青海省是資源大省，在各類礦產資源中鹽湖資源占有舉足輕重的地位，鹽湖資源的遠景儲量和查明儲量均居全國之首，其查明儲量為533億t。對於我省鹽業生產企業來說，除了交通運輸能力、地理原因外，工業原鹽的計量包裝一直是製約原鹽生產的“瓶頸”之一，長期未能得到解決。

原鹽的計量包裝之所以成為一個行業內的難題，是和原鹽的物理、化學特性分不開的。從鹽湖采挖出的原鹽顆粒度極不均勻、含水率較高，即使經過堆坨蒸發處理後還是極易板結成塊，在鹽坨表麵形成一層厚約20～30cm的鹽蓋，鹽蓋的形成減弱了鹽坨的蒸發效果，致使原鹽含水率依然較大，鹽坨內的原鹽再次板結成塊，顆粒度依然不均勻。另外，鹽的腐蝕性極強。原鹽的這些特性給機械秤、電子秤的準確計量帶來不利影響，表現在：一是顆粒度變化較大，使原鹽進入計量裝置時的落料衝擊不均勻，造成計量裝置工作不穩定或生產效率低；二是含水率大，使原鹽易粘結在計量容器中，造成計量後誤差；三是腐蝕性強，影響計量設備中機械裝置及電子元件的正常工作。這些也是目前國內包裝秤(包括電子秤)不能完全適用於原鹽計量包裝的主要原因。

1舊式杠杆計量包裝秤和電子計量包裝秤的應用與不足

1.1舊式杠杆計量包裝秤

上世紀70年代，由北京輕工業設計院設計的杠杆式自動計量包裝秤在內蒙及我省的一些主要鹽業生產廠家中投入使用。該秤設計的有效計量重量為100kg，為全機械結構，計量誤差基本能滿足當時的鐵路運輸及行業標準。

該秤由自流式料倉為其供料，料倉門通過杆件與杠杆的料鬥支承相聯，在料鬥計量完成並向下運動時，杆件隨之關閉料門，停止對料鬥的供料。秤體下端有集料鬥，工作時，灌包人員手持鹽袋並將其套在集料鬥出料口接鹽。

在投入生產後發現，該計量秤存在重複精度低、噪聲大、調整頻率高、出料口沒有自動夾袋裝置而使操作人員的勞動強度大等缺點。進入20世紀80年代，相關部門提高了對計量包裝的要求，該秤的計量誤差很難達到原鹽使用廠家和鐵路運輸部門的要求，國內各鹽業生產廠家基本停止了對該秤的使用，而采用生產效率較低的磅秤進行計量包裝。

1.2電子包裝秤

20世紀90年代，在糧食、化肥、飼料、化工等計量包裝應用領域，電子計量包裝秤的應用較為普遍，這些物料的粒度、濕度相對均勻，流動性較好。電子計量包裝秤的主要工作元件為稱重傳感器，在使用中，它具有重複精度高、自動化程度高等優點。在鹽業生產企業裏，電子計量包裝秤隻能應用於粒度較細、濕度均勻的精煉鹽及粉洗鹽的計量包裝，對原鹽計量包裝依然存在計量不穩定、故障率高、維護成本高等不足。我省幾個鹽業生產廠家的電子計量包裝秤因不能滿足使用要求而閑置廢棄。

2新型杠杆式計量包裝秤的設計思路

為滿足我省鹽業生產企業的生產要求，設計可靠性和穩定性更高、操作維護更方便的計量包裝秤勢在必行。

2.1供料係統的設計

從上麵的分析中可知，自流式料倉很難實現連續均勻供料。除此之外，目前國內類似設備中還有皮帶機供料、電磁震動式供料和螺旋輸送機供料三種方式。皮帶機供料方式適用於物理狀態較穩定的粉狀物料，電磁震動式供料適用於流動性好的物料，這兩種方式均無法滿足原鹽的實際工況。螺旋輸送器供料不但能實現連續均勻的供料，同時還可以通過螺旋對鹽料的擠壓使輸出的鹽料粒度趨向均勻。因此，新型計量包裝機供料係統采用螺旋輸送器供料。

為實現供料的精確控製，應合理選配螺旋軸驅動電機。螺旋軸轉速越快，供料速度就越快，生產效率就越高，但轉速越高，螺旋軸的慣性就越大，當計量已經達到標準重量時，螺旋軸在慣性作用下的轉動則會造成計量後誤差。因此，在計量包裝秤中的電動機應有良好的製動性能。新型計量包裝秤供料係統中選擇錐形製動電機作為動力。

螺旋軸的設計轉速、螺旋軸節距和直徑應合理確定。若螺旋軸葉片的直徑越大、節距越長，一個節距螺旋內所存的鹽料就越多，鹽的慣性就越大，同時，螺旋軸葉片與出料口構成空間的隨機變化也就越大，使得計量完成後因供料未完全終止而引起的計量後誤差變化過大；若螺旋軸葉片直徑過小、節距過小，螺旋輸送器的輸送能力變小，則計量秤的生產率偏低。此外，節距過小，會導致螺旋供料器對物料的適應性變差，“吃粗糧”的能力降低。因此，合理地確定螺旋軸葉片的直徑和節距可有效地消除計量包裝秤的計量後誤差。螺旋軸的轉速應在滿足實際生產效率的前提下盡可能降低，因為螺旋軸轉速過高，螺旋葉片切線速度也會過高，此時進料口的鹽料因葉片的高速拋摔使得螺旋輸送器內容納的鹽料減少而影響實際進料速度。

2.2計量裝置的設計

計量裝置是杠杆秤的核心部分，主要由計量和翻料兩部分構成。計量杠杆是主要的工作部件之一，若杠杆的體積過大，整個計量秤的體積也大，造成使用和維護不便，因此，在新型杠杆式計量包裝秤設計中，應合理地確定計量杠杆的結構、尺寸、杠杆比、支承方式等，這也是計量裝置設計的重心。翻料鬥的設計是新型杠杆式計量包裝秤設計中的難點之一，因為翻料鬥聯接在計量杠杆上，若引進動力驅動裝置實現計量後的放料，會造成計量裝置的結構過於複雜，降低計量裝置工作的可靠性。本設計采用新型杠杆秤計量裝置基本結構(見圖2)，就可簡便有效地完成計量後的自動放料和回位。

整個計量裝置由對稱放置於杠杆左端的兩個支承刀口支承於秤體的刀架上，杠杆支承刀口左端由可調整杠杆水平的兩個調整螺釘限位，調整螺釘位於秤體上，正對著杠杆支承的豎直中心，計量鬥內無鹽時，杠杆支承刀口右端重量大於左端，由於有兩個限位螺釘限位，杠杆處於水平位置。當計量鬥上端的螺旋輸送器向其供料時，若計量杠杆支承刀口左端重量稍大於右端，則杠杆開始以支承刀口為中心發生逆時針轉動，杠杆的微動觸動了安裝在杠杆最右端的上部的行程開關，切斷螺旋輸送器的電源，螺旋輸送器停止工作，一次計量完成。為保護行程開關不受杠杆右端的過度擠壓，杠杆右端設有限位塊，行程開關被觸發後由限位塊承受杠杆右端的壓力。

下端翻料部分是由兩個對開的翻料鬥、電磁鐵和翻料鬥支承等組成。翻料鬥的支承中心平行於電磁鐵的吸合平麵，並通過翻料鬥的質心。計量秤啟動後，翻料鬥兩側的兩對電磁鐵吸合，吸合力大於計量鬥滿鬥時鹽料對翻料鬥的側壓力。翻料鬥側板與水平方向所成夾角大於鹽的安歇角(即≥40°)，以保證電磁鐵斷電後，計量鬥的鹽料在自重下可以全部迅速下落到下端的集料鬥內實現灌包。鹽料放完後，翻料鬥在重力作用下自動回位到初始位置，此時，電磁鐵已處於加電狀態，待翻料鬥自行回位到初始位置後，電磁鐵再次吸合。

在設計計量杠杆時，杠杆比（杠杆支承刀口左端與右端臂長之比）的確定須考慮以下因素：

·杠杆右端的杠杆臂應有足夠的強度和剛度，本設計方案中杠杆臂的截麵形狀為“T”形。

·杠杆比過大，則杠杆支承刀口右端的長度過長，相應對杠杆臂的強度、剛度要求高，也使杠杆左端的兩個調整螺釘受力過大，使用壽命縮短。

·杠杆比與杠杆兩端的實際重量比應合理匹配，以使砝碼的重量和體積不至於太大。

·根據杠杆比合理分配砝碼和遊碼的重量，以使計量秤的調整範圍略高於標準計量範圍（定量秤的稱量範圍），以適應原鹽的物理特性。

計量鬥與計量杠杆的鉸接可以很好地解決供料不均勻時計量鬥內鹽料的質心和形心不重合的問題。對於計量杠杆來說，計量鬥內如果發生質心與形心不重合現象時，相當於計量杠杆左端鹽料重心在水平方向上發生了偏移，這種因供料不均造成鹽料質心的偏移將極大地影響計量精度。因此，在結構設計中，應合理配合杠杆支承內軸承的尺寸，過盈量大，軸承的轉動阻力矩就大。這一原則也適用於翻料鬥鉸接的設計。翻料鬥設計中，翻料鬥的側板與水平方向的夾角過大，雖然能使落料速度加快，但翻料鬥豎直方向尺寸也增大，整個秤體的高度隨之增高。翻料鬥支承在豎直方向上的延長線必須通過翻料鬥的質心，且翻料鬥的支承點與其質心的連線應與電磁鐵的吸合麵平行。這樣，既能保證翻料鬥放料後的回位，也能減輕對開式翻料鬥回位時撞擊的噪聲。

2.3夾袋裝置的設計

夾袋裝置在國內各種包裝秤中的應用比較普遍，主要有機械式和氣動式兩類。氣動式夾袋裝置的動力為雙作用氣缸，整個氣路環節中的零部件較多，各類控製閥及密封件在原鹽生產環境中故障率較高，維護成本也高。機械式夾袋裝置設計中利用機械裝置的自鎖來實現夾袋，更能滿足原鹽生產計量包裝的要求，設計原理見圖3。

計量包裝秤

驅動盤的旋轉運動經驅動杆、限位板等的共同作用轉化為驅動杆的上下運動，當驅動杆轉動到圖示位置時，夾袋杠杆運動到死點位置，因與驅動盤聯接的渦輪減速器減速比較大，其反向阻力矩也大，故夾袋杠杆被鎖死在圖示位置，夾袋杠杆下端的橡膠板將鹽袋夾死在集料鬥的出料口處，實現灌包時的夾持。

鬆袋時，驅動電機反轉，驅動杆向下運動，則鹽袋被釋放。夾袋裝置的設計應根據實際所需要的套袋間隙反算出驅動盤的最大行程。行程過小，鬆袋後的間隙太小，操作人員套袋困難；行程過大，夾袋裝置的動作時間相應延長，且整個夾袋裝置的體積隨之增大。

在結構設計中，鉸接部分可采用軸套式滑動軸承，以減小鉸接部分的幾何尺寸；橡膠板與夾袋杠杆的聯接方式應以拆卸方便為原則。

2.4電器控製係統的設計

電器控製係統將以上供料係統、計量裝置和夾袋裝置三個主要工作部分聯係起來，構成一個完整的計量包裝秤的工作流程。

控製係統由螺旋輸送器工作循環、翻料鬥開啟閉合循環和夾袋鬆袋循環構成。其中夾袋鬆袋循環是由操作人員人為控製的，其他兩個循環均為自動完成。係統工作開始時，電源開關閉合，翻料鬥自動吸合，並啟動螺旋輸送器開始供料。當計量杠杆完成計量後，若夾袋部分不動作(不套袋)，則計量鬥內的鹽料因翻料鬥的電磁鐵處於吸合狀態而停留在計量鬥內，此時控製螺旋輸送器的行程開關仍然被計量杠杆右端壓著而不能起動。當夾袋裝置因套袋而觸動夾袋開關時，夾袋電機驅動夾袋杠杆，一直運動到夾緊位置，同時，夾袋限位開關觸發，使翻料鬥電磁鐵斷電，計量鬥內的鹽料因自重落入其下端的集料鬥，並實現灌包。翻料鬥放料完成後自動回複到吸合位置，計量鬥內的鹽料釋放使計量杠杆回到水平位置，計量杠杆右上端的行程開關被放開，螺旋輸送器再次被啟動，開始第二次供料。

灌包完成後，鹽包因鬆袋延時繼電器的延時，仍夾持在集料倉的出口上，延時時間和取袋、套袋的動作時間之和大於螺旋供料器的供料完成時間，因此，在第二次套袋之前，計量鬥內的第二次供料已經結束，保證了計量包裝秤的灌包效率。

3結束語

我省湖鹽資源極其豐富，是工業原鹽的生產大省，原鹽的計量包裝一直未能得到很好地解決。內地鹽料計量包裝設備生產企業所生產的計量包裝設備多以海鹽、井鹽為設計對象，不適宜湖鹽的計量包裝。基於上述設計思路研製的新型杠杆式計量包裝秤，已在省內部分鹽業生產企業投入使用，具有計量穩定、效率高、維護方便、性價比高等優勢，較好地解決了我省原鹽計量包裝的生產難題。

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