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1、毕业设计题 目 预拉伸塑膜裹包机的设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机升0902 学 生 蹇木国 学 号 20090404024 指导教师 杨可森 二一 一 年 五 月 三十 日摘 要预拉伸塑模裹包机是目前包装行业广泛使用的机械之一，它首先将塑料薄膜预拉伸，然后包裹在一个或多个货物上。广泛应用于玻璃制品、五金工具、电子电器、造纸、食品、陶瓷、化工、饮料、建材等行业。能够提高物流效率、减少运输过程中的损耗，具有防尘、防潮、降低包装成本等优点，是提升产品包装档次的理想选择。预拉伸塑模裹包机是由膜架系统、升降立柱、控制系统、转盘系统等组成：主要参数有工作效率，包装高度，托
2、盘转度，托盘承重，外形尺寸等。膜架系统为主动预拉伸机构，预拉伸可达200300%，自动送膜，自动调节送膜速度，膜架为铸铝膜架，轻便稳定。PWM调速系统控制薄膜张力。升降立柱采用链条传动，升降速度可以调节。控制系统运用PLC技术，按钮式操作面板，光电传感器开关，自动感测货物高度，膜架上升下降速度可以调节。关键词：裹包机；缠绕机；托盘缠绕包装机；自动缠绕包装机ABSTRACTPre-stretch of the plastic film wrapping machine is one of extensive used in packaging industry,It will pre-stret
3、ch the plastic film at first,and then wrapped in one or more goods.widely used in 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 mo
4、istureproof,dustproof,reduce packaging costs.it can promote the product packing 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 hei
5、ght,wheel speed,boundary dimension and so on.Film pillar system is active pre-tension 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
6、control film tension,Lift pillar use chain transmission lifting speed can be regulated,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.Key words：Wrapping machine; winding mac
7、hine; Tray Wrapping Machine; Automatic Wrapping Machine目 录摘要.IABSTRACT.II1 前言. .1 1.1 目前裹包机械的现状.11.2 研究预拉伸塑模裹包机的意义.11.3 未来裹包机的展望.22 预拉伸塑膜裹包机的概况.32.1 设计目及任务.32.2 预拉伸塑膜裹包机的基本知识.32.2.1预拉伸塑膜裹包机的定义 .32.2.2预拉伸塑膜裹包机的原理 .42.2.3预拉伸塑膜裹包机的分类.42.2.4预拉伸塑膜裹包机主要特点43 预拉伸塑膜裹包机主机设计.53.1 预拉伸塑膜裹包机整机构思简图.53.2 转盘电动机减速机的选
8、择.5 3.2.1 转盘功率的计算.5 3.2.2 转盘电动机的选择.7 3.2.3 转盘减速机的选择.73.3 转盘主动轮的设计.7 3.3.1 链条型号的选择.7 3.3.2 转盘主动链轮的设计.93.4 转盘从动轮的设计.123.5 立柱链轮的设计.144 预拉伸塑膜裹包机模架设计.184.1 同步带的选择与计算.204.2 二级同步带轮的选择与计算.204.3 薄膜预拉伸机构的设计.225 控制系统设计.235.1变频调速的设计.235.2控制要求分析.245.3输入/输出的确定.25 5.4设计梯形图.266 结论.28参考文献.31致谢.30附录. . . . .311 前 言1.
9、1目前裹包机械的现状裹包机械是包装机械设备行业中最重要的组成部分之一。裹包机械在70年代没有受到行业重视，更没有集中力量去开发。自90年代以来，随着引进规模的扩大和生产企业自身基础建设的不断提高，各类裹包机械在断完善和成熟。裹包机械的共同特点是用薄性挠性包装材料（如玻璃纸、塑料模、粘膜各类复合膜等）将一个或多个固态物品进行裹包，广泛用于食品、烟草、药品等产品的裹包。裹包机械适合于对块状，并具有一定刚度的物品进行包装。有些粉体和散粒体物品经过浅盘、盒等预包装后，可按块状物品进行包装。块状物品形状各异，有圆柱形、方形、球形等，可以是单件物品，也可以是若干件物品的集合。如香皂、糖果为单件裹包，旅行饼
10、干、火柴等排列组合后则为集合裹包。另外，香烟盒、茶叶盒等外表也可以进行裹包包装。用于裹包的挠性材料（玻璃纸等）的出现，使许多新型裹包机及相关机械得到了发展。目前裹包机械种类繁多、功能各异，广泛应用到食品饮料、外贸出口、制灌、造纸、染料、塑胶化工、玻璃陶瓷、机电铸件等各大领域。目前市场主流产品为“托盘缠绕包装机，无托盘缠绕机，预拉伸缠绕机”。缠绕机按照机械自动分类：全自动缠绕机，半自动缠绕机，手动缠绕机。缠绕机按膜架结构形式可分为预拉伸、阻拉伸和机械预拉伸。预拉伸型缠绕机：是指通过预拉伸膜架机构，将缠绕膜按照预先设定好的“拉伸比”拉伸后裹绕到托盘货物之上。其优点是包装美观、展膜均匀、适应性强（超
11、轻，超高货物均可使用），并且同等条件下比“阻拉伸”型节省耗材3050。阻拉伸型缠绕机：是指通过调节阻拉伸机构的摩擦阻尼，使缠绕膜被动拉出时的速度慢于托盘货物转动的速度，进而在缠绕膜被拉开的同时裹绕到货物之上。因为可以将阻尼调节为“零”，所以任何品质的缠绕膜或普通塑料膜均可以使用，但对于较轻、较高的货物，无法实现稳定包装，并且薄膜耗用量较高。1.2 研究预拉伸塑膜裹包机的意义 随着国内外制造业的蓬勃发展，货物的运输已经越来越重要，货物的进出口更需要包装，而且包装要求也非常高，所以为适应货物集装化储存、运输及机械化装卸作业的包装要求，研究一种新型的裹包机有着非常重要的意义。目前的包装机械多少还有一
12、些不足，为了弥补其缺点，更需要各厂家去创新，能够设计出更能符合社会需要的优良产品。而现在的客户都向着裹包效率，裹包质量，裹包成本方面考虑，所以裹包机应该朝着包装快速、节约成本、设备向小、灵活、多用途、高效率方向发展，在包装机械中，预拉伸塑膜裹包机的起步较晚，目前的市场前景非常广阔，一种高效率的，智能化的产品一定能够取得市场青睐。也是我们将来所希望的产品。1.3 未来预拉伸塑膜裹包机的展望 从目前市场的需求来看，预拉伸塑膜裹包机市场正处于发展中期，是投资者非常好的选择，作为一个新的企业，有着前车之鉴，一定能够迅速的崛起，未来的塑膜裹包机一定会更加的人性化、智能化和自动化。随着引进规模的扩大和生产
13、企业自身的发展建设，为预拉伸塑膜裹包机的不断完善和成熟提供了可靠的保证。尤其是PLC、PC、单片机等控制系统的成熟，一定会使塑膜裹包机功能更趋于完善、向自动化、智能化方面发展。成本控制一直是生产企业所关注的焦点，包装生产过程中的节能环保是控制成本提高生产效率的有效解决方案之一。现在，环保要求和环保理念日益提高，在国际上，此问题已经备受关注；在我国制造业中，也普遍存在节约材料和能源、控制生产成本，提高产品科技含量的需求。未来预拉伸塑膜裹包机的特点：l 外观设计简洁大方，体现设计之美l 设计及材料、制作，完全符合 GMP 高端要求l 对于包装材料的完美利用，无浪费l 完美的裹包技术保证最低的裹包成
14、本l 朝着人性化，智能化，自动化方向发展l 裹包速度快，裹包效率高2 预拉伸塑膜裹包机设计2.1 设计目的及其任务 在包装机械制造工业中，预拉伸塑膜裹包机有着不可或缺的地位，而且越来越受到广大客户的青睐，它给客户带来了方便，降低了包装成本，所以设计一个满足客户需要的裹包机具有重要的意义。 本次设计的目的有如下几点：（1）通过预拉伸塑膜裹包机的设计，把有关课程的中所学的理论知识在实际中综合的加以运用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产制造密切的结合起来。因此，本次机械设计能够为今后走上工作岗位从事专业设计打下坚实的基础。（2）通过本次设计，培养自己独立的机械整机设计的能力，树立正确的设
15、计思想，掌握机械产品设计的基础方法和步骤，为今后的设计工作打下良好的基础。（3）在设计过程中，熟练地应用相关制图软件及有关参考资料、查图表、手册、图册和规范；熟悉有关的国家标准。 预拉伸塑膜裹包机主要用于集装箱运输的货物的包装，单个货物箱码垛后再用经预拉伸的塑膜裹包，使各散箱形成一个整体，减少运输过程中的货物损失。本课题所设计的预拉伸塑膜裹包机器，代替了传统的人工手动包装形式，通过这种包装将极大的提高生产效率。 塑膜包装的送膜机构是影响包装效果的关键。送膜机构主要完成薄膜的输送、预拉伸、导向等工作。薄膜拉伸可分为主动拉伸和被动拉伸两种方式。被动拉伸是靠被包装物品的拉紧力将薄膜拉伸并缠绕在物品上
16、，这种方式易造成薄膜被拉断、出膜不均匀等特点。主动拉伸是通过送膜机构对薄膜预先拉伸，拉伸后的长度是原来的23倍，这种经过预拉伸的薄膜在缠绕物品后缓慢的回缩，从而使物品被捆扎的越来越紧，包装效果比较理想。本文所设计的正是预拉伸塑膜裹包机，并且采用闭环控制，大大提高机器性能。2.2 预拉伸塑膜裹包机的基本知识 预拉伸塑膜裹包机简称缠绕裹包机或缠绕机。使用方便，操作简单，广泛使用与外贸出口、食品饮料、塑胶化工、玻璃陶瓷、机电铸件等产品的集装，提高生产效率，防止货物在搬运、运输过程的损坏，并起到防尘，防潮及保洁作用。2.2.1预拉伸塑膜裹包机的定义 预拉伸塑膜裹包机是由转盘系统、模架系统、控制系统、升
17、降立柱系统组成的设备，它能够由控制系统来自动完成货物的包裹；或手动完成货物的包裹，操作简单，人性化，是包装行业的的首选产品。2.2.2预拉伸塑膜裹包机的原理预拉伸塑膜裹包机的原理是：将被包裹货物体放置于转盘中央，首选把薄膜粘在被包裹货物上，启动电源，此时转盘电机、模架电机及升降立柱电机同时启动，转盘电机由链传动来驱动转盘转动，使物体实现了外围的薄膜缠绕。与此同时升降机电机启动，带动模架上的送膜机构做上下运动，使被包裹物体在高度方向上缠绕，这就实现了物体整个外表的缠绕包装。由控制面板可以控制起始缠绕圈数，也可以控制模架上下运动的次数。这样就可以实现不同货物的裹包要求了。在缠绕过程中主要的是对薄膜
18、拉紧力的调整以及穿膜。一般通过调整转盘转速和调节电机的转速就能达到薄膜张紧程度。只要知道转盘转速越快，电机转动越慢，膜就会越紧，反之越松这个原理就不难操作了。 2.2.3膜裹包机的分类 按照塑膜裹包可分为：圆筒式缠绕包装机、托盘式缠绕包装机、水平式缠绕包装机、摇臂式缠绕包装机、无纺布缠绕包装机、悬臂式裹包机等裹包机按膜架结构形式可分为预拉伸、阻拉伸。阻拉转盘式裹包机原理是指通过调节阻拉伸机构的摩擦阻尼，使缠绕膜被动拉出时的速度慢于托盘货物转动的速度，进而在缠绕膜被拉开的同时裹绕到货物之上的缠绕膜包装机。因为可以将阻尼调节为“零”，所以任何品质的缠绕膜或普通塑料膜均可以使用。为了增强裹包包装的稳
19、定性，转盘式裹包机都可在包装尺寸范围内使用。悬臂式裹包机是指通过可以转动的悬臂围绕货物转动，进而实现对货物裹包裹包的设备。另外，其绕货旋转的包装方式，更适合于较轻较高且码垛后不稳定的产品或超重货物的裹包。机器安装方式灵活，可安置在墙壁上，也可利用支架固定；并且可以根据需要与输送线相连，适应流水线作业的需求。2.2.4预拉伸塑膜裹包机主要特点1) 节省薄膜：预拉伸率可达250%，薄膜输出没有缩颈，并且配有补偿功能，可有效的保护货物； 2) 操作简便：按动启动按钮，即可按照包装要求完成一个全自动包装过程，且自动切膜；转盘和滑架速度、卷绕力大小可随时无级变速调整；操作控制板面为触摸式，清晰、有规律、
20、易辨认，控制调节简单快捷且精确； 3) 安全可靠，运行稳定：设有多项安全防护措施，确保操作人员安全； 4) 耐用且免维护；不仅在运行过程中无需润滑，而且低噪音； 5) 设计灵活：配置了几十种标准选项，如：加高包装高度、增大转盘直径、加大机器承载量等等，以满足客户不同的包装需求；即便客户购买后，也可根据客户要求进行加装/改造； 6) 安装方便，只须地面平整,随时可用叉车移动机器，以方便用户包装产品； 3 预拉伸塑膜裹包机模架主机设计预拉伸塑膜裹包机模架主机设计通常是先进行粗略的构思机构形式和简图,或参考同类产品的结构,根据运动参数初步确定有关主机的机构尺寸,在必要的传动部分,反复修改设计,最终确
21、定主机的结构形势。3.1预拉伸塑膜裹包机整机构思简图在设计与研究预拉伸塑膜裹包机的主要机构之前，要先画出预拉伸塑膜裹包机示意图，以便对现有的预拉伸塑膜裹包机进行分析，对新设计的预拉伸塑膜裹包机的传动方案进行比较以确定最佳方案，故通常用简单的图形表示。根据设计要求，拟定的预拉伸塑膜裹包机机构简图如下图3.1 预拉伸塑膜裹包机的构思简图3.2 转盘电动机减速机的选择根据整机机构比较大，传动功率又不是很大，所以选择链传动相对比较适合，确定了传动方式，下一步就就要计算传动所需要的功率，在计算功率之前，我们还要整体把握机械的外形尺寸的影响。 3.2.1 转盘功率的计算要确定电动机的功率，首选要计算出旋转
22、物体的转动惯量和启动角加速度，在计算转动惯量之前，首先分析一下转动物体有哪些，被驱动的转动物体有转盘和被包裹货物。首先计算一下转盘的转动惯量由设计整机尺寸和选择的材料，我们可以知道转盘选用的材料为45号钢。在计算转盘转动惯量之前，首选计算转盘的质量查阅资料知，45钢的密度7.85g/cm计算圆盘的体积公式为 （m3） (3-1)计算圆盘的质量公式为 （kg/m3） (3-2)计算圆盘的转动惯量公式为（kgm2）(3-3)被裹包物体转动惯量的计算 由设计要求可知货物的最大重量为3000kg；所以要按照货物的最大质量来计算货物的转动惯量，由于被裹包的货物大多为正方体或者长方体，所以在计算货物的转动
23、惯量时，我们把货物的视为正方体来计算转动惯量。货物的最大转动惯量为 (3-4) 在转盘的启动过程中，我们需要一个启动到转盘达到我们所规定的转速的总时间，由经济条件和裹包机设计目的，我们把启动总时间设为5秒钟。启动角加速度； 启动时间为5秒钟(3-5)最后计算货物转盘输出轴的输出转矩(3-6)再计算驱动转盘及货物的的最大功率：已知条件，工作时转盘的转速为30rpm(3-7最后计算得驱动转盘旋转所需要的最小功率为：(3-8)3.2.2 转盘电动机的选择 由计算功率，考虑到摩擦会消耗的功率，设计的产品还有满足经济性要求，考虑考电动机的结构尺寸及其安装方式，所以选择电动机为1.1kw，型号为90S4A
24、表3.1电动机基本参数电机型号电机功率KW转速r/min额定扭矩Nm最大转矩Nm90S4A1.114007.516.53.2.3 转盘减速机的选择 考虑到转矩和功率的要求，还有减速机与电动机的配套，我们来选择KF57减速机选择减速机型号：KF57-90S-4P-7.55-M1-I-B表3.2减速机基本参数减速机型号电机功率KW输出转速r/min输出扭矩Nm传动比i使用系数fb级数PKF571.1146689.595.60P43.3 转盘主动轮的设计 在此裹包机中，传动运动比较简单，电机输出端接减速机，减速机的输出端接主动轮，由链条带动转盘做旋转运动，转盘的作旋转运动，转速要求不不能高，而且启动
25、时间也不需要很快，主要追求的是平稳，在转盘停止旋转是，也需要平稳，这是此传动部分的最基本要求。3.3.1链条型号的选择链传动在机械制造中应用广泛，与摩擦型传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因此能够保持准确的平均传动，传动效率较高，因此链传动不像带传动那样紧，所以作用在轴上的径向力较小，链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，机构较为紧凑，同时，链传动能在高温和潮湿的环境中工作。链传动的制造与安装精度要求较低，成本较低。由主动轮转速和功率选择链条型号：电动机功率1.1kw 计算修正功率 (3-9)P输入功率（kw）；工矿系数；主动链轮齿数系数；图3.1主动链轮齿形
26、系数由修正功率和小带轮的转速选择链条图3.2 B系列单排滚子链额定功率曲线由上图3.1 可以选择10B圆柱滚子链选择链的型号为08A标准GB/1243-1997 ：表3.3单排滚子链的基本参数ISO链号节距P滚子直径d1 max内链节内宽b1min销轴直径d2max内链板高度h2max排距pt抗拉载荷单排min双排min10B15.87510.169.655.0814.7316.5922.244.5 3.3.2 转盘主动链轮的设计计算链传动部分的传动比：已知主动链轮的转速为146r/min，转盘30r/min(3-10)初选小链轮齿数：表3.4齿数的优先选择表 增大，链条总拉力下降，多边形效应
27、减弱，但结构重量增大。，取奇数，链节数lp为偶数，可以使链条和链轮轮齿磨损均匀，优先选用齿数为17、19、21、23、25、38、76、95和114齿由上表及说明，初选选择小齿轮齿数为23计算主动小链轮的分度圆直径d： (3-11)计算主动小链轮的齿顶圆直径齿顶圆最小直径 (3-12)齿顶圆最大直径 (3-13)圆整为为=125计算主动小链轮齿根圆直径； (3-14)计算主动小链轮齿高；最小齿高为 (3-15）最大齿高为 (3-16）确定主动小链轮最大轴凸缘直径 (3-17）圆整为60计算滚子链链轮轴向齿廓尺寸：主动小链轮齿宽= (3-18)主动小链轮齿侧倒角 (3-19)主动小链轮齿侧半径
28、(3-20)主动小链轮齿全高 (3-21)计算链速验证v (3-22)为中速传动计算有效圆周力F (3-23)计算作用在轴上的拉力： (3-24) 小链轮包角验证 (3-25) 包角要求为：所以符合要求3.4 转盘从动轮的设计由转盘转速30r/min，减速机输出为146r/min，小链轮齿数为23（3-26）由以上条件得：计算转盘大链轮的齿数为：（3-27）计算转盘大链轮的分度圆直径：（3-28）计算转盘从动链轮的齿顶圆直径从动链轮齿最小顶圆直径（3-29）从动链轮齿最大顶圆直径（3-30）圆整为为=575计算从动链轮的齿根圆直径；（3-31）计算从动链轮的齿高；最小齿根高为（3-32）最大齿
29、根高为（3-33）计算确定从动链轮的最大轴凸缘直径（3-34）圆整为535计算滚子链链轮轴向齿廓尺寸：计算从动链轮的最小齿宽=（3-35）计算从动链轮的齿侧倒角（3-36）计算从动链轮的齿侧半径（3-37）计算从动链轮的齿全高（3-38）3.5 立柱链轮的设计 立柱链轮的目的是带动模架做上下运动，因此带动模架上升下降不需要太大的动力。由膜卷宽度为500mm，要求薄膜重叠量：13膜宽，转盘转速：30rpm由以上条件计算得出模架的上升速度为：转盘的转速为0.5r/s即2秒钟转盘旋转一圈。因此在两秒钟内模架要上升的距离为薄膜的宽带（3-39）估算模架上升的功率为，模架的质量最大不会超过100kg，下
30、面以模架100kg来计算（3-40）为了机器链条的统一，所以也选择10B链型号。为了减少链轮的磨损，选择主动链轮齿数17由以上条件来选择减速电机计算主动链轮的转速为： （3-41）由上面计算得出的最小功率166.7w，加上考虑磨损的影响，最后选择电机选择为71，功率0.25kw， 转速1390r/min 由主动链轮的转速要求为19r/min，来选择减速机的型号表3.5减速机型号减速机型号电机功率kw输出扭矩Nm传动比i使用系数FB电机级数KF370.258472.542.2P4立柱主动链轮的分度圆直径：（3-42）立柱主动链轮的齿顶圆直径最小齿顶圆直径（3-43） 最大齿顶圆直径 （3-44）
31、圆整为为=96立柱主动链轮的齿根圆直径；（3-45）立柱主动链轮的齿高；最小齿根高为（3-46）最大齿根高为（3-47）确定立柱主动链轮的最大轴凸缘直径（3-48）圆整为68计算滚子链链轮轴向齿廓尺寸：立柱主动链轮的最小齿宽立柱主动链轮的齿侧倒角立柱主动链轮的齿侧半径立柱主动链轮的齿全高4 预拉伸塑膜裹包机模架设计4.1 同步带的选择与计算 在模架传动机构中，不需要传动动力，但在大小胶辊之间会有摩擦及薄膜拉伸，会消耗一定的功率，选择电机为71 ，功率0.37Kw，转速1390r/min选择同步带由功率电机功率P和主动同步带轮由梯形齿同步带选型图选取同步带型号 图4.1 梯形同步带，轮选型图所以
32、选择L型带：表4.1同步带参数表型号节距Pb齿高齿厚角度L9.5251.913.6040初选小同步带轮齿数L带型的最小齿数是12，=12初选=18计算小带轮节圆直径（4-1）大带轮齿数的计算（4-2）计算大带轮节圆直径（4-3）验证带速v（4-4）初定轴间距（4-5）选择带长的计算（4-6）作用在轴上的压轴力（4-7）最终确定带型表4.2同步带型号参数表带型节线长mm模宽mm齿数382L971.55200102 选择小带轮型号表4.3同步带轮型号参数表规格齿数节径d外径d0当边直径df当边内径db当边厚度h18L1854.5753.8161451.5选择大带轮型号表4.4同步带轮型号参数表规格
33、齿数节径d外径d0当边直径df当边内径db当边厚度h72L72218.3217.531531331.54.2 二级同步带轮的选择与计算=347.5r/min，由于为同轴，所以=347.5r/min二级传动的传动比为2，由转速和功率故选择L型带（1）小带轮齿数的初选:L带型的最小齿数是12,=12初选=18计算小带轮节圆直径（4-8）（2）大带轮齿数的计算（4-9）计算大带轮节圆直径（4-10）验证带速v（4-11）初定轴间距（4-12）选择带长的计算（4-13）最终确定带型参数表4.5同步带型号参数表带型节线长mm模宽mm齿数185L466.7345049 选择小带轮型号表4.6同步带轮型号参
34、数表规格齿数节径d外径d0当边直径df当边内径db当边厚度h18L1854.5753.8161451.5选择大带轮型号表4.7同步带轮型号参数表规格齿数节径d外径d0当边直径df当边内径db当边厚度h36L36109.15108.39115951.54.3薄膜预拉伸机构的设计设计要求为预拉伸量：即大小胶辊的线速度之比为3：1由模架传动可知，大小胶辊的转速为薄膜在辊子1和2的作用下被拉伸。假设小辊子的半径为“大辊子的半径为，则小辊子边缘处的线速度为，大辊子边缘处的线速度为，故，故小胶辊的半径r1：大胶辊的半径r2=2:3因为，,因此在大小胶辊之间形成了出膜速度大于进膜速度的状态，所以薄膜只能被拉
35、伸，这种拉伸是主动形成的。根据模架箱体的大小确定大胶辊的半径设定大胶辊的半径为100mm，则小胶辊的半径为66mm5 控制系统设计 机器运行过程分为:当按下起动按钮后，转盘开始旋转，转盘上的货物随之旋转，薄膜缠绕在货物的底部，待一段时间，完成底部的薄膜缠绕。然后薄膜架开始上升，薄膜呈螺旋状缠绕在货物外围；当薄膜架上升到货物的顶部时，由传感器检测获得，薄膜架将停止上升，会缠绕一段时间，完成顶部的薄膜缠绕后，薄膜架开始下降，下降到底部，薄膜架停止下降，转盘转动到固定位置，停止转动。将薄膜切断，完成整个包装过程。5.1变频调速的设计 此裹包机的送膜机构采用闭环控制，图5.1是送膜机构的原理图。主要由
36、大胶辊、小胶辊、压辊、张紧辊、摆臂、导向辊、弹簧、差动变压器以及两级传动系统组成。薄膜从膜卷展开后，先经过小胶辊，再经过大胶辊、张紧辊、导向辊后，被缠绕在货物上。由于压辊在一定的预紧力作用下紧贴在胶辊上，胶辊靠摩擦力带动薄膜运行，调节压辊的位置，可以改变拉伸薄膜在胶辊上的包角，以提供足够的摩擦力将薄膜拉伸并带其运动。由于大胶辊和小胶辊的线速度之比是1:3，因此，输出的薄膜被拉伸，拉伸后的长度为原长度的3倍。采用这种预拉伸的方法，不仅可以节约薄膜的用量，更主要的是利用拉伸薄膜的自缩性，达到对货物牢靠的包裹。图5.1 伺服送膜机构工作原理图货物 2、膜卷 3、10、16压辊 4、小胶辊 5、7、8
37、从动轮 6、大胶辊 9、主动轮 11、张紧轮 12、摆臂 13、拉簧 14、差动变压器 15、导向辊 差动变压器、摆臂、拉簧组成张紧力检测环节。当拉伸膜缠绕速度增大时，带动摆臂向前运动。当缠绕速度减小时，摆臂在拉簧的作用下复位。差动变压器通过测量摆臂的摆动位移量，来检测薄膜缠绕速度的变化，并将测得的速度信号以电压的方式输入到变频器。在变频器内完成V/F压频转换，通过改变异步电动机的电源频率，使电机的转速随着拉伸薄膜的缠绕速度的变化而变化，实现了拉伸薄膜张紧力的闭环控制，达到了均匀缠绕被包装物品的目的。 变频调速控制系统框图如图5.2所示。速度给定电压Ug和差动变压器检测到的速度反馈电压Uf相比
38、较后。其差值经放大器放大，然后将放大后的差值与速度给定值相加，作为速度给定值送入V/F变换器。V/F变换器产生50%的脉冲列，载波信号为与脉冲列同步的等腰三角波。D/A变换器产生阶梯波参考信号，与载波比较获得准正弦调制波。脉数控制器经分频译码输出鉴相波形。经逻辑电路调制，输出至触发电路去控制逆变器，使逆变器输出变频变幅的电压，从而实现对驱动送膜机构的异步电机的调速。加/减速限制器的作用是在升、降频时，延缓逆变器输出频率的变化率，以免电机在升、降是出现过大的电流冲击，使调速过程平稳。图5.2 速度闭环PWM型变频调速系统框图5.2控制要求分析 转盘的旋转是由三相异步电动机带动的，设电动机M1，此
39、电动机只需单向转动；薄膜架机构也由一台三相异步电动机驱动，设电动机M2，此电动机需要双向旋转；薄膜架机构在立柱底部需要停留，所以在底部需要安装一只行程开关，设此开关SQ1；薄膜架机构在顶部也需要停留，所以顶部需也要安装一只行程开关，设此开关为SQ2；所以模架会在固定位置停止上升或下降,在转盘下面也要安装一只行程开关，设此开关为SQ3。按自动或手动种工作状态进行设计,在控制面板上要有自动/手动选择开关SA、手动转盘旋转按钮SB1、手动薄膜架上升按钮SB2、手动薄膜架下降按钮SB3自动起动按钮SB4和急停按钮SB5等。5.3输入/输出的确定 按照控制要求分析，PLC输入信号有：选择开关SA(1为自动、0为手动)、按钮SB1、SB2、SB3、SB4、急停按钮SB及
