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现代水厂自动化综合控制系统结构设计 （完整版）实用资料
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万方数据

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现代水厂自动化综合控制系统结构设计
作者:董昆明
作者单位:杭州萧山供水—水厂,浙江杭州,311200
刊名:
电脑知识与技术
英文刊名:Computer Knowledge and Technology
年,卷(期:2021,07(24
参考文献(5条
1.郁有文;常健;程继红传感器原理及工业应用 2002
2.曾安水处理工艺过程的自动检测和分析仪表 1995(05
3.刘俊供水企业的自动控制与信息集成[学位论文] 2004
4.安鹏洲;李秋凉模糊控制技术在发电厂给水自动控制系统中的应用[期刊论文]-发电设备 2002(04
5.李德刚;宋欲晓工业控制机在供水厂自动化改造上的应用[期刊论文]-基础自动化 1999(03

　第6期总第166期冶　金　丛　刊Su m.166　No.6　　2006年12月M ET ALLURGI C AL C OLLECTI O NS Dece mber　2006　
现代化小型冷床上料装置结构设计分析及计算
郑建华
(中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院
摘　要　近年来,由于轧钢工艺趋向于采用无扭轧制等先进技术,使轧制速度迅速提高,对冷床高速上料装置提出了更高的要求。冷床高速上料装置是冷床设计中的难点,也是关键设备,它的设计质量与安装精度直接决定着产品的最终质量。本文对冷床高速上料装置进行了结构分析与计算,对冷床的设计、维护有一定的指导意义。
关键词　冷床;高速上料装置;结构分析与计算
中图分类号:TG33312　　文献标识码:A　　文章编号:1671-3818(200606-0018-05
THE STRUCTURE ANALY S I S AND CALCU LAT I O N O F FEED I NG FAC I L I TY O N MOD ERN S M ALL COOL I NG2BED
Zhen J ianhua
(China Metallurgical Constructi on Gr oup Baot ou Engineering&Research Cor p.of Ir on&Steel I ndustry
Abstract　I n recent years,the s peed of r olling has been i m p r oved because of the technical trend of no2 t w ist r olling,and the require ment of quick2s peed feeding facility on cooling2bed has been put for ward.
The quick2s peed feeding facility on cooling2bed is the difficulty and key equi pment in design,its quality and installati on accuracy will directly influence the final quality of the p r oduct.This paper gives the structure analysis and calculati on for this facility,having s ome instructi on meaning in design and mainte2 nance of the cooling2bed.
Key words　cooling2bed;quick2s peed feeding facility;structure analysis and calculati on
1　前言
冷床是中小型棒材车间不可缺少的辅助设备之一。它的功能是将轧机轧制后经飞剪剪切成倍尺长度的棒材,输送并卸到冷床齿条上冷却,使其温度由900℃降至100~300℃,然后由冷床下料装置将其收集成组送至输出辊道上,再由输出辊道将其送到冷剪剪切成定尺成品。冷床的设计质量与安装精度直接决定着产品的最终质量。
近年来,为适应轧制制度变化繁多,产品规格多、优质产品及高产量等要求,我院认真消化、吸收国内外先进技术,设计了一套具有同类国际先进水平的高速度、多品种、高质量的小型型钢和棒材冷床设备,年产棒材可达90万吨,已达到了国外同类设备的先进水平。
2　现代冷床上料装置结构
2.1　冷床的设备组成
冷床由三大部分组成:冷床上料装置、锯齿型步进式冷床本体、冷床下料装置及输出辊道。其中的冷床上料装置(见图1是冷床设计中的难点,也是咽喉设备,本文就此设备进行结构分析与计算

。
1-矫直板;2-支架;3-副冷床;4-制动裙板;
5-输入辊道;6-支座;7-连杆;8-液压缸
图1　冷床上料装置
2.2　冷床上料装置的组成及其结构分析
　第6期郑建华:现代化小型冷床上料装置结构设计分析及计算・19
　・　
上料装置由辊入辊道、矫直板、制动裙板及气动分钢装置组成。上料装置的结构特点是在120m长度方向上每12m布置一液压缸,所有液压缸同步运行,通过连杆、同步轴带动裙板同时升降。该装置的性能特点是:在同步轴上设置接近开关,检测和控制提升裙板的升降位置,保证动作准确可靠;液压缸的控制阀采取就近配置,以最大限度地减少压力误差,保证动作同步;在控制回路设置直动溢流阀和防气蚀阀,配合液压缸的优化设计,有效地解决巨大冲击对液压系统的破坏问题,保证了液压系统的安全性。液压缸侧面驱动,,在各液压缸保持同步时,5块提升裙板升降所需的扭转应力,而同步轴由于是旋转运动,几乎不产生惯性力。裙板的惯性力由于分散到各个液压缸上,机构受力状态得到极大改善。连杆上设有调整机构,可方便地调整裙板的上下位置。由于对机械结构进行了优化设计,电气控制采用了计算控制技术,液压系统采取了安全措施,赋予了该装置优越的使用性能,全部裙板的水平度和直线度在工作时得到可靠保证。
21211　输入辊道
(1功能。将分段飞剪剪后的倍尺棒材运输到冷床区并加速,使棒材产生一定的初拉力,保持棒材在平直状态下运行,也使棒材被剪断后能够快速升速,与其后一根仍在轧制的棒材拉开距离。
(2输入辊道参数
辊子直径:188mm;
辊身长度:175mm;
辊间距:1200mm;
轧件速度:4.5~18m/s;
辊道线速度:4.5~20m/s;
辊道辊面与水平夹角:12°(前部由0°逐渐过渡到12°。
(3传动结构
辊子悬臂安装,采用交流变频电机单独传动。为了使棒材能够顺利滑入制动板,辊道向冷床部倾斜,其角度由0°逐渐倾斜到12°。辊子直接装在电机轴上运转,电机选用一种新型高效节能调速加强型变频电机。该电机调速范围宽,震动噪音低,外形尺寸小、重量轻。
(4控制要求
所有辊道均为不可逆连续运转。根据末架轧机轧制速度预先设定辊道速度。为避免棒材开始制动时尾部与后一棒材头部干涉,同时使热金属检测器可靠地检测到棒材的尾部,辊道速度应大于轧制速度的5%~10%。输入辊道增速段可分为三段控制。通常第一段比末架轧机轧制速度超前5%;第二段超前10%;第三段超前5%。生产不同规格轧件时,采用不同的超前量。
(5输入辊道的长度(见图2
输入辊道的长度可分两段,第一段为增速段,第

二段为制动段。
图2　前段辊道长度计算图
前段辊道的长度决定棒材间拉开的距离,而此距离的大小直接影响制动板的制动和卸料。将脱离轧机的棒材首先在辊道速度下由轧速升至辊道速度需要用的时间设为t
1
;升速所走的距离为S1。
则　　　t
1
=(V1-V0/a(1
S1=V0・t1+
1
2
a・t21(2
式中　V
———轧制速度m/s;
V1———辊道速度(第二段升速辊道速度m/s;
a———加速度m/s2。
由此可算出S
1
的距离。
棒材升速完成后,钢材先要按照匀速继续运行
一段距离后才开始制动。这段距离为S
2
,仍在轧制
中的棒材以V
匀速运行的距离为S
,可计算出前后
两根棒材的头尾间距SD。
SD=S1+S2+S0(3
一般应保证SD≥V
1
・t/2(t为制动板由低位到高位的动作时间。
根据不同规格,不同成品速度可得出一系列满足不同要求的卸钢速度。
21212　制动裙板
2.2.2.1　功能
制动裙板是位于输入辊道一侧的一条可在垂直方向上下运动的板。利用板与钢材之间的磨擦阻力使钢材制动,并通过提升运动把钢材送入冷床矫直板。
2.2.2.2　结构
制动裙板是由多个液压缸驱动的。液压缸推动曲柄连杆使长轴旋转带动制动裙板升降,通过液压
　・20　・冶金丛刊总第166期　
控制回路,可准确控制制动裙板的上升、下降及中间停位。传动长轴上装有接近开关,用于检测裙板的高位和低位。这种传动形式结构简单,调整方便,动作可靠。
由于不同规格产品的轧制速度不同,所以制动距离也不同。在冷床前制动段设置若干液压离合器,当制动距离需要改变时,只需根据计算调整各液压离合器的离合位置,就可改变制动裙板的制动长度。为了增加轧制的制动距离,减小冷床本体的宽度尺寸,在进入冷床本体前又增加一段副冷床,既达到生产工艺的要求,又能减轻设备的重量。2.2.2.3　制动裙板的参数
轧件长度:114m;
拨料块总长:165m (冷床前45m ;拨料块宽度:130m;拨料块与水平面夹角:35°;

拨料块升降速度:0.15~0.3m /s 。2.2.2.4　棒材进入冷床前的制动顺序:
(1分段剪剪切棒材,剪切的长度是按冷床宽度或根据用户要求自动设定的。
(2棒材头尾之间的分离是通过辊道增速和在冷床入口设置一个拔钢装置实现的。
(3剪切后的棒材卸入制动板后开始制动,靠自然磨擦制动。
(4具有三个工作位置的制动裙板的连续动作可预先设置。低位:从辊道上将棒材卸到制动裙板;中位:制动第一根棒材的同时将后一根运行中的棒材挡在辊道低位区域;高位:将制动后的棒材卸到冷床矫直板。2.2.2.5　制动裙板制动距离的计算在设计中,为保证移送速度最高的轧件能够定位于指定的冷床上的位置,必须有足够的制动距离,这就要求冷床前制动板要有足够的长度。
(1轧件上冷床的制动过程(见图3

图3　冷床上钢装置及副冷床结构图
根据成品轧机轧制速度与临界速度的关系,轧件在冷床的制动过程可分为不同阶段。
精轧机轧制速度小于临界速度时,则轧件上冷床的制动过程有以下两个阶段。
第一阶段:轧件在制动裙板上表面(E 面向下运行和向前滑行;第二阶段:轧件在制动裙板上表面(E 面与副冷床外侧壁(F 面之间向前滑行。如果成品轧机轧制速度大于临界速度,则轧件上冷床制动过程有以下四个阶段。
第一阶段:轧件在制动裙板上表面(E 面向下运行和向前滑行;第二阶段:轧件在制动裙板上表面(E 面与副冷床外侧壁(F 面之间向前滑行;第三阶段:轧件在副冷床内侧壁(G 面向下运行,及向前滑行;第四阶段:轧件在副冷床两内侧壁(G 面和H 面之间向前滑行。
(2计算轧件在制动裙板上表面(E 面上的
制动距离
。
图4　轧件在制动裙板表面受力分析
首先确定轧件在E 面向下运行的时间。轧件在E 面向下运动时的受力分析见图4。轧件在E 面下向运动的加速度a ′由滚动加速度a 1′和滑动加速度a 2′两部分组成。
a ′=a 1′+a 2′
(4
若轧件为非圆折面,则a 1′=0根据动量矩定理J z ・ε=ΣM e (F e
式中　J z ———轧件对中心轴的转动惯量,
J z =0.5m R 2
;
ε———轧件滚动角加速度,ε=a 1′/R;ΣM e (F e ———外力对轧件中心轴力矩,
ΣM e (F e =m gf cos
α・R;f ———轧件与E 面磨擦系数;g ———重力加速度;
α———E 面与水平面的夹角。则:轧件向下运行滚动加速度
a 1′=2fg cos
α(5因m g sin
α-m gf cos α=m a 2′故a 2′=g (sin
α-f cos α(6
由(5、
(6式代入(4式得:
　第6期郑建华:现代化小型冷床上料装置结构设计分析及计算・21
　・　a′=g(f cosα+sinα(7
因此,轧件在E面向下运行的时间t
1
=
2S′/a′
即:　　t
1
=2S′/g(f cosα+sinα(8
式中　m———轧件质量;
S′———轧件在E面向下的运行距离(可近似
为上钢装置上表面宽度。
轧件在E面制动减速度计算如下:
由于m a
1
=m gf cosα
故:　　a
1
=gf cosα(9
式中　a
1
———轧件在制动裙板上表面制动减速度;
m g———轧件重力;
f———磨擦系数。
轧件在E面的制动距离S
1
计算如下:
S1=V0t1-1
2
a1t21(10
将(8、(9式代入(10式,得:
S1=V02S′/g(f cosα+sinα-
fS′cosα/(f cosα+sinα(11
式中　S
1
———轧件在制动裙板上的表面制动距离;
S′———轧件在制动裙板上的表面向下运行距
离;
V0———轧件向前运行(轧制方向初速度;
g———重力加速度;
f———磨擦系数;
α———制动裙板上表面与水平面夹角。
(3确定轧件在E面与副冷床外侧壁(F面之间的制动距离
①确定轧件在E面与F面之间向前滑行的初速度
将(8、(9式代入V
1
=V0+a1t1,得出
V1=V0-gf cosα2S′/g(f cosα+sinα(12
式中　V
1
———轧件在E面与F面之间向前滑行的
初速度;
V0———轧件向前运行初速度;
g———重力加速度;
f———磨擦系数;
S′———上钢装置上表面宽;
α———上表面与水平面夹角。
②确定轧件制动减速度
轧件在E面与F面之间的受力分析见图5。
由图5可知,垂直、水平方向的力平衡条件为:
P1

cosα+P2cosβ=m g(13
图5　轧件在上钢装置与副冷床外侧壁之间的表面受力分析
P1sinα=P2sinβ(14由(P
1
+P2f=m a2,代入(13、(14式得: a2=gf(1+
sinα
sinβ
/(cosα+
sinα
ctgβ
(15
式中　P
1
———E面对轧件的作用力;
P2———F面对轧件的作用力;
α———E面与水平面夹角;
β———F面与水平面夹角;
m———轧件质量;
g———重力加速度;
a2———轧件在制动裙板上表面与副冷床外侧
壁之间的制动减速度。
③确定轧件在E面与F面之间制动距离
轧件在E面与F面之间制动距离
S2=V1t2-
1
2
a2t22,将(12、(15式代入得: S2=[V0+gf cosαg(f cosα+sinα]t2
-
1
2
[gf(1+
sinα
sinβ
/(cosα+
cosα
ctgβ
]t2
2
(16
式中　V
———轧件向前运行初速度;
t2———轧件在E面与F面之间向前滑行的时间
(该时间与制动裙板技术特性有关。
(4计算轧件在副冷床内侧壁(G面以及轧件在副冷床两内侧壁(G面与H面之间的制动距离。
同理轧件在副冷床侧壁(G面以及其在副冷
床两内侧壁(G面与H面之间的制动距离S
3
和S
4分别按照上述S
1
、S
2
的计算方法可得:
S3=[V0-cosα2S′/g(f cosα+sinα-
gft2(1+
sinα
sinβ
/(cosα+
sinα
ctgβ
]・
2S″(f cosγ+sinγ-fS″cosγ/(f cosγ+sinγ.
(17 S4=(cosγ+
sinγ
tgθ
[V
-
gf cosα2S′/g(f cosα+sinα]-gft2(1+
sinα
sinβ
/(cosα+
sinα
ctgβ
-
　・22
　・冶金丛刊总第166期　
gf cosγ2S″/g(f cosγ+sinγ2/[2gf(1+sinγsinθ
] (18
式中　V
———轧件向前运行的初速度;
α———E面与水平面夹角;
β———F面与水平面夹角;
γ———G面与水平面夹角;
θ———H面与水平面夹角;
S′———E面宽度;
S″———G面宽度;
t2———轧件在E面与F面之间向前滑行的时间;
g———重力加速度;
f———磨擦系数。
(5确定轧件上冷床的制动距离
轧件上冷床的制动距离S为上述4个阶段制动
距离之和,即S=S
1
+S2+S3+S4,将(11、(16、(17和(18式代入并进行整理可得:
S=K1V20+K2V0+K3(19
式中　K
1、K
2
、K
3
———与制动裙板及副冷床结构型式、
材质、技术参数等有关的常数;
V0———轧件向前运行初速度。
由(19式可以看出,轧件上冷床的制动距离S 与轧件向前运行(轧制方向的初速度V
呈二次函数曲线关系。
21213　气动分钢装置
气动分钢装置安置在活动段裙板的入口处,其作用是当前一根定尺棒材的尾部正下滑和制动时,由气缸将可动拨钢器抬起,防止下一根钢材头部进入裙板。在拔钢器抬起的同时,活动裙板升主中位,后一根钢材沿裙板侧面制动运行,拔钢器的运动与活动裙板的运动和下一根钢的头部位置同步。在棒材运行速度低于10m/s时,不采用气动分钢装置。
气动分钢装置包括气缸操纵摆杆机构和插销固定机构。它的安装位置是根据轧制产品规格品种的不同,需要制动的时间或距离来决定的,可在冷床输入辊道上由人工任意放置调整,操作非常灵活方便。21214　矫直板
矫直板位于冷床入口侧,由制动裙板拔入的轧制棒材首先落到矫直板上,使棒材保持最大平直度。
矫直板每块长1.15m,宽250mm,上有10个齿形,块与块之间只留出动齿条移动间隙,安装在定支架上。
3　结束语
近年来,由于轧钢工艺趋向于采用无扭轧制,采用紧凑的平立辊轧机、先进活套、计算机控制等手段,使轧制速度迅速提高。这样一来,就对轧线后部冷床工艺提出了新的发展课题。冷床上料装置作为冷床的咽喉设备,如何解决新式高速轧机冷床的上料问题便迫在眉睫。上述介绍的新式冷床上料装置则能够满足现代化小型型钢、棒材车间高速轧机对冷床上料装置的要求。
相信随着我国轧钢设备的发展,这种高速度、多品种冷床上料装置将会得到大力推广应用。
参　考　文　献[1]　马鞍山钢铁设计院1中小型轧钢机械设计与计算1冶金工业出版社,19791 (上接第14页
变量(反馈值;m v(t是控制器的输出信号,Kp为比例系数,Tl和Td分别是积分时间常数和微分时间常数,M是积分部分的初始值。
4　结束语
随着连铸机技术的不断进步,使得冶金行业对连铸的高效化也有了更高的要求。连铸是紧凑型的控制,因此引入P LC是提高产量和质量的必要条件。P LC的使用不仅降低了人力物力资源,在很大程度上也降低了工作人员的劳动强度,减少了很多不安全因素,提高了钢坯的质量。实现了全面自动化控制,能安全、稳定、高效运行,各项指标基本上达到了设计要求。
参　考　文　献
[1]　张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社.
[2]　廖常初.P LC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]　廖常初.S7-300/400P LC应用技术[M].北京:机械工业出版社.
[4]　冯聚和.炼钢设计原理[M].北京:化学工业出版社,2005.
[5]　何建平.可编程序控制器及其应用[M].重庆:重庆大学出版社.
液体立式自动包装机主要结构设计
张凯,郝静
(南通职业大学,江苏南通226007
摘要:目前,我国包装机械不断发展壮大,其市场前景非常可观,包装机械的技术要求也在不断的提高。现在市场上大多包装机械结构复杂、造价高,多适用于大型的包装企业,一般中小型企业难以承受。为此,对液体立式自动包装机进行了结构设计并确定了主要技术参数。该机具有体积小、结构简单、造价低、出现故障易排查等特点。
关键词:自动包装机;立式;液体;结构设计
中图分类号:TS103．9文献标识码:A文章编号:1003－188X(202111－0118－04
0引言
随着食品行业的快速发展,对食品的包装质量要求也越来越高。优质高效的包装设备不仅提升行业的自动化程度,还能提高生产效率,大幅度降低成本。
包装机械在技术发展上将会朝着以下4个方向努力:①结构设计标准化、模组化;②结构运动高精度化;③控制智能化;④机械功能多元化[4－10]。
据中国机械工业联合会预计,从2021年到2021年,食品与包装机械业总产值有望突破6000亿元,每年平均增速约维持在16%的水平。
目前,食品包装机械竞争日趋激烈,未来应配合产业自动化趋势,促进包装设备总体水平提高,尤其针对中小型企业,发展多功能、高效率、低消耗的食品包装设备,具有非常重要的意义。
1主要组成部分及主要技术参数
包装机的结构如图1所示。其主要参数:
生产能力/袋·min－1:20 50
包装质量/g·袋－1:500
包装计量精度/%:－2 2
薄膜最佳材质:聚丙烯
薄膜宽度/mm:260
供料压力/MPa:1
电源电压/V:380
收稿日期:2021－02－24
作者简介:张凯(1966－,男,哈尔滨人,副教授,([e-mail]。
通讯作者:郝静(1968－,女,哈尔滨人,副教授,([e-mail]。
整机功率/kW:0．75
外型尺寸/mm:600ˑ600ˑ1

210
1．电动机2．减速器3．卷筒4．牵引辊轮
5．翻领式袋成型器6．供料箱7．进料筒
8．纵封器9．横封器10．包装材料11．切断装置
图1包装机
2工作工艺流程
包装机的工艺流程如图2所示。
3工作原理
液体物料自供料箱经包装机的顶部后,经计量后送入进料筒。卷筒上的包装材料(如聚丙烯薄膜经三道牵引辊轮引导入进料筒外壁的同时,被翻领式袋成形器逐渐卷绕成对接筒状,纵封器上的一对连续逆向回转的纵封滚轮在对接处加热加压将其纵向热封牢固。纵封辊轮除起热封作用外,同时还对薄膜进行拉送。被包装物料由下料槽与成型器内壁组成的充
填筒导入塑料袋内[5]。由横封器进行横向热封形成横向封口,切断装置上的旋转切刀与固定切刀相接触时将横向封口沿中线切断分开,完成包装袋的顶封和下一个袋子的底封。底封后的包装袋又可直接向袋内下料,随之移动一个工位完成顶封封口,再经过切断装置切断,完成包装工序,产品由运输装置运走。整个包装过程是全自动连续的。
图2包装机的工艺流程
4传动系统方案的总体设计[6－7]
1带式输送机的传动系统。采用两级圆柱齿轮减速器的齿轮传动。
2原始数据。输送带的有效拉力F=2000N,输送带的工作速度v=0．065m/s,输送带的滚桶直径d= 140mm。
3工作条件。两班制工作,空载启动;载荷平稳,常温下连续(单向运转,工作环境较好;三相交流电源,电压为380/220V。
4电动机的选择。
(1电动机容量选择。据已知条件由计算得知工作机所需有效功率为
P
w =
pv
1000
=0．13kW
设η轴为滚动轴承效率,η轴=0．99;η01为齿式联轴器效率,η01=0．99;η齿为8级齿轮传动效率,η齿= 0．97;η
筒
为输送机滚筒效率,η筒=0．96。估算传动系统总效率为
η=η201ˑη4
轴ˑη2
齿
ˑη
筒
=0．86
工作机所需的电动机功率为
p r =
p
w
η
=0．15kW
Y系列三相异步电动机技术数据中应满p
m
≥p r,因此综合应选电动机额定功率p m=0．75kW。
(2电动机的转速选择。据已知条件由计算得知输送机滚筒工作转速,则
n w =
60v
Dπ
≈8．92r/min
选定Y90S－6型三相异步电动机额定功率为
0．75kW,满载转速为910r/min．电动机中心高H=
90mm,轴伸出部分用于装联轴器,轴段的直径和长度
分别为D=24mm,E=50mm。
5传动比的分配。带式输送机传动系统的总传动
比为
i=
n
m
n
w
=102．1
i∑=i
12
ˑi
23
=
i
i
01
ˑi
34
ˑi
45
=17．02
i
12
=1．3
槡i=4．703
i
23
=
i
i
12
=4．178
传动系统各传动比为
i
01
=1,i
12
=4．703,i
23
=4．178,i
4
=6
6传动系统的运动和动力学参数设计。传动系统
各轴的转速、功率和转矩的计算如下:
(10轴—电动机轴。
n
=910r/min p
=0．173kW
T
=9550
p
n
=1．815N·m
(21轴—减速器中间轴。
n
1
=
n
i
01
=910r/min p
1
=p
η01=0．171kW
T
1
=T
i
01
η01=1．797N·m
(32轴—减速器中间轴。
n
2
=
n
1
i
12
=193．49r/min
p
2
=p
1
η12=0．1642kW
T
2
=T
1
i
12
η12=8．116N·m
(43轴—减速器低速轴。
n
3
=
n
2
i
23
=46．31r/min
p
3
=p
2
η23=0．158kW
T
3
=T
2
i
23
η23=32．562N·m
(54轴—工作机。
n
4
=n
3
=46．31
p
4
=p
3
η34=0．155kW
T
4
=T
3
i
34
η34=31．91N·m
5关键部件设计
5．1封口器
5．1．1封口器的分类
封口器械是指在充填工序之后,对包装袋进行密
封封口的装置。封口器按照封口方式的不同可以分
为热压式、熔焊式、卷边式、滚压式、旋合式、结扎式等几种型式。其中,热压封口器主要用于各种塑料袋的封口,结构比较简单,性能也比较稳定。热压式封口根据加热原理和热封装置的结构不同,又可分为热板式、热辊式、环带式、电热丝熔断式、脉冲加热式、高频加热式、热刀加压熔断式和预热压纹式等多种型式。液体立式自动包装机中的纵封器和横封器多采用热辊加压式封合。
5．1．2纵封器
5．1．2．1结构设计
纵封器的结构如图3所示。其主要由纵封辊、加热线圈和隔热座组成。
纵封辊选用材料为铸铝,其特点是导热快,受热均匀,能够维持在一定温度范围内且价格较低。根据成袋要求,纵封辊宽度一般为10cm,加热方式为带状加热器,即电阻丝(铜丝包云母片,外加铁壳。其特点是加热时间短,能在较短的时间内提供给纵封辊所需要的温度;冷却快,只要断电便可在较短的时间内冷却,便于温度的控制。
由于设计的需要,两纵封辊除加压封合作用之外还是包装材料(如聚丙烯薄膜拉送力的主要来源。根据聚丙烯材料的性能特点,两纵封辊之间应保持14N左右的力。
1．纵封辊2．加热线圈3．隔热座
图3纵封器结构图
5．1．2．2工作原理
两个纵封辊经过加热线圈的预热做连续的相对滚动,将要封合的薄膜向下输送的过程中对薄膜加热同时加压,从而完成输送封口过程。
5．1．3横封器
5．1．3．1工作原理
横封辊底座在齿轮的带动下转动,同时带动热合电极作圆周运动,当两个热合电极相接触时开始对塑料加热,同时在弹簧的作用下两热封头对塑料进行加压对袋进行横封,当两个热合电极分开时横封结束。整个横封长度一般为20mm,时间为0．19s。其中,横封长度中的第一个10mm是下一袋的下封口,另10mm是上一袋上封口。
5．1．3．2结构设计[3－8]
此横封装置主要设计部分在热封头处,为了保证热封长度和质量,要求两热封头接触时必须运动同步。解决这个问题,假设整个热封头是以轴心为圆心的两个外切圆,其中保留它们20mm相互接触的弧长,其它部分去掉。由弧长公式l=θr可得θ=l/r= 0．4,即θ=23ʎ,如图4所示

。
1．横封电极2．弹簧3．热封头
图4横封器结构设计
5．2切断装置
切断相临两只包装袋有热切和冷切两种方法。切断方法的选择与封口方法工作方式及切口型式有关。针对立式包装机,一般封口方式为热封,袋型为三边封口袋,结构上选用滚动切刀方式[9]。
5．2．1结构设计
切断装置的结构设计如图5所示。其主要由动刀和定刀组成,其中定刀含有电热刀头,电热刀头和定刀座之间用弹簧连接

。
1．动刀2．定刀3．弹簧4．电热刀头
图5切断装置结构
5．2．2工作原理
切刀的动刀通过传动装置做等速圆周运动,当袋的封口下落到切刀位置时,动刀与定刀相切,完成切袋工作。定刀使用电热刀头辅助切袋,减小动刀与定刀的接触力,从而降低了刀头磨损。为保证切袋质量,动刀转速的线速度要与走袋的速度相同。
5．3翻领式袋成型器
在实际包装过程中,要求包装材料不能发生纵向或横向拉伸变形,因此所设计的成型器应适应包装材料的自然卷曲变形。因此,设计成型器的关键是如何设计出一条正确的拼接曲线。拼接线的设计方法可按经验设计法进行设计。具体步骤如下:
设空袋宽度为a,则成型器中充填筒半径为
r=a/π
成型器展成平面是边长为L的正方形薄板,即
L=2a+△+δ
式中△—纵封搭接宽度,一般取10mm;
δ—成型器展开平面时,实际宽度比理论宽度的增值,一般取5 10mm。
当充填筒半径r＜75mm时,以A为圆心,2r为半径作圆弧,然后过S点向圆弧做切线相接,所得曲线即为近似的拼接曲线。
当充填筒半径r≥75mm时,在X=ʃ3/4πγ区间里以抛物线代替圆弧线,其抛物线方程式为y=16x2;然后过S点向抛物线作切线,在X=ʃ3/4πγ处相接。
拼接线求出后,将薄板沿拼接线剪开,再卷制和焊接成成型器。板厚一般取1 1．5mm,材料为黄铜板。
6结论
该包装机体积小、结构简单、操作方便、适应性强;采用单片机控制,生产过程完全自动化。在关键部件设计上,应更加注重优化设计,完善功能要求,以提高该机的整体工作性能。
参考文献:
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[10]张聪．自动化食品包装机[M]．广州:广东科技出版社,
2003:25－56．
The Main Structure Design of Liquid Vertical Automatic Packaging Machine
Zhang Kai,Hao Jing
(Nantong Vocational University,Nantong226007,China
Abstract:At present our country packaging machinery constantly developing,its market prospect very impressive,pack-aging machinery technology requirements are constantly improved．On the market now mostly packaging machinery struc-ture is complex,cost is high,more suitable for large packing enterprise,the small and medium－sized enterprise to bear．Therefore,the liquid vertical automatic packager for structure design and ascertain the main technical parameters．This machine has small,simple structure,low cost,easy to grate malfunction etc．
Key words:automatic packaging machine;vertical;liquid;structure design

中药现代化研究与分析化学
作者:梁逸曾
作者单位:中南大学,化学化工学院,中药现代化研究中心,湖南,长沙,410023
刊名:

广西师范大学学报(自然科学版
英文刊名:JOURNAL OF GUANGXI NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION年,卷(期:2003,21(z4

#技术讨论 !
连续波钻井液脉冲发生器结构设计探讨
3
王智明
1, 2
　 菅志军 2　 李相方 3　 贺麦红 2　 许朝辉
2
(11吉林大学机械学院 　 21中海油田服务股份技术中心 　 31中国石油大学 ・ 北京
　　 摘要 　 石油钻井过程中随钻测量的参数越来越多 , 为把这些参数快速有效地传至地面 , 研制
一套高速率钻井液脉冲遥传系统势在必行 。 解释了钻井液脉冲发生器连续波发生机理 , 介绍了连 续波钻井液脉冲发生器及发电机短节的基本组成 、设计方案 、基本结构 、工作原理以及信号的编 码与解码方式等 。 对研制连续波钻井液脉冲发生器具有一定的指导作用 。 　　 关键词 　 随钻测井工具 　 连续波钻井液脉冲发生器 　 编码与解码 　 结构设计
引 　　　 言
钻井液脉冲发生器是 L WD 、 MWD (量 、 测井技术 , 率一般为 015~3]
。 近年来国内已 经成功研制了钻井液正脉冲发生器 , 考虑到随钻测 井包括定向参数 (方位 、倾角 、工具面角 、伽 马 、 电阻率 、 中子密度 、中子孔隙度等多个参数 , 而且资料显示 , 国外已经研制出了随钻声波测井 、 随钻地震测井 、 随钻核磁共振测井及随钻地层测试
等井下仪器 [2]
, 随钻测量的参数越来越多 , 显然 正脉冲发生器的传输速率已难以满足要求 。 由于井 下信息量越来越大 , 对传输速率的要求也越来越 高 , 为把井下数据快速有效地传输到地面 , 满足生 产作业对多个参数实时获取的要求 , 研制高速率的 钻井液脉冲井下信息遥传系统势在必行 。 连续波钻 井液脉冲发生器比正脉冲发生器传