題 目 直線型低粘度液體灌裝機(jī)的設(shè)計(jì) 來源 工程實(shí)際1、研究目的和意義礦泉水、啤酒、果汁等飲品；醬油、醋等調(diào)味品；口服液、注射液等醫(yī)療用品，像這樣低粘度的液體在日常生活中必不可少，因此將這些液體如何有效的灌裝到不同的容器中就顯得尤為重要，研究此直線型低粘度液體灌裝機(jī)的目的就是為了改變傳統(tǒng)的灌裝機(jī)，使其全自動化，從而提高灌裝的效率和灌裝的精確度，進(jìn)而提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，滿足人們的需求量。2、國內(nèi)外發(fā)展情況（1）國外飲料灌裝機(jī)的發(fā)展情況在飲料灌裝機(jī)械設(shè)備方面，美國、德國、日本、意大利和英國的制造水平相對較高。這些設(shè)備呈現(xiàn)出新的發(fā)展動向：①多功能同一臺設(shè)備，可進(jìn)行茶飲料、咖啡飲料和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝；均可進(jìn)行玻璃瓶與聚酯瓶的灌裝。②高速度、高產(chǎn)量：碳酸飲料灌裝機(jī)的灌裝速度最高達(dá) 2000 灌/分，德國 H&K 公司、SEN 公司、KRONES 公司，其灌裝機(jī)的灌裝閥分別達(dá)到 165 頭、144 頭、178 頭。非碳酸飲料灌裝機(jī)的灌裝閥50~100 頭，灌裝速度最高達(dá) 1500 灌/分。③技術(shù)含量高、可靠性高：全線的自控水平高和全線效率高。在線檢測裝置和計(jì)量裝置配套完備，能自動檢測各項(xiàng)參數(shù)、計(jì)量精確。集機(jī)、電、氣、光、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。④整套供應(yīng)能力強(qiáng) [1]：如一條飲料包裝線，由微電腦件、控制軟件、包裝封蓋配套組合，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力與理論科技相結(jié)合。（2）國內(nèi)飲料灌裝機(jī)的發(fā)展情況我國飲料灌裝設(shè)備基本是在引進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，經(jīng)過引進(jìn)和消化吸收，我國飲料灌裝水平已有很大提高，特別是 150 瓶（罐）/分以上生產(chǎn)能力的灌裝生產(chǎn)線基本可以成套供應(yīng)，目前南京輕工機(jī)械廠、合肥輕工機(jī)械廠和廣東輕工機(jī)械廠已能提供生產(chǎn)能力高達(dá) 600 瓶/分的玻璃瓶和 600 罐/分的易拉罐飲料或啤酒灌裝生產(chǎn)線 [2]，主要設(shè)備包括灌裝機(jī)、封罐機(jī)（壓蓋機(jī)、旋蓋機(jī)） 、紙箱包裝機(jī)和殺菌機(jī)。灌裝能力如下：灌裝機(jī)/封罐機(jī)頭數(shù)： 18/4 30/6 40/6 60/8 ；灌裝速度： 罐(瓶)/分：150、300、500、600。聚酯瓶灌裝生產(chǎn)線基本與玻璃瓶灌裝機(jī) [3]通用，經(jīng)過調(diào)整后，可以一機(jī)兩用，灌裝能力為 250ml 瓶為 24000 瓶/時； 1250ml 瓶為 720 瓶/ 時。中小規(guī)模的非充氣飲料灌裝線包括玻璃瓶灌裝生產(chǎn)線和易拉罐灌裝生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力 40~200 瓶（罐）/分。3、研究/設(shè)計(jì)的目標(biāo)：設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作穩(wěn)定性較好、方便控制的直線型液體自動灌裝機(jī)。（1）灌裝對象：低粘度不含氣體的液體飲料（如礦泉水、飲料）（2）灌裝瓶參數(shù)：灌裝瓶體積 600ml，灌裝液體凈含量 550ml，灌裝瓶直徑 60mm（3）灌裝瓶材料：塑料（4）灌裝時間：10s/次灌裝機(jī)械的主要技術(shù)指標(biāo)：（1） 灌裝液體的粘度：μ≤ 1 Pa·s（2）灌裝速度：v = 6 次/min（3）系統(tǒng)壓力：P （0.5～3MPa）4、設(shè)計(jì)方案（研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）：（1）主要研究內(nèi)容灌裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定灌裝方法及定量方法 （2）設(shè)計(jì)方案方案一：定量方法采用定量杯定量法 [4]，原理圖如圖 1 所示：圖 1 定量杯定量法控制原理圖A 為供料管道，D 為電磁閥，B、C 兩條橫線表示允許料位變化的上下限，即灌裝的容量 550ml，所以在兩處不同的位置安裝了兩個料位檢測器，來控制灌裝的容積。其中 B 處于下限料位，C 處于上限料位，B、C 通過電阻與大地相連。電機(jī)帶動泵供料，單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，供料時，料位上升，當(dāng)達(dá)到上限時，C 處的料位器得到信號，此時電機(jī)和泵停止供料，當(dāng)料位處于下限位時，B 處的料位器得到信號，灌裝閥 D 關(guān)閉，同時啟動電機(jī)并開始供料。如此反復(fù)循環(huán)，來實(shí)現(xiàn)定量灌裝的目的。方案二：如圖 2 所示圖 2 定量杯定量法原理圖兩種方案的原理相同，但方案二的定量精度相對較低，灌裝時定量瓶底部會殘留液體，使定量不準(zhǔn)確。所以兩種方案相比較，選擇方案一進(jìn)行設(shè)5、方案的可行性分析：這種灌裝機(jī)僅針對低粘度的液體進(jìn)行灌裝，綜合所查閱的資料，以及啤酒廠、礦泉水廠等大量的投入與使用，相信此方案是可行的。6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處（1）執(zhí)行系統(tǒng)采用液壓傳動控制，使灌裝系統(tǒng)在灌裝時更穩(wěn)定可靠，遲滯?。?）控制系統(tǒng)采用的是單片機(jī)控制 [5]，從而控制水箱液位，進(jìn)而使定量灌裝更加精確7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域：（1）產(chǎn)品主要用途：該直線型灌裝機(jī)主要針對低粘度的礦泉水、飲料等液體進(jìn)行灌裝生產(chǎn)，根據(jù)客戶的需求不同，可選取不同的灌裝瓶進(jìn)行灌裝，如塑料瓶、玻璃瓶等。（2）產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們的消費(fèi)習(xí)慣也隨之相應(yīng)的變化，同時對消費(fèi)品的包裝提出了更高的要求，而液態(tài)產(chǎn)品的包裝在包裝行業(yè)中占有很大比例，這是由于液體包裝涉及的行業(yè)廣泛、品種繁多；如飲料方面的汽水、果汁、牛奶、礦泉水、蒸餾水、啤酒、果酒等；調(diào)味品方面的醬油、醋、味精液等；醫(yī)藥行業(yè)的口服液、注射液等。8、時間進(jìn)程第四周 初步擬定方案，書寫開題報(bào)告第五周 明確整體設(shè)計(jì)思路并進(jìn)行液料供送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算第六周 對傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及其強(qiáng)度校核第七周 設(shè)計(jì)灌裝系統(tǒng)，選擇定量方式第八周 進(jìn)行控制系統(tǒng)的計(jì)算及選用第九周 繪制裝配圖第十周 繪制裝配圖第十二周 繪制零件圖第十三周 繪制電路圖及手繪零件圖第十四周 修改裝配圖第十五周 撰寫說明書并修改第十六周 整理材料，準(zhǔn)備答辯 9、參考文獻(xiàn)：1 張文明．全自動液體灌裝機(jī)[J] ．機(jī)電一體化，2003，9（6）：46-49． 2 申志勇．影響啤酒灌裝機(jī)灌裝效果的因素分析[J] ．包裝與食品機(jī)械，2005（5）：18-23． 3 魏國．改進(jìn)灌裝機(jī)提高異形瓶灌裝精度[J] ．釀酒科技，2010（3）：68-70． 4 田光宇．定量灌裝機(jī)檢定中的幾點(diǎn)建議[J] ．中國計(jì)量，2009（10）：114-115． 5 鄭長勇，姜建平，王時勝．飲料灌裝機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制[J] ．電子質(zhì)量，2003（10）：8-10． 6 王延峰，李秀峰．多通道定量定時灌裝機(jī)的研制[J] ．輕工機(jī)械，2004（3）：94-96．7 張景和．自動灌裝機(jī)生產(chǎn)線改造的實(shí)踐探索[J] ．潤滑油，2010，25（6）：55-57．8 高隆緒．對飲用純凈水生產(chǎn)與灌裝的幾點(diǎn)看法[J] ．凈水技術(shù)，2000，19（4）：43-46．9 曾榮江，征風(fēng)，李玉琳．一種藥液灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J] ．化工自動化及儀表，2010，37（6）：90-92．10 鄭曉．灌裝機(jī)灌裝時間概率計(jì)算模型[J] ．糧油加工與食品機(jī)械，2002（6）：42-44．11 謝小鵬，王大成．灌裝機(jī)控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J] ．石油化工設(shè)備，2000，29（5）：51-52．12 趙漢雨，劉存祥，霍志軍．全自動稱重式液體灌裝機(jī)設(shè)計(jì)[J] ．中國制藥裝備，2008（5）：46-49．13 宋如琛，王秀勝．一種實(shí)用的稱重式液體灌裝機(jī)[J] ．液壓與氣壓，2003（6）：25-26．14 Zhang Chun-yu．Design of the Control Part of a Kind of Liquid Filling Machine[J] ． LIGHT INDUSTRY MACHINERY，2007，25（2）：75-77．15 He Ling．Factors of Beverage Manufacture Line Design[J] ．LIGHT INDUSTRY MACHINERY，2000（3）：18-21．16 Sun Mao-quan，YAN Wei-yue．Control System of a Gravimetric (Weighting) Fluid-filling Machine[J] ．LIGHT INDUSTRY MACHINERY，2007，25（3）：94-96．指導(dǎo)教師意見教師簽字：年 月 日開題答辯小組意見：組長簽字： 成員簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組意見: 組長簽字：年 月 日