LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计-开题报告及毕业设计论文
本科毕业设计（论文）
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
学院机械工程学院
专业机械电子工程
班级XX
姓名XX
指导教师XX
20XX年XX月
本科毕业设计（论文）
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
学院机械工程学院
专业机械电子工程
班级XX
姓名XX
指导教师XX
20XX年XX月
D.摘要
在现代化很多产品生产中称重的准确度是产品的重要质量指标之一，它直接影响生产厂家的经济效益和消费者的利益。由于机械常有灵敏度低、存在接卸死区、精确度差、控制动作慢的缺点所造成的机械误差比较大。随着机械自动化水平的不断提高，自动控制技术在生产称重中应用越来越多，在粮食、化肥、饲料和轻工业等行业中都有广泛应用。
本设计选用的是LC-20型号的粮食自动称重系统，通过对其进行总体性能分析，按任务书要求满足其各个技术指标，最终确定了一些结构参数，并对粮食自动称重系统进行了强度校核。
计量装置在粮食自动称重控制系统中占有十分重要的地位。计量装置大体上分为以下几部分的设计：储料仓、支架、上下开门机构、称量斗、漏斗以及夹紧装置。储料仓对输送过来的粮食进行存储，通过电气控制开关门的气缸运动来实现对上下门开关机构对粮食进行分流，将称重传感器信号反馈给控制装置，使流入称重装置的粮食质量是我们提前设定好的参数，完成对粮食的准确称重，下开关门将粮食放入袋中，完成一次称重。此外，开关门机构要设计向两边同步运动，并对框架结构进行强度校核。
关键词粮食自动称重系统，计量装置，称重传感器
E.Abstract
In the modernization of many products in the weighing accuracy is one of the important quality index, it directly affects the economic benefit of manufactures and consumers. Due to the mechanical city has low sensitivity, precision, dead, presence of unloading control slow defects caused by mechanical error is big. With the machinery and constantly improve the level of automation, automatic control technology in the production of weighing has been increasingly applied in food feed, fertilizer, and light industry and other industries are widely used in.
The design uses the LC-20 type automatic weighing systems for grain, through analysis of their overall performance, in accordance with the requirements of the task book to meet their various indicators, and ultimately identified a number of structural parameters, and automatic grain weighing system Strength Check.
Metering device in the automatic weighing system in grain is very important position. The design of the metering device can be broadly divided into the following sections: Storage bin、framework structure、The door body、Weighing hopper、Funnel and Clamping device. Through transmission from grain for storage, up and down the door switch to divert grain agencies, through the electrical control switch of the cylinder door campaign to achieve the action, weighing device so that the inflow of grain quality is good, we set the parameters ahead of time to complete the accurate weighing of grain. Organized at the request of the door switch to the simultaneous movement on both side, framework structure and strength checking.
Keywords grain weighing system，metering device，Weighing sensor
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
目录
第1章总述 (2)
1.1 概述 (2)
1.2 国内外发展情况 (2)
1.3 发展前景和技术参数 (3)
第2章总体设计 (6)
2.1 称重方式 (6)
2.2 粮仓形式 (6)
2.3 传动形式 (7)
2.4 输送机的输送能力与计量漏斗计量能力的匹配计算 (8)
第3章计量部分设计 (11)
3.1 框架设计 (11)
3.2 传感器的选用 (12)
3.3 开关门设计 (13)
3.4 夹紧装置设计 (17)
3.5 气压元件的选用 (17)
3.6 焊接工艺 (18)
3.7 强度校核 (20)
第4章粮食自动称重系统其他部分工作原理 (24)
4.1 底盘部分 (24)
4.2 粮食输送部分 (24)
4.3 电气控制部分 (25)
毕业设计小结 (27)
致谢 (28)
参考文献 (29)
附：英文翻译
英文原文
实习报告
查重截屏
1
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
第1章总述
1.1概述
粮食自动称重系统是选用高精度的称重传感器和微型计算机控制相结合的高技术产品。从而实现多种工、农业环境下的各种不同物料的自动称重包装。包括配料系统、输送系统和计量系统等组成的一条自动化称重流水线。称重传感器和微型计算机是实现自动化称重控制和贸易计量的重要部分，在贸易结算、港口计量、交通运输和科学研究等方面都起到了重要作用。称重传感器具有测量范围广、反应速度快、应用面广、使用操作方便、结构简单和便于计算机控制等优点。因而被广泛的应用于交通运输、机械制造、港口和国防等各个领域。
1.2国内外发展情况
50年代电子技术的发展推动了称重器的发展。从60年代出现了机电结合式的电子称重器以来，经过50多年的改进与完善，我国的电子称重器从最初的机电结合式发展成现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术水平和检测试验手段基本达到国际90年代中期水平。电子称重技术由静态称重向动态称重发展，测量特点由单参数测量向多参数测量发展，计量方法由模拟测量向数字测量发展，尤其是对动态称重和快速称重的研究与应用得到快速发展。但总体而言，我国的电子衡器产品数量和质量与发达国家相比还有较大的差距，其主要的差距是技术与工艺不够先进、开发能力不足、工艺装备与测试仪表老化、功能不全、产品的品种规格较少、可靠性和稳定性较差等。
发达国家社会化大生产程度高，粮食生产大都在大农场进行。其机械化水平高，从生产、加工到销售都实现了散装运输。散装运输车辆在国外尤其是在发达国家已经非常常见，且近年来发展迅速。
我国是世界上粮食生产和消费大国。2014年我国粮食产量已突破6亿吨。然而我国的粮食生产比较分散，首先从农户到粮食收购站，再到加工厂、粮店，整个过程都是采用麻袋贮运的，装卸靠人抬肩扛。在一些大型的仓库、加工厂也只是采用了皮带运输机来搬运粮食，机械化程度非常低。因此，发展粮食散装运输不仅可以节省大量人力、物力，还会在很大程度上促进粮食的生产、运输、贮存、加工和销售等环节向机械化发展。
2
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
F.上世纪70年代末80年代初，国内曾尝试采用散装贮运和加工，一些地
方的仓库、粮食加工厂、粮店等部门也都投入了一些资金，来进行粮食散装
设备改装和更新。但是由于长期以来人们一直使用麻袋装卸，进行改变和更
新是个很大的社会性工程，牵涉到粮食生产、运输、贮存、加工、销售等许
多部门协调发展。此外，采用散装运输车还要解决粮食泄漏和雨淋等诸多问
题。因此，短时间内在粮食行业全面实行散装贮运尚存在很大的困难。但是
随着社会化大生产的发展与各行各业现代化、机械化程度的提高，在我国粮
食生产、运输、加工、贮存、销售等环节实行散装，势在必行。
G. 1.2.1如何在我国实行粮食散装运输
1.实行粮食散装运输是一个社会性的工程，首先应该更新人们长期以来的传统观念，大力宣传粮食散装运输和贮存的优势和重要性，介绍发达国家进行粮食散装运输的先进技术和经验，激发人们改变我国在粮食运输上落后现状的信心，促使我国粮食运输向现代化迈进。
2.实行粮食散装运输，必须要有相应的粮食生产、加工、装卸、销售等成套的设备与之配套。依照我国目前的财力物力，在短时间内很难进行全国性的成套配套设施建设。因此，可由部分地区或部门内进行小范围的进行粮食散装加工、运输、销售等工作。比如，依托部分粮食产销业来展开粮食散装运输的开发和研究。这样就可以实现从点到线、由少到多地发展粮食散装运输、贮存，从而逐步实现全面化的粮食散装。实际上，目前某些行业和部门，如加工等部门，相当一部分已经实现了粮食的散装运输，只不过设施简陋，对此需进行改造和更新，来确保粮食散装运输、贮存、加工、销售等的实现。
3.要实行粮食散装运输不仅需要借鉴发达国家的粮食散装运输技术，而且还应该依据我国粮食运输的特点，建立具有中国特色的粮食散装运输体系。根据我国目前的粮食产销政策和制度、粮食种类和运距等特点，开发出相适应的散装运输车辆。
H. 1.2.2粮食散装运输车辆开发研究需注意的问题
对粮食自动称重系统的设计，根据粮食散装的特点，其结构、性能设计必须满足以下要求：
1.对于粮食自动称重系统，其最大的坡角要大于粮食的堆积角。设计时既要考虑到卸粮的要求，又要便于称重系统的设计。对于粮食自动称重系统的设计，要符合一般的粮食称重系统的设计标准。
2.粮食称重系统设计主要解决的问题之一是粮食泄漏。因此，粮食料仓缝隙的封闭性要好，尤其在称重系统的卸料口部分，必须有专门的封闭装置，其封闭功能对卸料口的开启和关闭没有影响。泄露问题是粮食称重系统设计开发研究需解决的首要问题。
3.粮食散装运输车辆加料口和卸料口的开启关闭应该操作方便、灵活、可靠。对半自动、全自动或其它专用粮食称重系统，其结构设计和性能要求应满足各类粮食称重系统的规范标准。
3
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
因此，在我国实现粮食散装运输和开发研究粮食称重系统是目前相应领域研究者所面临的重要课题，粮食散装运输和自动称重系统的实现将促进我国粮食行业迅速发展，创造出我国粮食散装运输的新纪元.
I.1.3发展前景和技术参数
J. 1.3.1自动称重系统的发展前景
K.电子称重器的总体发展趋势是小型化、集成化、模块化和智能化，其技术性能趋势是高速率、高准确度、高稳定性和高可靠性，其功能向称重计量
的信息控制和非信息控制并重的“智能化”功能发展，其性能趋向综合性和组
合性发展。
1.小型化
体积小、重量轻、高度低。用钢板或铝板做秤体的台面，称重传感器既是传感元件，又是力支撑点，极大地减化了秤体的结构，即降低了成本，又提高了稳定性和准确性。大型称重系统已经采用了长方形闭合截面的薄壁型钢板，并排焊接成一个整体竹排式结构的秤体，称重传感器分别安装在最外边两个薄壁型钢板两端的切口内，安装在称重传感器支撑点上的固定支承就是秤体的支承点，这样既减化了承力传力机构，又降低了秤体高度，这是一种很有前途的秤体结构。
L. 2.模块化
在实践生产中，根据各行各业的用户需要，选择标准模块中若干种常用的标准规格。这种模块化分体式结构，不仅提高了产品可靠性、通用性和互
换性，而且也大大提高了生产效率和产品的质量。同时还可以降低成本，增
强企业的市场竞争力。
3.集成化
对于某些种类和结构的电子衡器，例如小型电子平台秤、专用秤、便携式静动态电子轮轴秤、静动态电子轨道衡等，都可以实现秤体与称重传感器，
钢轨与称重传感器，轨道衡秤体与铁路线路一体化。
4.智能化
电子称重器的称重显示控制器与电子计算机组合，利用电子计算机的智能来增加称重显示控制器的功能。使称重器在原有功能的基础上，增加推理、
判断、自诊断、自适应、自组织等功能，这就是当今市场上采用微机化称重
显示控制器的电子衡器与采用智能化称重显示控制器。
5.综合性
电子称重技术的发展规律就是不断的加强基础研究并扩大应用，扩展新技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控
制、信息处理等问题。例如在流量计量专业，如果按照传统的理论和方法建
造一套标准大流量测量系统，价格相当昂贵。如果采用称重法即质量流量法，
4
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
5
只要将重量和时间测量准确，大流量的测量问题就迎刃而解了。
6.组合性
在工业称重计量过程或工艺流程中，不少称重计量系统还要求具有可组
合性，即测量范围等可以任意设定；硬件能够依据一定的工作条件和环境作
某些调整，硬件功能向软件方向发展；软件能按一定的程序进行修改和扩展；
输入输出数据与指令可以使用不同的语言和条形码，并能与外部的控制和数
据处理设备进行通信。
M. 1.3.2技术参数
技术参数及要求：
1.额定计量能力：20吨/小时，计量漏斗容重为1.5t ；
2.设备结构尺寸：≯3800x1800x2300mm ；
3.粮食输送与计量采用分体式结构，计量采用双漏斗交替计量，设备重量控制在5吨以内；
4.输送装置通过可通过拖挂式方式转移场地；
5.输送带的最大输送速度不大于5m/s ，输送装置的重量不大于1.5吨；
6.粮食输送过程中要求不撒料、不漏料，且可输送过程中通过摆动等方式切换计量漏斗。
7.漏斗卸料迅速、开门机构操作方便，可靠性好。 8.称重包装范围 30～100kg
9.系统称重精度 0.2%
电子定量装包秤是采用高精度称重传感器、微电脑控制仪表和国际先进的程控技术相结合的高技术产品。实现多种工业场合的各种不同物料的称重包装。可与配料系统、输送系统、计量系统等以及相应控制系统结合形成一条自动化称重流水线。
N. 系统优势：
1.整个系统采用集散型结构，开放性好、易于扩展、性能稳定可靠,各部
分设备的连接采用现场总线，结构简单、可靠。
2.计算机监控管理功能强大、实时采集、及时显示运行工况及有关数据。
3.故障响应准确及时，可自动显示或打印故障时间、性质和地点，并进
行声光报警。
4.控制模式可分为远程自动、本地自动、本地手动以及本地仪表控制等
操作方式。
5.控制系统具有联锁保护功能。
6.为确保安全运行，系统对被测设备设置各种检测和保护功【4】能。
应用范围：适用于食品、化工、玻璃、塑料、橡胶、建材、水泥、共矿等行业的原料车间中各种粉、片、粒状料的定量包装。
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
6
性能特点：根据需求，可提供大规格包装秤称量精度满足国家四级秤标准 根据不同料性，设计不同的喂料系统 自动化程度高，可靠性强，操作简单,实时数据采集、显示、记录、报警,设备状态显示、报警,喂料参数的手动和自动调整,实时曲线、历史曲线,系统邦
联自诊断功【12】能。
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
第2章总体方案设计
O.2.1称重方式
在设计时，称重系统中采用重力传感器还是采用流量计算的方法来进行计量部分的称重计算。流量控制中要求两个传感器，同时要对粮食时刻密度进行检测，对于不同粮食确定不同的称量系数，这些需要大量的工作和器件及传感器,并且出来的结果未必能如人意。称重传感器可以直接对粮食进行测试、计量并得出结果，不需要繁杂的检测过程。在使用范围和精度上都可以满足系统要求。基于简化系统，节约成本的要求选择称重传感器。传感器选择压力传感器和拉力传感器都可以，根据情况不同选择不同类型的传感器。粮食称重量斗的传感器设计时可以设计成3、4个,一般情况下选择三个传感器,但三个传感器不容易实现将重量平均分配在三个传感器上,所以要选择比规定量程大一些的传感器,不易发生过量的现象。传感器的额定容量选择应使称量斗本身的重量和所称物料的最大重量之和介于几个传感器总额定容量的20%-80%【3】。
2.2料仓型式
固体料仓是储存固体松散物料的容器，它区别于储存气体、液体的容器。气体和液体在常温的自然状态下是无形的物质，松散的固体物料在自然状态下有堆积形态。气体充满于所储存的容器内，以自身的压力对整个容器壁产生作用力。液体盛装在容器里，对液面以下的容器壁，以液柱的静压对不同高度的壁面产生不同的作用力。松散的固体物料盛装在容器里，对物料面以下的容器壁，产生垂直压力、水平压力、在物料流动的情况下对壁面还产生摩擦力。所以设计固体料仓时除要考虑容器的共性外还要考虑到它的特殊性。料仓的种类繁多，其结构和制造工艺也相差甚远，其中金属制料仓具有占地面积小，具有先进的装、卸料工艺，机械化程度高，能保证储存的物料的质量等优点，成为工业用料仓中的一个不可缺少的设备。
料仓设计时一般把物料流分为整体流动形（柱塞流形）和中心流动形（漏斗形），整体流动形的流动是最为理想的流动，符合先进先出的原则，仓壳受力也比较均匀。中心流动形的料仓由于仓壳处物料的滞留或崩塌，使料仓的受力变得复杂。
构成料仓壳体的受力元件由仓壳筒和仓壳锥体组成。仓壳筒的结合部称肩部，仓壳锥体和仓壳圆筒的结合部称臀部，此两部分的结构根据料仓的不同大小和形状以及料仓使用的不同材质而有不同，设计者应根据实际情况采用不同的结构形式，以保证料仓具有足够的刚度和强度【10】。
国内外的同类产品中大部分的称重部分都是采用圆柱形的斗身，而本产品却采用了倒棱台形的结构，那么其优缺点如何呢?
首先，对于结构上圆柱形的斗身在其生产过程中的工艺过程就要比棱台式的要困难，加之一般圆柱式一般都是斗身和上料系统是一体的，整个上料系统是封闭的，这样的话其整体结构就不能太大，因为它要考虑到运输方面的因素的，而棱台式的完全可以将输送系统和称重系统分开，这样的话整体结构就不会受到太大的限制，可以达到较大的称量范围，
7
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
运输比较方便。
其次，圆柱式的结构采用焊接时用在连接上下结构对的工艺过程难度也很大，而倒棱台式的结构采用两块整体钢板经过折叠后弯折成倒棱台结构，再在侧面焊上侧板，漏斗四面都焊接上角钢，角钢上面焊接上筋板，这样其整体结构就比较稳固，提高称量的精确性，而且
可以将斗单独吊起可以在运输时单独运输，这样也提高了其可拆卸性。
所以称量斗设计成倒棱台型，在设计时除了要考虑储存物料的静态安息角外(因物料在称量斗内只作短暂停留，在空间比较紧张的情况下设计时也可以选择动态安息角作为设计依据);还应注意称量斗的斗容是否满足称粮的要求。
料仓用圆柱型，粮食流动迅速、方便，下料阻力小，但由于圆柱为圆型焊接件，其焊接要采用侧面焊，要求加工工艺严格，需要技术较好者。
而斜四菱柱完全采用钢板焊接成的，焊缝容易焊接，工艺要求低，易操作。
而采用这样的料身结构也同样存在两种不同的结构：分为单层式和多层式。一般的粮食计量装置多采用多层式，依其工作情况其物料称重系统的结构设计不外乎两种形式：一种是三层结构。即储料层、称量层和输送层。另外一种是两层结构。即储料层和称重输送层。而只有各部分结构匹配合理，真正工作起来才能够协调一致，称重系统的实际动态精度才能更好的满足设备工作要求。而对于粮食称重系统首先由于其物料不用在其斗中长期堆积【8】。
偏于安全考虑,取料仓壁厚为5mm,使用钢板焊接而成。
2.3传动型式
气压传动的特点是:不会产生漏油现象，污染粮食，工作压力低,一般为0.3～0.8兆帕，使用安全，排气处理简单，不污染环境，成本低，气体粘度小，管道阻力损失小，便于集中供气和中距离输送，无爆炸和电击危险，有过载保护能力。
液压传动虽应用广泛，使用，但有可能发生漏油现象，污染粮食，不宜采用。
故由于可能漏油的污染的问题,不可以采用液压传动，并且气压传动不用考虑如何排气,必须采用气压传动型式来进行【1】。
2.4输送机的输送能力与计量漏斗计量能力的匹配计算
8
LC-20粮食自动称重系统总体及计量装置的设计
9 由设计要求知：额定计量能力 20t/h
s 18h 105h
kg 1020100kg 3-3=?=? （2.1） 按每袋100kg 来进行计算，
故可以计算出一袋粮食用时18s.
对于最小的每袋30kg 来说，每袋用时5.4s.
漏斗最多能盛放1.5t 粮食.
根据手册查询，一般粮食密度为
330.68/~0.83/t m t m 【6】
取最小粮食密度30.68/t m 计算料仓体积。 可以得到料仓体积33 2.21m 0.68t/m 1.5t
m V ===ρ
（
2.2） 式中，V —体积（3m ）
m —质量（t ）
ρ—密度（t/m -3
）