灌装机设计毕业论文

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机械原理课程设计旋转型灌装机运动方案设计 指导教师：庄幼敏小组成员：机械0404 王小琛 040800404机械0404 赵凤满 0408004052007年1月19日目录1. 题目2. 设计题目及任务 …………………………………………………………………………12.1 设计题目 …………………………………………………………………………12.2 设计任务 …………………………………………………………………………13．运动方案 …………………………………………………………………………2 3.1 方案一 …………………………………………………………………………2 3.1方案二 …………………………………………………………………………2 3.3方案三 …………………………………………………………………………2 3.4 凸轮式灌装机 …………………………………………………………………………44.运动循环图 …………………………………………………………………………45.尺寸设计 …………………………………………………………………………4 5.1 蜗轮蜗杆设计 …………………………………………………………………………5 5.2 齿轮设计 …………………………………………………………………………5 5.3 传送带设计 …………………………………………………………………………5 5.4 曲柄滑块设计 …………………………………………………………………………5 5.5 平行四边形机构设计 …………………………………………………………………5 5.6 槽轮的设计 …………………………………………………………………………56. 电算法与运动曲线图 ………………………………………………………………………6 6.1 曲柄滑块机构运动曲线图…………………………………………………………………6 6..2 平行四边形机构的运动曲线图…………………………………………………………67.小结 ……………………………………………………………………………………………8 7.2设计小结……………………………………………………………………………………88.参考数目………………………………………………………………………………………89.附图――方案一二机构运动简图一、题目：旋转型灌装机运动方案设计二、设计题目及任务2．1设计题目 设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料 、酒、冷霜等），转台有多工位停歇，以实现灌装，封口等工序为保证这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图1中，工位1：输入空瓶；工位2：灌装；工位3：封口；工位4：输出包装好的容器。 图1 旋转型灌装机 该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数见表1 表1 旋转型灌装机技术参数方案号 转台直径mm 电动机转速r/min 灌装速度r/minA 600 1440 10B 550 1440 122.2设计任务1．旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。2．设计传动系统并确定其传动比分配。3.图纸上画出旋转型灌装机地运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍。4.电算法对连杆机构进行速度、加速度分析，绘出运动曲线图。用图解法或解析法设计连杆机构。5．凸轮的设计计算。按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图6.齿轮机构的设计计算。7．编写设计计算说明书。8.完成计算机动态演示。2.3 设计提示 1.采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。2．采用软木塞或金属冠盖封口，它们可以由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在瓶口）。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台的间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（缩紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位缩紧机构可采用凸轮机构等。三、运动方案 3.1 方案一：（机构简图见附图） 用定轴轮系减速，由不完全齿轮实现转台的间歇性转动。此方案的优点是，标准直齿轮与不完全齿轮均便于加工。缺点：一方面，传动比过大，用定轴轮系传动时，占用的空间过大，使整个机构显得臃肿，且圆锥齿轮加工较困难；另一方面，不完全齿轮会产生较大冲击，同时只能实现间歇性转动而不能实现自我定位。 3.2 方案二：灌装与压盖部分采用如图所示的等宽凸轮，输送部分采用如图所示的步进式传输机构。缺点：等宽凸轮处会因摩擦而磨损，从而影响精确度；步进式传输机构在输出瓶子的时候，需要一运动精度高的拨杆。 3.3 方案三：1．如图所示，由发动机带动，经蜗杆涡轮减速；通过穿过机架的输送带输入输出瓶子； 由槽轮机构实现间歇性转动与定位；压盖灌装机构采用同步的偏置曲柄滑块机构，另外，在 压盖灌装机构中，分别设置了进料口、进盖口以及余料的出口，如上图所示。此方案为我们最终所选择的方案。2.优缺点分析。 优点：蜗轮蜗杆传动平衡，传动比大，使结构紧凑；传送带靠摩擦力工作，传动平稳，能缓冲吸震，噪声小；槽轮机构能实现间歇性转动且能较好地定位，便于灌装、压盖的进行。 缺点：在平行四边行机构中会出现死点，在机构惯性不大时会影响运动的进行；由于机构尺寸的限制，槽轮需用另外的电动机来带动。3.4 在设计过程中，曾考虑过用下图的凸轮机构作为压盖灌装机构，从而六个工位连续工作，以提高效率，但考虑到输送装置等各方面原因后，放弃了此方案。四、运动循环图以曲柄滑块机构的曲柄转过的角度为参考（与槽轮的导轮转过的角度相同）工作转台停止 转动 停止灌装压盖机构的滑块退进 0 60 120 150 180 240 300 360五、尺寸设计 5.1 蜗轮蜗杆设计： 齿数 模数（mm） 压力角（0） 螺旋角 直径（mm）蜗轮 20 25 20 14.04 100蜗杆 1 25 20 14.04 5005.2 齿轮设计（下图所示的惰轮以及与其啮合的一对齿轮）——采用标准齿轮模数（mm） 压力角（0） 齿数 直径（mm）齿轮1 5 20 20 100齿轮2 5 20 60 3005.3 传送带的设计 速度：V=wr=72r/min*50mm 每两个瓶子之间的距离S: t=S/v=1/(w1/6 ) 其中 w1为转台的角速度 12r/min 解得：S＝50mm5.4 曲柄滑块机构的计算 由机构整体尺寸，行程为137mmm ，行程速比系数K＝1.4 偏心距为50mmm 具体设计过程见图解法5.5 平行四边形机构的设计 由于已知曲柄长度为50mm，连架杆长度为706.61mm，由平行四边形定理可得出该机构的尺寸。5.6 槽轮的设计L=450mm Ψ=30 ∴ R=LsinΨ ＝225 mm s＝LcosΨ＝389 mm h≥s－（L－R－r）＝130mm d1≤2（L－s）＝60mm d2＜2（L-R-r）＝100mm其中 L为中心距 圆销半径r＝30mm d1为拨盘轴的直径 d2为槽轮轴的直径六、电算法与运动曲线图 6.1 曲柄滑块机构运动曲线图 滑块的位移分析滑块的速度分析 滑块的加速度分析由上述运动曲线图知：该机构具有急回特性，由加速度曲线知，该机构冲击较小。6.2 平行四边形机构的运动曲线图对A点进行位移、速度、加速度分析： A点的加速度曲线位移曲线速度曲线 由上述曲线可以看出，平行四边形机构在运动过程中，为匀速运动，加速度会发生突变，因而存在着冲击。七、小结7.1方案简介在整个系统运用到了蜗杆蜗轮机构，槽轮机构，偏置曲柄滑块机构等常用机构。完成了从瓶子的传输到灌装，压盖，最后输出的机器。旋转型灌装机，是同时要求有圆盘的转动，曲柄滑块机构的运动和传送带的传送的机构。圆盘间歇转动部分：因为在系统的原始要求中需要有间歇转动的特性，而工位为6个，所以在其中首先引入了可以实现间歇转动的典型机构——槽轮机构。且槽轮机构的转动速度是圆盘转速的6倍，并且在转动时分别在6个工位进行停歇。灌装封口急回部分：灌装和风口虽然为两个工位，但其的运动特性是一样的，只是有一个时间的差值而已。而我们学过的有急回特性的最典型且简单的机构就是偏置曲柄滑块机构。因为圆盘的转动为12r/min，而每一转有6个瓶子需要进行灌装和封口的工序，所以需要曲柄的转速也为72r/min。所以曲柄与发动机的传动比就为20：1，所以其前面的轮系传动只需要完成传动从1440r/min到72r/min的变化，所以，在这之后用了蜗杆蜗轮机构将其传动比直接变为20：1。但由于在这两个位置的方向问题，两个偏置曲柄滑块为反方向的运动。因为这样，又在两个曲柄之间添加了两对小的齿轮副，以实现其方向的转换。7.2设计小结在真正开始设计这个机构之前，我们曾经有过很多想法，有些很幼稚，甚至不能算是机械专业的学生设计的方案，有些又过于复杂，只能想出来，却很难实现。这次课程设计，是我们第一次将本学期《机械原理》这门课程中所学的知识综合运用到实际中，另外对于机械设计也有了初步的认识。这次课程设计，我们用了一个多月的时间，从最初的毫无头绪到逐渐做出雏形，然后进一步改进。在这整个过程中，我们在实践中摸索成长，同时也更加清晰地认识到只有认真地掌握好理论知识，在实际应用才能够得心应手。八、参考资料 1.《机械原理》（第六版） 孙桓 陈作模 主编 高等教育出版社 2.《机械设计课程设计》（第二版）朱文坚 黄平 编 华南理工大学出版社3.《机械设计基础课程设计》 孙德志 张伟华 邓子龙 编 科学出版社4.《机械设计与理论》 李柱国 主编 科学出版社5.《机械设计课程设计》 朱家诚 主编 合肥工业大学出版社

浅谈我国白酒灌装设备我国的白酒灌装有多种形式，从灌装方式上可分为：负压灌装、常压灌装、定量杯灌装、虹吸式灌装、柱塞式灌装和流量速度式灌装等等；从瓶子运行轨迹可分为直线式灌装及转动式灌装；从自动化程度上可分为全自动灌装、半自动灌装及手动灌装。负压灌装。负压灌装中还可分为双缸低真空灌装、单缸低真空灌装及双缸低真空定量灌装。负压灌装的优点是：灌装阀结构简单，无瓶不灌装，破损的瓶不灌装，大大降低了酒损。装酒量的多少，前两种采用的是液面高度定位，即控制液面至瓶口的距离，后一种为容量式定位。双缸低真空主要结构特点是酒缸低于瓶子，其灌装原理是：瓶子与酒阀密封，抽气管从瓶子中向外抽气，瓶子里形成一定的负压后，大气将酒缸里的酒压进瓶子，如果瓶子破损，则瓶子内形不成真空，因此就不会灌装。单缸低真空的主要结构是酒缸高于瓶子，其灌装原理是：瓶子与酒阀密封，抽气管开始从瓶子中抽气，瓶子里形成一定的负压后，酒液靠自重流进瓶子，如果瓶子破损，瓶内形不成真空，虽然酒阀已打开，但在大气的压力下，酒液并不会流出酒阀，因此也不会灌装。常压灌装也称为自流式灌装，主要结构特点是酒缸置于瓶子上方，灌装阀安装于酒缸下边的圆周位置，灌装时瓶子先与酒阀密封，然后将酒阀顶开，酒缸里边的液体靠自重流进瓶子，瓶子里边的空气通过排气管排到酒缸上部，当液面挡住排气管后，瓶子里边的空气不再排出，灌装就此停止。这种灌装机的定量方式为液面高度定位，优点是无瓶不灌装。定量杯灌装也称容积式灌装，从定量杯的结构上可分为：敞口定量杯、半封闭定量杯、全封闭定量杯。定量杯式灌装与定液面式灌装相比，提高了灌装精度，因为它不受瓶形误差的影响。它的灌装原理是：瓶子上升，瓶口先接触灌装阀，使阀芯向上移动，移动过程中先封闭进酒口，然后再打开灌装口，液体靠自重流入瓶内，瓶内的空气从瓶口处排入大气，瓶子灌装结束后，开始下降，阀芯同时下降，先关闭灌装口，再打开进酒口，待酒进满后，等待下一个灌装过程。敞口定量杯的灌装原理是：瓶子上升将定量杯托出酒缸液面，然后打开出酒口，使液体流入瓶内，灌装结束后，瓶子下降，封闭出酒口，定量杯随之没入酒中，使液体充满定量杯，等待下一个灌装过程。敞口定量杯及半封闭定量杯的灌装精度一般为±0．5％，新乡轻机最新研制的全封闭式定量杯的灌装精度有了更进一步的提高，经检测平均误差不大于±0．15％，已大大高于国家标准。这种灌装机的优点是：无瓶不灌装，灌装精度高。柱塞式灌装是定量杯灌装的另一种形式，主要适用于黏度较大液体的灌装，而且定量精度较高，它的灌装原理是：在非灌装工位柱塞向上运动，将液体吸入柱塞缸内，在灌装工位，柱塞向下运动将液体注入瓶内，根据此原理，只要柱塞缸的直径与行程确定，则吸入的液体容量也确定。虹吸式灌装在我国较为少见，它的酒阀出酒口低于酒缸液面，灌装量的多少是酒缸液面高度定位，首次灌装时需将液体吸出，正式灌装开始时，酒瓶将阀打开，液体则靠虹吸现象注入瓶内，当瓶内液面与酒缸液面持平时，灌装结束，瓶子下降同时关闭下酒口，使酒液被密封在酒管中。不会回到缸内，但该机灌装精度受酒缸液位的影响，密封不严时容易滴漏或回酒。流量速度式灌装是一种简易的灌装设备，它的灌装原理是：液体以一定的速度流入接酒盘，接酒盘是一个根据灌装阀均分并匀速转动的旋转体，根据上述结构，则流入每个阀区域内液体的数量是相等的，然后流入瓶内，灌装数量的调整也很方便，即改变液体流速或改变接酒盘转速。它的最大优点是结构简单，灌装阀无相对运动，最大缺点是有瓶没瓶全灌装，酒损较高。白酒灌装机械绝大多数是转动式灌装，因为转动更容易实现平稳、均匀的连续化生产。直线式灌装属间歇式生产，对异形瓶灌装较为有利。半自动灌装机主要是针对异形瓶，不便采用全自动灌装机，因而采用手工上、下瓶进行生产，另外半自动灌装结构相对比较简单，因此价格较低。全自动灌装机包括自动进瓶、自动灌装、自动出瓶、酒缸液位自动控制、故障自动停机，从而进行连续化生产，有些自动化程度更高的灌装可以根据瓶子的多少自动调速，非故障性停机自动启动，从而进一步降低了工人的劳动强度，并增加了正常运转的可靠性。以上各种灌装机械对液体装瓶的定量无非两种方式：一种是液面高度的定量，这种定量方法装出来的酒液面高度一致，感观上好看，但灌装液体的多少受瓶子影响较大。另一种是定量杯定量，用这种方式装出来的酒定量较准，但因瓶子问题而液面高度不一致，这是一对相当大的矛盾，要想既定量准确，又要液面高度一致，这就必须要提高瓶子的制造质量，否则是难以实现的。目前我国用于白酒灌装的瓶子有上千种，普遍都存在着质量不高的现象，如：瓶子不规则，瓶口偏离中心，瓶口内径较小，瓶子高低相差较大，瓶壁厚薄不均等等，这些都对正常使用灌装设备存在着威胁。为了使灌装设备能在出现这些非正常情况下仍正常工作，一定要选择有弹性瓶托的、发生故障能自动停机的灌装机，或有其他方法避免这种情况发生的设备，以减少事故的发生，保证灌装机的正常运转。浅谈对老包装线改造公司93年购进广东省第一轻工机械厂的一条每小时2万瓶的包装生产线，到99年时，设备性能指标严重下降，生产能力只能达到每小时1.2万瓶，整体包装合格率也仅在85%左右，工人的劳动强度明显增大，制约了公司产量、质量的发展，为此，我们对该线进行了技术改造，取得了相当满意的效果，在同等条件下设备性能超过98年底安装的新线。现将技改项目介绍如下，以供同行参考。1对RMZ—B30/356型洗瓶机的改造1.1将碱I区的温度控制阀门由电动阀改为气动薄膜阀由于用电动阀时温度波动较大，影响了对洗瓶工艺的控制精度。温度偏高时，破瓶率会增加；温度偏低时，回收瓶不易洗净，改造前，洗瓶机是制约整条包装线产量的“瓶颈”。改为气动薄膜后，温度控制精度在±1℃以内，在此设备条件下，公司技术部及时将碱I区的温度由70~80℃提高到了80~88℃，大大提高了洗涤剂的热力作用。同时为了解决温差增大的问题，在洗瓶机链带上添加了一道温水喷淋。此项改造使回收瓶的洗涤合格率达到98%以上。1.2洗瓶机调速由机械调速改为变频器调速将原来的宽三角带机械调速改为变频器调速后，设备启动噪音明显降低，平衡性显著提高。同时故障率下降，提高了设备的有效运行时间，提高了班产量。1.3在最后一道喷淋添加管道泵添加管道泵后将喷淋管压力由0.05MPa升到0.2~0.3MPa，确保将粘于瓶内的纸纤维冲净。1.4在洗瓶机清水区外温水添加的喷淋装置，提高了回收瓶的洗瓶质量。其主要效果如下：（1）提高了水的回收利用率，降低了生产成本；（2）减少了回收瓶表面灰尘对洗涤剂的负面影响；（3）对回收瓶进行了预浸和预热，降低了破瓶率，提高了除标率。通过以（文章来源：华夏酒报·中国酒业新闻网）上改造，洗瓶机的生产能力达到了1.8~2.1万瓶/小时，洗瓶合格率（回收瓶）达到99%以上。2对VVF60/12型装瓶压盖机的改造2.1改变酒缸的固定方式原酒缸的固定装置磨损严重，且难购到配件，使装酒水平线浮动较大，影响装酒的稳定性，考虑到所装均为640mL瓶的特点，将环形缸提降装置用四根钢柱替代，并将酒缸以法兰固定其上。此法虽然落后，却使水平线的均匀度、CO2含量的稳定性得到了很大提高，同时降低了酒损。2.2添加二次抽真空装置增加二次抽真空装置后，将原瓶颈空气含量由6~7mL降到1~2mL。3对PⅡS/2S—150杀菌机的改造将步移距离由9cm增大到12cm，将步移时间由22秒44缩短到20秒44，使杀菌机的生产能力每小时增加了2吨达到13吨，并将啤酒杀菌PU值保持在18~25之间，降低了酒体的老化味。4对J23—15—4—16贴标机的改造4.1由单段取胶改为两段式取胶，在采用双段取胶后克服了颈标、身标对纸质的要求不一致矛盾，降低了歪标发生率，提高了标机的运行效率。4.2将铝合金标板改为包胶标板，将橡胶胶辊改为不锈钢胶辊，有效地避免了因刮刀（钢质材料）卡死胶辊，造成标鼓与托瓶台错位现象的发生。4.3将输瓶链带主传动轮由安装在中间位置改为前端位置，增加一台变频器共同控制链带与主机的速度，解决了链带传动不稳且易被拉断的毛病。通过以上改造，使贴标合格率达到99.5%以上，且保证了均衡生产，防止了因贴标机故障造成半成品在杀菌机中滞留时间过长，导致口味恶化的问题。在2000年旺季生产中，改造后的包装线整体合格率在99.2%以上，酒损、瓶损、标损、电耗、水耗及产品质量、产量都可与新线相比，通过技术改造，包装线的生产效率提高了60%，包装质量提高了近20%，并创双班月产4500吨的历史最高记录，保证了公司全年生产任务的圆满完成。

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