毕业设计（论文）-双工位真空包装机设计.doc

2015 届本科生毕业 设计双工位真空包装机设计Design of packaging machine with double station vacuum学生姓名学号所在学院工程学院班级机电 3 班所在专业机械设计制造及其自动化申请学位指导教师职称副教授副指导教师职称答辩时间2015 年 6 月 4 日目 录目目 录录设计总说明 .IINTRODUCTION.II1 绪论.11.1 课题提出及意义.11.2 国内外发展现状及趋势.12 包装机械体系及包装技术.32.1 包装机械体系.32.2 包装作业的技术方式.43 系统方案分析及选择.43.1 包装方案分析.43.2 包装方案的选择.63.3 气路系统方案分析.63.4 气路系统方案选择.84 系统功能及工作原理.84.1 系统功能.84.2 腔室真空包装原理.84.3 热封口工作原理.94.4 气路系统工作原理.95 主要几何参数的计算.105.1 确定真空包装机的特征参数.105.2 包装机工作室上盖的运动过程和变量含义.105.3 确定工作室上盖安放定位.115.4 包装产品的适合高度.125.5 计算主要参数尺寸.135.6 计算得出结果.156 真空工作的参数计算.156.1 计算真空腔室的抽气时间.156.2 计算真空腔室的放气时间.166.3 工作效率的计算.167 总结.18鸣 谢.19参考文献.20设计总说明I设计总说明本设计详细说明了双工位真空包装机的现况、工作原理和设计的过程。此包装机将采用两条长轴四条连杆将包装机做成双室一盖结构，工作室的上盖是围绕连杆下端的安装圆心做半圆往返转动。当工作室上盖转动到左侧的工作室台板时, 左侧的工作室进行抽真空和热封口，同时可以在右侧工作室做准备工作；同理，右侧工作室也如此。两个腔室共同使用一套真空系统，可交替工作，一个腔室进行抽真空、封口的同时另一个真空室可以把需要包装的产品放好在另一腔室，使准备时间与腔室工作时间重合，提高了工作效率。关键词：双工位；真空包装；真空系统ABSTRACTIIINTRODUCTIONThis paper describes the working principle of double vacuum packaging machine and its main dimension calculation. The packing machine with four connecting rod mechanism of the packing machine made two studio public a on studio and the studio is in plane motion. When the studios moved to the left under the studio, left the studio began work, moved to the lower right studio, right under the studio work. Double rooms share a set of vacuum system, can work alternately, a vacuum chamber of vacuum pumping, sealing, the other a vacuum chamber can packaging bags are arranged, auxiliary time and vacuum time coincidence, so as to increase the production capacity.KEYWORDS: Four link；Vacuum packaging；Vacuum system广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 1 双工位真空包装机的设计机械设计制造及其自动化，201111411319，麦健强指导老师：薛晓宁毕业设计说明书1 绪论1.1 课题提出及意义现在的工业生产，一些生产饲料，食品和严防潮湿的电子产品等等的公司，他们中都有一条非常重要的生产线环节，那就是包装环节。因为对于这些产品，他们都需要真空包装来使生产出来的产品提高存放时间和使产品的质量得到长时间的保证。所以就衍生出真空包装机械来提高产业生产效率，减少人工操作量，所以包装机械在现在工业社会非常重要。双工位真空包装机，顾名思义工位增多使生产效率提高，而且生产环节中降低辅助时间，实现了高效和节省，因此具有重要的市场价值和实际意义。1.2 国内外发展现状及趋势包装机械是现在的一种常规产业，在飞速发展的市场经济中，该产业的发展能带动其他轻工业，举例说：它可以推动一些造纸产业。化工业甚至冶金业的发展。从技术上看，它对机械。新材料产业也有了更高的要求；从消费这一方面看，食品，医药，饮料等日常所需品，用到的包装也是很多的，所以有着非常大的促进作用上世纪末以来，我国包装机械工业开始快速发展，有一段时间内发展速度达到每年 25%35%的增长，飞快的增长速度高于整个行业 20%左右。在当时，包装机行业在中国生产工业发展路上已经成为主流产业。中国目前大概有 4000 家企业从事包装机的生产工作，有多家企业已经发展到比较大型的规模，国产的包装机种类繁多，已经可以满足国内的巨大市场需求，而且能和同期市场的一些外国产品做竞争。但我们不能满足于现况，一个发展中国家的轻工业要发展就必须和国际产品做竞争，必须使自己的产品更加优秀，所以要求我们国家的包装机械产业中必须有一批骨干企业可以代广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 2 表我们去研发新的产品，而且国家大力支持这批骨干企业，使我们国家的包装机械工业可以尽快达到国际一流水平，实现国家科技兴国的重任。中国的包装机械的发展历程比外国迟推出了 10 多年，虽然近年来的高速发展和中外合资企业的增多带给国家产业一些先进技术，但是技术的落后还是有一定程度的，所以我们还是要学习别人优秀的地方，下面具体分析下国内外关于包装机械的发展前景：(1) 通过对国外先进技术的学习，或者组建合资公司，研究学习国外的技术，然后再组建一批专业的骨干企业，国家把研究出的技术投放的企业中是实行，逐渐慢慢普及到中小型企业，这有利于缩短于发达国家的技术差距。(2) 绝大部分中小型企业生产水平不太高，生产的机器存在一定的缺陷，所以要把生产制造的质量提高，并且提高自动化程度，提高小型企业生产能力。(3) 必须在生产中引入属于自己的新技术，不能一直靠引入国外技术，在满足于现在生产需求的同时，应该努力研发出包装机械的新型号，用于以后能对更多难实行包装的产品去包装。（4）现在大部分真空包装机没能实现全自动，研发出多工位全自动真空包装机有利于减少中国人的工作时间，以及实现高产能、高效率的的工作环境，给包装产品的产业公司带去发展更快的途径。据一些国外的科技书籍记录分析，上世纪 80 年代开始，发达国家的包装机械行业得到国家的大力支持并发展迅猛，一直致力于研发含有高新技术的设计产品，如一些包装机械中加入了微电子成型技术、PLC 自动控制技术等。使包装机械在使用过程中拥有较高的自动化与智能化，减少了人工的操作步骤，使得机械在运作过程中的更安全可靠、更人性化，所生成的产品包装质量也更好，例如：日本东洋自动机株式会社的 TVP-B2，具有 6 工位，12 个真空室，生产率可以达到 30 袋/min，像这些包装机械的成型技术是我们国家所欠缺的，这是机械制造进步的一个重要台阶，所以我们需要建立一个属于自己的包装机械体系未来发展大纲，向高科技产业的正确道路去发展。发达国家包装机械生产设计的现况：(1) 国外现在发展的包装机械以各种食品和鲜制品包装为主，用来做食品包装机的数量站总包装机生产的比例在 35%以上，一些发达国家甚至占比例高达 50%-60%。 (2) 在保证现在需求满足的情况下，发明更多适应多类型包装，中小批量生产的通用真空包装机，同时不断研发出含有高新技术含量的现代化包装机(3) 在真空包装机的设计上偏向于中小型机型的高速发展，在优化设计系统的同广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 3 时，把性价比和先进技术合理性的结合，便于实现真空包装产业机械的巨大作用，价格合理，省时间，高效率。(4) 把自动控制技术等一些先进的技术大量应用到真空包装机上，提高智能化。2 包装机械体系及包装技术2.1 包装机械体系图图 2-12-1 常见包装机械分类表常见包装机械分类表按机械职能标准定义，只要能完成产品外围包装就可称为包装机械。图 2-1 所示是常见包装机械分类表。包装机械种类非常多，其中常用的依据标准可分为 6 类，如下：(1)密封机械，将包装袋的开口用电热通电密封起来的机器称为密封机。主要的形式有：高温热压式、折叠按压式、液动压力式、卷边式等等，还有一些包装机借助固定物来封口。(2)包裹机械，对被包装产品用包装材料进行转动围绕包裹起来的机器称为包裹机。主要有：扭结包裹机、接缝包裹机、全包包裹机、转动围绕包裹机、滚动包裹机。(3)标记机械，在产品或包装件包装的同时把产品的基本信息印到密封口的机器称广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 4 为标记机。主要有:压合标记机。(4)干燥机械，能让包装材料和包装件去除水分达到指定的干燥程度的机器称为干燥机。主要有：控温式干燥机、化学蒸干式干燥机。(5)捆扎机械，将产品包装容器的开口用捆扎的方式密封开口的机器称为捆扎机。捆扎机所用的动力方式主要有：机械、液压或者气动。(6)辅助包装机械，凡是对产品包装过程所有涉及的操作过程所使用的机器、而又不能编入上述 5 种的包装机械和设备，都归为于此类。主要有：称重机械、输送机。2.2 包装作业的技术方式现代包装方式越来越多，有人工操作也有机械操作，主要方式有：(1)裹包：包装物形状不一，采用柔性材料围绕包装。(2)装盒与装箱：用规定规格的箱子或者盒子存放产品的方法。(3)热缩合包装：采用热缩材料加热后收缩的性质，把产品放进热缩膜里加热后完成包装。(4)真空包装：把包装产品放到腔室内，抽取室内空气，达到所需真空度之后，完成热封口。(5)热封：用电加热密封材料的方法来密封包装容器(6)粘合剂粘合(7)加盖、卷边接缝(8)捆扎：用绳索或者塑料带等强度大的来将单个或者批量被包装产品捆扎起来，便于搬运，运输。3 系统方案分析及选择本设计主要设计真空包装机，何为真空包装机，即将产品放到包装机内，包装机开始运行工作，抽取工作室内的空气，当达到产品包装的预期真空度之后，把产品热封包装。真空包装机用途广发，主要用于对饲料、医用产品、食品和一些容易受潮变质的电子产品等等的真空包装，包装后可使产品增长保存时间和以防铁制品的生锈。3.1 包装方案分析双工位真空包装机对产品进行包装之前要先进行抽真空，要达到真空度有几钟方式，主要通过以下三种方式：外力挤压式、内置管抽空式、密封腔室式。(1) 外力挤压式包装如下图 3-1 所示，外力挤压式包装的原理为：在产品被包装材料包装好后，利用广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 5 外力在产品的外侧用一些柔软度较高的物品将包装袋里面的空气挤出，但不可损坏产品，然后把产品的开口热封合，这种方法成为外力挤压式包装。这种方法相对来说是最简单的，对机器要求不高，但是所达到的要求真空度比较低，只适合用于对真空度要求不高的产品进行包装。2134图图 3-13-1 外力挤压示意图外力挤压示意图1-1-包装袋包装袋 2-2-产品产品 3-3-软垫软垫 4-4-热封压口热封压口(2) 内置管式抽空式包装如下图 3-2 所示，内置管式抽空式包装的原理是：把产品包装后好，从包装袋口处插入一根抽气管，抽气管连接真空泵或者抽气阀，工作开始，对袋内实施抽真空，当真空度达到预定要求之后，对包装物进行热封口保存，这种方式叫做内置管式抽空式包装。这种做法相对较简单，方便，效率高，但因为抽真空和热封口两个操作不能连贯，所以容易造成空气进入包装袋内，对达到的真空度有影响，真空度不太高。456213图图 3-23-2 内置管式抽空包装示意图内置管式抽空包装示意图广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 6 1 1、2-2-阀阀 3-3-软垫软垫 4-4-热封器热封器 5-5-包装袋包装袋 6-6-产品产品(3) 密封腔室式包装密封腔室式包装就是本次设计的主要产品，密封腔室式真空包装机械可以分为单工位、双工位、和多工位真空腔室包装机，利用这种方式包装产品，包装过程均在一个密封空间中完成，将产品放进包装袋，然后把它放入包装机腔室内，然后包装机工作，真空泵将对整个腔室进行抽真空，由开始工作到抽真空和密封，产品都在一个真空度达到需求的腔室内，所以这样方法真空度高，不过对机械设计具有一定要求，本文所设计的机械就是此种，双工位真空包装机。3.2 包装方案的选择通过对比上述三种工作方式，分析了利弊，主要考虑了连接是否紧密和操作是否简单这两方面，选取方案三，即密封真空腔室进行包装。对于密封真空腔室的包装方式，可分为单工位、双工位和多工位等。考虑到效率和经济性两方面，要高效且性价比高，本设计采用的是双工位结构，同时采用四根连杆机构将包装机做成双室一盖结构，工作室的上盖是围绕连杆下端的安装圆心做半圆往返转动。当工作室上盖转动到左侧的工作室台板时, 左侧的工作室进行抽真空和热封口，同时可以在右侧工作室做准备工作；同理，右侧工作室也如此。两个腔室共同使用一套真空系统，可交替工作，一个腔室进行抽真空、封口的同时另一个真空室可以把需要包装的产品放好在另一腔室，使准备时间与腔室工作时间重合，提高了工作效率。3.3 气路系统方案分析真空包装机的抽气放气过程主要通过电路对阀的控制来达到目的，所里这里只需研究一套真空系统。目前，主流的真空系统主要是以下三种：电磁阀气路系统、电磁差压阀气路系统和组合差压阀气路系统。(1) 电磁阀气路系统该系统气路简图：下图3-3：广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 7 图图3-33-3 电磁阀连接系统电磁阀连接系统该系统是由一系列的电磁阀和气管把真空泵和真空腔室连起来，通过对各个电磁阀的闭合开合来控制抽气放气的时间。该系统优点是零部件都为标准件，购买途径广发，连接起来方便。缺点是接口相对多，导致连接紧密效果不佳。(2) 电磁差压阀气路系统该系统气路简图:下图 3-4：图图 3-43-4 电磁差压阀气路系统电磁差压阀气路系统1-1-真空表真空表 25-25-电磁阀电磁阀 6-6-真空泵真空泵 7-7-差压阀差压阀该系统是将多个电磁阀高度集成一个整体真空系统，由于没有加入大通径电磁放气阀，所以连接起来较简单，提升了安全可靠性并且抽放气时间也缩短，但缺点是结构复杂，制造成本高。(3) 组合差压阀气路系统该系统气路简图:下图 3-5：广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 8 图图 3-53-5 组合差压阀气路系统组合差压阀气路系统该系统结构上选择有有两个差压阀，来取代掉采用两个电磁阀的组合结构。可以更大的缩短抽放气时间，但是制造成本比上一种方式要高。3.4 气路系统方案选择对上述三种方案进行分析对比，各有利弊：方案一系统制造相对简单，但气密型不高。方案二和方案三系统气路连接复杂，制造成本高而且不容易维修保养。根据制造、气密性、安装维修和性价比等方方面面考虑过后，本设计采用电磁阀气路系统。本设计采用两个电磁阀来对整个气路进行控制，经济实用。4 系统功能及工作原理4.1 系统功能 本双工位真空包装机针对容易变质的食品、受潮容易变大的饲料、精密电子产品和容易压缩的羽绒服等产品的包装工作。对产品抽空气达到真空的目的是：（1）抽除空气中的氧，抑制细菌繁衍，阻止金属生锈；（2）可以缩小蓬松衣物体积，有利于存放、物流，减少成本；（3）防止食品氧化变质。按照设计初衷，本设计双工位真空包装机的橡胶压条是 500mm 长，而且工作室台板上同时拥有两条橡胶压条，这样设计有利于机器可一次密封包装一个较大型产品的上下封口，也可以一次放多件小型产品进行密封，增加了实用性。4.2 腔室真空包装原理 真空腔室包装示意图：图 4-1：广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 9 78126543图图 4-14-1 真空腔室包装示意图真空腔室包装示意图1-1-真空泵真空泵 2 2、8-8-阀阀 3-3-腔室腔室 4-4-包装袋包装袋 5-5-产品产品 6-6-真空表真空表 7-7-热封口热封口真空包装机运作时，将被包装产品 5 放入包装袋 4 中，然后一起放到真空腔室 3中，合上工作室上盖后，真空泵 1 开始抽工作，当腔室内达到预期的真空度之后，热封口 7 将包装袋口压合密封，待密封口冷却一段时间后，放气阀打开，大气中的空气进入真空腔室，达到室内外平衡后打开上盖，将密封好的包装产品取出。4.3 热封口工作原理 热封口结构图：图 4-2：123546图图 4-24-2 热封口结构图热封口结构图1-1-加热条加热条 2-2-气囊气囊 3-3-上盖上盖 4-4-导柱导柱 5-5-弹簧弹簧 6-6-橡胶压条橡胶压条如图所示，工作时，当气囊和真空腔室内空气被抽尽后，加热条开始加热，达到一定温度后，给气囊连通大气，应为气囊内的大气压比腔室中的大气压要高，所以气囊会压着加热条下降，去完成热封口工作，热封工作时间达到后，真空腔室也连通大广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 10 气，同时气囊放气，一段时间后，气囊与真空腔室的气压相反，加热条在弹簧的弹簧力拉紧下，加热条返回原来的地方，与橡胶条分开，完成整个包装流程。4.4 气路系统工作原理气路系统结构示意图：图 4-3：12345678910图图 4-34-3 示意图示意图1-1-真空泵真空泵 2-2-两通电磁阀两通电磁阀 3-3-橡胶压条橡胶压条 4-4-真空腔室真空腔室 5-5-气囊气囊6-6-加热条加热条 7-7-导气管导气管 8-8-真空表真空表 9-9-多通气装配多通气装配 10-10-三通阀三通阀如图所示，该气路系统完整的解释了机器运作过程。整个工作系统由电磁阀、多通气嘴和气管组成。工作时，三通阀打开，真空泵对气囊和真空腔室抽气，达到所设定的预期真空度后，三通阀关闭，加热条加热，然后气囊连通大气，气囊在常规大气压作用下，加热条受力压合进行热封口操作，封口密封好后，两通电磁阀工作，给真空腔室充气，当其气压与气囊气压想同后，加热条在弹簧作用下上升还原，完成热封工作。5 主要几何参数的计算双工位真空包装机的结构参数和尺寸设计是一项繁琐的计算过程，应通过对四根连杆的运动过程进行分析计算，来得到工作腔室的安放位置和尺寸，再通过计算得出双工位真空包装机的其他结构尺寸数据。5.1 确定真空包装机的特征参数本设计是用来真空密封产品的, 所以产品的尺寸基本上确定了工作室上盖的形状大小。 因此, 要将包装机的橡胶压条尺寸作为特征参数。只要把特征参数确定下来，广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 11 也就是按照设计申请书上所说的封条长度500mm作为特征参数，就可以通过计算算出机器的其余尺寸。5.2 包装机工作室上盖的运动过程和变量含义 下图 5-1 所示，包装机的连杆上端安装在工作室上盖，下端安装在机身上。各个关系量也清楚的标出，根据参考特征下橡胶压条=500mm，从而求出其他数据。图图5-15-1 包装机工作运动示意图包装机工作运动示意图1.2-1.2-左右压条左右压条 3.3.工作室上盖工作室上盖上图中各变量所表示的尺寸：双工位真空包装机工作时会形成一个密封的腔室，腔室上端我们称为工作室上盖，先分别设工作室上盖尺寸长为 、宽为、高为，而橡胶压条的尺寸则已知长为lwh、宽为、高为（根据型号所选），而连杆的长度则设mml5001mmw201mmh101为，连杆的下端安装点到工作室台板的距离设为，同理连杆的上端安装点到工作1Ry室上盖的下端的距离则设为，本设计中工作室上盖的腔壁厚度为，当工作室上盖在a左右腔室运作时，工作室上盖的左右端面的间距设为。15.3 确定工作室上盖安放定位在设计过程中，首要工作是确定工作室上盖的位置，工作室上盖的最优位置的确定，应在机器工作过程中满足上盖内外缘都碰不到工作室台板上的橡胶条的条件下，机器的长度是最小。因这个涉及到工作上盖的内缘与外缘，设外缘的运动轨迹圆心AP1广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 12 为，另设内缘的运动轨迹的圆心为，左橡胶压条的),2(1aylPAP2),2(2aylP右顶角为,右橡胶压条的右顶角为1111,2hllQ),2(1112hllQ按照理念，要上盖内缘和橡胶压条碰不到的临界条件是:| = | =APP2222QPmin1R= 式4.1 21211)(2ayhl上盖外缘和橡胶压条碰不到的临界条件是: | = | = 式4.2APP1111QPmin1R212112ayhl若要使橡胶压条与工作室上盖内外缘的最小间隙都相等, 应| = | 式4.3APP22APP11把4.1和4.2式代入4.3式, 得到下式: 式4.41其余尺寸不变的前提下, 分析下面3 种情况:（1）当时, 则|,这样的情况下上盖内缘不碰橡胶压条所需1APP22APP11的连杆长度尺寸比外缘不碰橡胶压条所需要的连杆长度尺寸要长，所以只能在这种情况下慢慢的缩短连杆长度，工作室上盖内缘才会碰到橡胶压条。1（2）当时, 则| | ,这种情况下上盖外缘不碰橡胶压条所1APP22APP11需的连杆长度尺寸比内缘不碰橡胶压条所需要的连杆长度尺寸要长。（3）当时, 则| = | , 这种情况下上盖内外缘都不碰橡胶压1APP22APP11条所需的连杆长度是一样的，这时橡胶压条在内外缘的中心轨迹上。通过分析, 第三种情况相对于前面两种情况要好，这种条件下四条连杆的长度是一样的，而工作室所需的长度也是最短的，达到了节省材料的目的，机器运作也可靠，但这种情况下，上盖在左右腔室运作时，左右端面之间将会有一小部分相重叠，重叠的厚度为，现在确定了上盖的左右摆动位置，橡胶压条的位置也随之定下了。1由于上盖的内外缘与橡胶压条相碰的机会相同，所以只需考虑内缘与橡胶压条的间隔问题了。广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 13 5.4 包装产品的适合高度因为产品一般是方形或者矩形的居多，所以截面被工作室上盖碰到是最容易的，所以就要考虑这种情况。图 5-1 中与是周长一样但是尺寸不一样的包装产品的ADBC外围线，被包装产品的临界高度是，根据计算，高度比要低范围内的包装产DEFCCF品，工作室上盖不碰橡胶压条一定不碰包装产品，这里考虑上盖内缘和橡胶压条不相碰就行。反之，如果产品高度高于，就要考虑到产品与工作室上盖内缘碰到了，这CF时就要把工作室的高度加大，这样子包装机的经济适用性就降低了。所以一般情况下，真空包装机都会设定一个可加工高度，这个高度也是包装产品的最高度，工作室上盖的高度也不要高于这个值。5.5 计算主要参数尺寸(1) 计算连杆的长度尺寸1R要计算出的尺寸之前，要先确定的尺寸和的尺寸，一般情况下，这两个尺1Rya寸越小就越好，是因为尺寸越小，连杆的长度在其他变量不变的情况下就越短，可以节省材料；另一个原因是，和越小，工作室内外缘和橡胶压条相碰的几率就越低。ya但是和不能太小，因为设计要涉及到机器的结构构造、强度的限制。 ya由式4.1和4.4得， =|min1R22QP= 式4.52121)(2ayhl min11RR式中为橡胶压条和工作室上盖内缘的最小间隙。对于本设计选用的封条：封条总长，封条高度，在本设计中，mml5001mmh101上工作室壁厚，连杆下端的安装圆心到工作室台板的距离为，连杆mm12mmy70上端的安装圆心到工作室上盖下端面的距离为。代入4.5式得：mma42=min1R2121)(2ayhl =22)427010(212500 =284mm广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 14 取，则mm1285mm1R(2) 计算上盖的内部长度尺寸上盖在右端台板时，台板和连杆虎构成直角三角形, 满足以下方程212212)(layR求解方程得到= 式4.6l2212ayR代入上式，得上盖的内部长度为=l2212ayR=124270285222=512mm(3) 计算包装产品上限高度和上盖深度h因为要算上限高度，所以先假设包装产品的尺寸为ppHL 包装产品的加热密封口是包装产品总周长的1/2, 为，橡胶压条的封口长ppHL 度不能小于包装产品的加热密封口长度,其临界情况为 式4.7pphll1的坐标为,的斜率为- 2, 方程为B0 ,21llBCBC 式4.8llXY12当上盖在工作在右端的腔室上时, 上盖右侧内缘的坐标为，根据其运0 ,22lPB动方式，得到运动的轨迹方程为: 式4.921222RayYlX根据式4.8、4.9, 联立得 0442852122112RaylYlayY解方程得,得到的值为最大上限高度, 用表示, 应大于。YCFmaxhmaxhh广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 15 将已知数据代入4.9式得：0285442704125001250024270852222YY解的：105.8或-65.2(舍去)Y则=105.8mm, 应小于这个数值。maxhh本设计取为103mm，符合要求。h计算到这里，关键尺寸已经算出，其余尺寸可根据几何关系算出。5.6 计算得出结果（1）上盖在左右腔室工作时, 会重叠一壁厚。（2）包装产品只要不超过最大高度, 工作室上盖不碰橡胶压条就不碰包装产品。6 真空工作的参数计算6.1 计算真空腔室的抽气时间 本次设计的双工位真空包装机安装的真空泵型号为 XD-040,这种型号的真空采用的是旋叶片。真空包装机在工作时对容器进行抽气的时候，根据时间的变化，容积的压强按指数规律下降：先假设部分数据，设单个真空腔室体积为 V，真空泵抽气速率范围在 0-40L/S,真空泵的抽气速率假设为 S，依据抽速定律，经过一段时间后，抽除的气体量为，dtSP为时间量。抽取的气体量应该等于，为压强变化，所以有如下方dtdtSPdpVdp程：VdpPSdtPdpSVdtPKlnSVt广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 16 图图 6-16-1 压强随时间变化规律压强随时间变化规律根据上图得，初始条件：PaPKt101325760, 00代入上式：PSVt101325ln考虑真空系统泄露，则： 6.1PSCVt101325ln式中 为抽真空后达到的最低压强(Pa)P 为真空腔室的容积(L)V 为真空泵的抽气速率(L/s)S 为修正系数C由上述计算得，真空室上盖的长宽高为 512mm 500mm 103mm,则：=512 500 103V =27.6L本设计采用抽速15L/s,修正系数为1.0，代入式6-1中得，PSCVt101325ln=6101 . 0101325ln156 .2712.9S6.2 计算真空腔室的放气时间真空腔室的放气长短，就是计算放气时间和管道内径的比例关系，放气时间的长短和连接管道的内直径成反比，和腔室体积成正比：2VdKt 其中含义 V 为腔室体积(升) D 为连接管的内直径(毫米) t 为放气时间(秒) K 为扩散系数（在常温下，如果连接的管道长度=400mm，那么用气态扩散微分方程可以计算出K 的值，这里）10K因而 6.2210dVt 放气管道设计采用为直径 20mm，代入上式得：广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 17 210dVt =2206 .2710 1s6.3 工作效率的计算真空包装机包装的时间，是不固定的，要看被包装的产品的种类，包装材料的种类，操作人员的快慢，这些外在因素不同所造成工作效率有一定误差。 其工作效率计算公式为： 6.365432160ttttttT其中含义：为工作循环次数；T为真空包装机工作室合盖的时间(秒)；1t为真空包装机抽真空的时间(秒)；2t为真空包装机热封口的时间(秒),3t为真空包装机封口冷却的时间(s),4t为真空包装机放气的时间(s)；5t为真空包装机开盖的时间(s)；6t时间和,受使用者的工作速度影响。1t6t与包装材料和被包装的产品有关,这里变换不同的热封温度有不同的热封时间,3t温度高时间快，温度慢时间久，不能过快也不能过慢，应通过操作者自己试验把握热封温度和热封时间。 真空包装机的热封温度可通过改变热封电压来改变, 所以, 应依据不同的产品、不同的材料来选择不同的热封电压。冷却时间会根据环境温度等其他因素而改变，冷却时间过长对生产效率产生影4t响，降低效率；冷却时间果断则影响热封口的质量。广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 18 7 总结本次设计的题目是双工位包装机，该包装机为双工位双腔室真空包装机，在工作时，该机器充分利用轮番使用双工作室的方式，使工作效率大大提高，从而使生产能力提高。本次设计主要完成的工作是：先对包装机器产业和真空系统有一定的大概了解，然后拟出设计方案进行分析研讨，最终选择出合理的方案，这是对后面设计工作顺利开展的必要前提，然后再对一些主要部件，例如连杆和真空腔室上盖等主要部件进行尺寸设计，计算出最为合适的尺寸，得出尺寸后，