■計(jì) 玲

(上海高星包裝機(jī)電制造有限公司，上海 201613)

現(xiàn)代飼料加工工藝在末道工序中廣泛使用定量包裝秤，將成品按要求的重量定量計(jì)量后進(jìn)入包裝袋，經(jīng)縫包后進(jìn)行銷(xiāo)售。客戶對(duì)飼料產(chǎn)品的要求除產(chǎn)品質(zhì)量、包裝外觀，防潮性能、保質(zhì)期外，也注重對(duì)包裝袋內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量是否符合要求，即對(duì)計(jì)量精度提出了更高的要求。

根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG564-2002《重力式自動(dòng)裝料衡器》檢定規(guī)程，飼料行業(yè)所使用包裝秤精度為X（0.2）級(jí)。

根據(jù)計(jì)量檢定規(guī)程JJG564-2002，一般飼料包裝X(0.2)級(jí)的最大允許偏差見(jiàn)表1。

現(xiàn)代飼料工業(yè)所生產(chǎn)的雞、豬、水產(chǎn)、特種動(dòng)物等飼喂用飼料的物理形狀，一般分為顆粒狀料、粉狀與片狀飼料和2～3種形狀料滲合在一起等，有些飼料還具有一定的黏性，其密度差異較大；因此，科學(xué)地設(shè)計(jì)與選擇喂料形式是確保包裝精度關(guān)鍵所在。

表1 JJG564-2002 X(0.2)級(jí)的最大允許偏差

1 傳統(tǒng)飼料包裝秤典型的喂料形式

傳統(tǒng)飼料包裝秤的喂料形式分為皮帶喂料器、螺旋喂料器和重力喂料器三類，其主要結(jié)構(gòu)與工作原理如下所述：

1.1 皮帶喂料器

皮帶喂料器是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器上皮帶輪驅(qū)動(dòng)皮帶輸送機(jī)，強(qiáng)制將物料送入秤斗內(nèi)稱量。

皮帶喂料器主要適用于流動(dòng)性比較差，顆粒粒度不均勻與略具黏性的物料。從進(jìn)料經(jīng)皮帶輸送排料進(jìn)入定量秤，整個(gè)過(guò)程都是在一個(gè)密閉箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行，皮帶輸送機(jī)僅通過(guò)一根伸出軸端，由皮帶輪驅(qū)動(dòng)。皮帶運(yùn)行速度快慢可進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有擋料機(jī)構(gòu)，在快進(jìn)料時(shí)上升，增加料層厚度相應(yīng)控制包裝速度；在慢進(jìn)料時(shí)下降，減少料層厚度，相應(yīng)提高包裝精度。擋料機(jī)構(gòu)的上升和下降均由氣缸控制。在箱形結(jié)構(gòu)出料處設(shè)置由氣缸作用的截料門(mén)，物料達(dá)到秤斗設(shè)定的重量時(shí)，截料門(mén)迅速關(guān)閉。皮帶喂料器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 皮帶喂料器結(jié)構(gòu)

控制包裝精度主要因素——驅(qū)動(dòng)電機(jī)：

擋料門(mén)、截料門(mén)的動(dòng)作和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)都應(yīng)在儀表控制下配合運(yùn)行。為了提高精度和速度，驅(qū)動(dòng)電機(jī)有幾種選擇：

①使用2/12極電動(dòng)機(jī)來(lái)達(dá)到快喂料和慢喂料的目的。

②使用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到快喂料和慢喂料的目的。

使用2/12極電動(dòng)機(jī)切換速度變化快，另外由通過(guò)控制料層斷面大小的擋料門(mén)，能有效的控制皮帶秤的包裝速度和精度。試驗(yàn)結(jié)果表明：在維持X（0.2）級(jí)精度情況下能達(dá)到11包/min的包裝速度，而變頻器控制很難達(dá)到上述數(shù)據(jù)。

1.2 螺旋喂料器

螺旋喂料器是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng)螺旋軸，強(qiáng)制把物料推向出料口，送入定量秤斗內(nèi)稱量。螺旋喂料器主要適用于帶有一定流動(dòng)性的粉狀物料。整個(gè)螺旋喂料器在一個(gè)管狀密閉空間內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，輸送物料損耗小，當(dāng)物料被推出管狀密閉空間時(shí)落下，下部有一個(gè)截料門(mén)，當(dāng)落下到秤斗內(nèi)物料達(dá)到設(shè)定重量時(shí)，截料門(mén)迅速關(guān)閉。

為了使包裝秤達(dá)到一定的速度（即生產(chǎn)能力）和一定的精度，一般采用兩個(gè)螺旋同時(shí)工作，其中一個(gè)是直徑偏大的螺旋喂料器，以保證一定的包裝速度，即快喂料，另一個(gè)是直徑偏小的螺旋喂料器，以保證一定的包裝精度，即慢喂料，并且通過(guò)變頻器，針對(duì)不同物料不同稱重量，調(diào)整慢喂料器的旋轉(zhuǎn)速度，以達(dá)到要求的精度。螺旋喂料器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 螺旋喂料器結(jié)構(gòu)

1.2.1 針對(duì)客戶特殊要求—長(zhǎng)雙螺旋喂料器的產(chǎn)生

某些原來(lái)手工包裝物料的客戶，要求使用螺旋喂料包裝秤來(lái)包裝，這時(shí)螺旋喂料器進(jìn)料口位置很低，必須設(shè)計(jì)比較長(zhǎng)的斜置雙螺旋喂料器，這種雙螺旋喂料器進(jìn)出料口中心線距離可超過(guò)3 m以上。

設(shè)計(jì)這種長(zhǎng)的斜置螺旋喂料器，必須考慮喂料器的剛性、電動(dòng)機(jī)功率的增加、盡可能少的殘留、和客戶清理的要求，以使這種包裝秤能正常工作，達(dá)到要求的速度和精度。

1.2.2 適用小包裝的螺旋喂料器—單螺旋喂料器

對(duì)于稱量要求較少的粉狀料定量秤，譬如2～5 kg/包的粉狀料包裝，考慮物料流動(dòng)和量少，一般都采用單螺旋喂料器，可以垂直、水平、傾斜布置。為了滿足精度要求，采用了2/12極電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單螺旋喂料器的動(dòng)力，同時(shí)螺旋喂料器傾斜布置，消除落料差造成的影響，此類單螺旋喂料器安裝在每包2～5 kg的包裝秤上，可有效控制在10～25 g的精度范圍內(nèi)，達(dá)到X（0.5）級(jí)的精度。

1.2.3 螺旋喂料器的擴(kuò)展—多排系列微量配料秤

在飼料行業(yè)中有多種甚至幾十種粉狀微量元素按預(yù)定的重量添加到飼料中，然后進(jìn)行混合，由此而開(kāi)發(fā)了適用于微量配料秤。配料秤主要由盛料斗、螺旋喂料器、帶有傳感器的稱量斗、輸送機(jī)及機(jī)架組成。幾臺(tái)或幾十臺(tái)螺旋喂料器分別把含有幾種或幾十種微量元素的物料送入一個(gè)或幾個(gè)稱量斗中，依次稱量，然后輸送到混合機(jī)中。

1.2.3.1 工作過(guò)程

配料秤由控制電路發(fā)出信號(hào)，第一臺(tái)螺旋喂料器把物料送入稱量斗，稱量完成后即發(fā)信號(hào)，第二臺(tái)喂料器工作，這樣依次完成所需要的幾種物料稱量后，稱量斗即把所稱物料放入到輸送機(jī)，由輸送機(jī)送入混合機(jī)內(nèi)。然后進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

1.2.3.2 配料秤速度和精度控制—變頻電機(jī)—稱量斗的數(shù)量

如果用6條、8條、10條……20條單絞龍喂料器組合，可以組成微量配料秤，上海高星包裝機(jī)電制造有限公司生產(chǎn)的 6～150 L、8～400 L、6～1 500 L 與 10～600 L系列微量配料秤見(jiàn)圖3。

圖3 6～1 500 L與10～600 L微量秤

其螺旋喂料器都是用變頻電機(jī)控制，微量秤的配料周期一般都比包裝秤包裝速度長(zhǎng)，當(dāng)配料種類較多時(shí)，長(zhǎng)的配料周期與混合機(jī)速度不能匹配時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)分組同時(shí)配料。

1.3 重力喂料器

重力喂料器主要適用于流動(dòng)性較好的顆粒狀物料。物料依靠自身的重量，自動(dòng)流入喂料器，由喂料器截料門(mén)控制進(jìn)入稱斗內(nèi)的物料重量。顆粒料的大小必須小于流入截面的1/10倍以下，且顆粒料應(yīng)無(wú)黏性，易于流動(dòng)。

重力喂料器在一個(gè)箱形殼體內(nèi)，安裝由氣缸控制的截料門(mén)，截料門(mén)應(yīng)有快慢喂料功能，圓弧門(mén)具有二扇門(mén)的結(jié)構(gòu)，其中一扇門(mén)開(kāi)口大小可調(diào)整，通過(guò)這二扇門(mén)實(shí)現(xiàn)快慢喂料。也有在一根軸上安裝一扇大門(mén)和一扇小門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)快慢喂料的功能，它們都是依靠?jī)蓚€(gè)氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)大的開(kāi)口和小的開(kāi)口。

調(diào)整大小門(mén)開(kāi)口截面的大小和控制門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間及門(mén)的配合成為控制包裝速度和精度的關(guān)鍵之一。此類喂料器最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但是適用范圍較窄、計(jì)量精度不穩(wěn)定。

1.3.1 提高重力喂料器定量包裝秤包裝精度措施—加裝振動(dòng)喂料器

振動(dòng)式喂料裝置主要是針對(duì)流動(dòng)性好的顆粒狀的物料或無(wú)黏性粗粉狀物料采用的一種喂料方式，采用電磁振動(dòng)的方式，用可控硅調(diào)制，從而改變振幅也就是給料速度。重力喂料器的快喂料和慢喂料由截料門(mén)控制，而振動(dòng)喂料器起精細(xì)喂料或者是補(bǔ)充喂料的功能，當(dāng)截料門(mén)關(guān)閉后振動(dòng)喂料器工作，這樣可大大提高包裝秤的包裝精度。組合成重力振動(dòng)喂料器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4，控制過(guò)程流程見(jiàn)圖5。

圖4 重力振動(dòng)喂料器結(jié)構(gòu)

1.3.1.1 工作原理

在重力喂料器結(jié)構(gòu)上加裝1臺(tái)微型振動(dòng)喂料機(jī)，微型電振動(dòng)喂料機(jī)是一種新型的給料設(shè)備，具有如下特點(diǎn)：

體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、運(yùn)行費(fèi)用低；由于采用了共振原理，因而消耗電能?。徊捎每煽毓璋氩ㄕ鞴╇?，在使用中可以無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)給料量；在給料過(guò)程中連續(xù)地被拋起，明顯降低給料槽的磨損。微型電振動(dòng)喂料機(jī)性能和基本參數(shù)表詳見(jiàn)表2。

圖5 重力振動(dòng)喂料器控制過(guò)程流程

1.3.1.2 使用情況

深圳某飼料廠使用Tgv5 2～5 kg重力振動(dòng)喂料型式的包裝秤，其每包計(jì)量精度可達(dá)到X(0.5)級(jí)，客戶反映良好。泰國(guó)某米廠使用秤TGV8010振動(dòng)喂料器的包裝包裝大米計(jì)量數(shù)據(jù)記錄表見(jiàn)表3。

從表3得出：在8包/min，15 kg/包，記錄10次平均精度是10 g；在8～10包/min，49 kg/包，記錄8次平均精度是0.06%；在7包/min，49 kg/包，記錄10次平均精度是0.02%。

由數(shù)據(jù)分析可知，由于加裝了一個(gè)振動(dòng)喂料器，使整個(gè)包裝精度大大提高[按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定X(0.2)的精度是0.2%]，比設(shè)計(jì)指標(biāo)提高了10倍以上。

2 結(jié)語(yǔ)

選擇喂料器是否合適是決定一臺(tái)包裝秤性能，特別是速度、精確度穩(wěn)定性的關(guān)鍵之一；根據(jù)物料的特性對(duì)包裝秤喂料器進(jìn)行合理搭配組合可大大提高包裝秤精度或速度，還可以滿足其它特殊需要。由此可推論，如果要應(yīng)對(duì)不同的物料特性，可以選擇不同類型的喂料器以滿足精度速度要求，組合成由多種喂料方式構(gòu)成的組合秤。提高重力喂料器定量包裝秤包裝精度，加裝振動(dòng)喂料器是提高精度的有效措施。

表2 微型電振動(dòng)喂料機(jī)性能和基本參數(shù)

表3 泰國(guó)某米廠包裝大米計(jì)量數(shù)據(jù)記錄