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大米气调保鲜包装机的称量机构的试验研究二

3 计量机构的试验研究

国内外散粒料的自动计量装置，可分为容积式和称重式两大类。容积式结构较为简单，但计量精度不高，结构也不紧凑，因而不宜用于有一定精度要求或较大计量的物料包装。称重式一般有机械式、机械电子式、电子式三种。机械式自动计量装置体积大、笨重而精度低，速度慢，现代已很少采用。 第一阶段设计和试制的是机械电子式自动称量装置，如图1所示。机械部分选用市售的10㎏机械台秤，将秤盘改为称料斗（带充料门），对砝码挂钩进行了改造，以实现了砝码自动两段加载，再加上光电控制器，便可以控制下料器以实现自动称量。

砝码自动两段加载的工作示意图见图2。作为杠杆机构的机械秤，在称量过程中，落以各查询料冲击力对其工作稳定性影响很大，为了解决这一问题，采用了砝码自动两段加载的办法。在开始称量时，砝其中包括围栏系统码中的一个X（例如200由于尺寸稳定性较差克），支撑在支撑座上（图2之上图），并不加载到杠杆上，这样加载到杠杆上的砝码仅为设定称重量-X=Y，当料斗中的物料+落料冲击力达到Y时，杠杆便上抬，砝码X就离开了支撑座，它的重量加载到杠杆上，克服了杠杆上抬的惯性，杠杆按设定称重量重新进行平衡。平衡结果若杠杆仍可上抬一点，下光电开关感知，关闭大下料口。小下料口继续落料，直至杠杆徐徐上抬到水平位置，上光电开关感知，关闭小下料口。光电控制器图见图3。

该装置的最大优点是，结构简单，成本很低，称量精度也能满足要求。但是，由于不同设定称重量对应的残留料柱重量及其冲击力不同，需要由设定称重量值减去不同的值来进行修正，这在使用操作上很不方便。加之，机械电子式自动称量装置结构尺寸要大一些，致使整机尺寸较大。所以，在经过试验之后，便放弃了这一方案。

样机正式采用的是电子式自动称量装置，它是直接在市售的电子秤上，安装带充料门的称料斗而成。市售的电子秤是经国家计量部门检定过的标准产品，其精度为1/3000（精度高于1/3000者为电子天平），最大称量为3㎏、6㎏、15㎏等。由于该包装机最大称量为5㎏，加上称料斗的重量，已经大于6㎏，便只有选择15㎏的电子秤，其分辨率为5 g。电子秤的自动称量由单片机为核心的称量控制器控制，其面板上有两个显示器，一个显示重量值，一个显示各种设定值或包装的袋数，并有相应的各种设定键。称量控制器输入的除称重信号外，还有允许称重、停止称重、倒料状态等，而称量控制器输出的信号有倒料、充气、大、中、小料门控制等，直接输出220V控制各电磁阀开关，如图4所示。从电子秤内单片机的串口取出电子秤的称重信号，直接输入称量控制器，由控制器依据大量实验行业集中度更加明显数据而编制的软件去控制大、中、小料门的开闭，并由面板上的显示器将重量值显示出来。

该电子式自动称量装置经实验，称量5 kg大米100次，其平均重量为4991.9 g（即平均误差为8.1 g），标准差为4.9 g，最大误差为15 g，其出现概率为2%。平均称量时间为2.5S。

自动倒料充填机构是电子式自动称量装置的一个必不可少的部分，它实际上是称量斗的可控制斗底。但是，为了保证称量精度，在称量时控制部分不能接触斗底，只有在倒料充填时控制部分才能接触斗底进行工作。为此试验了几种方案，最终选择气缸下拉式，在斗底加上平衡重块，回位弹簧很软，冲击力小。这种倒料充填机构结构简单紧凑，反应迅速，工作可靠。

4 结束语

作为大米气调保鲜自动包装机的关键部件之一的自动称量装置，采用自重直流型下料机构，结构简单、紧凑，同时用双料口（双门）、三料口（三门）、四料口（四门）下料器进行实验对比，结果表明三料口下料器在解决称量的高精度和称量的高速度之间的矛盾方面明显地优于双料口下料器，而又与四料口下料器较为接近。机械电子式自动称量装置结构简单，成本很低，称量精度也能满足要求；但是尺寸较大，且自动化水平不够高。电子式自动称量装置是直接在市售的电子秤基础上增加称量控制器而成的，因此电子秤本紧缩实验身的精度和检定便不存在问题。这样研制出的大米气调保鲜自动包装机的自动称量装置但是复合材料的生产进程依然复杂，最大称量5 kg时的误差不大于15 g，平均称量时间为2.5S，不仅能完全满足大米气调保鲜包装对高速度和高精度的要求，而且结构简单，工作可靠，成本低廉。

(作者：张萃明 刘建伟 徐润琪 包清彬 )

包装与食品机械

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