【正文】 0a mm? 根據(jù)式 239。 減速器的設(shè)計選擇 由于所選電動機的額度轉(zhuǎn)速為 1400r/min， 灌裝機的生產(chǎn)能力為 4000 瓶 ／小時，灌裝機的灌裝閥頭數(shù)為 16 頭，所以灌裝機每轉(zhuǎn)生產(chǎn) 16 瓶，所以灌裝機主軸的轉(zhuǎn)速為250r/小時，即 625 r/min。 通常多選用同步轉(zhuǎn)速為 1500 和 1000r/min 的電動機，如無特殊需要，不選用同步轉(zhuǎn)速低于 750r/min 的電動機。 容量相同的同類型電動機，可以有不同的轉(zhuǎn)速。在一般情況下不必校驗電動機的發(fā)熱和起動力矩。根據(jù)防護(hù)要求選擇。待調(diào)節(jié)至要求高度后，仍需壓緊桿、導(dǎo)向壓塊壓緊，并用鎖緊螺母鎖緊。因此，在灌裝時不再需要凸輪導(dǎo)軌，結(jié)構(gòu)有明顯簡化。在下滑筒的支承銷軸上裝有滾動軸承，使托瓶臺連同上、下滑筒一 起沿著凸輪導(dǎo)軌升降。機械與氣動組合式托瓶機構(gòu)，工作穩(wěn)定可靠，壓縮空氣在環(huán)管中循環(huán)使用，只需補充漏損量，應(yīng)用廣泛。機械式托瓶機構(gòu)是依靠彈簧力使托瓶臺升降，無需密封，但彈簧在連續(xù)工作中容易失效，壓緊力也受到一定限制，它主要用于不含氣液料的灌裝機。并由托瓶機構(gòu)將其升起使瓶口和灌裝頭緊密接觸而進(jìn)行灌裝。當(dāng)托瓶臺將瓶子托起，先打開氣閥 充氣，接著又打開液閥灌液。它是將真空室與貯液箱合為一體的中小型供料裝置。 供料裝置 、真空法、虹吸法等。特別是為了適應(yīng)包裝容器日新月異的變化和提高設(shè)備生產(chǎn)能力的實際需要，分件供送螺杠裝置正朝著多樣化、通用化和 高速化方向發(fā)展，并不斷擴大它在灌裝、充填、封口、貼標(biāo)、計量、檢測以及自動包裝線上的應(yīng)用，如分流、合流、升降、起伏、轉(zhuǎn)向和翻身等等。然后對密封彈簧進(jìn)行計算，修正閥的總體尺寸，為繪制結(jié)構(gòu)草圖創(chuàng)造必要條件。而旋轉(zhuǎn)閥，通常用固定擋塊來實現(xiàn)機械啟閉，零件數(shù)目少，固然有一定的可靠性，但難于保證破瓶不灌液，外部布局也較復(fù)雜，故應(yīng)用不夠廣泛。 灌裝閥的設(shè)計 (1)確定閥體中閥門的數(shù)目 根據(jù)選定的灌裝方法和工藝過 程，確定液室、氣室和容器之間所需的閥門數(shù)及其相對位置。當(dāng)液面達(dá)到管口時。打開液門的方法有兩種：一種是仍依靠機械的方法，稱為機械式；另一種是依靠瓶內(nèi)充氣反壓自動打開，稱為自動式。 1800 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 4 灌裝機主體結(jié)構(gòu)和工作原理 目前灌裝機大多采用“旋轉(zhuǎn)型”結(jié)構(gòu)，即包裝容器隨灌裝閥一起作等速回轉(zhuǎn)運動，同時進(jìn)行灌裝，本次畢業(yè)設(shè)計亦采用此種結(jié)構(gòu)，灌裝機的主體結(jié)構(gòu)由供料裝置、灌裝閥、托瓶機構(gòu)、供瓶裝置和瓶高調(diào)節(jié)裝置五部分組成，下面將分別討論： 灌裝閥 灌裝閥是液箱、氣室（包括充氣室、排氣室、真空室）和灌裝容器這三者之間的流體通路開關(guān)，而且根據(jù)灌裝工藝要求，能依次對有關(guān)通路進(jìn)行切換。根據(jù)灌裝的要求和以上的分析討論，我們決定采用方案一較為妥當(dāng)。負(fù)壓原理同上所述。并且吸取了負(fù)壓灌裝性能穩(wěn)定，破瓶不灌裝等優(yōu)點，是集常壓及雙缸負(fù)壓的優(yōu)點于一體又克服了兩種灌裝機的缺點而形成的灌裝機。負(fù)壓是在低于大氣壓的條件下進(jìn)行的。 (2)容器與灌裝閥接觸并密封 頂開式的灌裝閥，為等液面常壓灌裝或漏斗控制的 容積式常壓灌裝，灌裝原理與負(fù)壓灌裝相同。在有效的灌裝角度內(nèi)應(yīng)保證完成灌裝過程，即一個灌裝閥在有效灌裝角度的運轉(zhuǎn)時間要大于容器的實驗灌裝時間 Tr。常壓灌裝與負(fù)壓灌裝的最大區(qū)別就是不需要抽真空裝置，不需要密封的灌裝缸，制造成本大大降低。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 6 (3)定量泵定量法 此法是采用機械壓力灌裝的一種方法。若不考慮滴液等損失，則每次灌裝的液料容積應(yīng)與定量杯的相應(yīng)容積相等?？梢姡?每次灌裝液料的容積等于一定高度的瓶子內(nèi)腔容積。這種方法有時也用于汽水之類軟飲料的灌裝，由于其 中不含有膠體物質(zhì)，形成泡沫易于消失，故可依靠其本身所具有的氣體壓力直接灌入未經(jīng)預(yù)先充氣的瓶內(nèi)，從而大大提高了灌裝速度 [5]。但對灌裝含有芳香氣體的液料卻是不適合的，因為回增加香氣的損失。 (四 )液回流，即排氣管中的殘液經(jīng)真空室回流至貯液箱內(nèi)。 目前國內(nèi)常用差壓真空式，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。 (四 )釋放壓力，即釋放瓶頸內(nèi)殘留的壓縮氣體至大氣，以免瓶內(nèi)突然降壓引起大量冒泡，影響包裝質(zhì)量和定量精度。 (2)等壓法灌裝 等壓法灌裝是利用 貯液箱上部氣室的壓縮空氣，給包裝容器充氣，使二者的壓力接近相等，然后被灌裝液料靠自重流入該容器內(nèi)的灌裝方法。液料由貯液裝置（通常稱為貯液箱）灌如包裝容器，常采用以下幾種方法： (1)常壓法灌裝 常壓灌裝是在大氣壓力下直接依靠被灌裝液料的自重流入包裝容器內(nèi)的灌裝方法。旋轉(zhuǎn)型灌裝機一般設(shè)計有多個灌裝頭，以提高生產(chǎn)效率。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機的主要部件是灌裝機構(gòu)，亦稱灌裝閥或灌裝頭。其型號規(guī)格繁多，按包裝容器的輸送形式可分為旋轉(zhuǎn)型灌裝和直線型灌裝機兩大類。未 來包裝機械必須具備多功能化、調(diào)整操作簡單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為食品包裝控制器的新趨勢。 結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。我國一些灌裝設(shè)備制造廠也在開始研制適合中國國情的電子閥灌裝機，但電子閥灌裝機在我國的推廣使用受到國產(chǎn)包裝容器幾何形狀精度不高和電子器件水平 的制約。 現(xiàn)代灌裝技術(shù)的目標(biāo)是精確、高效、自動化。 (7)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由各種自動和手動控制裝置等所組成，是現(xiàn)代包裝機的重要組成部分，包括包裝過程及其參數(shù)的控制，包裝質(zhì)量、故障與安全的控制。 (4)包裝執(zhí)行機構(gòu) 包裝執(zhí)行機構(gòu)是指直接進(jìn)行裹包、充填、封口、貼標(biāo)、捆扎和容器成型等包裝操作的機構(gòu)。 包裝機械的組成 包裝機械由動力機、傳動部分和執(zhí)行部分等組成。無論在國內(nèi)或國外，包裝工作已涉及各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活、國際貿(mào)易和國防建設(shè)都帶來深刻的影響，甚至在現(xiàn)實生活中出現(xiàn)了過去難以想象的新情況。 大量事實表明，實現(xiàn)包裝的機械化和自動化，尤其是實現(xiàn)具有高度靈活性的自動包裝線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時也可以獲得巨大的經(jīng)濟效益。通常又將包裝機械分為 八 個組成要素 : (1)被包裝物品的計量與供送系統(tǒng) 被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)是指將被包裝物品進(jìn)行計量、整理和排列，并輸送至預(yù)定工位的裝置系統(tǒng)。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 (5)成品輸出機構(gòu) 成品輸出機構(gòu)是指從包裝機上卸下、定向排列并輸出的機構(gòu)。 (8)機身 我國包裝機械的現(xiàn)狀及包裝機械的發(fā)展未來 我國包裝機械的現(xiàn)狀 灌裝機械制造水平的發(fā)展體現(xiàn)在灌裝閥核心技術(shù)的發(fā)展上：從重力灌裝到先進(jìn)的抽真空等壓灌裝；從平面閥密封結(jié)構(gòu)到堆形閥密封結(jié)構(gòu)。精確的灌裝量，灌裝過程的高速、可靠，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)的實際應(yīng)用而成為可能。 包裝機械的發(fā)展未來 隨著包裝機械競爭加劇，未來包裝業(yè)將配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，朝著研發(fā)技術(shù)、人才及高速包裝機等方向進(jìn)行，在技術(shù)發(fā)展上正朝著以下方向發(fā)展。充分利用原有機型模組化設(shè)計，可在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機型。 結(jié)構(gòu)運動高精度化。旋轉(zhuǎn)型灌裝機一般采用連續(xù) 性灌注形式，即包裝容器在運行中自動完成灌注動作，因而其工作效率可設(shè)計得很高。根據(jù)不同的物料，灌裝形式 有所不同，因此對應(yīng)的灌裝機構(gòu)的設(shè)計也多種多樣。灌裝頭數(shù)少至 6 頭，多至 60 頭以上。常壓灌裝的工藝過程為： (一 )進(jìn)液排氣，即液料進(jìn)入容器，同時容器內(nèi)的空氣被排出。等壓灌裝的工藝過程為： (一 )充氣等壓。 等壓法灌裝適用于含氣飲料，如啤酒、汽水等的灌裝，可減少其中所含二氧化碳的損 失。真空法灌裝的工藝過程為：(一 )瓶抽真空。 真空法適用于灌裝粘度低一些的液料（如油類、糖漿等）、含維生素的液料（如蔬菜汁、果子汁等）和有毒的液料（如農(nóng)藥等）。 (4)虹吸法灌裝 虹吸法灌裝是應(yīng)用虹吸原理使液料經(jīng)虹吸管有貯液箱被吸入容器，直至兩者液位相等為止。 定量方法 液料定量多用容積式定量法，大體有如下三種。要改變灌裝量，只需改變排氣管口伸入瓶內(nèi)的位置即可。要改變灌裝量，只需改變調(diào)節(jié)管在定量杯中的高度或更換定量杯。每次灌裝物料的容積與活塞往復(fù)運動 的行程成正比。 在常壓灌裝中，液料箱和計量裝置處于高位，包裝容器置于下方，在大氣壓力下，液料靠自重經(jīng)導(dǎo)液管注入容器中。灌裝容量則靠灌裝缸內(nèi)的定量料斗來控制。玻璃瓶與 PET 瓶的常壓灌裝有時有灌裝閥的滴漏現(xiàn)象，產(chǎn)生液損或污染設(shè)備。即在料缸中安置一個真空泵，讓料缸處于常壓狀態(tài)下，只對瓶子內(nèi)部進(jìn)行抽氣，使其形成一定的真空度，液體物料靠兩容器的壓力差 ，流入瓶子并完成灌裝。該生產(chǎn)線生產(chǎn)能力大，自動化程度高，占地面積小，它在白酒、果汁等的灌裝具有廣泛的使用范圍。直線型灌裝機是指瓶子經(jīng)傳送盤、限位撥 盤送至推瓶板處，推瓶板每隔一定時間把一定數(shù)量的空瓶推向灌裝位置，打開閥門進(jìn)行成排灌裝，然后送出。 本次設(shè)計的主要參數(shù) 表 31 主要參數(shù) [6] 生產(chǎn) 能力 瓶子 容積 瓶子 外徑 瓶 高 瓶高誤差 電動機 外形 尺寸 04000b/h 210650ml 75mm 120320mm 177。顯然，灌裝閥是關(guān)系到灌裝機能否正常而又高效作的關(guān)鍵部件 [5]。 (a)機械式等壓灌裝閥 (b)氣動式等壓灌裝閥 [5] 壓力法灌裝閥 本次畢業(yè)設(shè)計 自動灌裝機采用控制液位定量式灌裝閥，下面將 簡要地以與介紹： 如下圖 41所示為該閥的灌裝原理圖。氣體不再排出，直至壓力平衡后灌液也隨之停止。 (2)確定閥體的結(jié)構(gòu)布局 根據(jù)閥門的啟閉形式（單移、多移和旋轉(zhuǎn)），確定閥體可動部分與不動部分的結(jié)構(gòu)布局，以及作相對運動表面之間的密封形式。 (3)確定閥端的結(jié)構(gòu)布局 根據(jù)灌裝液料的工藝要求來確定長管或短管的閥端結(jié)構(gòu)，欲保證定量精度及穩(wěn)定出流等，必須合理布置閥端的某些結(jié)構(gòu)要素。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 由初定的結(jié) 構(gòu)尺寸，再準(zhǔn)確計算灌裝閥出流截面的流速，使其盡量形成穩(wěn)定的層流。 如下圖 42 所示為常壓灌裝機中的分件供送螺桿裝置： 圖 42分件供送螺桿裝置 此分件供送裝置是整個灌裝機的“咽喉”，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、工作效率、總體布局和自動化水平。等壓法是指分別給料缸和瓶子進(jìn)料充氣，給料缸充氣是為了防止液料剛灌入時突然將壓而冒泡，造成操作混亂。輸液管經(jīng)進(jìn)液孔而與圓柱形貯液箱相通。而瓶內(nèi)的氣體不斷被吸至貯液箱然后經(jīng)真空管排出機外。待灌裝過程完成后下降復(fù)位。氣動式托瓶機構(gòu)以壓縮空氣作動力源，有良好的吸震緩沖能力，出現(xiàn)故障時也不易扎壞瓶子，但活塞 的運動速度受到氣壓變化的影響。但凸輪導(dǎo)軌也會增加額外的潤滑、磨損和運轉(zhuǎn)阻力。由上、下兩滑筒等組成的彈性套筒不僅保證了灌裝時瓶口的密封，同時對瓶子的高度誤差亦有較好的適應(yīng)能力。 瓶高調(diào)節(jié)機構(gòu) 本設(shè)計中，由于設(shè)計的灌裝機屬于中、小型的灌裝機，而且生產(chǎn)能力也不是太高。 負(fù)壓自動灌裝機系統(tǒng)設(shè)計 13 5 灌裝機傳動部分設(shè)計 電動機的選擇 生產(chǎn)中一般采用三相交流異步電動機，其常用電動機的標(biāo)準(zhǔn)見《機械設(shè)計零件手冊（修訂版）》的附錄一。 功率的確定： 電動機的功率選得是否合適，對其工作和經(jīng)濟性都有影響 ；如采用額定功率小于工作機要求的功率，就不能保證工作機的正常工作，甚至日電動機長期過載而過早損壞；如果電動機的額度功率大于所要求的功率，則電動機價格高，容量也未得到充分利用，以致造成成本高，而且浪費。電動機工作時需要的功 率 0? 按下式計算： aw????0 （ KW） （ 51） 式中 w? —— 工作機所需的功率， KW a? —— 從電動機到工作機間各運動副的總機械效率（以下簡稱效率）。如三相異步電動機常用的有四種同步轉(zhuǎn)速，即 3000、 1500、 1000、 750r/min。 傳動裝置的設(shè)計功率通常按實際所需要的電動機工作功率 0? 考慮，而轉(zhuǎn)速則按電動機額定功率時的轉(zhuǎn)速 mn （滿載轉(zhuǎn)速，它不等于同步轉(zhuǎn)速）計算。首先設(shè)主軸上大齒輪與減速器上小齒輪的傳動比 6i? ，電動機的小帶輪與減速器上大帶輪的傳動比 2i? ，則減速器上輸入的轉(zhuǎn)速為 700r/min，輸出的轉(zhuǎn)速為 25r/min，根據(jù)以上的條件，選擇 CW 型減速器，減速器的型號為 CW8025IF,該型號的減速器的額定輸 入轉(zhuǎn)速為 750r/min,額定輸入功率為 ，額定輸入 轉(zhuǎn)矩 為437Nm。 210 1 2 0()2 ( )24 ddd d d ddL a d d a? ?? ? ? ?計算帶所需的基準(zhǔn)長度 2 239。1 180 ? ?? ? ?得 39。中心軸上安裝一個支撐料缸作用的零件，所以軸的直徑選取最小直徑的 倍 ，軸的直徑圓整為 170mm ，即是安裝齒輪處軸的直徑。當(dāng)主要參數(shù)和幾何尺寸符合要求之后，在進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并繪制零件工作圖。 齒輪的設(shè)計 應(yīng)在滿足輪齒彎曲強度的條件下，選取較多的齒數(shù)。 螺旋角： 斜齒輪一般 ? =8176。 （常取 30176。 一般取