换成重力信号，并完成显示和控制功能。在一段时间内，经过连续测量通过皮带单位距离的物料的重量，同时测量相应皮带移动的单位距离数，再将每个单位距离的重量累加起来就是这段时间皮带所运输货物的总量。2.2 信号的处理电路图 2.1 为传感器工作信号处理的电
20、路图，从中可以知道，弹性体的应变是同步的转换成电阻值的变化，弹性体在弹性范围内的变化要符合如下的公式:L/LF/(ES) （2-1）其中：S弹性体的截面积（m）弹性体的相对变形L 和 L弹性体的长度变化值和长度（mm）F重量（）E弹性体的弹性模量(kg/mm)由图可得，受拉桥和受压桥应满足式（22）和（23）：受拉桥 ： / = / =-K （2-2）2R3受压桥 ： / = / =K （2-3）14由式（2-1） 、 （2-2）和（2-3）得 =U (1+ ) K/2+(1- ) K （2-0U4）可认为:=U(1+) K /2 (2-5)0式中：/U传感器的灵敏度，即单位电压供桥时的电桥输出电压K电阻应变计的应变灵敏度弹性体的泊松比
