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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目：飲料灌裝機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 無(wú)錫太湖學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 學(xué) 號(hào)： 1023079 姓 名： 耿皓 指導(dǎo)教師： 劉新佳 完成日期： 2014年4月 16日 28 摘要 由于企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要，現(xiàn)有飲料灌裝生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)計(jì)能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，必須對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改造。飲料灌裝機(jī)為飲料灌裝生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備為此，選定飲料灌裝機(jī)這一工廠(chǎng)實(shí)例作為課題。星形撥瓶輪是灌裝機(jī)的一個(gè)零件，它是將限位機(jī)構(gòu)送過(guò)來(lái)的瓶子準(zhǔn)確地送入灌機(jī)中的升降機(jī)構(gòu)，或是將灌滿(mǎn)的瓶子從升降機(jī)構(gòu)取下來(lái)送入傳送帶的機(jī)構(gòu)。灌裝機(jī)械是一種比較特殊的機(jī)械，他可以將定量的液體物料品(簡(jiǎn)稱(chēng)液料)充填入包裝容器內(nèi)的機(jī)器里面。因?yàn)樗枰墓嗳氲囊后w具有一定的流動(dòng)性，在這個(gè)情況下，我們一般選擇剛性的容器，如金屬罐、聚脂瓶、玻璃瓶、等等。容器的輸出部分主要靠分件供送螺桿、輸送鏈帶、星形撥輪和弧形導(dǎo)板來(lái)相結(jié)合；同時(shí)這個(gè)撥輪也用于容器的輸出。螺旋限位器用于包裝工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多種類(lèi)型的分件供送螺桿裝置里面，可以按照某種工藝的要求將規(guī)則或者不規(guī)則排列的容器或物品以確定的速度、方向和間距分批或者逐個(gè)地送到給定的工位。 關(guān)鍵詞： 飲料；灌裝機(jī)；星型拔輪機(jī)構(gòu) Abstract Due to the need of enterprise development, design capacity of the existing beverage filling production line has been far can not meet the requirement of production, must carry on the transformation of the production line. Beverage filling machine is the key equipment of beverage filling production line for selected beverage filling machine, this factory instance as the subject.Dial star-shaped bottle filling machine round is to limit the agency sent the bottle, filling machine accurately into the take-off and landing or a bottle filled with the bodies removed from the lift conveyor belt into the body. Quantitative liquid materials (referred to as liquid) into the packaging container filling machine filling machinery called. Because the number to be filled with liquid with liquid,Therefore, the general container used for rigid containers, such as PET bottles, glass bottles (or cans), metal cans, cartons and other composites. Conveyor belt, sub-items for delivery screw, star-shaped and arc-shaped guide plate Pull out the gear combination for the importation of container; Pull out the gear At the same time, the output is also used in containers. Spiral limit in the field of packaging industry, is now widely applied to various types of sub-items for delivery screw device, a process may require rules or irregular array of containers, objects to determine the speed, direction and distance individually or in batches to a given position. Keyword ：Drinks；The Filling Machine；Star-shaped Bodies Out Round 目 錄 摘要 2 Abstract 3 第1章 緒 論 5 1.1 研究背景 5 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 7 1.3 課題研究意義 8 第2章 飲料灌裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 9 2.1 飲料灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案 9 2.2 灌裝的基本方法 10 第3章 灌裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 11 3.1類(lèi)比法選擇動(dòng)力源 11 3.2工位的計(jì)算 12 3.3撥瓶輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.3.1撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù)）確定 12 3.3.2撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定 13 3.3.3撥瓶輪其它尺寸的確定 13 3.3.4包裝容器與撥瓶輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 14 3.4螺旋限位器設(shè)計(jì) 16 3.4.1限位器總體計(jì)算 17 3.4.2螺桿等速段計(jì)算 17 3.4.3螺桿變加速段計(jì)算 19 3.4.4螺桿等加速段計(jì)算 21 3.5帶的選擇和校核 24 3.6液箱的計(jì)算 26 結(jié) 論 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 30 第1章 緒 論 1.1 研究背景 該灌裝機(jī)是包裝機(jī)的小分支，灌裝機(jī)從材料的包裝點(diǎn)區(qū)分，可分為液體灌裝機(jī)，膏體灌裝機(jī)，粉劑灌裝機(jī)，顆粒灌裝機(jī);如果自動(dòng)化生產(chǎn)來(lái)區(qū)分的程度，可分為半自動(dòng)灌裝機(jī)和全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線(xiàn)。根據(jù)灌裝原理來(lái)區(qū)分，可分為常壓灌裝機(jī)，液體灌裝機(jī)，壓力灌裝機(jī)，灌裝機(jī)械油，膏體灌裝機(jī)，膏體灌裝機(jī)，粉末灌裝機(jī)，水灌裝機(jī)和斗真空灌裝機(jī)。 （1）常壓灌裝機(jī) 常壓灌裝機(jī)是將灌裝機(jī)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，靠液體自身的重力進(jìn)行灌裝。這類(lèi)灌裝機(jī)又可以分為定時(shí)灌裝機(jī)和定容灌裝機(jī)，但這種灌裝機(jī)存在有一定的缺陷，這類(lèi)灌裝機(jī)只適用于灌裝低粘度不含氣體的液體。 （2）壓力灌裝機(jī) 壓力灌裝機(jī)是將灌裝機(jī)的產(chǎn)品高于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下進(jìn)行灌裝，這種灌裝機(jī)也可分為兩種：第一種情況是在貯液缸內(nèi)的壓力與瓶中的壓力相等的前提下，靠液體的自身重力流入瓶里面，從而進(jìn)行灌裝，我們稱(chēng)這個(gè)情況的灌裝為等壓值灌裝；第二種情況是在貯液缸內(nèi)的壓力高于瓶中的壓力的前提下，液體依靠壓力差流入瓶里面。這種方法多用于高速生產(chǎn)線(xiàn)上。比起常壓灌裝機(jī)，壓力灌裝機(jī)能適用于含氣體的液體灌裝，如飲料、啤酒、汽水等。 （3）真空灌裝機(jī) 真空灌裝機(jī)是將灌裝機(jī)產(chǎn)品的壓力低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下進(jìn)行灌裝。這種情況的灌裝機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是效率卻相當(dāng)?shù)母?，而且?duì)物料的粘度適應(yīng)范圍也比較廣，可適用于糖漿、油類(lèi)、果酒等。 （4）油類(lèi)灌裝機(jī) 油類(lèi)灌裝機(jī)顧名思義可以灌裝各類(lèi)油品，比如潤(rùn)滑油、花生油、食用油、豆油等等。這一類(lèi)的灌裝機(jī)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)跟研制，就是專(zhuān)門(mén)針對(duì)油品物料的灌裝，它的優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)人工操作和無(wú)人化操作的靈活配置。這一類(lèi)灌裝機(jī)按計(jì)量方式可分為活塞式、流量計(jì)式、稱(chēng)重式等。如果按照設(shè)備的樣式，則可分為直線(xiàn)式、旋轉(zhuǎn)式等等。在我國(guó)，制造油類(lèi)的灌裝機(jī)廠(chǎng)家大多數(shù)分布在沿海地區(qū)，如廣東省、江蘇省、山東省。 （5）注塞式灌裝機(jī) 注塞式灌裝機(jī)主要用于醫(yī)學(xué)、食品、油脂、農(nóng)藥方面，同時(shí)也適用于一些其他特殊的行業(yè)，這類(lèi)灌裝機(jī)可以用于灌裝各種液體、膏體類(lèi)產(chǎn)品，比如我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的消毒液、洗手液、牙膏、藥膏、各種化妝品等物品. （6）液體灌裝機(jī) 液體灌裝機(jī)這種類(lèi)型的采用全新臥式設(shè)計(jì)，這類(lèi)灌裝機(jī)本身輕巧，用起來(lái)特別的方便，它能自動(dòng)抽料，對(duì)于黏稠較大的膏體可加料斗加料。立式液體灌裝機(jī)是液體灌裝機(jī)中的一種，相比于一般的液體灌裝機(jī)，立式液體灌裝機(jī)有一種特殊的功能，它具有手動(dòng)和自動(dòng)相互切換的功能：當(dāng)灌裝機(jī)處于“自動(dòng)”狀態(tài)下的時(shí)候，它可以按照設(shè)定的速度，自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)灌裝。相反的，當(dāng)機(jī)器處于"手動(dòng)"狀態(tài)的時(shí)候，操作人員可以踩動(dòng)踏板來(lái)進(jìn)行灌裝操作。如果一直踩住踏板，它就處于自動(dòng)連續(xù)灌裝的狀態(tài)下。 （7）膏體灌裝機(jī) 這種類(lèi)型的膏體灌裝機(jī)適合于灌制從水劑到膏霜的各種黏度產(chǎn)品，是廣大日化、食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)的理想填充機(jī)型。特點(diǎn)全新臥式的設(shè)計(jì)，輕巧和方便，自動(dòng)抽料，對(duì)于黏稠較大的膏體可加料斗加料。雙頭臥式類(lèi)型的膏體灌裝機(jī) 雙頭臥式膏體灌裝機(jī)手動(dòng)及自動(dòng)相互切換的功能：當(dāng)機(jī)器處于“自動(dòng)”狀態(tài)，機(jī)器按設(shè)定速度，自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)灌裝操作。而當(dāng)機(jī)器處于"手動(dòng)"狀態(tài)，操作人員踩動(dòng)踏板，來(lái)實(shí)現(xiàn)灌裝　，若一直踩住不放，則也變?yōu)樽詣?dòng)連續(xù)灌裝的狀態(tài)。 防滴漏灌裝系統(tǒng)：灌裝時(shí)氣缸上下動(dòng)作，帶動(dòng)悶頭。 （8）醬類(lèi)灌裝機(jī) 醬類(lèi)灌裝機(jī)專(zhuān)門(mén)用于日常生活中的粘稠醬類(lèi)的灌裝，其中包括我們平時(shí)經(jīng)常用到的調(diào)味品，比如辣椒醬、豆瓣醬、牛油火鍋底料、紅油火鍋底料。如果我們把它按照操作流程來(lái)區(qū)分，我們可以把這種類(lèi)型的分為全自動(dòng)灌裝機(jī)和半自動(dòng)灌裝機(jī)稱(chēng)重式灌裝機(jī)，它們多用于黏度較低的液體。比如我們生活中經(jīng)常見(jiàn)到的油漆，涂料，樹(shù)脂等等。 （9）顆粒漿狀灌裝機(jī) 顆粒漿狀灌裝機(jī)很多行業(yè)，最主要用于醫(yī)學(xué)、食品方面，是一個(gè)很實(shí)用的顆粒漿狀粘度流體充填設(shè)備。 （10）粉劑灌裝機(jī) 粉劑灌裝機(jī)的用途極其廣闊，它經(jīng)常用于定量灌裝。比如我們生活中經(jīng)常見(jiàn)到的農(nóng)藥、獸藥、消毒劑、洗衣粉、奶粉、調(diào)味品、味精、食鹽、白糖、添加劑等。粉劑灌裝機(jī)這種類(lèi)型的有著其它灌裝機(jī)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，它是靠微電腦控制，定量準(zhǔn)確，參數(shù)是可調(diào)整的，誤差可自動(dòng)修正。強(qiáng)弱電分開(kāi)，無(wú)干擾。更值得一提的是這類(lèi)灌裝機(jī)的可靠性非常高，適應(yīng)面非常廣闊。它的填充部件都是由全不銹鋼制做，所以它的加工精度高，互換性非常好，而且分級(jí)非常的合理。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 顯而易見(jiàn)，飲料灌裝機(jī)跟飲料有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，飲料的問(wèn)世對(duì)飲料灌裝機(jī)的出現(xiàn)有著決定性的關(guān)系。隨著飲料行業(yè)的越來(lái)越壯大，人們對(duì)灌裝機(jī)的生產(chǎn)要求越來(lái)越高。飲料灌裝機(jī)的開(kāi)始當(dāng)數(shù)美國(guó)研制出玻璃灌裝機(jī)，隨后，一種新型灌裝機(jī)——灌裝番茄醬的壓力灌裝問(wèn)世，緊接著人們發(fā)明了封口機(jī)械，后來(lái)人們把灌裝機(jī)械和封口機(jī)械集合在了一起。縱觀(guān)灌裝機(jī)的歷史，灌裝機(jī)的更新與發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)大的階段。第一階段歷時(shí)6年，從1952年到1957年，這個(gè)階段的主要貢獻(xiàn)是研究成功了含氣體飲料的灌裝機(jī)械由差壓灌裝向等壓灌裝。第二階段只用了3年，從1957年開(kāi)始，最早開(kāi)始研究的是德國(guó)，緊接著法國(guó)與蘇聯(lián)也加入了研究，他們成功研制了等壓彈簧閥。等壓彈簧閥的研究不僅使得灌裝機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，而且大大提高了生產(chǎn)效率，為后來(lái)灌裝機(jī)的高速化，高效化創(chuàng)造了良好的條件。在灌裝機(jī)的研制歷史上，等壓彈簧閥的研制在灌裝發(fā)展史上具有重要的意義，一直到現(xiàn)在等壓灌裝機(jī)還在廣泛使用，但是它的功能更的更加完善，結(jié)構(gòu)安排的更加清晰合理。最后一個(gè)階段的標(biāo)志是德國(guó)一家公司發(fā)明了電動(dòng)閥，電動(dòng)閥的發(fā)明對(duì)灌裝時(shí)間，灌裝速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制和可靠的界定。 相比于其他國(guó)家，我國(guó)飲料灌裝機(jī)械制造業(yè)可以說(shuō)是不容樂(lè)觀(guān)，8年抗日戰(zhàn)爭(zhēng)，3年內(nèi)戰(zhàn)，使得我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他國(guó)家。加上后來(lái)的蘇聯(lián)逼債，3年自然災(zāi)害，人們能否吃飽都已經(jīng)成了問(wèn)題，更不用談什么能喝上飲料，更不會(huì)有什么飲料灌裝機(jī)的研究與發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)僅有的幾個(gè)飲料加工場(chǎng)所使用的機(jī)械都是其他國(guó)家淘汰的產(chǎn)品，使用這種機(jī)械加工飲料，大大的影響的生產(chǎn)效率。1967這一年是我國(guó)灌裝機(jī)械發(fā)展值得紀(jì)念的一年，這一年才是我國(guó)開(kāi)始研制和生產(chǎn)灌裝機(jī)械。進(jìn)入1970年后，隨時(shí)四人幫被打倒，中國(guó)才結(jié)束了10年文化的浩劫。緊接著我國(guó)就引進(jìn)了國(guó)外灌轉(zhuǎn)生產(chǎn)線(xiàn)，很多設(shè)備得到了很大的改進(jìn)，使得我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)開(kāi)始了一個(gè)新的階段。機(jī)械，輕工，和一些軍事企業(yè)在模仿的基礎(chǔ)和消化國(guó)外技術(shù)等領(lǐng)域，并發(fā)展和小品種的灌裝機(jī)的發(fā)展，提供了一些飲料生產(chǎn)廠(chǎng)，推動(dòng)了中國(guó)飲料行業(yè)的發(fā)展。80年代是中國(guó)發(fā)展的繁榮時(shí)期，第三次全會(huì)11清晰，走社會(huì)主義道路的中國(guó)特色，開(kāi)門(mén)，改革開(kāi)放。當(dāng)時(shí)的德國(guó)是世界上機(jī)械制造的大國(guó)，我們很快引進(jìn)德國(guó)灌裝生產(chǎn)線(xiàn)的制造技術(shù)，每小時(shí)的生產(chǎn)效率能達(dá)到20000瓶，這在以前簡(jiǎn)直是不敢想象的。在這種基礎(chǔ)上，我國(guó)開(kāi)始了對(duì)中小型的灌裝機(jī)的改進(jìn)與生產(chǎn)，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，能夠自發(fā)研制大型灌裝機(jī)，技術(shù)上得到的飛越的提高，將我國(guó)的機(jī)械灌裝行業(yè)帶到了一個(gè)騰飛的時(shí)代。 1.3 課題研究意義 如今的世界是一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，國(guó)與國(guó)之間比的就是經(jīng)濟(jì)與軍事實(shí)力。無(wú)論是經(jīng)濟(jì)還是軍事，現(xiàn)在都離不開(kāi)機(jī)械的生產(chǎn)與加工。生產(chǎn)效率決定著一個(gè)國(guó)家的未來(lái)，只有高效率的生產(chǎn)與加工，才能使國(guó)家變得更加強(qiáng)大。就拿我研究的課題灌裝機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)今國(guó)際灌裝機(jī)加工成套設(shè)備向著大型化發(fā)展，工藝技術(shù)水平也逐步向智能控制和自動(dòng)控制方向靠攏。而我們國(guó)家的灌裝機(jī)與當(dāng)今國(guó)際形勢(shì)比起來(lái)還是不容樂(lè)觀(guān)的。其中最主要的問(wèn)題在于中國(guó)的灌裝機(jī)沒(méi)有集合自己國(guó)家的現(xiàn)狀，而是一味的模仿其他國(guó)家的設(shè)備，有很多的設(shè)備根本不適合我國(guó)的國(guó)情?？v觀(guān)灌裝機(jī)的發(fā)展歷史，早已從以前簡(jiǎn)單的加工的方法轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在流水線(xiàn)的加工工藝流程，但現(xiàn)在值得研究是如何讓各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換保持良好的暢通。進(jìn)入21世紀(jì)，智能控制技術(shù)已經(jīng)成為灌裝機(jī)的主導(dǎo)技術(shù)，它大大減少了人工的輸出，使得灌裝機(jī)的效率大大的提高。 灌裝機(jī)在很多行業(yè)都有著廣泛的使用，主要包括食品行業(yè)、飲料行業(yè)。如今各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)都相當(dāng)?shù)募ち?，食品包裝機(jī)械之間競(jìng)爭(zhēng)更是如日中天。顯而易見(jiàn)，今后的食品灌裝機(jī)械主要靠智能控制技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，未來(lái)的食品灌裝機(jī)必須具備高效率、低消耗的生產(chǎn)能力。我國(guó)自從改革開(kāi)放以來(lái)，人們生活水平越來(lái)越高，對(duì)飲料的需求量越來(lái)越大。不僅如此，人們對(duì)飲料的追求也越來(lái)越多，飲料的品種也越來(lái)越多種多樣。到了夏天，啤酒的需求量更是大的驚人，許多地方都出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況。所以，飲料灌裝機(jī)的生產(chǎn)效率決定著飲料行業(yè)的未來(lái)。讓人興奮的是，最近幾年，我國(guó)科學(xué)技術(shù)有了很大的提高，灌裝機(jī)行業(yè)有了飛快發(fā)展，無(wú)論是技術(shù)水平、還是設(shè)備性能、等方面都有了很大程度的提高。 第2章 飲料灌裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 飲料灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案 本次研究的這種灌裝機(jī)適用用于含汽飲料(啤酒,汽水等)的灌裝，它經(jīng)常用于中等規(guī)模的飲料廠(chǎng)里使用。本文設(shè)計(jì)由于企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要，現(xiàn)有飲料灌裝生產(chǎn)線(xiàn)類(lèi)的設(shè)計(jì)能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，必須對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改造。飲料灌裝機(jī)為飲料灌裝生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)(BZQP40-8型啤酒灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)的灌裝部分），為此，選定飲料灌裝機(jī)這一工廠(chǎng)實(shí)例作為課題。 設(shè)計(jì)參數(shù)：圓形標(biāo)準(zhǔn)玻璃瓶按國(guó)家指定標(biāo)準(zhǔn)GB4544； 瓶高：H=（160～290）mm； 瓶徑：D=(56～76)mm； 瓶口內(nèi)徑：d=(13～16)mm； 裝瓶頭數(shù)： 壓蓋頭數(shù)： 生產(chǎn)能力： 6000-8000（瓶/小時(shí)），完成相關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，零件圖等。參考設(shè)計(jì)方案如圖1 所示： 圖1：飲料灌裝機(jī)方案圖 2.2 灌裝的基本方法　 （1）常壓法類(lèi)灌裝：常壓法灌裝顧名思義，前提是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，依靠需要灌裝的液體的自身重力流入包裝容器內(nèi)。常壓灌裝的過(guò)程分為三個(gè)步驟，先將灌裝的液體裝進(jìn)容器，與此同時(shí)將瓶中的空氣排出來(lái)，等到液體達(dá)到指定的容量時(shí)，自動(dòng)停止液體進(jìn)入，最后將排氣管中剩余的液體排除掉。 （2）等壓法類(lèi)灌裝：顧名思義等壓法利用壓縮空氣給包裝容器充氣，使得兩者的壓力幾乎相等，最后依靠液體自身重力流入包裝容器內(nèi)。等壓灌裝的操作過(guò)程分為四個(gè)階段：先充氣使得壓力幾乎相等，然后進(jìn)液回氣，接著停止進(jìn)液，最后釋放壓力。釋放壓力就是指放出瓶頸內(nèi)殘留的壓縮氣體，避免瓶?jī)?nèi)突然降壓而引起大量冒泡。等壓法灌裝的優(yōu)勢(shì)在于它適用于含氣飲料的灌裝，并且大大降低了二氧化碳的損失。最有名的飲料口渴可樂(lè)就是用這種方法進(jìn)行灌裝。 （3）虹吸法類(lèi)灌裝：這類(lèi)灌裝法利用的是虹吸原理。這類(lèi)灌裝機(jī)的設(shè)備機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要灌裝那些不含氣的液體。缺點(diǎn)是灌裝速度比較低，生產(chǎn)效率不容樂(lè)觀(guān)。 （4）壓力法類(lèi)灌裝：顧名思義壓力法灌裝是依靠機(jī)械或氣液壓等裝置控制活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，降粘度較高的液體物料從儲(chǔ)料缸吸入活塞缸內(nèi)，最后再?gòu)?qiáng)制性壓入待灌裝的容器內(nèi)。 第三章 灌裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1類(lèi)比法選擇動(dòng)力源 根據(jù)類(lèi)比法選擇電機(jī)。我在揚(yáng)州一家食品加工廠(chǎng)實(shí)習(xí)時(shí)，他們使用的電機(jī)為Y112M-6、2.2KW，因?yàn)槭禽p工機(jī)械的原因，所以功率不用太大，最后選擇了Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，選擇Y112M-6。 其功率為2.2KW 額定轉(zhuǎn)矩為2 額定轉(zhuǎn)速940r/min 重量45Kg 3.2工位的計(jì)算 機(jī)器的生產(chǎn)能力范圍是6000-8000瓶/時(shí)，這類(lèi)機(jī)械又是輕工機(jī)械，所以按高生產(chǎn)率134瓶/分鐘計(jì)算，不但可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也符合安全要求。 考慮到螺桿限位開(kāi)關(guān)需要一定的空間，所以位置設(shè)置在水箱，進(jìn)水口和出水口在車(chē)輪之間的空間，在它的頭上沒(méi)有工作。所以，一周仍然是67個(gè)工位。 本機(jī)的工作頭的旋轉(zhuǎn)周期是轉(zhuǎn)，每分鐘周期，使工作頭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)。 3.3撥瓶輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 3. 1撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù)）確定 星滾輪齒生產(chǎn)能力為Q，星形撥輪齒數(shù)為Zb，轉(zhuǎn)盤(pán)的主軸轉(zhuǎn)速為，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)提供瓶數(shù)應(yīng)該等于出瓶數(shù)。則 （3.1） 式中， Zb ――齒數(shù)； Q ――生產(chǎn)能力，瓶/時(shí)； ――轉(zhuǎn)速，/min。 撥瓶輪齒數(shù)由確定。 根據(jù)提供的資料我們可以知道灌裝機(jī)得生產(chǎn)能力Q＝瓶/時(shí)，大轉(zhuǎn)盤(pán)主軸轉(zhuǎn)速根據(jù)計(jì)算得出n1＝3/min.則可以確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速n＝15/min.我們可以初步確定這個(gè)撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速與灌裝機(jī)大轉(zhuǎn)盤(pán)主軸轉(zhuǎn)速的比例為i＝5.撥瓶輪齒數(shù)Zb: 選取撥輪齒數(shù)Zb＝8。 3. 3. 2撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定 讓撥輪節(jié)圓半徑為Rb, 行星盤(pán)間距為Cb，因?yàn)樵谙嗟鹊臅r(shí)間間隔容器定時(shí)喂食，然后 （3.2） （3.3） 旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)而言，Cb應(yīng)等于灌裝閥球場(chǎng)。 先對(duì)灌裝機(jī)的整體尺寸進(jìn)行確定，然后對(duì)灌裝閥節(jié)距尺寸進(jìn)行確定，Cb＝126mm，Rb＝160mm。 用Cb帶入驗(yàn)算： （3.4） 用Rb帶入驗(yàn)算： （3.5） 最后進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)Cb, Rb進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終確定Cb＝126mm，Rb＝160mm。 3. 3. 3撥瓶輪其它尺寸的確定 畢業(yè)設(shè)計(jì)中灌裝容器選用的是啤酒瓶，因此在撥瓶輪中材料選擇上要選用對(duì)酒瓶不會(huì)造成傷害的材料所以我們選用尼龍1010材料。撥輪中的尺寸h和Rc都是由容器瓶的直徑和高度來(lái)決定。撥輪的尺寸大小要以能很穩(wěn)定地輸送瓶子。 設(shè)計(jì)時(shí)尺寸Rc地決定的方法：尺寸與撥瓶輪花盤(pán)有著不可分割的關(guān)系，撥輪外接圓和撥瓶花盤(pán)地外接圓相切這個(gè)時(shí)候，Rc就等于瓶子半徑；如果與撥瓶花盤(pán)地這個(gè)外接圓相交，那么尺寸Rc就大于瓶子的半徑。而且撥輪在向灌裝機(jī)大轉(zhuǎn)盤(pán)撥瓶子的時(shí)候，可以為了達(dá)到瓶子均勻穩(wěn)定地輸送到大轉(zhuǎn)盤(pán)并且不被撥回來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)尺寸Rc應(yīng)該大于瓶子半徑，這些都可以由實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得知。根據(jù)已知條件給定的參數(shù)瓶子的半徑R＝40mm，則可確定的尺寸Rc＝R+(2~3)mm，即Rc＝42mm。高度是由這個(gè)瓶高來(lái)確定的，通過(guò)測(cè)量瓶子的這個(gè)高度是280mm，撥瓶輪的厚度可以任意設(shè)計(jì)。選取撥瓶輪這個(gè)厚度是10mm，容器瓶從輸送帶過(guò)來(lái)瓶底離下?lián)芷堪宓倪@個(gè)距離確定為25mm，已知該課題給定的容器瓶瓶頸為105mm，直徑是為70mm的瓶身高出上撥瓶板為25mm，保證瓶子的重心在兩齒的中心附近。h＝280－20－25－25－105＝85mm 3.3.4包裝容器與撥瓶輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 撥輪的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要考慮的是撥輪設(shè)計(jì)。在包裝容器供應(yīng)過(guò)程中，容器在樁底在一起，使順利推出不同形狀的換擋輪齒，齒與輪的包裝容器不發(fā)生碰撞，必須合理確定齒的形狀。因此，通過(guò)供給輪之間的包裝容器和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分析。可以使用相對(duì)運(yùn)動(dòng)瓶移位輪的簡(jiǎn)化表示和容器瓶。 在現(xiàn)實(shí)制造中，我們多將分件供送螺桿與星形撥輪組合在一起，在這個(gè)方面的設(shè)計(jì)我們要提出一些特殊的設(shè)計(jì)要求。我們假設(shè)撥輪的節(jié)圓直徑，齒槽數(shù)為,主軸轉(zhuǎn)速, 可以得出 ===320 （3.6） ==15 （3.7） 相對(duì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，等于灌裝閥的節(jié)距能不能取整數(shù)，決定于整個(gè)川東部據(jù)。在這種情況下，的決定不僅要考慮到撥輪的外輪廓尺寸，還要顧及到齒槽的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)也要便于等分提高制造精度。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，為了合理對(duì)星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須進(jìn)一步研究它同被供送瓶罐的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。如圖3.6所示，通過(guò)撥輪主軸O取一靜坐標(biāo)系，在通過(guò)該點(diǎn)及任一齒槽中心C取一動(dòng)坐標(biāo)系。最初的二次交叉垂直軸重合，然后分別用點(diǎn)切線(xiàn)攔截兩段，所以= =。已論證<。 我們假設(shè)星形撥輪以等角速度做逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t轉(zhuǎn)過(guò)角度=,相應(yīng)的齒槽中心移至,而瓶罐中心以初速度等加速度移至,令=,由于其末速度= =，因此 a= - （3.8） =+ （3.9） 式中，在此過(guò)程中瓶罐相對(duì)撥輪的運(yùn)動(dòng)軌跡即為--。若以瓶罐中心絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡上的點(diǎn)極坐標(biāo)（）表示它的動(dòng)坐標(biāo)系中的位置。以圖示幾何關(guān)系寫(xiě)出 （3.10） （3.11） 這是在瓶與轉(zhuǎn)盤(pán)輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，由上述兩種類(lèi)型的抽獎(jiǎng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡和它的輪廓，是決定齒輪齒的形狀和尺寸，也需要微調(diào)判斷。然而，為了解決這兩個(gè)不干擾問(wèn)題根本的是，應(yīng)使用分析方法進(jìn)一步分析。 設(shè)齒槽半徑所對(duì)應(yīng)的撥輪中心角為，瓶罐相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡終點(diǎn)的切線(xiàn)與該點(diǎn)撥輪矢徑的夾角為，那么保證嚙入不干涉的基本條件應(yīng)是 （3.12） 因?yàn)? （3.13） 借助（3.10）和 （3.14） 應(yīng)用羅比塔法則導(dǎo)出 （3.15） 代入式（3.10）,得 （3.16） （3.17） 將（3.15）帶入（3.14） （3.18） 無(wú)論如何，當(dāng)為定值時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)整可達(dá)到瓶罐嚙入撥輪齒槽（其外輪廓形狀尺寸與瓶罐嚙合部分完全一致）不產(chǎn)生任何干涉的目的。從這些方面看來(lái)，與進(jìn)料螺桿轉(zhuǎn)速的變化無(wú)關(guān)的[10]。 3.4螺旋限位器設(shè)計(jì) 在包裝工業(yè)的行業(yè)內(nèi)，現(xiàn)在已經(jīng)很大范圍應(yīng)用多種類(lèi)型的分件供送螺桿裝置，我們可以按照某種特定的工藝要求將一些規(guī)律或不規(guī)律排列的容器，讓它們以給定的速度、方向和間距分批或者逐個(gè)地送到指定的工位。螺旋限位器的設(shè)計(jì)對(duì)灌裝機(jī)有著很大的影響，它的結(jié)構(gòu)特性影響著很多的方面，產(chǎn)品的質(zhì)量與灌裝機(jī)的工作效率受他的影響最大。 圖3.4三段式分件供送螺桿 如上圖所示，圓柱螺桿的前端多呈截錐臺(tái)形（斜角約為30—40°），而后端則有同瓶主體半徑相適宜的過(guò)渡角，以利改善導(dǎo)入效果，緩和輸入輸出兩端的抖振和磨損，延長(zhǎng)使用壽命。同時(shí)為了使待灌瓶逐個(gè)依次順利導(dǎo)入螺旋槽內(nèi)，增速達(dá)到預(yù)定間距借助撥輪有節(jié)奏地引導(dǎo)到包裝工位，因此將螺桿應(yīng)用于高速分件定時(shí)供送，其螺旋線(xiàn)最標(biāo)準(zhǔn)的組合模式包括： a.輸入等速段：這一階段主要用來(lái)穩(wěn)定的導(dǎo)入。 b.變加速段：在這一階段中，加速度由零增至某個(gè)最大值，目的是用來(lái)消除沖擊。 c.等加速段：與輸送帶拖動(dòng)待灌瓶的摩擦作用力相適應(yīng)，運(yùn)用等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以讓它們?cè)龃箝g距的原理，在這種情況下，就可以確保在一整套供送過(guò)程中與螺旋槽有著可靠的接觸點(diǎn)，達(dá)到不易晃動(dòng)和傾倒的效果。 d.輸出等速段：輸出等速段的目的主要用來(lái)調(diào)整星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式，還有其嚙入狀態(tài)。 3.4.1限位器總體計(jì)算 由得 撥輪節(jié)圓周長(zhǎng)，則 已知螺桿的轉(zhuǎn)速（其值與供送能力相當(dāng)），行星撥輪的齒數(shù)及節(jié)距，則 撥輪的轉(zhuǎn)速 撥輪節(jié)圓的直徑 當(dāng)物件被等速的輸送帶拖動(dòng)前進(jìn)時(shí)，如果讓整個(gè)變螺距螺桿對(duì)它僅起一定的阻擋作用，并在末端與星形撥輪取得速度的同步，顯然應(yīng)保證輸送帶的運(yùn)動(dòng)速度，螺桿的最大供送速度和撥輪的節(jié)圓線(xiàn)速度均相等： 3.4.2螺桿等速段計(jì)算 供送正圓柱形物件，令其主體部位的圓弧半徑為，螺桿的內(nèi)外半徑各為、，可取 飼喂不同物體的形狀，使它的身體部分的長(zhǎng)度（或軸），寬度（或短軸）各為，，可取 進(jìn)而求螺桿等速段的螺距 或 式中 —兩相鄰物件的平均間隙 本設(shè)計(jì)令，則 令，則，取 設(shè)等速段螺旋線(xiàn)的最大圈數(shù)為（通常取為1），而其中間任意值。單頭螺旋的外部擴(kuò)展圖形為斜線(xiàn)引起的，因此相應(yīng)的螺旋角 所以 周向展開(kāi)長(zhǎng)度： 軸向長(zhǎng)度： 螺桿輸入速度： 式中 —螺桿外直徑（） 若物件的輸入速度，那么最好借助調(diào)試波形尼龍拌和刷板等緩沖裝置使其減速；反之當(dāng)時(shí)，就只能依靠輸送帶對(duì)無(wú)建起的摩擦拖動(dòng)作用加速已接近螺桿的初始供送速度，居此獲得供入段的輸送長(zhǎng)度 式中 —物件與輸送帶的滑動(dòng)摩擦系數(shù) —重力加速度 另外，設(shè)螺桿物件與輸送帶的最大速差 故知撥輪節(jié)距和螺桿轉(zhuǎn)速都不宜過(guò)大，以免加快板鏈工作表面的磨損，病防止對(duì)物件引起強(qiáng)烈的震動(dòng)。 3.4.3螺桿變加速段計(jì)算 上述數(shù)據(jù)，使這段螺旋進(jìn)給加速度的增加而變化的正弦函數(shù)值為零到最大，然后寫(xiě) 進(jìn)而解出相應(yīng)的供送速度及軸向位移 式中、分別表示被供送物件移過(guò)行程及其最大值所需的時(shí)間，有邊界條件得知：當(dāng)時(shí)， ；而當(dāng)時(shí)，，顧可確定各待定系數(shù)： 將、、代入式，并取 ，式中、分別表示變加速段螺旋線(xiàn)的圈數(shù)的任意值和最大值（即，通常?。?，取，。等加速段螺旋線(xiàn)的最大圈數(shù)為（通常取或更多）而其中堅(jiān)任意值，取，。經(jīng)推導(dǎo)求出加速段螺旋線(xiàn)展開(kāi)圖形的軸向長(zhǎng)度： 周向長(zhǎng)度： 外螺旋線(xiàn)的螺旋角： 螺距 螺桿的供送速度 供送加速度 以上表明，當(dāng)其他條件一定時(shí)，過(guò)渡段的外螺旋線(xiàn)螺旋角螺距和供送速度均隨螺旋圈數(shù)的增大而增大。若取，則 。這是完全的兩個(gè)直線(xiàn)位移，速度和加速度的收斂要求縣在螺桿。 3.4.4螺桿等加速段計(jì)算 令螺桿等加速段的供送加速度，則相應(yīng)的供送速度及軸向位移 式中表示被供送物件移過(guò)行程所需的時(shí)間。有邊界條件得知：當(dāng)時(shí)， ，故可確定各待定系數(shù)：，。 由于，經(jīng)推導(dǎo)求出等加速段處螺旋線(xiàn)展開(kāi)圖形的軸向長(zhǎng)度 周向長(zhǎng)度： 螺旋線(xiàn)的螺旋角： 螺距： 螺桿的供送速度： 供送加速度： 這表明進(jìn)料和螺桿的加速期間轉(zhuǎn)向加速度成比例的平方。如果星輪間距和間距是確定不變區(qū)間的值，和螺旋線(xiàn)后可以增加，這有利于減少螺桿饋送加速度或速度（生產(chǎn)量）。再次，當(dāng)其它條件固定時(shí)，外螺旋角加速期間，間距和相同的進(jìn)給速度與螺旋的數(shù)量增加的增加。若取，則，，，這完全符合螺桿后兩段的位移、速度及加速度曲線(xiàn)的銜接要求。最后指出，螺桿等速段最大軸向長(zhǎng)度僅與螺距及圈數(shù)有關(guān)，而過(guò)渡段和等加速段的最大軸向長(zhǎng)度、都與撥輪節(jié)距、螺距及圈數(shù)、有關(guān)。 所以可求得高速分件供送螺桿組合螺旋線(xiàn)展開(kāi)圖形軸向和周向全長(zhǎng)： 3.5帶的選擇和校核 1） 計(jì)算功率 已知 P=2.2Kw n=940r/min 由表3-4查工作情況系數(shù) 由式3-23得 2）V帶型號(hào) 根據(jù)和由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-12確定，選A型帶。 3）定帶輪基準(zhǔn)直徑 選擇小帶輪直徑 由表3-5，表3-6確定 取 驗(yàn)算帶速： 由式3-12得 小于 4）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 初定中心距 由式3-25得 0.7(d+d)≤a≤2(d+d) 183.75≤a≤525 取a=500mm 由式3-26得 + = 取標(biāo)準(zhǔn)按《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 3-3 取 確定中心距 a 由式3-27得 的調(diào)整范圍 5）驗(yàn)算包角 由式3-28得 6）確定帶的功率及根數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū) 初拉力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū) 表3-1得 3.6液箱的計(jì)算 已知的油罐內(nèi)徑，外徑根據(jù)目前常用的升容量的飲料為2.5升，灌裝頭為的最大容積為 因?yàn)榇藱C(jī)的灌液區(qū)有一個(gè)空區(qū)，得乘以系數(shù) 他們每個(gè)人都有一個(gè)單獨(dú)的沖洗液區(qū)空區(qū)，占體積的，乘以系數(shù) 所以有公式 得液箱的高度為 每次灌液后液面下降的高度為： 結(jié) 論 剛拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的時(shí)候，我感到特別的迷茫，根本不知道從哪里入手。我這才感受到理論與實(shí)際的區(qū)別，在學(xué)校里學(xué)到的都是一些理論知識(shí)，但真正到了需要自己動(dòng)手的時(shí)候，各種困難一個(gè)個(gè)的到來(lái)。我深深的知道只是著急是沒(méi)有用的，需要按部就班，一個(gè)一個(gè)的解決困難。很快我就進(jìn)入到了狀態(tài)，先完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告，隨后便真正開(kāi)始自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)之旅。每天我都會(huì)查閱各種資料，設(shè)計(jì)手冊(cè)，每天晚上都會(huì)在自己的房間里靜下心來(lái)畫(huà)圖。這樣日復(fù)一日，日積月累，大約花了兩個(gè)多月的時(shí)間完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 通過(guò)這次啤酒灌裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我感覺(jué)我真的學(xué)會(huì)了太多太多。在大學(xué)的學(xué)習(xí)中，我只要一遇到困難便會(huì)立刻向身邊的同學(xué)請(qǐng)教。但是在實(shí)習(xí)中，一切只能靠自己，這也大大提高了我的動(dòng)手實(shí)踐能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年知識(shí)的總結(jié)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的感覺(jué)到我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)上升到了一個(gè)全新的境界。不過(guò)，我也認(rèn)識(shí)的，在今后的生活工作中，還有更多的知識(shí)等著我去學(xué)習(xí)，還有等多的事情需要去實(shí)踐。人只有在不斷學(xué)習(xí)中才會(huì)成長(zhǎng)，只有在不斷實(shí)踐中才會(huì)進(jìn)步。做為一名中共黨員，我要在做好自己的同時(shí)也要幫助他人提高，努力做好積極帶頭作用，成為一名對(duì)國(guó)家，對(duì)社會(huì)有用的人才。 致 謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，最先要特別感謝的是我的指導(dǎo)老師劉新佳老師，沒(méi)有劉老師的辛勤指導(dǎo)，就不可能有畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成。 因?yàn)楣ぷ髟颍谝淮胃蠋熞?jiàn)面我便向老師請(qǐng)假。劉老師以及其嚴(yán)厲的語(yǔ)言批評(píng)了我，當(dāng)時(shí)我便想我的指導(dǎo)老師一定是一個(gè)特別難處的人。結(jié)果見(jiàn)面讓我對(duì)老師的感覺(jué)煥然一新，老師不僅說(shuō)話(huà)和藹可親，而且對(duì)我們特別的客氣。但是他對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的要求卻是一絲不茍，定時(shí)定點(diǎn)向每一個(gè)學(xué)生詢(xún)問(wèn)。我們有困難的地方，劉老師都會(huì)很耐心的向我們解釋。劉老師的知識(shí)層面讓我深深的佩服，我也暗暗的把劉老師當(dāng)做學(xué)習(xí)的榜樣。 同時(shí)也要感謝我的同學(xué)與家人，當(dāng)我遇到困難時(shí)，我的同學(xué)再第一時(shí)間向我提供資料。每當(dāng)受到挫折心灰意冷時(shí)，我的家人經(jīng)常鼓勵(lì)我，安慰我。 最后，我要感謝所有幫助我的人，沒(méi)有你們，就沒(méi)有我論文的完成。在這里，我祝愿你們身體健康，闔家歡樂(lè)。 參考文獻(xiàn) [1] 吳相憲 王正為 黃玉堂 主編. 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1993 [2] 王洪欣 李木 劉秉忠 主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[I]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001 [3] 唐大放 馮曉寧 楊現(xiàn)卿 主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[II].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001 [4]茶飲料生產(chǎn)技術(shù)及裝備，食品工業(yè)科技，2000（3） [5]一步法聚脂瓶生產(chǎn)技術(shù)探討，中國(guó)食品工業(yè)，1999（1） [6]BOPP 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