基于离散单元法的重力式自动称重方法研究

摘要

自动包装系统应用广泛，自动称重是其关键技术之一，需要满足“高产率、快落料、密封防尘、自动校准”等要求。本文根据自动包装系统的需求确定了称重设备的必备功能和性能指标，研究了重力式自动称重方法，对称重原理进行了设计与分析，采用“模块化”方法将称重设备划分为储料模块、给料模块、称量模块和装袋模块，设计了称重设备的机械结构，并制定了装配测试方案。
　　采用重力式二级变速给料的定量称重方法，重力式落料可以实现设备快速落料，最小装袋落料时间为0.5s。二级变速给料即通过改变料门开口大小调整落料速度，实现粗、细给料，既保证精度又能快速落料，取得了称重速度和称重精度的统一。
　　在称重设备的设计中，通过改变料斗开口方向和形状使之与气缸组配合，实现包装袋袋口的自动密封，减少冗余机构。提出了一种改进的自动校秤装置，通过减轻受载，实现设备轻量化设计并减轻材料疲劳、延长设备寿命。在同一工位完成了多个工序，简化动作逻辑，加强机构间配合，利于缩短作业周期。
　　采用离散单元法对粒料流动特性进行了研究，分析了不同存仓开口对落料速度的影响，落料面积越大落料越快，物料下落时发生二次松散，但稳定流动时的平均质量流率恒定。利用所述方法和结论对称重流程进行时序和受力分析，验证了所设计的称重设备能够满足产率指标和精度要求。
　　设计完成了自动称重设备，实现了全自动粒料包装系统的集成，达到1440包/h的高产率，与市场同类产品相比，具有较强的竞争力，能够促进用户产线升级。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源、研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作和内容

2 称重设备需求分析及总体方案设计

2.1 全自动粒料包装系统需求分析

2.2 称重设备需求分析

2.3 总体方案设计

2.4 本章小结

3 称重设备机构设计

3.1 储料模块设计

3.2 给料模块设计

3.3 称量模块设计

3.4 装袋模块设计

3.5 机构设计结果

3.6 本章小结

4 基于离散单元法的落料特性研究

4.1 关于散粒体流动的研究

4.2 离散单元法简介

4.3 落料模拟分析

4.4 本章小结

5 称重流程仿真分析

5.1 豆粕落料过程分析

5.2 豆粕给料过程分析

5.3 称重指标影响因素分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献