枕式包装机横封结构设计(2)

但在目前，中国包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。

在行业快速发展的同时也存在一系列的问题，现阶段中国包装机械行业水平还不够高。包装机械市场日趋垄断化，除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包装机有一定规模和优势外，其它包装机械几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线，如液体灌装生产线、饮料包装容器成套设备、无菌包装生产线等，在世界包装机械市场中均被几家

大包装机械企业集团所垄断，面对国外品牌强劲冲击国内企业应该采取积极对策。

从现阶段情况看，全球的包装机械需求以每年5.3%的速度增长。美国拥有最大的包装设备生产商，其次是日本，其他主要生产商还包括德国、意大利和中国。但未来包装设备生产增长最快的是在发展中的国家和地区。

发达国家将从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是在食品加工厂进行投资，提供包装机械设备。而中国自加入世贸组织以来取得了长足的进步，中国的包装机械水平提升非常快，与世界的先进水平差距逐渐缩小。随着中国的日益开放，中国的包装机械也将进一步打开国际市场。据调查，现有包装机存在以下问题：

（1）包装机长期存在着包装材料(薄膜)输送速度难以控制的问题，薄膜输送速度不稳，对包装袋长精度和袋形质量的影响很大:工作初期和末期，带膜卷的直径变化很大，转动惯量变化，造成包装材料输送时拉力不均匀，使得封袋长度变化，包装袋长控制精度不高。

（2）包装精度(充填精度)低且工作时不稳定。

（3）包装速度低:目前国产包装机的包装速度，小袋包装在60~120袋/分之间，包装速度超过80袋/分时包装质量将下降;中袋包装为35~60袋/分。国外设备的包装速度已达到小袋包装为1200袋/分，中袋包装为160袋/分。

（4）封口质量难以保证。

①外观质量。国家规定，包装袋的封口处应平整、网纹清晰，不得有灼化和压穿现象。而现有的包装机不能很好的达到国家的标准;

②包装成品的封口强度低;

③由于塑料包装材料与被包装物之间的静电作用，在塑料袋内壁上会吸附细小的被包装物粉粒，若不除去会造成横封口处封口不牢，严重影响包装袋封口质量。

④自动包装机的横封机构运动形式的不合理，将导致封口质量问题。 传统的包装机的封口机构，其左右封块是扇形开合，封口部位热封时间不同，导致封口处不平滑，部分灼化或者部分强度不够。两横封块机构

或者让标记部位具有足够的透明度，甚至用冲孔来代替色标，以便配备相适应的反射式或透射式光电传感器；再有，根据包装内装物的大小，卷筒包装材料供送速度的快慢及检测方法的不同，定位色标还应有适当的形式，面积和足够准确的间距。

牵引与纵封的传动系统图如下所示：

3-11纵封与牵引的传动图

1—牵引轮 2—齿轮 3—链 4—纵封轮

3.6.4端封切断器结构及传动设计

随着人民生活水平的日益提高，人们对商品及包装的要求也越来越高，包装业因此得以迅速发展。目前包装机械正向高速化、自动化方向发展。

枕式自动包装机是一种常见的包装机械，在食品、医药、化工等行业得到了广泛的应用。横封是枕式包装的一道重要工序，它通常位于纵封工序的后面，作用是使物料经过纵封的袋子横向密封并切断。

枕式包装机的横封机构需要满足如下工艺条件：热封时，热封头的线速度在袋筒运动方向上的分量与连续运动的袋筒必须具有同步的线速度。否则，封口部位可能发生起皱或者拉长，甚至出现断裂或碰坏包装袋等不良现象。

当用户包装袋长规格变化时，其纵封的送进速度产生变化，若采用回转型的热封头，由于半径固定不变；通常采用转动导杆不等速运动机构来带动，以调节其封合速度，满足热封要求。

因而，对横封机构有着特殊的要求：

（1）横封的传动必须采用不等速传动。即横封的传动机构传递给横封刀辊

的平均转速不变（横封刀辊旋转一圈纵封送进一个袋长），但瞬时转速必须按一定规律变化以满足V刀=V膜的要求（实际生产中，总是让V刀＞V膜）。

（2）横封机构的不等速传动还能在一定范围内调节以满足封切不同的袋长时 V刀=V膜（或V刀略微大于V膜）。

（3）①横封机构的传动须采用不等速传动，因而会有角加速度存在，势必会带来一定冲击；

②为适应不同厚度的包装膜、被包装物的封切； ③考虑刀具的磨损。

因此，横封机构的上、下刀辊的两个支承座中，必须有一个是可调节的，并用弹簧锁紧。

这就引出一个新问题：上下刀辊必须同步反向传动，然而两辊间的中心距又必须在一定范围内可调节，如果采用普通齿轮传动，当中心距调大时，会出现齿隙过大，造成冲击，中心距过小，齿轮会卡死，无法传动。

（4）现行的横封刀具有直刀、锯齿刀，这些刀刃的几何中心线都是一条平行于刀辊回转轴线的直线，这样封切是在一瞬间完成的，且刀辊本身是不等速转动，有角速度存在，因而冲击作用在所难免，能否改变刀刃的结构形状减小冲击，是个值得探讨的问题。

下面我选用的是转动导杆机构，这种曲柄导杆机构具有结构简单，零件数量少，调节方便，实现的不等速运动规律变化较平缓，且包装袋长与偏移量的大小成正比，刻度尺的标定和查看都很方便。

因此，这种曲柄导杆机构在横封机构中比较适合。

每一只横封辊上均对称分布两只封头，由电热丝加热并自动进行恒温控制，热封所需的压力可借助两侧的压缩弹簧加以适当调节。

热封头的工作表面大都具有花纹，以加强包装袋的密封强度并增加美观，花纹的样式依据所用包装材料的性质、厚薄而定。

在包装机横封机构中。采用转动导杆不等速运动机构会产生惯性力及惯性力偶。随着包装机速度的提高，该惯性力及惯性力偶对机构的影响不容忽视。

转动导杆机构实现不等速运动，有两种不同的驱动方式。当曲柄作为原动件时，其杆的角速度变化范围小，因而袋长调节范围受限制。

因此，本文以导为原动件进行计算分析。见图3-12，导杆AC为原动件，等速转动，曲柄BC为从动件，变速转动。

图3-12 转动导杆机构简图

如图，以两轴心连线AB为基准：设某时导杆的转角为θ，相应曲柄转角，在△ABC中由

（3.21）

设导杆的角速度

曲柄的角速度

（3.22）

（3.23）

对时间求一次倒数，最终得

（3.24）

选取不同的e/R值，可以作出不同的W—θ曲线，如下图所示。

图3-13 W—θ曲线图

当θ=0时，w有最小值，Wmin=W0(1 – e/R) 当θ=180o时，w有最大值，Wmax=W0(1 + e/R) 当e由R→0时Wmin由0→W0 Wmax由2W0→W0

要消除转动导杆机构在高速运转时产生惯性力，就要对机构进行平衡设计。目前平衡惯性力的方法主要有：对称布置法，即利用对称机构实现完全或部分平衡，平衡效果好，但整个机构庞大，仅适用于某此特定场合；还有就是加平衡质量法，利用平衡重平衡。

考虑到包装机的传动链及机构形式已确定，因此在设计时采用加或减平衡质量法，合理地确定曲柄和导杆的结构形状，使回转件的质心位于转动中心，达到消除惯性力的目的。

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