下料问题的设计研究与探讨

（1）下料相关参数的计算 量杯式的计量是颗粒枕形包装机的最经济、最有效的计量方法之一，机械机构设计的成熟，对于包装定量可以同时对6个量杯进行粗调，也可以对单个量杯进行微调，达到精确计量包装。下料时间（周期）：

T=t₁+t₂ （6-1）

式中 t₁——量杯完全打开时间；

t₂——物料从量杯落入到包装袋的时间。

（2）落料时间的计算 落料高度H=1400mm，量杯打开位移比K=1/3（物料全部下落时量杯的位移量与位移工位比），量杯打开时间t₁=KT=T/3。

根据自由落体公式：

H=gt²/2 （6-2）

推出

t=（2H/g）0.5 （6-3）

式中 g=9.8，所以t₂=（2×1.4/9.8）^0.5=0.495s。

（3）包装机周期和包装速度 由公式（6-1）得 T=t₁+t₂=T/3+0.495，T=0.7425s

最大包装速度P=60/T=80包/min

结论，对于下料落差在1400mm的立式包装机的理论包装速度80包/min，考虑到封合切断时间，实际包装速度70包/min，影响包装速度的瓶径就是下料落差高度。

（4）110包/min的理论落料高度H₁₂₀P=60/T=120，T=0.5s。(www.xing528.com)

由公式（6-1）得 T=T/3+t₂，t₂=0.3333s。

由公式（6-2）得 H₁₂₀=g∗t²₂/2=0.5444m。

从以上计算可知，120包/min理论落料差是0.5444m，落差不能满足袋子的成型和量杯调整机构的安装，解决这个问题的方法是——二次下料。

（5）二次下料解决120包/min的落料问题的方案

1）二次下料的原理与组成。所谓二次落料，顾名思义就是通过二次落料将包装物放入包装袋中。如图6-13所示，在同一个包装周期内，一次下料机构和二次下料机构同时打开闭合，二次下料机构打开将上个周期一次下料的包装物放入包装袋中，闭合将储存本次一次下料的包装物，提供给下次包装的二次下料。

如图6-13所示，二次下料主要由一次下料开合机构、减速器、伺服电动机M4、一次下料管、二次下料翻转板等组成，一次下料到二次下料的距离H₁=500，满足一次落料的时间，二次下料到包装的距离H₂=900（满足袋子的成型和封合），包装机的总体高度没有变化，达到快速下料的目的。

二次落料的高度是否合理，根据式（6-3），物料从二次落料到包装袋的距离H₂自由落体的时间t₂=（2×0.9/9.8）0.5=0.4285s，二次下料打开时间t₃=T-t₂=（0.5-0.4285）s=0.072s，这个时段也可作为袋子的封合和切断的打开时间。

（6）减速器和伺服电动机的选型 二次翻转板打开的角度45°，减速器减速比3∶1，减速器非连续运转输入速度3000r/min，减速器输出（二次下料翻转板）速度1000r/min，每秒钟旋转角度为1000×360/60=6000°，二次下料翻转板旋转45°需要的时间t₄=45/6000s=0.0075s，综合二次下料翻转板伺服电动机的加减速时间为0.035s，小于二次下料打开时间t₃（0.072s）。选用伺服电动机的堵转转矩2.2Nm，减速比3∶1的减速器，理论上就达到了120包/min的包装速度。实际调试中，可以达到110包/min。

（7）对于90包/min的解决方案 用户对85～90包/min的立式颗粒包装机的包装速度和包装质量比较满意。从理论计算，T₉₀=60/90=0.667s，由公式6-1得t₉₀=2T₉₀/3=0.444s，由公式6-2得下料高度H₉₀=gt²₉₀/2=0.967m，只要满足这个下料高度和制袋成型的要求。70型颗粒立式包装机，电动机驱动定量调整机构抬高了下料高度，去掉电动驱动定量调整机构，保留手动定量调整机构，下料高度可以降到0.95m，从理论上讲，可以满足90包/min的一次下料高度。实际应用中，客户对于一台包装机要求是包装一种物品的一种定量规格的包装，为了提高效率，很少更换包装规格，去掉电动量杯定量调整是解决包装产量90包/min的有效、经济的方法。

图6-13 立式包装机的二次下料结构简图

1—一次下料开合机构 2—减速器 3—二次下料翻转板 4—一次下料管