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

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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]。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。秸稈殘茬覆蓋地表，保護(hù)土壤，減少水土流失和土 1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu) 1.1 設(shè)計(jì)原理 1.1.1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，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。 1-底座 2-轉(zhuǎn)盤 3-托架 4-擋板 1.2 總體設(shè)計(jì) 分體式小麥免耕播種機(jī)結(jié)構(gòu)示意，如圖2所示。 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 1.1.2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)。 1.1.3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軸上，從而長軸也做間歇運(yùn)動(dòng)。 長軸做間歇運(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) 2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 2.1 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： 2.2.1 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： 2.3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)。適當(dāng)加大刀的回轉(zhuǎn)半徑,增大刀軸離地間隙。 2.2 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。 2.3.1 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) 2.3.2選擇帶型 由于，小帶輪轉(zhuǎn)速 2.3.3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?，mm 得V=3.92 所以帶的速度合適 2.3.4確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動(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)長度： （4-4） 可得 查表選取帶的基準(zhǔn)長度， 計(jì)算實(shí)際中心距 中心距可調(diào)范圍： 3 結(jié)論 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，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。 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)。 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 [3]劉文彥，白忠喜，高路．經(jīng)濟(jì)型液體灌裝機(jī)的研制[J]，食品機(jī)械 [4]夏春艷，劉秀娟，程焰，液體灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)綜述[J]，佳本斯大學(xué)學(xué)報(bào)2000 [5]高德，包裝機(jī)械設(shè)計(jì)[M]，北學(xué)工業(yè)出版社，2005 [6]彭青，2006年的薩克米的飲料熱灌裝[J]機(jī)，中國包裝工業(yè)2007． [7]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 [8]張磅，王長偉，劉長建等．低真空灌裝機(jī)實(shí)用技術(shù)講座(一)[J]，釀酒，1999 [9]張暗，王長偉，劉長建等．低真空灌裝機(jī)實(shí)用技術(shù)講座(二)們，釀酒，2009 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ABSTRACT He PengxuLi （College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China） Abstract: Liquid filling machine was one of critical equipments in the filed of food processing for beverages．At present，the development tendency of Liquid filling machine was high speed、accurate、intelligent and multifunction． This paper compared the performance of traditional single．cylinder machine， the lower degree of automation，poor GM，filling speed of adjustment is not convenient，but difficult to apply a bottle—shaped，liquid filling materials and the changes in specifications and other issues，combined with fully automatic liquid filling process processes，analysis of the automatic liquid filling machine of the working process and its main functional parts，focuses on the automatic liquid filling machine of the key aspects of the work of the working principle and control requirements。 Full-automatic liquid filling machine to achieve the filling of the production of high-speed，precision，intelligence，multi—functional as well as human interface requirements．Work on the filling process of real-time monitoring and dynamic management，increased automation level of liquid filling，increased production efficiency． Key words: Filling，packaging，filling machine