1.1 国内外研究现状

1.1.1 国内研究现状

国内对于固态尤其是粉状固态物料自动上料机构的研究多基于螺旋上料与振动上料这两种基本上料方式。这两种自动上料机构核心机构为螺旋上料机和振动给料机。下面针对这两种结构分别加以阐述。

螺旋传动上料机是饲料、塑料加工机械所需的配套辅机，可将粉状或颗粒状的塑料原料直接自动输送至料斗内，是调整混合机专用设备。螺旋上料机接触物料采用不锈钢制作，输送过程中原料完全不受污染，不带入任何异物，能使生产过程中实现全封闭自动化。

螺旋上料机工作原理是利用旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送，使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。其工作原理示意图如下图1所示。螺旋输送机旋转轴上焊的螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。螺旋上料机水平距离及上料高度在一定范围内均可调整这也就保证了上料的灵活性。　螺杆上料机安全方便，并可移动，如多台拌料机使用同一种料，只需一台上料机可同时供多台拌料机的上料，免除人工加料的麻烦，使加料工作变得更安全、更省时、更省力。

螺旋上料机性能特点主要有以下几点：适用于粮食和饲料行业粉状和粒状的各种原料，中间产品和成品的输送；结构紧凑，占用位置小；构造简单，工作可靠，操作方便，成本较低；在输送过程中可以完成混合搅拌或冷却等其它工艺。

图1螺旋上料机工作原理示意图

振动给料机又称振动喂料机。振动给料机在生产流程中，可把块状、颗粒状物料从贮料仓中均匀、定时、连续地给到受料装置中去，在砂石生产线中可为破碎机械连续均匀地喂料，并对物料进行粗筛分，广泛用于冶金、煤矿、选矿、建材、化工、磨料等行业的破碎、筛分联合设备中。

振动给料机工作原理是利用振动器中的偏心块旋转产生离心力，使筛厢、振动器等可动部分作强制的连续的圆或近似圆的运动。振动给料机是由给料槽体、激振器、弹簧支座、传动装置等组成。槽体振动给料的振动源是激振器，激振器是由两根偏心轴（主、被动）和齿轮副组成，由电动机通过三角带驱动主动轴，再由主动轴上齿轮啮合被动轴转动，主、被动轴同时反向旋转，使槽体振动，使物料连续不断流动，达到输送物料的目的。

给料机是一种经济技术指标先进的给料设备，和其它给料设备相比具有以下特点:①体积小、重量轻、结构简单；②安装、维修方便，运行费用低；③效率高，给料能力大;④噪音低，有利于改善工作环境;⑤耗电少，功率因数高;⑥本设备在远超共振状态下工作，因而振幅稳定，运行可靠，对各种物料适应性较强;⑦加配料需调整偏心块即可方便地无级调节给料量。结构简单，喂料均匀，连续性能好，激振力可调；随时改变和控制流量，操作方便；偏心块为激振源，噪音低，耗电少，调节性能好，无冲料现象；若采用封闭式机身可防止粉尘污染振动平稳、工作可靠、寿命长。

自动称料国内研究主要是利用压力传感器、PLC(可编程控制器)以及执行机构相配合达到对于执行机构的控制。这一系统的核心部件为沉重模块。称重模块是一种新型传感器应用结构。它将高精度剪切梁称重传感器、负荷传递装置及安装连接板等部件合为一体，既保证了剪切梁传感器高精度、长期稳定性好的特点，又解决了因安装不当造成的称量误差的问题。

称重模块中为品牌模块最为广泛使用，其中称重模块由传感器、顶板、底板、连接件等组成,能够方便快捷地将槽罐以及其他形式的容器改造成秤。压力传感器负责检测原料重量是否达到所需要求，达到要求后发送信号给PLC，PLC接到信号后立即做出反应，控制相应执行机构做出相应动作，完成后根据所需具体情况，选择复原或停止工作。

混料器根据混料主运动的旋转方向可分为水平混料器和竖直混料器，国内研究主要是逆流混料器，是由一个水平旋转的容器和旋转的立式搅拌叶片等组成，成型料搅拌时，容器向左转，叶片向右转，由于逆流的作用，成型料各颗粒间运动方向交叉，互相接触的机会增多，逆流混料机对料的挤压力小，发热量低，搅拌效率高，混料较为均匀。在此基础上衍生出了很多类型的混料器，如逆流混料机规格及参数双轴叶片混料机、轮辗混料机、球磨混料机以及双锅混料机等，但原理基本相同，只是在结构做了细微改变。

以螺旋上料机、称料料斗以及混料器为核心辅助料位传感器、光电接近开关及压力传感器,以PLC为控制核心构建自动控制系统。该系统是综合应用现代机械、电子、气压传动、PLC控制等技术研发的一项自动化装备。整个系统工人只需要按启动按钮就可实现全部操作,操作方便,工作稳定,安全、可靠,造价低,工期缩短,并对后续的设备维护、维修可提供便利条件。

1.1.2 国外研究现状

国外对于固态尤其是粉状固态物料自动上料机构的研究范围就更加广泛，其设计思路也更加灵活，最新研究成果为基于真空上料机这一机械进行设计。真空上料机又称真空输送机，是一种借助于真空吸力来传送颗粒和粉末状物料的无尘密闭管道输送设备，利用真空与环境空间的气压差，形成管道内气体流动，带动粉状物料运动，从而完成粉体的输送。现广泛用于化工、制药、食品、冶金、建材、农副等各轻、重工业行业。

真空输送是管道密闭输送，这种输送方式可以杜绝粉尘环境污染，改善工作环境，同时减少环境及人员对物料的污染，提高洁净度；由于是管道输送，占用空间小，能够完成狭小空间的粉料输送，使工作间空间美观大方；特别不受长短距离限制。同时，真空上料机能够降低人工劳动强度，提高工作效率；是绝大部分粉体物料输送方式的首选。最后再辅助以料位传感器、光电接近开关，以PLC(可编程控制器)为控制核心即可构建自动控制系统，但受到设计经费的限制，且采用螺旋上料系统也可完美解决问题，这一方案不予考虑。

国内外研究现状