灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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全自動(dòng)液體灌裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了灌裝生產(chǎn)高速化、精確化、智能化、多功能化以及操作界面人性化的要求。本文設(shè)計(jì)對(duì)灌裝工作過程進(jìn)行了自動(dòng)化及機(jī)械化處理，結(jié)合整個(gè)灌裝生產(chǎn)線，提高了液體灌裝的自動(dòng)化水平，提高了生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞：灌裝；包裝；灌裝機(jī)；供瓶系統(tǒng) 目 錄 1緒論 1 1.1課題研究的意義 1 1.2國內(nèi)外液體灌裝機(jī)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3研究的內(nèi)容和方法 2 1.4預(yù)期目標(biāo) 3 1.5重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 3 2灌裝生產(chǎn)線概念 3 2.1全自動(dòng)液體灌裝線概述 3 2.2 液體灌裝基本原理 4 2.3液體灌裝方式 4 2.4液體灌裝機(jī)的一般工作流程的敘述 5 3灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 3.1理瓶機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.2傳送帶機(jī)構(gòu) 8 3.3 間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu) 9 4灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)的零部件設(shè)計(jì)與選擇 11 4.1不完全齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 11 4.2電機(jī)的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 12 4.3傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 13 4.4軸的校核 14 總 結(jié) 15 致 謝 15 參考文獻(xiàn) 16 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1緒論 1.1課題研究的意義 隨著食品工業(yè)的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，食品的需求量和種類與日俱增，食品包裝也日漸突出。食品包裝機(jī)械是對(duì)食品進(jìn)行完成全部或部分包裝過程的機(jī)器。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要包裝工序，以及與其相關(guān)的前后工序、計(jì)量等輔助設(shè)備。食品包裝機(jī)械是食品工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。發(fā)展食品包裝機(jī)械化，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約大量勞動(dòng)力，可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，有利于食品衛(wèi)生，提高生產(chǎn)質(zhì)量，還可以改善環(huán)境衛(wèi)生，節(jié)約原料[1]。 灌裝機(jī)械是食品包裝機(jī)械中的一種，通常將液體產(chǎn)品充填到包裝容器內(nèi)的機(jī)器稱為灌裝機(jī)械。在自動(dòng)灌裝機(jī)中，按照灌裝的工藝要求、速度、間距和狀態(tài)，準(zhǔn)確地將待灌瓶送入主轉(zhuǎn)盤升降托瓶臺(tái)上，是保證灌裝機(jī)正常而有序地工作的關(guān)鍵。常用的供送裝置有鏈帶式、動(dòng)梁推進(jìn)式、螺桿和星型撥輪等。供瓶機(jī)構(gòu)是液體灌裝機(jī)的必要組成部分，它在液體灌裝機(jī)中起到承上啟下的作用，完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以保證灌裝動(dòng)作的順利完成，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化操作[8]。 1.2國內(nèi)外液體灌裝機(jī)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1國內(nèi)液體灌裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 我國飲料灌裝機(jī)械制造業(yè)起步晚，建國后基本上采用的是手工灌裝，當(dāng)時(shí)國內(nèi)啤酒廠和汽水廠都是使用國外早期比較落后的設(shè)備，工藝落后，灌裝速度慢，而且在衛(wèi)生上也存在很大問題，嚴(yán)重影響了我國飲料行業(yè)的發(fā)展。改革開放后，隨著輕工業(yè)的迅速發(fā)展，一方面我國先后引進(jìn)了一些國外灌裝生產(chǎn)線，在改造一些飲料生產(chǎn)企業(yè)的同時(shí)，另一方面我國也在自行研制，這就促進(jìn)了我國的包裝機(jī)械行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期， 開發(fā)出各種自動(dòng)、半自動(dòng)中小型的灌裝機(jī)械，提供給國內(nèi)大批飲料廠，促進(jìn)了我國飲料業(yè)的迅速發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，我國采用技術(shù)貿(mào)易結(jié)合的方式，引進(jìn)德國SEN公司20000瓶／小時(shí)的啤酒灌裝線和日本三菱公司18000瓶／d,時(shí)的含氣體飲料灌裝線的制造技術(shù)，到1991年又引進(jìn)了德國KHS公司36000瓶／d,時(shí)的啤酒灌裝線及生產(chǎn)技術(shù)。 這樣，我國不僅能夠生產(chǎn)中小型的灌裝機(jī)，而且開始生產(chǎn)大型灌裝機(jī)。我們參照國外全自動(dòng)液體灌裝機(jī)的先進(jìn)機(jī)型，結(jié)合國內(nèi)液體灌裝的實(shí)際情況，獨(dú)立開發(fā)設(shè)計(jì)并制造新型全自動(dòng)液體灌裝生產(chǎn)線，并根據(jù)測(cè)算，與國外同類產(chǎn)品相比，價(jià)格僅是進(jìn)口設(shè)備35％， 并且完全可以代替進(jìn)口同類產(chǎn)品，具有良好的價(jià)格性能比，同時(shí)技術(shù)水平也上了一個(gè)臺(tái)階，將我國液體灌裝設(shè)備制造業(yè)的整體水平提高到一個(gè)新的水平。我國的灌裝機(jī)械制造業(yè)，經(jīng)歷了仿制、引進(jìn)技術(shù)、消化吸收、創(chuàng)新、自主開發(fā)的過程，技術(shù)進(jìn)步及創(chuàng)新的速度很快，而且在不斷縮小與國外先進(jìn)技術(shù)之間的差距。 1.2.2國外液體灌裝機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 灌裝機(jī)在食品行業(yè)、飲料行業(yè)、日化行業(yè)等廣泛使用，是這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)必不可少的機(jī)械設(shè)備之一。西方各國對(duì)灌裝機(jī)發(fā)展十分重視，不僅種類齊全，而且自動(dòng)化程度高，集機(jī)、電、光、聲、磁為一體的高新技術(shù)灌裝機(jī)正在不斷涌現(xiàn)。在產(chǎn)品節(jié)能化、資源高利用化、生產(chǎn)高效率化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化成了西方發(fā)達(dá)國家拉大同其他發(fā)展國家差距的重要方面。如西方各國灌裝與旋蓋設(shè)備走向一體化和智能化，并且向高速、多用、高精度方向發(fā)展。經(jīng)過長(zhǎng)期深入的發(fā)展，以美日等國為代表的發(fā)達(dá)國家，包裝行業(yè)灌裝機(jī)技術(shù)先進(jìn)、多功能化、自動(dòng)化程度和灌裝精度都很高。 1.2.3國內(nèi)外液體灌裝機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著食品工業(yè)的發(fā)展，在飲料灌裝、包裝設(shè)備方面也不斷的向高的方向發(fā)展。目前在這方面的發(fā)展水平還是體現(xiàn)在美國、德國、意大利、英國和日本等國家，我國也不斷在向這個(gè)方向發(fā)展。其主要表現(xiàn)為：生產(chǎn)的高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、控制的智能化，以及設(shè)備的綠色化等。 ①生產(chǎn)的高速化。為了迎合市場(chǎng)發(fā)展的需求，獲取大的經(jīng)濟(jì)利益，提高生產(chǎn)速度似乎已經(jīng)成為生產(chǎn)控制中的一個(gè)重要因素。在一定程度上講，提高生產(chǎn)速度在不增加勞動(dòng)力的情況下，唯一的方法就是改進(jìn)設(shè)備，用同樣的時(shí)間和同樣的勞動(dòng)力去操縱高效率的機(jī)器，以生產(chǎn)出相對(duì)多的產(chǎn)品。因此在這方面，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力就成為重中之重。目前，在碳酸飲料灌裝中，灌裝機(jī)的灌裝速度最高可達(dá)2000罐／分，灌裝閥頭數(shù)也分別達(dá)到140頭、160 頭、180頭；非碳酸飲料灌裝機(jī)的灌裝閥頭數(shù)也達(dá)到50--100頭。在灌裝速度上，灌裝速度最高可達(dá)1000瓶／分，最高的已經(jīng)超過1500瓶／分。 ②結(jié)構(gòu)的合理化。國內(nèi)外灌裝機(jī)械制造商都在致力于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，不斷的在對(duì)老產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)開發(fā)出新的產(chǎn)品以適合市場(chǎng)的變化。一方面是零部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，設(shè)備可靠性的提高， 另一方面則圍繞設(shè)備成本降低，以及操作方便和可維護(hù)性進(jìn)行研究。例如，德國KRONES 公司貼標(biāo)機(jī)的轉(zhuǎn)換部件大大減少，貼標(biāo)的功能及數(shù)量反而增加。有的“沖-灌-封-一體機(jī)全部采用瓶頸夾持輸送裝置，省去了輸瓶導(dǎo)板、導(dǎo)軌、底板等轉(zhuǎn)換部件，不論P(yáng)ET 瓶體積大小如何均不需要調(diào)整灌裝機(jī)和封口機(jī)的高度，在各種生產(chǎn)時(shí)速和各種灌裝方式中都能夠高速、平穩(wěn)地輸送包裝容器。 ③設(shè)備多功能化。設(shè)備在不斷的向多功能化方向發(fā)展，早期的灌裝設(shè)備，功能單一，只適應(yīng)一種容器或一種液體的灌裝，而且灌裝量調(diào)節(jié)范圍比較小，不能夠適應(yīng)用戶改變包裝容器、改變灌裝液體及灌裝量的變化。而新型的灌裝設(shè)備是由幾臺(tái)可以獨(dú)立工作的設(shè)備經(jīng)過智能組合，按用戶的要求組成的不同形式的生產(chǎn)線，用戶只需在更換小的部件的情況下就能完全滿足對(duì)不同容器、不同液體的灌裝，而且灌速度調(diào)節(jié)自如，這樣就可以滿足用戶的不同灌裝要求。 ④控制的智能化。早期的灌裝設(shè)備都是通過機(jī)構(gòu)的功能來進(jìn)行機(jī)械操作，使得設(shè)備龐大，運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活， 而且可控制性差，誤差大等。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種功能的傳感器和可編程控制器普遍應(yīng)用于灌裝機(jī)的控制系統(tǒng)中，而且大型設(shè)備更是采用計(jì)算機(jī)控制，人機(jī)界面，故障自我診斷等，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行的智能化?，F(xiàn)代灌裝技術(shù)的目標(biāo)是精確、高效、自動(dòng)化。精確的灌裝量、灌裝過程的高速、減少盡量小的液損、整條生產(chǎn)線的最優(yōu)化控制，都由于電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用而成為可能。 1.3研究的內(nèi)容和方法 本課題將灌裝機(jī)生產(chǎn)線作為研究重點(diǎn)，利用供瓶機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)灌裝生產(chǎn)線上的機(jī)械化和自動(dòng)化，免去人工勞動(dòng)力的強(qiáng)度，加大生產(chǎn)效率，提高自動(dòng)灌裝一體化，優(yōu)化灌裝生產(chǎn)線，全自動(dòng)灌裝機(jī)生產(chǎn)線優(yōu)勢(shì)在于為制造業(yè)提供性能優(yōu)良、穩(wěn)定可靠的灌裝生產(chǎn)線；材料浪費(fèi)少，在大規(guī)模生產(chǎn)中節(jié)約成本；根據(jù)生產(chǎn)流程進(jìn)行編程控制，生產(chǎn)效率高；生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境污染小等等。所以，通過去阿拉爾市托木爾峰酒廠的實(shí)習(xí)觀摩，將全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)的生產(chǎn)線優(yōu)化成供瓶機(jī)構(gòu)，減少酒瓶從洗瓶機(jī)出來人工運(yùn)送到生產(chǎn)線上且一次一人只能放置兩瓶的時(shí)間，而且能大大提高生產(chǎn)效率，因此對(duì)其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和研究特別是供瓶機(jī)構(gòu)的研究是本文的重點(diǎn)。 通過觀摩辣椒醬理瓶機(jī)，利用新型的理瓶機(jī)構(gòu)運(yùn)用到供瓶機(jī)構(gòu)中，可以大大節(jié)省制作成本，簡(jiǎn)明易懂，結(jié)合灌裝機(jī)理瓶機(jī)構(gòu)，將兩者相結(jié)合，并且將灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)也簡(jiǎn)化融入到供瓶機(jī)構(gòu)中，使整個(gè)生產(chǎn)線簡(jiǎn)明及自動(dòng)化，讓酒瓶能穩(wěn)定快捷的進(jìn)入灌裝機(jī)轉(zhuǎn)盤。 1.4預(yù)期目標(biāo) （1）能大大節(jié)省勞動(dòng)力，減少人工成本。 （2）實(shí)現(xiàn)灌裝生產(chǎn)線上的機(jī)械化和自動(dòng)化，增加生產(chǎn)效率。 （3）通過研究灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)機(jī)械化來更加深入了解灌裝機(jī)的整體化和自動(dòng)化，希望對(duì)灌裝生產(chǎn)線整體機(jī)械及自動(dòng)化有啟發(fā)和借鑒作用。 1.5重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 供瓶機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)思想都是以全自動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)來配合的，要結(jié)合某一灌裝機(jī)，利用與他相同的電機(jī)轉(zhuǎn)速與效率，不然會(huì)出現(xiàn)輸送速度與灌裝速度不切合，使生產(chǎn)線堵塞。對(duì)于傳動(dòng)裝置與理瓶裝置對(duì)從洗瓶機(jī)出來的瓶子如何做到輸送過程中減少倒瓶和碎瓶率。 結(jié)合多種灌裝生產(chǎn)線總結(jié)出有利于供瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和想法，使供瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理，利于灌裝生產(chǎn)線的簡(jiǎn)化及增加效率。 （1） 通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)與實(shí)地測(cè)試確定合適的電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率，機(jī)械的選擇 （2） 選擇合適動(dòng)力傳遞方式，設(shè)計(jì)工作裝置和傳動(dòng)裝置。 （3） 運(yùn)用SolidWorks CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 （4） 運(yùn)用SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模。 2灌裝生產(chǎn)概念 2.1全自動(dòng)液體灌裝線概述 全自動(dòng)液體灌裝機(jī)的使用和需求日益增長(zhǎng)，已經(jīng)逐步代替手工灌裝或半自動(dòng)灌裝，并將發(fā)展成為液體灌裝行業(yè)所必備的設(shè)備。目前，市場(chǎng)上對(duì)全自液體灌裝機(jī)沒有明確的定義和劃分，大多只對(duì)能進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量或某部分機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 在全自動(dòng)灌裝、包裝生產(chǎn)線中，液體灌裝機(jī)是包裝機(jī)械的重要組成部分之一，其主要用在食品、化工等輕工行業(yè)中。在食品行業(yè)中的用途則尤為重要，例如：酒水、飲料、乳品、油脂以及調(diào)味品等與日常生活息息相關(guān)產(chǎn)品的包裝。另外是在化工行業(yè)中包括洗滌類、日化、礦物油和農(nóng)藥等化工類液體產(chǎn)品的灌裝。然而，由于我國灌裝行業(yè)起步較晚，灌裝、包裝的自動(dòng)化水平較底，市場(chǎng)自動(dòng)化灌裝設(shè)置要求很高?；诖耍疚倪x擇的是自動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)作為討論的主題進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。 2.1.1灌裝生產(chǎn)線定義 全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線是由數(shù)臺(tái)自動(dòng)包裝機(jī)械經(jīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，并按各自的功能完成一定任務(wù)進(jìn)行順序、連續(xù)生產(chǎn)包裝的一系列機(jī)器的組合。組成自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的過程是按照產(chǎn)品包裝的工藝順序，將若干臺(tái)自動(dòng)包裝機(jī)械按一定的工藝要求組成一條生產(chǎn)線，并將包裝物料和被包裝的物料經(jīng)輸送裝置、自動(dòng)控制設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備及各種輔助設(shè)備按相應(yīng)工藝要求進(jìn)行連續(xù)輸入、定量、包裝、以及輸出成品的一個(gè)自動(dòng)化過程。 其特點(diǎn)是：高速性、連續(xù)性。 灌裝生產(chǎn)線也稱包裝線，主要用于包裝啤酒、飲料、液體藥品、食品油脂等。一條灌裝生產(chǎn)線配套有多臺(tái)機(jī)械，如配套自動(dòng)吹瓶機(jī)、理瓶機(jī)、自動(dòng)洗瓶機(jī)、烘干機(jī)、自動(dòng)灌裝機(jī)、封蓋機(jī)、打包機(jī)等。采用自動(dòng)化包裝過程既可以使包裝工序緊湊，提高工作效率，又可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.2 液體灌裝基本原理 灌裝就是將一定量的液體物料注入到包裝容器中的過程。這種液體物料主要是指具有低粘度的可流動(dòng)型液體物料，如酒類、汽水、果汁等。它們可以依靠自重以一定速度流入到包裝容器中。另外還可灌裝一些中等粘稠液體物料和一些高粘度物料，如果醬、油脂，牙膏及黃油等。對(duì)這些物料的灌裝依靠重力是不能使其按要求流動(dòng)的，因此需要施加一定的壓力將其擠入或壓入到包裝容器中。由于液體種類很多，其性能不一，如粘度、起沫性、含氣性、揮發(fā)性等各不相同，所以采用的灌裝方法不一樣，其次液料的包裝容器也不同，有玻璃瓶、金屬罐、塑料瓶、復(fù)合紙盒等，所以，依據(jù)不同的包裝容器、包裝物料及不同的灌裝工藝，灌裝機(jī)的灌裝方法也是不相同的。 2.3液體灌裝方式 由于液體物料性能不同，灌裝方式多種多樣。根據(jù)灌裝壓力的不同可分為常壓灌裝、負(fù)壓灌裝、等壓灌裝等。 2.3.1.常壓灌裝 常壓灌裝，又稱重力灌裝，即在常壓下，利用液體自身的重力將其灌入包裝容器內(nèi)， 其整個(gè)系統(tǒng)處于敞開狀態(tài)下工作，該灌裝方法是最原始的灌裝方法。至今仍被用在流動(dòng)性很好的液體灌裝中，這各方法比較適用于流動(dòng)性好、不含氣、不易揮發(fā)的液體中。如礦泉水、白酒、醬油、牛奶等。 2.3.2負(fù)壓灌裝 負(fù)壓灌裝是先將包裝容器抽氣形成負(fù)壓，再將液體物料灌入包裝容器內(nèi)。這種灌裝方法不但能提高灌裝速度，而且能減少包裝容器內(nèi)殘存的空氣，防止液體物料氧化變質(zhì)，可延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期。此外，還能限制毒性液體的逸散，并可以避免灌裝有裂紋或缺口的容器，減少浪費(fèi)，適用于不含氣體，且怕接觸空氣而氧化變質(zhì)的粘度稍大的液體物料，如果汁、果醬、糖漿、油類、農(nóng)藥等。這種灌裝分為二種形式：一是重力式負(fù)壓灌裝，即貯液缸與包裝容器具有相等的真空度，液體是在真空等壓狀態(tài)下以重力流動(dòng)方式完成灌裝的；二是壓差式負(fù)壓灌裝，即包裝容器的真空度大于貯液缸的真空度，液體是在壓差狀態(tài)下完成灌裝的。重力負(fù)壓灌裝是低真空(10---16kPa)下的重力灌裝。其灌裝方法基本與重力灌裝相同，但比重力灌裝速度快，可以避免灌裝有裂紋或有缺口的容器，還可以防止液體的滴漏。壓差式負(fù)壓灌裝(純真空灌裝)，灌裝系統(tǒng)內(nèi)的壓力應(yīng)低于大氣壓力。灌裝閥密封塊抵住容器的同時(shí)開啟閥門，由于與真空室相通的容器內(nèi)處于真空，液體可被迅速抽進(jìn)容器中，直至灌裝到預(yù)定液位。最后會(huì)有相當(dāng)量的液體被抽到排出管中，進(jìn)入溢流槽后被回收再循環(huán)。純真空灌裝的真空度一般保持在6-7kPa。真空法可提高灌裝速度，減少產(chǎn)品與空氣的接觸，有利于延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期，其全封閉狀態(tài)還限制了產(chǎn)品中有效成分的逸散。壓差式負(fù)壓灌裝尤其適用于不宜多暴露于空氣中的含維生素的液料， 如蔬菜汁、果汁以及有毒的液體(如農(nóng)藥、化學(xué)藥水)等。 2.3.3.等壓灌裝 等壓灌裝，即先向包裝容器內(nèi)充氣，使容器內(nèi)壓力與貯液缸內(nèi)壓力相等，再將貯液缸的液體物料灌入包裝容器內(nèi)。等壓灌裝又稱壓力重力灌裝、氣體壓力灌裝。這種灌裝方法只適用于含氣飲料，如啤酒、汽水、香檳等[4]。 2.4液體灌裝機(jī)的一般工作流程的敘述 液體灌裝機(jī)的流程一般為：裝有空瓶的箱子堆放在托盤上，由輸送帶送到卸托盤機(jī)，將托盤逐個(gè)卸下，箱子隨輸送帶送到卸箱機(jī)中，將空瓶從箱子中取出，空箱經(jīng)輸送帶送到洗箱機(jī)，經(jīng)清洗干凈，再輸送到裝箱機(jī)旁，以便將盛有飲料的瓶子裝入其中。從卸箱機(jī)取出的空瓶，由另一條輸送帶送入洗瓶機(jī)消毒和清洗，經(jīng)瓶子檢驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)，符合清潔標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入灌裝機(jī)和封蓋機(jī)。飲料由灌裝機(jī)裝入瓶中。裝好飲料的瓶子經(jīng)封蓋機(jī)加蓋封住并輸送到貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)，貼好標(biāo)簽后送至裝箱機(jī)裝入箱中再送到堆托盤機(jī)堆放在托盤上送入倉庫。液體灌裝機(jī)主要用于洗液、護(hù)理液、口服液、消毒液、洗眼液、營養(yǎng)液、酒水、注射液、農(nóng)藥、醫(yī)藥、香水、食用油、潤滑油及特殊行業(yè)的液體灌裝。 3灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)主要由三個(gè)部分組成：理瓶機(jī)構(gòu)、傳送帶機(jī)構(gòu)、間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)。下面對(duì)供瓶機(jī)構(gòu)的三個(gè)部分做簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)說明。 1-底座 2-軸 3-帶輪 4-托架 5-轉(zhuǎn)盤 6-彈片 7-傳送帶 8-間歇轉(zhuǎn)盤 9-齒輪 10-傳送v帶 11-電機(jī) 12-支撐桿 3.1理瓶機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.1理瓶機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 理瓶機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示： 1-底座 2-轉(zhuǎn)盤 3-托架 4-擋板 1-皮帶輪 2-軸 3-固定架 4-傳送v帶 圖3-1 理瓶機(jī)構(gòu) 3.1.2理瓶機(jī)構(gòu)的工作原理 理瓶機(jī)構(gòu)的工作原理由圖3-1可知。電機(jī)通過帶輪傳動(dòng)帶動(dòng)心軸旋轉(zhuǎn)。 彈片和托架固定在一起，再把托架通過支架固定在底座上面，托架與軸的連接不是固定連接，即心軸的旋轉(zhuǎn)不能帶動(dòng)托架和彈片的旋轉(zhuǎn)，彈片在沒接觸到瓶時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)。 托盤通過鍵固定在心軸上，托盤可以隨著心軸一起旋轉(zhuǎn)。由于生產(chǎn)過程中將瓶放在托盤上，因此瓶也會(huì)隨著托盤一起旋轉(zhuǎn)。底座上面安裝有檔欄，檔欄就安裝在托盤外面可以保證瓶在旋轉(zhuǎn)過程中不會(huì)掉落。 同時(shí)瓶在隨著托盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中碰到彈片，在彈片力的作用下瓶就會(huì)向外移動(dòng)，最后一起運(yùn)動(dòng)到檔欄上的引導(dǎo)部分，這樣就可以將瓶全部按順序引入傳送帶。 3.2傳送帶機(jī)構(gòu) 3.2.1 傳送帶的結(jié)構(gòu) 傳送帶的結(jié)構(gòu)如圖3-2所示 圖3-2 傳送帶 傳送帶的作用：連接理瓶機(jī)構(gòu)與間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu) 傳送帶的固定：滑軌的固定一頭固定在理瓶機(jī)構(gòu)的底座上，一頭固定在間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的底座上。中間用了兩個(gè)托架支撐，這樣可以改善滑軌結(jié)構(gòu)的受力情況。 3.2.2傳送帶的工作原理 由于帶傳動(dòng),有一個(gè)初張緊力,使帶與帶輪間有一個(gè)壓力。當(dāng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力的作用，帶輪就會(huì)給帶一個(gè)圓周方向的切向力，使帶與帶輪同步的運(yùn)動(dòng)。由于帶是連續(xù)的，所以帶就不斷的沿著主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪運(yùn)動(dòng)。 放在傳動(dòng)帶上的物體和傳動(dòng)帶帶之間也有正壓力，傳動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，在摩擦力的作用下傳動(dòng)帶給它上面的物體一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的力，使物體運(yùn)動(dòng)。 3.3 間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu) 3.3.1 間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的組成 間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示： 1-支撐桿 2-完全齒輪 3-長(zhǎng)軸 4-短軸 5-不完全齒輪 （ a ） 1-底座 2-間歇轉(zhuǎn)盤 3-托架 4-電機(jī) 5-傳送v帶 （ b ） 圖3-3 間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu) 3.3.2間歇運(yùn)動(dòng)的選擇 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，比較槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪之間的優(yōu)缺點(diǎn)： （1）與其他間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，不完全齒輪結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。 （2）主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，其從動(dòng)輪的停歇次數(shù)，每次停歇的時(shí)間和每次傳動(dòng)的角度等變化范圍大，因而設(shè)計(jì)靈活。 （3）不完全齒輪一般適用于低速，輕載的場(chǎng)合，并且主動(dòng)輪和從動(dòng)輪不能互相換。 所以我們選擇不完全齒輪來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇機(jī)構(gòu)。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)如圖3-4所示： 圖3-4 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 3.3.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)原理及特點(diǎn) 在主動(dòng)齒輪只做出一個(gè)或幾個(gè)齒，根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間的要求在從動(dòng)輪上作出與主動(dòng)輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，與齒輪傳動(dòng)一樣，無齒部分由鎖止圓弧定位使從動(dòng)輪靜止。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠，從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間可在較大范圍內(nèi)變化。但是從動(dòng)輪在開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時(shí)有較大沖擊，故一般只用于低速輕載場(chǎng)合。 3.2.4間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的功能 間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)在整個(gè)機(jī)構(gòu)中的作用是使瓶在流水線上做間歇運(yùn)動(dòng)。當(dāng)瓶轉(zhuǎn)到加液處時(shí)自動(dòng)停下一段時(shí)間，讓液體灌裝機(jī)的加液機(jī)構(gòu)給瓶中注入要灌裝的液體，同時(shí)加蓋機(jī)構(gòu)對(duì)上一步注好液的瓶加蓋。取瓶機(jī)構(gòu)也可以利用這一段靜止的時(shí)間間歇實(shí)現(xiàn)取瓶操作。 3.2.5 間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的工作原理 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)減低轉(zhuǎn)速，輪和短軸之間用鍵連接，從而短軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，短軸上連接有不完全齒輪機(jī)構(gòu)的小輪，小輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大輪做間歇運(yùn)動(dòng)，又由于大輪安裝在長(zhǎng)軸上，從而長(zhǎng)軸也做間歇運(yùn)動(dòng)。 長(zhǎng)軸做間歇運(yùn)動(dòng)那么安裝在其上的轉(zhuǎn)盤也做間歇運(yùn)動(dòng)，從而由由傳送帶傳送過來的瓶由轉(zhuǎn)盤卡位后，也做間歇運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 4灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)的零部件設(shè)計(jì)與選擇 4.1不完全齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 根據(jù)不完全齒輪機(jī)構(gòu)，選取一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪（傳動(dòng)裝置的齒輪1和齒輪2），具體參數(shù)為： 中心距： 分度圓半徑： （4-1） 可得： 基圓半徑：由式 （4-1-1） 可得： 4.2電機(jī)的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 4.2.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 從機(jī)構(gòu)所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)入手，每秒生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品，這樣要保證八工位轉(zhuǎn)盤在一秒內(nèi)完成停止兩個(gè)動(dòng)作。經(jīng)過考慮，在運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，將停止時(shí)間定為2/3秒，八工位轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間則為1/3秒，轉(zhuǎn)盤與從動(dòng)輪同軸，有相同的運(yùn)動(dòng)情況，故從動(dòng)輪撥盤轉(zhuǎn)動(dòng)2/3圈所用的時(shí)間為1/3秒。他的轉(zhuǎn)速可以求出：（2/3）r/（2/3）s=1r/s 通過軸之間的傳動(dòng)關(guān)系，不難看出，轉(zhuǎn)速仍為一圈每秒。再加上齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)，他們的傳動(dòng)比均為5，可得電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為： 4.2.2電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 電動(dòng)機(jī)主要有Y，YZ，YZR系列，無特殊需要，一般選取Y系列的三相交流異步電動(dòng)機(jī)；而YZ，YZR系列一般用于頻繁啟動(dòng)，制動(dòng)和換向，具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的過載能力。我們所設(shè)計(jì)的灌裝機(jī)對(duì)于工作無特殊要求，選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。 4.2.3電動(dòng)機(jī)額定功率的確定 取P=1.1KW，，由于選取的灌裝機(jī)有如下幾種類型： 表4-1旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù) 方案號(hào) 轉(zhuǎn)臺(tái)直徑mm 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 灌裝速度 r/min A 600 1440 10 B 550 1440 12 C 500 960 10 所以為了契合灌裝機(jī)，選取方案A，則滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知同一額定功率下有幾種同步轉(zhuǎn)速可供選用，可得電機(jī)型號(hào)為Y90s-4. 4.3傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)裝置就是把動(dòng)力裝置的動(dòng)力傳遞給工作機(jī)構(gòu)等的中間設(shè)備，常用的傳動(dòng)裝置有帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，由于帶傳動(dòng)具有緩和載荷沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)無噪聲；制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格；且過載時(shí)會(huì)引起打滑，防止其他零件的損壞；增加帶長(zhǎng)以適應(yīng)中心距較大的工作條件等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇帶傳動(dòng)比較合適。 4.3.1 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 確定計(jì)算功率；查表得工作情況系數(shù) 4.3.2選擇帶型 由于，小帶輪轉(zhuǎn)速，確定選用SPZ型。 4.3.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑 查表取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑，根據(jù)公式，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為150mm。驗(yàn)證帶的速度由 （m/s） （4-2） 式中： D——?jiǎng)虞喼睆剑琺m 得V=3.92 所以帶的速度合適 4.3.4確定窄V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù)公式 （4-3） 初步確定中心距 根據(jù)公式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： （4-4） 可得 查表選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度， 計(jì)算實(shí)際中心距 中心距可調(diào)范圍： 4.3.5驗(yàn)證主動(dòng)輪上的包角 由（4-5） 得，所以主動(dòng)輪上的包角合適。 4.3.6計(jì)算出拉力 由 （4-6） 可得 4.4軸的校核 4.4.1 軸的材料選擇 本系統(tǒng)的軸無特殊要求，選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。它的機(jī)械性能為正熱火處理，毛培直徑d為25~100mm，硬度170~207。拉伸強(qiáng)度（），拉伸屈服（），彎曲疲勞（），扭轉(zhuǎn)疲勞（）。 4.4.2按扭矩強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于實(shí)心軸，其強(qiáng)度條件式： （單位：）；（4-7） 式中： T——軸的扭矩， N——軸的轉(zhuǎn)速，r/min P——軸傳遞的功率，KW 改成計(jì)算軸的直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算公式為： 對(duì)于45號(hào)鋼，C=107~118（=40~30）。 總 結(jié) 全自動(dòng)液體灌裝機(jī)的應(yīng)用和市場(chǎng)需求在日益增長(zhǎng)，無論是從計(jì)量的準(zhǔn)確性，還是從灌裝的速度方面，都對(duì)自動(dòng)化的要求不斷提高。對(duì)灌裝速度和準(zhǔn)確性的要求，主要取決于設(shè)備的性能，設(shè)備的功能及搭配的合理性直接影響系統(tǒng)的灌裝速度。同時(shí)，檢測(cè)設(shè)備的技術(shù)水平將會(huì)進(jìn)一步表現(xiàn)在控制的準(zhǔn)確性上。 本文主要實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)液體灌裝機(jī)灌裝生產(chǎn)線上的機(jī)械化。與傳統(tǒng)的灌裝機(jī)的相比，在技術(shù)上的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在：灌裝機(jī)的自動(dòng)化水平。通過對(duì)市場(chǎng)的了解和學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，目前市面上的灌裝機(jī)還主要停留在灌裝這個(gè)部分，而很少是將其前面的供瓶和后面的封蓋都作為一個(gè)灌裝的整體去考慮。所以本文設(shè)計(jì)突出了整體性的自動(dòng)化，節(jié)省人力物力，為整個(gè)灌裝系統(tǒng)做了進(jìn)一步的提高。 在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，也曾遇到過許多的問題。自己的想法與實(shí)際操作相結(jié)合所體現(xiàn)的差異，對(duì)全自動(dòng)液體灌裝機(jī)的整體生產(chǎn)線也有許多問題沒有發(fā)現(xiàn)，在本方案的設(shè)計(jì)中，有很多控制方法都是參考或借鑒其它控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的，其中不免存在不適之處，這就需要不斷的研究改進(jìn)。 致 謝 本論文從選題到完成是在肖愛玲老師的悉心關(guān)心和指導(dǎo)下完成的。在選題時(shí)我遇到了很大的問題，是肖老師通過了解我自身的情況，知道了我在酒廠打過工的經(jīng)歷來確定選題。肖老師淵博的知識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)作風(fēng)和忘我的敬業(yè)精神一直讓我深感敬佩；同時(shí)您謙虛坦誠、熱情、隨和的性格也讓我感到親切。肖愛玲老師對(duì)我學(xué)業(yè)上的精心指導(dǎo)和言傳身教，使我的動(dòng)手能力、分析能力和解決問題以及獨(dú)立思考的能力都得到了很大的提高；這都會(huì)使我受益終身。在此，向肖愛玲老師致以最誠摯的敬意和感謝!謝謝老師這幾個(gè)月來對(duì)我的不倦教誨，我終生銘記! 在論文的完成過程中，還得到了其他專業(yè)老師，以及同班同學(xué)的熱情幫助，讓我在迷茫與斗爭(zhēng)中堅(jiān)持下來，在此，對(duì)以上各位老師和同學(xué)表示忠心的感謝! 最后，感謝全體老師，在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中，感謝我學(xué)習(xí)和生活了四年的母校，祝愿母校的明天更加輝煌! 由于設(shè)計(jì)中很多技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)是本人在實(shí)習(xí)和實(shí)踐中從其它技術(shù)或設(shè)備上得到的，經(jīng)過研究進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)后用于本次全自動(dòng)液體灌裝機(jī)的供瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，不適之處常會(huì)有之，再加上本人學(xué)識(shí)淺薄，論文中肯定還存在很多不當(dāng)、甚至錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)各位老師教授多多指教。 參考文獻(xiàn) [1]車寧，武福，一種FGZ 10型灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)與研制[J]，廣西輕工業(yè)2007． [2]張文明，全自動(dòng)液體灌裝機(jī)[J]，機(jī)電一體化，2003. 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