【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 所以必須通過(guò)改變控制閥的開(kāi)度，來(lái)控制其送液量，以保持液位的穩(wěn)定。由于貯液缸內(nèi)流出的液量不易確定，所以要想確定比例閥的開(kāi)度，必須通過(guò)測(cè)定貯液缸內(nèi)液位的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體做法是：在每隔一定采樣時(shí)間T(T可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公。式，參考程序掃描時(shí)間來(lái)確定)，由液位傳感器測(cè)定實(shí)際的液位Y，經(jīng)模量輸人模塊的A／D轉(zhuǎn)換后反饋給CPU中該值與給定的液位值r相比較得一個(gè)差值e，e經(jīng)調(diào)用PID模塊調(diào)節(jié)后傳遞給閉環(huán)比例放大器，調(diào)整闊環(huán)比例閥芯的開(kāi)口變化，進(jìn)行一次糾偏，控制進(jìn)液閥的送液量，以調(diào)整貯液缸內(nèi)液位的高度。上述過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)貯液缸內(nèi)液位的控制。 灌裝閥的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 灌裝閥概述灌裝閥是貯液箱、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(kāi)關(guān)。而且根據(jù)灌裝工藝要求，能依次對(duì)有關(guān)通路進(jìn)行切換。顯然，灌裝閥是關(guān)系到灌裝機(jī)能否正常工作而又高效的關(guān)鍵部件。傳統(tǒng)的半自動(dòng)灌裝機(jī)多為臺(tái)式機(jī)型。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。只能實(shí)現(xiàn)稱(chēng)量過(guò)程自動(dòng)化，其它過(guò)程都靠手工完成，實(shí)際上只能算是一臺(tái)稱(chēng)量機(jī)。這種機(jī)型效率低。不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求。 新型的全自動(dòng)罐裝機(jī)是在傳統(tǒng)機(jī)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的。稱(chēng)量系統(tǒng)基本不變，另外增加了上料系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)等．實(shí)現(xiàn)了灌裝全過(guò)程的自動(dòng)化。設(shè)備采用不銹鋼材料制作，易于清洗，外形美觀。 閥體結(jié)構(gòu)方案選擇。根據(jù)選定的灌裝方法和工藝過(guò)程，確定液室、氣室和容器之間所需的閥門(mén)數(shù)目及其相對(duì)位置。 2. 確定閥體的結(jié)構(gòu)布局。 根據(jù)閥門(mén)的啟閉形式（單移、多移或旋轉(zhuǎn)），確定閥體可動(dòng)部分與不動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)布局，以及作相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間的密封形式。比較而言，移動(dòng)閥特別是端面式結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)彈簧的壓緊密封，流道截面大，彎路少，零件的結(jié)構(gòu)形狀也很簡(jiǎn)單，有利于提高灌裝速度并便于清洗，但零件數(shù)量較多，而且密封彈簧一旦失效，灌裝就難以進(jìn)行。而旋轉(zhuǎn)閥，通常用固定擋塊（或控制氣缸）來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械啟閉，零件數(shù)目少，有一定可靠性，但難以保證破瓶不灌液，外部布局也較復(fù)雜，故應(yīng)用不廣泛。 閥端結(jié)構(gòu)方案選擇根據(jù)灌裝液料的工藝要求來(lái)確定長(zhǎng)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。如短管形式的閥端結(jié)構(gòu)，氣管和液閥采用可調(diào)的螺紋連接方式；膠墊與閥座之間所構(gòu)成的液門(mén)盡量靠近閥端，有助于提高定量精度；灌裝時(shí)氣管的分散罩恰好位于液料進(jìn)入瓶頸的部位，在分流圈上方還采用一個(gè)倒圓臺(tái)環(huán)隙，而且閥座又呈凹環(huán)狀，這樣就可避免液門(mén)被打開(kāi)后產(chǎn)生偏流現(xiàn)象。 閥門(mén)的啟閉結(jié)構(gòu)考慮設(shè)備的生產(chǎn)能力、容器尺寸、貯液箱內(nèi)液位高度以及防止液道出現(xiàn)空穴、液料不穩(wěn)定出流等不正?，F(xiàn)象，要妥善選擇液道、液門(mén)的出流截面尺寸和出流速度（例如，），以求出液門(mén)至貯液箱自由液面的大致高度。然后對(duì)密封彈簧進(jìn)行計(jì)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。 閥門(mén)的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)液管座、閥體、回氣管座、進(jìn)料管、閥套、彈簧、套管以及密封墊。所述進(jìn)液管座和閥體對(duì)應(yīng)設(shè)置在閥安裝板的上下兩面，進(jìn)液管座內(nèi)部設(shè)有進(jìn)料口、進(jìn)料通道以及開(kāi)、閉進(jìn)料通道及調(diào)整灌裝流速的控制裝置；在閥體內(nèi)部設(shè)有通孔，所述回氣管座安裝在通孔內(nèi)，在回氣管座內(nèi)部設(shè)有與進(jìn)料通道對(duì)應(yīng)的通道；所述進(jìn)料管上端插入回氣管座的通道內(nèi)，下端延伸出閥體，其頂端為密封端面；所述設(shè)在閥體下的閥套套在進(jìn)料管外部并可以沿進(jìn)料管上下移動(dòng)，閥套上端插入閥體內(nèi)，并與閥體之間設(shè)有帶狀軸承和帶罩密封圈；所述彈簧套在閥套與閥體外部；所述套管套在進(jìn)料管下端并固定在閥套上，并能與閥套一起沿進(jìn)料管上下移動(dòng)，套管的下端在與進(jìn)料管的密封端面接觸時(shí)保持密封；所述密封墊墊在閥套的下端面上；在進(jìn)料管與套管、閥套、閥體以及回氣管座之間設(shè)有回流通道；在閥體上開(kāi)有外接負(fù)壓源并與回流通道相通的回流孔。 灌裝閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 灌裝閥的結(jié)構(gòu)要求 一是優(yōu)良的阻隔性能，不僅可以阻隔氣體，還可以阻光．這一特點(diǎn)可使物品具有較長(zhǎng)的貨架壽命二是具有優(yōu)良的機(jī)械性能，耐高溫，耐濕度變化，耐壓，耐蟲(chóng)害，耐有害物質(zhì)的侵蝕。三是不易破損，攜帶方便。適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)快節(jié)奏的生活。四是表面裝飾性好?？梢源碳はM(fèi)，促進(jìn)銷(xiāo)售。五是可以回爐再生循環(huán)使用。 灌裝閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)果：灌裝系統(tǒng)由稱(chēng)料斗．支架．灌裝El機(jī)構(gòu)和電機(jī)組成。稱(chēng)料斗_內(nèi)裝有物料傳感器．控制上料系統(tǒng)的運(yùn)行。物料減少到一定位置，不足灌裝量時(shí)．控制上料系統(tǒng)的電機(jī)起動(dòng)．開(kāi)始向料斗中輸送物料。當(dāng)料斗中的物料達(dá)到頂部位置時(shí)，傳感器控制上料電機(jī)關(guān)閉，停止上料。稱(chēng)量斗內(nèi)螺桿稱(chēng)量．使用變頻電機(jī)．調(diào)解轉(zhuǎn)速能夠調(diào)解灌裝量和灌裝速度。稱(chēng)料斗下部落地支架，在支架上固定控制柜，支架底部裝可調(diào)地腳．調(diào)整灌裝El高度，適合不同高度的罐型灌裝。 密封彈簧的計(jì)算：圖27 靜壓力分析圖在錐閥口任取一點(diǎn)A,設(shè)定空間坐標(biāo)系A(chǔ)(x,y,z), ： A點(diǎn)附近微小面積d上法向靜壓力為： (N)P1貯液箱液面口氣體壓強(qiáng)（Pa）液體密度（Kg/） g重力加速度（m/s）整個(gè)錐面口液壓水平分力互相抵消，垂直分力：故可求整個(gè)錐面口的靜壓力的垂直分力：P*d= ==*=所以 Pd=：由圓柱螺旋壓縮彈簧的計(jì)算公式得知，只要確定Fmax和Fmin就能設(shè)計(jì)出彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸。首先分析閥心的受力情況如圖28所示[6]。圖28 閥心受力圖（1）灌裝前彈簧受力的平衡方程為： （） （2）充氣開(kāi)啟，液門(mén)仍未開(kāi)啟時(shí)彈簧受力方程： Fmax + N2′+ P′=W + Pd此時(shí) N1→0,N2→N2′,P≈P′。（3）液閥開(kāi)啟,P′→P1,N2′→N2,有 Fmax + P1 W2 + Pd Fmax W2 + Pd P1 ()式中P1為液料箱氣體壓強(qiáng)與液閥環(huán)形面積乘積。Fmax還應(yīng)滿足下式才能保證先充氣，后進(jìn)液[22]。Fmax = W + Pd P′N(xiāo)2′ W2 + Pd P0故 W + Pd P1 Fmax W2 + Pd P0 (4)P0=P0*A0+W=3N P0=Pa 所以 取 Fmax=120N式中P0為大氣壓強(qiáng)與液閥環(huán)形面積乘積。N1氣門(mén)密封力N2流門(mén)密封力Fmax彈簧最大工作負(fù)荷W液閥重Pd液閥受箱內(nèi)液體靜壓力P液閥受瓶?jī)?nèi)氣體靜壓力（4）等壓灌裝時(shí)，Pd→0,Fmax→Fmin,忽略其他因素，由（1）得 Fmin W P1 ()Fmin還應(yīng)滿足下式Fmin 〈 W + N1 P1′則 W P1 Fmin W + N1 P1′ （） 取 Fmin=20N ,方向與圖中方向相反。彈簧的剛度為P′式中C=D2/d為彈簧指數(shù)。由上式得出彈簧剛度與彈簧指數(shù)成反比。據(jù)有關(guān)資料介紹，在等壓灌裝閥中的彈簧指數(shù)應(yīng)取15左右為宜。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取彈簧。t=, P極=75kg, D=22mm單圈彈簧 P′=要求剛度 P=Fmax/h行程長(zhǎng)為 2mm 則 P=120/2=60N/mm 圈數(shù) n=P′**(圈) 取 n=9(圈) 故實(shí)行剛度 P=P′/9=* 總?cè)?shù) n總=9+= 自由高度 H0=n1t1+2d1=9*+2*4= 展開(kāi)長(zhǎng)度 57*=： 氣閥由外撥叉控制,故氣閥彈簧要求精度比液閥彈簧低,主要是緩沖外力對(duì)氣閥的壓力,并使操作省力,取位移量為d2=5mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取d=2mm的彈簧[23].P=F2max/h2=50/5=10N/mm選取單圈 P′=間距 t= 圈數(shù) n=P′**(圈) 取 n=6(圈) 總?cè)?shù) n總=6+= 外徑 D2=16mm 自由高度 H2=nt+2d2=6*+2*2= 展開(kāi)長(zhǎng)度 L=展開(kāi)長(zhǎng)度 L展=L*n總=*= 充氣時(shí)間的計(jì)算: ： 當(dāng)空瓶上升至灌裝閥的瓶口帽接觸并密封時(shí),瓶?jī)?nèi)的空氣由常壓充氣至與貯液箱液面上的氣壓相等,以流體力學(xué)可知,這一過(guò)程是容器內(nèi)(即貯液箱內(nèi)氣相空間)的氣體經(jīng)收縮形管嘴的外射流動(dòng),因?yàn)槌錃獾臍獾涝诠嘌b的內(nèi)部,而充氣的時(shí)間又很短,故可把充氣過(guò)程近似看成是沒(méi)有摩擦損失的絕熱過(guò)程(或叫等熵程)。已知 P0=, , , , 由氣體絕熱過(guò)程方程式可知 （）式中: P0—充氣前瓶?jī)?nèi)的氣壓(即為大氣壓)。P1—充氣后瓶?jī)?nèi)氣壓(即為貯液箱內(nèi)壓力)。 Vb— 瓶?jī)?nèi)原有氣體的氣壓(即空瓶的容積)。 V1—瓶?jī)?nèi)氣壓增高至?xí)r,原有氣體被壓縮成的容積。 k—絕熱指數(shù),對(duì)于空氣k=。由上式可求得:根據(jù)氣體絕熱過(guò)程的柏努利方程式,列出貯液箱氣道孔口截面的能量方程: （）式中: u1為貯液箱氣相空間的氣體流速,可近似認(rèn)為 u10,y0′,u0′為瓶?jī)?nèi)瞬時(shí)氣壓為P0′: 令 稱(chēng)為壓力比,因此,氣體經(jīng)孔口射出的重量流量為: （）式中:ｆg—灌裝閥氣道孔口的截面積。由式可做出Ws—β線圖,圖中 稱(chēng)為臨界壓力比,由 可求得 （）圖29 Ws—β曲線圖對(duì)于空氣 =,對(duì)應(yīng) Wkp為極限噴射量。圖中虛曲線是根據(jù)上面公式計(jì)算繪制的,實(shí)際上,由實(shí)驗(yàn)測(cè)得,當(dāng)β 時(shí),流將為超音速,這時(shí)流量保持Wkp不變,故應(yīng)為過(guò)M點(diǎn)的一條水平線。由β=: 由Ws—β曲線圖經(jīng)過(guò)定積分,就可求出充氣過(guò)程中的氣體平均重量流量為: （）式中: =1/ 方括號(hào)內(nèi)最后一項(xiàng)定積分的值,由式并令其中 進(jìn)行換元積分求得 代入上式得 充氣所需時(shí)間 應(yīng)該說(shuō)明,以上計(jì)算忽略了氣道阻力的影響,計(jì)算中又取的平均重量流量,故存在一定誤差,根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件,～1秒左右[24]。 灌液時(shí)間的計(jì)算因灌裝過(guò)程中酒缸內(nèi)的液位不變,其氣壓也基本不變,則灌裝過(guò)程屬于穩(wěn)定的管口自由出流。已知酒缸液面距離其口高度L1=122mm。又 所以 （） 又因灌液容積為 因此灌裝一瓶酒的時(shí)間為充氣時(shí)間和灌液時(shí)間之和，即t=tg+t1=+=為了驗(yàn)證該閥是否合適，可由灌裝機(jī)頭數(shù)求得主軸轉(zhuǎn)速，即 n=Q/60j=8000/(60*40)=(r/min)得罐裝區(qū)理論應(yīng)占時(shí)間為： t0= ＞，即t0＞t,所以此灌裝閥滿足要求。3 408型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)酒缸的設(shè)計(jì) 酒缸供料方式的確定上料系統(tǒng)由貯料斗．提升螺桿．電機(jī)和支架組成。上料系統(tǒng)的貯料斗為振動(dòng)式，防止物料粘連