【正文】 粉料氣流分裝機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目 錄摘要................................................................................................................................I Abstract...................................................................................................................... II摘 要 I第一章 緒論 1 1 1 1 3 5 5 6 6 7第二章 分裝機(jī)整體設(shè)計(jì)方案 8 8 8 總體布局 8 本章小結(jié) 9第三章 分裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 分裝頭的設(shè)計(jì) 10 10 10 攪粉筒的設(shè)計(jì) 11 裝粉筒的設(shè)計(jì) 12 13 本章小結(jié) 14第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 15 標(biāo)準(zhǔn)減速器的選擇 15 16 16 18 22 23 23 24 25 25 26 26 28 29 30 31第五章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 32 32 32 32 32 33結(jié)論與展望 34參考文獻(xiàn) 35附 錄 37致謝 46IIXXXX大學(xué)XXXX學(xué)院2016屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論隨著我國經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展以及人們對(duì)醫(yī)療健康的重視程度越來越高，醫(yī)藥市場(chǎng)持續(xù)快速擴(kuò)大。醫(yī)藥工業(yè)銷售收入從2000年的1686億元增長至2009年的9539億元，%[1]。自從我國國民經(jīng)濟(jì)增長和國家對(duì)制藥行業(yè)強(qiáng)制性推行GPM (藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范)認(rèn)證制度以后，藥品包裝機(jī)械的發(fā)展取得了長足的進(jìn)步，規(guī)?；?、自動(dòng)化等高技術(shù)含量的設(shè)備開始出現(xiàn)，據(jù)了解，目前我國生產(chǎn)制藥裝備的企業(yè)己達(dá)800余家，產(chǎn)品品種規(guī)格超過3000種。但這與國際先進(jìn)水平相比還存在著很大的差距，國產(chǎn)醫(yī)藥包裝機(jī)械不能完全滿足商品化和國際化的發(fā)展要求，對(duì)于先進(jìn)的藥品包裝設(shè)備仍主要依賴于進(jìn)口。因此研究高水平的醫(yī)藥包裝機(jī)械，不僅能滿足速度、精度、質(zhì)量、衛(wèi)生條件等方面的要求，而且能適應(yīng)多品種、多規(guī)格的需要[2]具有重要意義。在藥劑生產(chǎn)中，粉針劑所占市場(chǎng)份額較大，粉針劑主要指固體物料的粒度在1mm以下的集合體。這種劑型有利于促進(jìn)藥物的溶解與吸收、提高藥物的生物利用度，并且容易制成其他劑型，以適應(yīng)多種給藥途徑的需要由于藥品包裝的衛(wèi)生要求很嚴(yán)格，釆用填充機(jī)械可以有效避免人手和藥品的直接接觸，減少了對(duì)產(chǎn)品的污染,同時(shí)由于機(jī)械填充速度快，藥品在空氣中停留時(shí)間短，也會(huì)減少被污染的機(jī)會(huì)，有利于藥品的衛(wèi)生[3]。所以本課題針對(duì)粉針劑這種藥品的充填裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，其研究成果具有廣泛應(yīng)用性。此設(shè)計(jì)能滿足藥量計(jì)量精確、填充速度快、衛(wèi)生性、廣泛適用性等要求。分裝機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，從食品分裝加工到藥劑分裝加工，還有建筑材料的分裝加工，到處都有分裝機(jī)的影子。分裝機(jī)在日常的生產(chǎn)生活中扮演著重要的角色。在很多行業(yè)，諸如醫(yī)藥、食品、粉末冶金等行業(yè)，我們需要對(duì)粉體進(jìn)行定量加料或者分裝。當(dāng)前粉體定量包裝過程中存在速度比較低，誤差相對(duì)較大，環(huán)境污染嚴(yán)重等缺陷。我們需要設(shè)計(jì)高性能的粉體加料系統(tǒng)，在提高粉體的定量生產(chǎn)效率、節(jié)約資源、改善工作環(huán)境、加強(qiáng)環(huán)保和安全生產(chǎn)等方面進(jìn)行改進(jìn)。所以，對(duì)粉體加料分裝系統(tǒng)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能分析以及應(yīng)用研究，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義和重要的實(shí)用價(jià)值。小于一定粒徑的顆粒組合我們通常叫做粉體。它是一種干燥、分散的固體粒子組成的細(xì)小顆粒,和普通的顆粒不完全相同?？偟膩碇v粉體比顆粒的粒徑尺寸更加細(xì)微。粉體的分類如表11所示[5]。表11 粉體的分類粉體類粉體顆粒粗粒塊狀不規(guī)則塊體顆粒直徑范圍≥200目200目3mm3mm12mm≥12mm纖維,絞索狀在需要進(jìn)行定量包裝的物料中,粉體占有相對(duì)比較大的比例。粉體的宏觀表現(xiàn)由它的基本物理特性所決定。在粉體處理過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的兩個(gè)問題是偏析和架橋。因?yàn)榉垠w流動(dòng)過程中的不通暢造成了粉體的偏析和架橋。偏析是由于粉體流動(dòng)時(shí)粒度分布不均勻?qū)е碌?。同時(shí),由于偏析致使顆粒較大的粉粒分散在邊緣并且浮在粉體的表層。所謂的架橋是指粉體在自由卸料的時(shí)候,由于微小顆粒相繼排出而大顆粒由于相互的支撐作用形成的球表面。在粉體的運(yùn)輸和包裝過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于粉體阻塞料斗的排料口,從而導(dǎo)致無法正常工作。分裝機(jī)作為粉針劑生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的設(shè)備將不斷受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，其之所以受關(guān)注是因?yàn)榉盅b機(jī)還沒能像其它制劑設(shè)備那樣得到快速發(fā)展，同時(shí)粉針劑在藥品市場(chǎng)所占份額的潛在性也同樣受到關(guān)注。分裝機(jī)從整體結(jié)構(gòu)上來分，主要有氣流式分裝機(jī)和螺桿式螺旋下料分裝機(jī)。從其應(yīng)用對(duì)象上來分又有液體分裝機(jī)、粉料分裝機(jī)和大顆粒分裝機(jī)。各種分裝機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)都有其不同之處。氣流式分裝機(jī)，原理是利用真空吸取定量容積粉劑，再通過凈化干燥壓縮空氣將粉劑吹入抗生素瓶內(nèi)。螺桿式分裝機(jī)，原理是通過控制螺桿的轉(zhuǎn)速，來量取定量粉劑再分裝到抗生素瓶內(nèi)。粉料分裝機(jī)的計(jì)量方式主要分三種：體積定量、稱重定量和螺桿旋轉(zhuǎn)定量方式。步進(jìn)電機(jī)螺桿粉劑分裝機(jī)國內(nèi)的分裝機(jī)主要是采用自動(dòng)雙頭螺桿分裝機(jī)，對(duì)國產(chǎn)自動(dòng)雙頭螺桿式分裝機(jī)而言，目前為止大致可分為3個(gè)技術(shù)時(shí)期：第1代為螺桿裝量由步進(jìn)電機(jī)與集成電路控制的技術(shù)；第2代為螺桿裝量由步進(jìn)電機(jī)與PLC控制的技術(shù)；第3代為螺桿裝量由伺服電機(jī)與PLC控制的技術(shù)?？刂萍夹g(shù)方面已經(jīng)非常成熟，只是在針對(duì)不同性質(zhì)的粉料分裝時(shí)，對(duì)螺桿的要求不同，因此在很多分裝機(jī)上都是在分裝不同的粉料時(shí)換不同螺距的分裝螺桿，采用不同規(guī)格的螺桿、粉杯、下料嘴組合，來完成對(duì)不同性質(zhì)的粉料的分裝。螺桿分裝機(jī)特別適用于粉針劑分裝機(jī)。步進(jìn)電機(jī)螺桿粉針劑分裝機(jī)械事制藥工業(yè)自動(dòng)化流水線中的主要設(shè)備之一。目前應(yīng)用的分裝機(jī)有齒輪單頭螺桿分裝機(jī)或氣流式分裝機(jī)，他們均以傳統(tǒng)的機(jī)械方式來控制粉針劑的裝量精度。以應(yīng)用較廣的齒輪式單頭螺桿分裝機(jī)為例，由于機(jī)械齒輪傳動(dòng)中不可避免的間隙和慣性，使裝量誤差高達(dá)177。7%以上，藥粉容易散落在外，造成損耗。每分鐘分裝瓶數(shù)僅達(dá)60瓶左右，加上調(diào)節(jié)裝量大小必須停機(jī)用人力進(jìn)行，更進(jìn)一步地影響了分裝效率。該類型分裝機(jī)的動(dòng)作是這樣實(shí)現(xiàn)的：它由送粉盒、螺旋送料口、空瓶輸入和成品輸出系統(tǒng)、瓶塞震動(dòng)給料器及真空吸盤、撥瓶盤和導(dǎo)向凸輪、機(jī)殼、電源、分裝頭所組成。在分裝頭的上方設(shè)有一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與分裝頭的下粉軸相連接。步進(jìn)電機(jī)軸插入下粉軸端部的開口螺紋孔內(nèi)，然后通過螺母緊固，并經(jīng)下粉軸下端的吊軸與裝粉螺桿連在一起。步進(jìn)電機(jī)受控制系統(tǒng)設(shè)定的脈沖數(shù)控制。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)裝粉螺桿旋轉(zhuǎn)。由于步進(jìn)電機(jī)是將輸入電脈沖變換成角位移的控制電機(jī)，角位移與輸入脈沖數(shù)成嚴(yán)格的正比例。輸入脈沖停止時(shí)，步進(jìn)電機(jī)能立即鎖定，這樣它就沒有積累誤差，因而精確地控制了裝粉螺桿的旋轉(zhuǎn)度數(shù)，從而保證了粉針劑的裝量精度。這種結(jié)構(gòu)由于采用了步進(jìn)電機(jī)與分裝頭的連接，消除了已有齒輪傳動(dòng)中不可避免的間隙和慣性，使得粉針劑裝量精度從177。7%提高到177。3%。分裝速度從每分鐘60瓶提高到了120瓶，減少了藥料的損耗。鏈霉素，氨芐青霉素優(yōu)品率從原來70%%，且減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。圖11 分裝機(jī)示意圖圖11是螺桿式分裝機(jī)的機(jī)構(gòu)示意圖。這種結(jié)構(gòu)的分裝頭能夠以較高精度完成一些藥粉的分裝，但是對(duì)另一些物理性質(zhì)不一樣的材料，例如，流速極快的粉和有粘稠度的粉來說，分裝起來就有了一定的困難，只能靠改變螺桿的螺距、攪拌葉角度和粉嘴式樣來解決是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，不是漏粉而引起裝量超出要求，就是螺桿粘上好多藥粉而無法分裝，因此，需要更換下料螺桿和噴嘴，來保證分裝的正常進(jìn)行。因此該分裝頭還有一定的不足。氣流式粉劑分裝裝置氣流分裝機(jī)是粉針生產(chǎn)中的一種分裝設(shè)備。氣流分裝機(jī)的填充藥粉原理是利用真空定量吸入藥粉，再經(jīng)壓縮空氣吹出藥粉裝瓶，如圖12所示。工作時(shí)，分量盤按順時(shí)針方向間歇旋轉(zhuǎn)，分量盤圓周上均勻分布8個(gè)定量孔，當(dāng)定量孔處于垂直向上工位時(shí)完成真空定量吸入藥粉，定量孔轉(zhuǎn)到垂直向下工位時(shí)完成壓縮空氣吹出藥粉裝瓶。分量盤和調(diào)量毛刷是該機(jī)直接接觸藥粉的核心部件，其中調(diào)量毛刷是采用極細(xì)的不銹鋼絲束制成，通過密排鋼絲之間的間隙對(duì)真空（吸入藥粉時(shí)）或壓縮空氣（吹出藥粉時(shí)）進(jìn)行過濾、分流、細(xì)化，使之均勻分散柔和地作用于藥粉上，保證藥粉在吸入和吹出的過程中穩(wěn)定成型，不松散，不飛揚(yáng)，從而完成分裝操作。即相當(dāng)于一個(gè)微孔過濾器。由于其過濾孔徑達(dá)到微米級(jí)，且受到分量盤定量孔空間限制，無法制成這么小的過濾器，所以采用這種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)過濾功能。圖12 氣流式分裝機(jī)分裝原理國內(nèi)的分裝機(jī)主要是采用自動(dòng)雙頭螺桿分裝機(jī)，對(duì)國產(chǎn)自動(dòng)雙頭螺桿式分裝機(jī)而言，目前為止大致可分為3個(gè)技術(shù)時(shí)期：第1代為螺桿裝量由步進(jìn)電機(jī)與集成電路控制的技術(shù)；第2代為螺桿裝量由步進(jìn)電機(jī)與PLC控制的技術(shù)；第3代為螺桿裝量由伺服電機(jī)與PLC控制的技術(shù)?？刂萍夹g(shù)方面已經(jīng)非常成熟，只是在針對(duì)不同性質(zhì)的粉料分裝時(shí)，對(duì)螺桿的要求不同，因此在很多分裝機(jī)上都是在分裝不同的粉料時(shí)換不同螺距的分裝螺桿，采用不同規(guī)格的螺桿、粉杯、下料嘴組合，來完成對(duì)不同性質(zhì)的粉料的分裝。國外粉針劑分裝機(jī)發(fā)展大體經(jīng)歷了簡單機(jī)械化、初級(jí)自動(dòng)化、自動(dòng)分裝生產(chǎn)線、計(jì)算機(jī)控制的高度自動(dòng)化生產(chǎn)線等幾個(gè)發(fā)展階段。目前，美國、日本、德國的粉針劑分裝機(jī)普遍引入計(jì)算機(jī)控制，提高了生產(chǎn)效率及自動(dòng)控制的精確性和可靠性。日本早在昭和20年代開發(fā)出粉針劑分裝機(jī)，提高了藥品分裝的衛(wèi)生性[6]。德國制造商Wueste在新型容積式粉末、顆粒充填機(jī)的基礎(chǔ)上研制出了一種Preminer2000旋轉(zhuǎn)式真空粉末充填機(jī)。該機(jī)通過重量檢測(cè)裝置連續(xù)檢測(cè)每個(gè)充填頭的輸出量，使容積密度偏差及時(shí)得到補(bǔ)償?？刂葡到y(tǒng)釆用微機(jī)控制，并設(shè)有一個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫顯東屏,可顯示配料和在最小及平均重量范圍以內(nèi)的運(yùn)行參數(shù)。這種機(jī)型特別適用于粉針劑、巧克力粉和調(diào)味粉等難充填產(chǎn)品的包裝[7]。荷蘭Calumatic公司已研發(fā)出有8個(gè)分裝頭的螺桿分裝機(jī)，其最高速度為300瓶/min，主要運(yùn)動(dòng)均使用控制電機(jī)完成,并帶有檢測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，但在后期使用中發(fā)現(xiàn)，這種分裝機(jī)只適用于物性較好的粉針劑，并且很難改變充填規(guī)格。近年B+S公司研發(fā)出高速單/雙頭螺桿式分裝機(jī)(300瓶/min)，把傳統(tǒng)的雙軌雙頭式輸送方式改為一軌雙頭的形式，它的成功主要靠伺服電機(jī)的應(yīng)用[8]。我國粉針劑分裝機(jī)部分程度上己與當(dāng)前國際上最新技術(shù)進(jìn)展實(shí)現(xiàn)了同步，但總體水平還是存在很大差距[9]。大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)含量較低，產(chǎn)品差異程度低，成熟產(chǎn)品技術(shù)易模仿和抄襲,造成低水平重復(fù),阻礙了對(duì)分裝機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。在產(chǎn)品研發(fā)的資金來源、試驗(yàn)條件、產(chǎn)品的穩(wěn)定性、自動(dòng)控制和人性化設(shè)計(jì)等方面也沒有達(dá)到國際領(lǐng)先水平。國內(nèi)制藥企業(yè)使用的分裝機(jī)，一類是國外引進(jìn)設(shè)備，另一類就是八十年代后期，國內(nèi)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)為主生產(chǎn)的國產(chǎn)設(shè)備。國外設(shè)備由于成套引進(jìn)價(jià)格較高，維護(hù)、使用不便，增加了生產(chǎn)投資成本。基于這一原因，國內(nèi)藥機(jī)設(shè)備制造廠紛紛研制國產(chǎn)設(shè)備，但由于自動(dòng)化水平較低,工藝落后,難以被制藥企業(yè)選用[10]。國內(nèi)大多數(shù)藥廠所釆用的機(jī)型均為國產(chǎn)螺桿式分裝機(jī)，其存在的問題主要有以下幾個(gè)方面：(1)生產(chǎn)能力很難達(dá)到技術(shù)指標(biāo)值。比如，雙頭螺桿式分裝機(jī)的生產(chǎn)能力是在理想狀態(tài)下確定的，一般雙頭螺打桿式分裝機(jī)生產(chǎn)能力名義指標(biāo)為120瓶/min，但是達(dá)到這個(gè)能力的前提條件是粉針劑的流動(dòng)性較好、。只要其中一項(xiàng)條件發(fā)生變化，其生產(chǎn)能力便會(huì)下降。但是，能滿足上述3個(gè)條件的粉針劑只是部分品種，所以，必然有部分分裝機(jī)的生產(chǎn)能力處在低于120瓶/min的狀況。由于此原因，國內(nèi)分裝機(jī)只能在名義生產(chǎn)能力指標(biāo)的80%90%狀態(tài)下正常生產(chǎn)，分裝機(jī)的生產(chǎn)能力是達(dá)不到預(yù)期值的。(2)藥品規(guī)格變化的適應(yīng)性差。大規(guī)范GMP改造時(shí)期粉針劑生產(chǎn)線所配置的分裝機(jī)規(guī)格一般為中等裝量或7ml抗生素瓶，但近幾年隨著藥品包裝規(guī)格趨于低等裝量與大容量瓶子規(guī)格的變化，當(dāng)時(shí)的設(shè)備配置與現(xiàn)狀已難以匹配。一般來說，分裝機(jī)瓶子直徑的增大或裝量的減小都可導(dǎo)致產(chǎn)量相應(yīng)減少，特別是裝量越小其控制分裝精度越難,因此往往只有通過降低速度的方法來確保分裝精度?？梢?，裝量或瓶子規(guī)格變化會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)能力降低。(3)計(jì)量精度低。對(duì)于采用螺桿式的粉針劑計(jì)量與充填系統(tǒng)，計(jì)量螺桿旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)過去多為機(jī)械傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)節(jié)繁鎖，而且計(jì)量精度很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。本課題以粉針劑分裝機(jī)的間歇計(jì)量與連續(xù)充填裝置為對(duì)象,設(shè)計(jì)出一種適合粉針劑分裝的高速度、高精度、低能耗的裝置。本產(chǎn)品涉及醫(yī)藥、食品、化工行業(yè)中精細(xì)粉劑的分裝裝置，是一種氣流式分裝裝置。該設(shè)計(jì)主要包括料斗、攪拌部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)瓶拔輪和氣流式分裝頭。它們裝在機(jī)架上，進(jìn)瓶拔輪兩鄰拔齒節(jié)圓的弦長與雙排氣流式分裝頭的軸向亮相鄰分裝空的孔距相等，進(jìn)瓶拔輪的安裝軸與氣流式分裝頭的安裝軸垂直，兩軸心的水平等于進(jìn)瓶拔輪分度圓半徑。它的結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠。工效高、價(jià)格低，是適合我國國情的一種好的分裝粉劑的裝置。第二章 分裝機(jī)整體設(shè)計(jì)方案機(jī)器技術(shù)性能： 該設(shè)計(jì)要適應(yīng)多種藥粉的分裝，主要用于流動(dòng)性較好的抗生素等粉針劑；分裝機(jī)裝量范圍大，調(diào)節(jié)裝量有粗調(diào)和細(xì)調(diào)；分裝機(jī)主要技術(shù)參數(shù)(1)生產(chǎn)能力：30~120瓶／分；(2)裝量范圍：~5克/瓶，裝量誤差≤177。3％；(3)適用于5~25ml規(guī)格的瓶子。對(duì)設(shè)計(jì)的要求本設(shè)計(jì)應(yīng)符合GMP要求，適用于結(jié)晶粉、噴霧干燥粉、冷凍干燥粉等藥物。粉針劑生產(chǎn)工藝流程大致如下：準(zhǔn)備玻璃瓶、膠塞、藥粉→裝粉→蓋膠塞→軋鋁蓋→貼簽。裝粉是粉針劑生產(chǎn)的關(guān)鍵工序；分裝后要及時(shí)蓋塞以免引起二次污染，因此裝粉與蓋塞是在同一裝置上先后進(jìn)行的。軋蓋是防繃彈的手段，但為避免污染，軋蓋與裝粉、蓋塞分開進(jìn)行。本設(shè)計(jì)主要考慮送瓶、藥粉的分裝及膠塞輸送與蓋塞等