1、畢業(yè)設計題 目預拉伸塑膜裹包機的設計32 / 38摘 要預拉伸塑模裹包機是目前包裝行業(yè)廣泛使用的機械之一，它首先將塑料薄膜預拉伸，然后包裹在一個或多個貨物上。廣泛應用于玻璃制品、五金工具、電子電器、造紙、食品、瓷、化工、飲料、建材等行業(yè)。能夠提高物流效率、減少運輸過程中的損耗，具有防塵、防潮、降低包裝成本等優(yōu)點，是提升產品包裝檔次的理想選擇。預拉伸塑模裹包機是由膜架系統(tǒng)、升降立柱、控制系統(tǒng)、轉盤系統(tǒng)等組成：主要參數(shù)有工作效率，包裝高度，托盤轉度，托盤承重，外形尺寸等。膜架系統(tǒng)為主動預拉伸機構，預拉伸可達200300%，自動送膜，自動調節(jié)送膜速度，膜架為鑄鋁膜架，輕便穩(wěn)定。PWM調速系統(tǒng)控制薄膜

2、力。升降立柱采用鏈條傳動，升降速度可以調節(jié)。控制系統(tǒng)運用PLC技術，按鈕式操作面板，光電傳感器開關，自動感測貨物高度，膜架上升下降速度可以調節(jié)。關鍵詞：裹包機；纏繞機；托盤纏繞包裝機；自動纏繞包裝機ABSTRACTPre-stretch of the plastic film wrapping machine is one of extensive used in packaging industry,It will pre-stretch the plastic film at first,and then wrapped in one or more goods.widely used i

3、n glass,products,hardware,tools,electronic,appliances,paper,food,ceramics,chemicals,drink,building materials and so on.it can improve the logistics efficiency and reduce losses during transportation , Be provided with moistureproof,dustproof,reduce packaging costs.it can promote the product packing

4、grade,so this is an ideal choice.Pre-stretch of the plastic film wrapping machine consists of Film pillar system,lifting pillar,control system,the wheel system system; The main parameters including efficiency,packing height,wheel speed,boundary dimension and so on.Film pillar system is active pre-te

5、nsion institutions,Pre-stretch volume can reach 200% to 300% ,Automatic input film ,the speed of input film can be control,Film frame is aluminum alloy material,light and stability.The PWM of speed regulation system can control film tension,Lift pillar use chain transmission lifting speed can be reg

6、ulated,Control system using PLC technology Buttoned operation panel,Photoelectric sensor switch,auto-sensing cargo height,The rising and falling of film frame rate can be regulated.Keywords：Wrapping machine; winding machine; Tray Wrapping Machine; Automatic Wrapping Machine目 錄摘要.IABSTRACT.II1 前言. .1

7、1.1 目前裹包機械的現(xiàn)狀.11.2 研究預拉伸塑模裹包機的意義.11.3 未來裹包機的展望.22 預拉伸塑膜裹包機的概況.32.1 設計目與任務.32.2 預拉伸塑膜裹包機的基本知識.32.2.1預拉伸塑膜裹包機的定義 .32.2.2預拉伸塑膜裹包機的原理 .42.2.3預拉伸塑膜裹包機的分類.42.2.4預拉伸塑膜裹包機主要特點43 預拉伸塑膜裹包機主機設計.53.1 預拉伸塑膜裹包機整機構思簡圖.53.2 轉盤電動機減速機的選擇.5 3.2.1 轉盤功率的計算.5 3.2.2 轉盤電動機的選擇.7 3.2.3 轉盤減速機的選擇.73.3 轉盤主動輪的設計.7 3.3.1 鏈條型號的選擇.

8、7 3.3.2 轉盤主動鏈輪的設計.93.4 轉盤從動輪的設計.123.5 立柱鏈輪的設計.144 預拉伸塑膜裹包機模架設計.184.1 同步帶的選擇與計算.204.2 二級同步帶輪的選擇與計算.204.3 薄膜預拉伸機構的設計.225 控制系統(tǒng)設計.235.1變頻調速的設計.235.2控制要求分析.245.3輸入/輸出的確定.25 5.4設計梯形圖.266 結論.28參考文獻.31致.30附錄. . . . .311前 言1.1目前裹包機械的現(xiàn)狀裹包機械是包裝機械設備行業(yè)中最重要的組成部分之一。裹包機械在70年代沒有受到行業(yè)重視，更沒有集中力量去開發(fā)。自90年代以來，隨著引進規(guī)模的擴大和生產

9、企業(yè)自身基礎建設的不斷提高，各類裹包機械在斷完善和成熟。裹包機械的共同特點是用薄性撓性包裝材料（如玻璃紙、塑料模、粘膜各類復合膜等）將一個或多個固態(tài)物品進行裹包，廣泛用于食品、煙草、藥品等產品的裹包。裹包機械適合于對塊狀，并具有一定剛度的物品進行包裝。有些粉體和散粒體物品經(jīng)過淺盤、盒等預包裝后，可按塊狀物品進行包裝。塊狀物品形狀各異，有圓柱形、方形、球形等，可以是單件物品，也可以是若干件物品的集合。如香皂、糖果為單件裹包，旅行餅干、火柴等排列組合后則為集合裹包。另外，香煙盒、茶葉盒等外表也可以進行裹包包裝。用于裹包的撓性材料（玻璃紙等）的出現(xiàn)，使許多新型裹包機與相關機械得到了發(fā)展。目前裹包機械

10、種類繁多、功能各異，廣泛應用到食品飲料、外貿出口、制灌、造紙、染料、塑膠化工、玻璃瓷、機電鑄件等各大領域。目前市場主流產品為“托盤纏繞包裝機，無托盤纏繞機，預拉伸纏繞機”。纏繞機按照機械自動分類：全自動纏繞機，半自動纏繞機，手動纏繞機。纏繞機按膜架結構形式可分為預拉伸、阻拉伸和機械預拉伸。預拉伸型纏繞機：是指通過預拉伸膜架機構，將纏繞膜按照預先設定好的“拉伸比”拉伸后裹繞到托盤貨物之上。其優(yōu)點是包裝美觀、展膜均勻、適應性強（超輕，超高貨物均可使用），并且同等條件下比“阻拉伸”型節(jié)省耗材3050。阻拉伸型纏繞機：是指通過調節(jié)阻拉伸機構的摩擦阻尼，使纏繞膜被動拉出時的速度慢于托盤貨物轉動的速度，進

11、而在纏繞膜被拉開的同時裹繞到貨物之上。因為可以將阻尼調節(jié)為“零”，所以任何品質的纏繞膜或普通塑料膜均可以使用，但對于較輕、較高的貨物，無法實現(xiàn)穩(wěn)定包裝，并且薄膜耗用量較高。1.2 研究預拉伸塑膜裹包機的意義 隨著國外制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，貨物的運輸已經(jīng)越來越重要，貨物的進出口更需要包裝，而且包裝要求也非常高，所以為適應貨物集裝化儲存、運輸與機械化裝卸作業(yè)的包裝要求，研究一種新型的裹包機有著非常重要的意義。目前的包裝機械多少還有一些不足，為了彌補其缺點，更需要各廠家去創(chuàng)新，能夠設計出更能符合社會需要的優(yōu)良產品。而現(xiàn)在的客戶都向著裹包效率，裹包質量，裹包成本方面考慮，所以裹包機應該朝著包裝快速、節(jié)約成

12、本、設備向小、靈活、多用途、高效率方向發(fā)展，在包裝機械中，預拉伸塑膜裹包機的起步較晚，目前的市場前景非常廣闊，一種高效率的，智能化的產品一定能夠取得市場青睞。也是我們將來所希望的產品。1.3 未來預拉伸塑膜裹包機的展望 從目前市場的需求來看，預拉伸塑膜裹包機市場正處于發(fā)展中期，是投資者非常好的選擇，作為一個新的企業(yè)，有著前車之鑒，一定能夠迅速的崛起，未來的塑膜裹包機一定會更加的人性化、智能化和自動化。隨著引進規(guī)模的擴大和生產企業(yè)自身的發(fā)展建設，為預拉伸塑膜裹包機的不斷完善和成熟提供了可靠的保證。尤其是PLC、PC、單片機等控制系統(tǒng)的成熟，一定會使塑膜裹包機功能更趨于完善、向自動化、智能化方面發(fā)

13、展。成本控制一直是生產企業(yè)所關注的焦點，包裝生產過程中的節(jié)能環(huán)保是控制成本提高生產效率的有效解決方案之一。現(xiàn)在，環(huán)保要求和環(huán)保理念日益提高，在國際上，此問題已經(jīng)備受關注；在我國制造業(yè)中，也普遍存在節(jié)約材料和能源、控制生產成本，提高產品科技含量的需求。未來預拉伸塑膜裹包機的特點：l 外觀設計簡潔大方，體現(xiàn)設計之美l 設計與材料、制作，完全符合 GMP 高端要求l 對于包裝材料的完美利用，無浪費l 完美的裹包技術保證最低的裹包成本l 朝著人性化，智能化，自動化方向發(fā)展l 裹包速度快，裹包效率高2 預拉伸塑膜裹包機設計2.1 設計目的與其任務 在包裝機械制造工業(yè)中，預拉伸塑膜裹包機有著不可或缺的地位

14、，而且越來越受到廣大客戶的青睞，它給客戶帶來了方便，降低了包裝成本，所以設計一個滿足客戶需要的裹包機具有重要的意義。 本次設計的目的有如下幾點：（1）通過預拉伸塑膜裹包機的設計，把有關課程的中所學的理論知識在實際中綜合的加以運用，使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產制造密切的結合起來。因此，本次機械設計能夠為今后走上工作崗位從事專業(yè)設計打下堅實的基礎。（2）通過本次設計，培養(yǎng)自己獨立的機械整機設計的能力，樹立正確的設計思想，掌握機械產品設計的基礎方法和步驟，為今后的設計工作打下良好的基礎。（3）在設計過程中，熟練地應用相關制圖軟件與有關參考資料、查圖表、手冊、圖冊和規(guī)；熟悉有關的國家標

15、準。 預拉伸塑膜裹包機主要用于集裝箱運輸?shù)呢浳锏陌b，單個貨物箱碼垛后再用經(jīng)預拉伸的塑膜裹包，使各散箱形成一個整體，減少運輸過程中的貨物損失。本課題所設計的預拉伸塑膜裹包機器，代替了傳統(tǒng)的人工手動包裝形式，通過這種包裝將極大的提高生產效率。 塑膜包裝的送膜機構是影響包裝效果的關鍵。送膜機構主要完成薄膜的輸送、預拉伸、導向等工作。薄膜拉伸可分為主動拉伸和被動拉伸兩種方式。被動拉伸是靠被包裝物品的拉緊力將薄膜拉伸并纏繞在物品上，這種方式易造成薄膜被拉斷、出膜不均勻等特點。主動拉伸是通過送膜機構對薄膜預先拉伸，拉伸后的長度是原來的23倍，這種經(jīng)過預拉伸的薄膜在纏繞物品后緩慢的回縮，從而使物品被捆扎的

16、越來越緊，包裝效果比較理想。本文所設計的正是預拉伸塑膜裹包機，并且采用閉環(huán)控制，大大提高機器性能。2.2 預拉伸塑膜裹包機的基本知識 預拉伸塑膜裹包機簡稱纏繞裹包機或纏繞機。使用方便，操作簡單，廣泛使用與外貿出口、食品飲料、塑膠化工、玻璃瓷、機電鑄件等產品的集裝，提高生產效率，防止貨物在搬運、運輸過程的損壞，并起到防塵，防潮與保潔作用。2.2.1預拉伸塑膜裹包機的定義 預拉伸塑膜裹包機是由轉盤系統(tǒng)、模架系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、升降立柱系統(tǒng)組成的設備，它能夠由控制系統(tǒng)來自動完成貨物的包裹；或手動完成貨物的包裹，操作簡單，人性化，是包裝行業(yè)的的首選產品。2.2.2預拉伸塑膜裹包機的原理預拉伸塑膜裹包機的原

17、理是：將被包裹貨物體放置于轉盤中央，首選把薄膜粘在被包裹貨物上，啟動電源，此時轉盤電機、模架電機與升降立柱電機同時啟動，轉盤電機由鏈傳動來驅動轉盤轉動，使物體實現(xiàn)了外圍的薄膜纏繞。與此同時升降機電機啟動，帶動模架上的送膜機構做上下運動，使被包裹物體在高度方向上纏繞，這就實現(xiàn)了物體整個外表的纏繞包裝。由控制面板可以控制起始纏繞圈數(shù)，也可以控制模架上下運動的次數(shù)。這樣就可以實現(xiàn)不同貨物的裹包要求了。在纏繞過程中主要的是對薄膜拉緊力的調整以與穿膜。一般通過調整轉盤轉速和調節(jié)電機的轉速就能達到薄膜緊程度。只要知道轉盤轉速越快，電機轉動越慢，膜就會越緊，反之越松這個原理就不難操作了。2.2.3膜裹包機的

18、分類按照塑膜裹包可分為：圓筒式纏繞包裝機、托盤式纏繞包裝機、水平式纏繞包裝機、搖臂式纏繞包裝機、無紡布纏繞包裝機、懸臂式裹包機等裹包機按膜架結構形式可分為預拉伸、阻拉伸。阻拉轉盤式裹包機原理是指通過調節(jié)阻拉伸機構的摩擦阻尼，使纏繞膜被動拉出時的速度慢于托盤貨物轉動的速度，進而在纏繞膜被拉開的同時裹繞到貨物之上的纏繞膜包裝機。因為可以將阻尼調節(jié)為“零”，所以任何品質的纏繞膜或普通塑料膜均可以使用。為了增強裹包包裝的穩(wěn)定性，轉盤式裹包機都可在包裝尺寸圍使用。懸臂式裹包機是指通過可以轉動的懸臂圍繞貨物轉動，進而實現(xiàn)對貨物裹包裹包的設備。另外，其繞貨旋轉的包裝方式，更適合于較輕較高且碼垛后不穩(wěn)定的產品

19、或超重貨物的裹包。機器安裝方式靈活，可安置在墻壁上，也可利用支架固定；并且可以根據(jù)需要與輸送線相連，適應流水線作業(yè)的需求。2.2.4預拉伸塑膜裹包機主要特點1) 節(jié)省薄膜：預拉伸率可達250%，薄膜輸出沒有縮頸，并且配有補償功能，可有效的保護貨物； 2) 操作簡便：按動啟動按鈕，即可按照包裝要求完成一個全自動包裝過程，且自動切膜；轉盤和滑架速度、卷繞力大小可隨時無級變速調整；操作控制板面為觸摸式，清晰、有規(guī)律、易辨認，控制調節(jié)簡單快捷且精確； 3) 安全可靠，運行穩(wěn)定：設有多項安全防護措施，確保操作人員安全； 4) 耐用且免維護；不僅在運行過程中無需潤滑，而且低噪音； 5) 設計靈活：配置了幾

20、十種標準選項，如：加高包裝高度、增大轉盤直徑、加大機器承載量等等，以滿足客戶不同的包裝需求；即便客戶購買后，也可根據(jù)客戶要求進行加裝/改造； 6) 安裝方便，只須地面平整,隨時可用叉車移動機器，以方便用戶包裝產品； 3 預拉伸塑膜裹包機模架主機設計預拉伸塑膜裹包機模架主機設計通常是先進行粗略的構思機構形式和簡圖,或參考同類產品的結構,根據(jù)運動參數(shù)初步確定有關主機的機構尺寸,在必要的傳動部分,反復修改設計,最終確定主機的結構形勢。3.1預拉伸塑膜裹包機整機構思簡圖在設計與研究預拉伸塑膜裹包機的主要機構之前，要先畫出預拉伸塑膜裹包機示意圖，以便對現(xiàn)有的預拉伸塑膜裹包機進行分析，對新設計的預拉伸塑膜

21、裹包機的傳動方案進行比較以確定最佳方案，故通常用簡單的圖形表示。根據(jù)設計要求，擬定的預拉伸塑膜裹包機機構簡圖如下圖3.1 預拉伸塑膜裹包機的構思簡圖3.2 轉盤電動機減速機的選擇根據(jù)整機機構比較大，傳動功率又不是很大，所以選擇鏈傳動相對比較適合，確定了傳動方式，下一步就就要計算傳動所需要的功率，在計算功率之前，我們還要整體把握機械的外形尺寸的影響。 3.2.1 轉盤功率的計算要確定電動機的功率，首選要計算出旋轉物體的轉動慣量和啟動角加速度，在計算轉動慣量之前，首先分析一下轉動物體有哪些，被驅動的轉動物體有轉盤和被包裹貨物。首先計算一下轉盤的轉動慣量由設計整機尺寸和選擇的材料，我們可以知道轉盤選

22、用的材料為45號鋼。在計算轉盤轉動慣量之前，首選計算轉盤的質量查閱資料知，45鋼的密度7.85g/cm計算圓盤的體積公式為 （m3） (3-1)計算圓盤的質量公式為（kg/m3） (3-2)計算圓盤的轉動慣量公式為（kgm2）(3-3)被裹包物體轉動慣量的計算 由設計要求可知貨物的最大重量為3000kg；所以要按照貨物的最大質量來計算貨物的轉動慣量，由于被裹包的貨物大多為正方體或者長方體，所以在計算貨物的轉動慣量時，我們把貨物的視為正方體來計算轉動慣量。貨物的最大轉動慣量為(3-4) 在轉盤的啟動過程中，我們需要一個啟動到轉盤達到我們所規(guī)定的轉速的總時間，由經(jīng)濟條件和裹包機設計目的，我們把啟動

23、總時間設為5秒鐘。啟動角加速度； 啟動時間為5秒鐘(3-5)最后計算貨物轉盤輸出軸的輸出轉矩(3-6)再計算驅動轉盤與貨物的的最大功率：已知條件，工作時轉盤的轉速為30rpm(3-7最后計算得驅動轉盤旋轉所需要的最小功率為：(3-8)3.2.2轉盤電動機的選擇 由計算功率，考慮到摩擦會消耗的功率，設計的產品還有滿足經(jīng)濟性要求，考慮考電動機的結構尺寸與其安裝方式，所以選擇電動機為1.1kw，型號為90S4A表3.1電動機基本參數(shù)電機型號電機功率KW轉速r/min額定扭矩Nm最大轉矩Nm90S4A1.114007.516.53.2.3轉盤減速機的選擇 考慮到轉矩和功率的要求，還有減速機與電動機的配

24、套，我們來選擇KF57減速機選擇減速機型號：KF57-90S-4P-7.55-M1-I-B表3.2減速機基本參數(shù)減速機型號電機功率KW輸出轉速r/min輸出扭矩Nm傳動比i使用系數(shù)fb級數(shù)PKF571.1146689.595.60P43.3轉盤主動輪的設計 在此裹包機中，傳動運動比較簡單，電機輸出端接減速機，減速機的輸出端接主動輪，由鏈條帶動轉盤做旋轉運動，轉盤的作旋轉運動，轉速要求不不能高，而且啟動時間也不需要很快，主要追求的是平穩(wěn)，在轉盤停止旋轉是，也需要平穩(wěn)，這是此傳動部分的最基本要求。3.3.1鏈條型號的選擇鏈傳動在機械制造中應用廣泛，與摩擦型傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，

25、因此能夠保持準確的平均傳動，傳動效率較高，因此鏈傳動不像帶傳動那樣緊，所以作用在軸上的徑向力較小，鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，機構較為緊湊，同時，鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本較低。由主動輪轉速和功率選擇鏈條型號：電動機功率1.1kw 計算修正功率(3-9)P輸入功率（kw）；工礦系數(shù)；主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)；圖3.1主動鏈輪齒形系數(shù)由修正功率和小帶輪的轉速選擇鏈條圖3.2 B系列單排滾子鏈額定功率曲線由上圖3.1 可以選擇10B圓柱滾子鏈選擇鏈的型號為08A標準GB/1243-1997 ：表3.3單排滾子鏈的基本參數(shù)ISO

26、鏈號節(jié)距P滾子直徑d1 max鏈節(jié)寬b1min銷軸直徑d2max鏈板高度h2max排距pt抗拉載荷單排min雙排min10B15.87510.169.655.0814.7316.5922.244.5 3.3.2轉盤主動鏈輪的設計計算鏈傳動部分的傳動比：已知主動鏈輪的轉速為146r/min，轉盤30r/min(3-10)初選小鏈輪齒數(shù)：表3.4齒數(shù)的優(yōu)先選擇表增大，鏈條總拉力下降，多邊形效應減弱，但結構重量增大。，取奇數(shù)，鏈節(jié)數(shù)lp為偶數(shù)，可以使鏈條和鏈輪輪齒磨損均勻，優(yōu)先選用齒數(shù)為17、19、21、23、25、38、76、95和114齒由上表與說明，初選選擇小齒輪齒數(shù)為23計算主動小鏈輪的分度

27、圓直徑d：(3-11)計算主動小鏈輪的齒頂圓直徑齒頂圓最小直徑(3-12)齒頂圓最大直徑(3-13)圓整為為=125計算主動小鏈輪齒根圓直徑；(3-14)計算主動小鏈輪齒高；最小齒高為(3-15）最大齒高為(3-16）確定主動小鏈輪最大軸凸緣直徑(3-17）圓整為60計算滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸：主動小鏈輪齒寬=(3-18)主動小鏈輪齒側倒角(3-19)主動小鏈輪齒側半徑(3-20)主動小鏈輪齒全高(3-21)計算鏈速驗證v(3-22)為中速傳動計算有效圓周力F(3-23)計算作用在軸上的拉力：(3-24) 小鏈輪包角驗證(3-25) 包角要求為：所以符合要求3.4 轉盤從動輪的設計由轉盤轉速3

28、0r/min，減速機輸出為146r/min，小鏈輪齒數(shù)為23（3-26）由以上條件得：計算轉盤大鏈輪的齒數(shù)為：（3-27）計算轉盤大鏈輪的分度圓直徑：（3-28）計算轉盤從動鏈輪的齒頂圓直徑從動鏈輪齒最小頂圓直徑（3-29）從動鏈輪齒最大頂圓直徑（3-30）圓整為為=575計算從動鏈輪的齒根圓直徑；（3-31）計算從動鏈輪的齒高；最小齒根高為（3-32）最大齒根高為（3-33）計算確定從動鏈輪的最大軸凸緣直徑（3-34）圓整為535計算滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸：計算從動鏈輪的最小齒寬=（3-35）計算從動鏈輪的齒側倒角（3-36）計算從動鏈輪的齒側半徑（3-37）計算從動鏈輪的齒全高（3-38）

29、3.5立柱鏈輪的設計立柱鏈輪的目的是帶動模架做上下運動，因此帶動模架上升下降不需要太大的動力。由膜卷寬度為500mm，要求薄膜重疊量：13膜寬，轉盤轉速：30rpm由以上條件計算得出模架的上升速度為：轉盤的轉速為0.5r/s即2秒鐘轉盤旋轉一圈。因此在兩秒鐘模架要上升的距離為薄膜的寬帶（3-39）估算模架上升的功率為，模架的質量最大不會超過100kg，下面以模架100kg來計算（3-40）為了機器鏈條的統(tǒng)一，所以也選擇10B鏈型號。為了減少鏈輪的磨損，選擇主動鏈輪齒數(shù)17由以上條件來選擇減速電機計算主動鏈輪的轉速為： （3-41）由上面計算得出的最小功率166.7w，加上考慮磨損的影響，最后選

30、擇電機選擇為71，功率0.25kw， 轉速1390r/min 由主動鏈輪的轉速要求為19r/min，來選擇減速機的型號表3.5減速機型號減速機型號電機功率kw輸出扭矩Nm傳動比i使用系數(shù)FB電機級數(shù)KF370.258472.542.2P4立柱主動鏈輪的分度圓直徑：（3-42）立柱主動鏈輪的齒頂圓直徑最小齒頂圓直徑（3-43） 最大齒頂圓直徑 （3-44）圓整為為=96立柱主動鏈輪的齒根圓直徑；（3-45）立柱主動鏈輪的齒高；最小齒根高為（3-46）最大齒根高為（3-47）確定立柱主動鏈輪的最大軸凸緣直徑（3-48）圓整為68計算滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸：立柱主動鏈輪的最小齒寬立柱主動鏈輪的齒側倒

31、角立柱主動鏈輪的齒側半徑立柱主動鏈輪的齒全高4 預拉伸塑膜裹包機模架設計4.1 同步帶的選擇與計算 在模架傳動機構中，不需要傳動動力，但在大小膠輥之間會有摩擦與薄膜拉伸，會消耗一定的功率，選擇電機為71 ，功率0.37Kw，轉速1390r/min選擇同步帶由功率電機功率P和主動同步帶輪由梯形齒同步帶選型圖選取同步帶型號 圖4.1 梯形同步帶，輪選型圖所以選擇L型帶：表4.1同步帶參數(shù)表型號節(jié)距Pb齒高齒厚角度L9.5251.913.6040初選小同步帶輪齒數(shù)L帶型的最小齒數(shù)是12，=12初選=18計算小帶輪節(jié)圓直徑（4-1）大帶輪齒數(shù)的計算（4-2）計算大帶輪節(jié)圓直徑（4-3）驗證帶速v（4-

32、4）初定軸間距（4-5）選擇帶長的計算（4-6）作用在軸上的壓軸力（4-7）最終確定帶型表4.2同步帶型號參數(shù)表帶型節(jié)線長mm模寬mm齒數(shù)382L971.55200102選擇小帶輪型號表4.3同步帶輪型號參數(shù)表規(guī)格齒數(shù)節(jié)徑d外徑d0當邊直徑df當邊徑db當邊厚度h18L1854.5753.8161451.5選擇大帶輪型號表4.4同步帶輪型號參數(shù)表規(guī)格齒數(shù)節(jié)徑d外徑d0當邊直徑df當邊徑db當邊厚度h72L72218.3217.531531331.54.2 二級同步帶輪的選擇與計算=347.5r/min，由于為同軸，所以=347.5r/min二級傳動的傳動比為2，由轉速和功率故選擇L型帶（1）小

33、帶輪齒數(shù)的初選:L帶型的最小齒數(shù)是12,=12初選=18計算小帶輪節(jié)圓直徑（4-8）（2）大帶輪齒數(shù)的計算（4-9）計算大帶輪節(jié)圓直徑（4-10）驗證帶速v（4-11）初定軸間距（4-12）選擇帶長的計算（4-13）最終確定帶型參數(shù)表4.5同步帶型號參數(shù)表帶型節(jié)線長mm模寬mm齒數(shù)185L466.7345049選擇小帶輪型號表4.6同步帶輪型號參數(shù)表規(guī)格齒數(shù)節(jié)徑d外徑d0當邊直徑df當邊徑db當邊厚度h18L1854.5753.8161451.5選擇大帶輪型號表4.7同步帶輪型號參數(shù)表規(guī)格齒數(shù)節(jié)徑d外徑d0當邊直徑df當邊徑db當邊厚度h36L36109.15108.39115951.54.3

34、薄膜預拉伸機構的設計設計要求為預拉伸量：即大小膠輥的線速度之比為3：1由模架傳動可知，大小膠輥的轉速為薄膜在輥子1和2的作用下被拉伸。假設小輥子的半徑為“大輥子的半徑為，則小輥子邊緣處的線速度為，大輥子邊緣處的線速度為，故，故小膠輥的半徑r1：大膠輥的半徑r2=2:3因為，,因此在大小膠輥之間形成了出膜速度大于進膜速度的狀態(tài)，所以薄膜只能被拉伸，這種拉伸是主動形成的。根據(jù)模架箱體的大小確定大膠輥的半徑設定大膠輥的半徑為100mm，則小膠輥的半徑為66mm5控制系統(tǒng)設計 機器運行過程分為:當按下起動按鈕后，轉盤開始旋轉，轉盤上的貨物隨之旋轉，薄膜纏繞在貨物的底部，待一段時間，完成底部的薄膜纏繞。

35、然后薄膜架開始上升，薄膜呈螺旋狀纏繞在貨物外圍；當薄膜架上升到貨物的頂部時，由傳感器檢測獲得，薄膜架將停止上升，會纏繞一段時間，完成頂部的薄膜纏繞后，薄膜架開始下降，下降到底部，薄膜架停止下降，轉盤轉動到固定位置，停止轉動。將薄膜切斷，完成整個包裝過程。5.1變頻調速的設計 此裹包機的送膜機構采用閉環(huán)控制，圖5.1是送膜機構的原理圖。主要由大膠輥、小膠輥、壓輥、緊輥、擺臂、導向輥、彈簧、差動變壓器以與兩級傳動系統(tǒng)組成。薄膜從膜卷展開后，先經(jīng)過小膠輥，再經(jīng)過大膠輥、緊輥、導向輥后，被纏繞在貨物上。由于壓輥在一定的預緊力作用下緊貼在膠輥上，膠輥靠摩擦力帶動薄膜運行，調節(jié)壓輥的位置，可以改變拉伸薄膜

36、在膠輥上的包角，以提供足夠的摩擦力將薄膜拉伸并帶其運動。由于大膠輥和小膠輥的線速度之比是1:3，因此，輸出的薄膜被拉伸，拉伸后的長度為原長度的3倍。采用這種預拉伸的方法，不僅可以節(jié)約薄膜的用量，更主要的是利用拉伸薄膜的自縮性，達到對貨物牢靠的包裹。圖5.1 伺服送膜機構工作原理圖貨物 2、膜卷 3、10、16壓輥 4、小膠輥 5、7、8從動輪 6、大膠輥 9、主動輪 11、緊輪 12、擺臂 13、拉簧 14、差動變壓器 15、導向輥 差動變壓器、擺臂、拉簧組成緊力檢測環(huán)節(jié)。當拉伸膜纏繞速度增大時，帶動擺臂向前運動。當纏繞速度減小時，擺臂在拉簧的作用下復位。差動變壓器通過測量擺臂的擺動位移量，來

37、檢測薄膜纏繞速度的變化，并將測得的速度信號以電壓的方式輸入到變頻器。在變頻器完成V/F壓頻轉換，通過改變異步電動機的電源頻率，使電機的轉速隨著拉伸薄膜的纏繞速度的變化而變化，實現(xiàn)了拉伸薄膜緊力的閉環(huán)控制，達到了均勻纏繞被包裝物品的目的。 變頻調速控制系統(tǒng)框圖如圖5.2所示。速度給定電壓Ug和差動變壓器檢測到的速度反饋電壓Uf相比較后。其差值經(jīng)放大器放大，然后將放大后的差值與速度給定值相加，作為速度給定值送入V/F變換器。V/F變換器產生50%的脈沖列，載波信號為與脈沖列同步的等腰三角波。D/A變換器產生階梯波參考信號，與載波比較獲得準正弦調制波。脈數(shù)控制器經(jīng)分頻譯碼輸出鑒相波形。經(jīng)邏輯電路調制

38、，輸出至觸發(fā)電路去控制逆變器，使逆變器輸出變頻變幅的電壓，從而實現(xiàn)對驅動送膜機構的異步電機的調速。加/減速限制器的作用是在升、降頻時，延緩逆變器輸出頻率的變化率，以免電機在升、降是出現(xiàn)過大的電流沖擊，使調速過程平穩(wěn)。圖5.2 速度閉環(huán)PWM型變頻調速系統(tǒng)框圖5.2控制要求分析 轉盤的旋轉是由三相異步電動機帶動的，設電動機M1，此電動機只需單向轉動；薄膜架機構也由一臺三相異步電動機驅動，設電動機M2，此電動機需要雙向旋轉；薄膜架機構在立柱底部需要停留，所以在底部需要安裝一只行程開關，設此開關SQ1；薄膜架機構在頂部也需要停留，所以頂部需也要安裝一只行程開關，設此開關為SQ2；所以模架會在固定位置

39、停止上升或下降,在轉盤下面也要安裝一只行程開關，設此開關為SQ3。按自動或手動種工作狀態(tài)進行設計,在控制面板上要有自動/手動選擇開關SA、手動轉盤旋轉按鈕SB1、手動薄膜架上升按鈕SB2、手動薄膜架下降按鈕SB3自動起動按鈕SB4和急停按鈕SB5等。5.3輸入/輸出的確定 按照控制要求分析，PLC輸入信號有：選擇開關SA(1為自動、0為手動)、按鈕SB1、SB2、SB3、SB4、急停按鈕SB與行程開關SQ1、SQ2、SQ3。PLC輸出信號有：驅動電動機M1的交流接觸器KM1、驅動電動機M2的交流接觸器KM2、KM3。使用三菱FX系列PLC對拉伸纏繞包裝機進行控制。表5-1為拉伸纏繞包裝機現(xiàn)場信

40、號與PLC輸入輸出點編號對照表。輸入信號輸出信號輸入點名稱代號 編號輸入點名稱 代號 編號選擇開關（1為自動，SA X02為手動）M1接觸器 KM1 Y0手動轉盤旋轉按鈕SB1 X1M2上升接觸器 KM2 Y1手動模架上升按鈕SB2 X2M2下降接觸器 KM3 Y2手動模架下降按鈕 SB3 X3自動啟動按鈕SB4 X4急停按鈕SB5 X5模架底部行程開關 SQ1 X6模架頂部行程開關SQ2 X7轉盤行程開關SQ3 X10根據(jù)對照表，設計PLC接線圖和主電路圖圖5.3 預拉伸塑膜裹包機PLC輸入輸出接線和主電路圖5.4設計梯形圖下面我們將按照手動和自動兩種工作方式進行程序設計，首先將手動和自動梯

41、形圖分別來編寫梯形圖。因為在手動和自動狀態(tài)下都需要有控制兩臺電動機運行的輸出信號，為了避免雙線圈輸出，所以在手動和自動編程時，利用輔助繼電器作為中間輸出，然后將同一動作功能的輔助繼電器觸點并聯(lián)來驅動輸出繼電器。在編制手動和自動部分程序時，輔助繼電器的編號中間最好空幾個，在修改程序時使用，避免程序做較大調整。圖5.4為手動部分梯形圖，圖5.5為自動部分梯形圖，圖5.6為輸出部分梯形圖，當然這三部分是一個整體，分成三部分是為圖5.4 手動部分梯形圖圖5.5 自動部分梯形圖圖5.6 輸出部分梯形圖6 結論 本次畢業(yè)設計的題目是預拉伸塑膜裹包機，剛剛接到題目時，從開始一無所知，到漸漸了解此機器的工作原

42、理，再后來熟悉此機器各組成部分的工作方式，在后來就是每一部分應該如何設計來完成每部分的功具體能，由于所學的知識廣，但都是涉與較淺，所有在具體設計的每個環(huán)節(jié)，我遇到了很多的困難，但是在我認真的工作態(tài)度，積極查閱各部分相關資料，我一一都解決掉了，通過本次設計讓我感觸最深的是，設計其實并沒那么難，遇到不明白問題，只要會通過各種方式去把他們克服掉，在把所有自己設計的東西聯(lián)想起來，一個初步的設計就誕生了，但是在個人能力的限制下，要想設計出有創(chuàng)新理念，最具有使用價值的產品來，還是具有一定困難的。通過本次設計，鍛煉了我整體設計能力，理論結合實際的能力，其實能夠把書本的知識拿出來正確運用，還是挺不容易，但是我

43、覺得在這次設計中，我通過自己的知識底蘊，對機器合理的分析，然后制定具體的方案，進行正確的設計計算，一步步推導驗證，在設計過程中反復修改數(shù)次，最后才完全確定下來，鍛煉了我自主決策能力和分析能力。本次設計是綜合運用機械制造、機械設計和電器控制等學科的一次綜合設計，此次設計重點在預拉伸塑膜裹包機的整機和零部件的設計，通過本次對預拉伸塑膜裹包機的設計可總結出以下幾點：（1）通過預拉伸塑膜裹包機的設計，把過去所學習獲得的理論知識在實際中綜合的加以運用，使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產密切的結合起來。因此，預拉伸塑膜裹包機的設計為今后走上工作崗位打下了基礎。（2）通過本次設計，培養(yǎng)了自己獨立的

44、機械整機設計的能力，樹立了正確的設計思想，掌握了機械產品設計的基礎方法和步驟，為今后的設計工作打下良好的基礎。（3）在設計過程中，熟悉并鍛煉了自己查閱有關參考資料、計算圖表、手冊、圖冊和規(guī)；熟悉有關的國家標準。也了解到了目前國的一些生產廠家的產品，為將來的工作提供了更多的知識。大學四年最后一個環(huán)節(jié)，畢業(yè)設計馬上就要接近尾聲了，在本次畢業(yè)設計中，從拿到畢業(yè)題目的迷茫，到最后完成本次設計，我克服了重重困難，學到許多知識，更學會了如何去解決問，如何去查閱自己需要的相關資料，提高了個人能力，鞏固了四年所學習的知識，也鍛煉了我綜合運用知識的能力。在此次設計中我也發(fā)現(xiàn)了自己的一些缺點，自己對所學習的知識資

45、料遺忘不少，自身的知識理論需要擴充，需要去完善，只有不斷的充實自己，才能掌握最新的知識，創(chuàng)造更有價值的產品，才不會被社會淘汰，努力爭取做一名出色的機械工程師，為社會貢獻自己的一點微薄之力。參 考 文 獻1 可森. 變頻調速在伺服送膜機構中的應用J.機電一體化技術，2002(3):38-39.2 楠，席中慧. 新型薄膜拉伸機構J.機械工程師，2000(8):8.3 徐世許.可編程序控制器M.: 中國科學技術大學，20014 濮良貴，紀名剛.機械設計M.: 高等教育，2006.55 王鳳萍. 包裝新概念lantech預拉伸薄膜包裝機J.中國包裝，1998，(2)：25.6 馬曉梅，郭利軍，秀芳，關沖. 裹包機PLC的更新改造J.中國設備工程，2006（02）：27-28.7 殷建國. 可編程控制器在拉伸纏繞包裝機上的應用J.包裝工程，2007（03）：95-96.8 立勝，王擁軍，心孔. 薄膜主動預拉伸機構閉環(huán)控制研究J.輕工機械，2009（04）：65-68.9 郝喜海， 吳吉平， 齊水. 雙側面膠輪式拉膜機構的研究設計J.輕工機械，2003(02):25-27.10躍