【導(dǎo)讀】灌裝機是啤酒包裝生產(chǎn)線的核心設(shè)備，因此，灌裝機灌裝效果的好壞直接影響到。音和液體不外溢等優(yōu)點，使用廣泛。灌裝機是酒水、飲料類等食品加工行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一。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。難以適用瓶形、液體物料及灌裝規(guī)格的變化等問題，這就給生產(chǎn)帶來了很多不便。前的灌裝機正向著灌裝的高速化、精確化；以及智能化、多功能化方向發(fā)展。裝機，可以提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約大量勞動力，可以降低勞動強度，改善勞動條件，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。也存在很大問題，嚴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，國飲料業(yè)的迅速發(fā)展。進入20世紀80年代，我國采用技術(shù)貿(mào)易結(jié)合的方式，引進德。這樣，我國不僅能夠生產(chǎn)中小型的灌裝機，而且開始生產(chǎn)大型灌裝機。

　　

【正文】 1 m? ? ? 大齒輪齒數(shù) 21 2 25 50z uz? ? ? ? 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 （ 6）幾何尺寸計算 計算分度圓直徑 11222 5 1 .7 5 4 3 .7 55 0 1 .7 5 8 7 .5d z m m md z m m m? ? ? ?? ? ? ? 計算齒輪寬度 25 21 1 1 54 3 . 7 5 1 6 . 32 3 2RR ub R d m m?? ?? ? ? ? ? ? 取 1220 15B m m B m m??， 計算錐距 21 154 3 . 7 5 4 8 . 9 122uR d m m?? ? ? ? 計算平均分度圓直徑 11221( 1 0 . 5 ) 4 3 . 7 5 ( 1 0 . 5 ) 3 6 . 4 631( 1 0 . 5 ) 8 7 . 5 ( 1 0 . 5 ) 7 2 . 9 23mRmRd d m md d m m??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 驗算 3112 2 5 . 0 9 1 0 2 3 2 . 6 84 3 . 7 5t TFNd ??? ? ? 1 2 3 2 . 6 8 1 4 . 2 7 1 0 01 6 . 3AtKF N m mb ?? ? ? 合適。 總上所述，總體符合設(shè)計要求。 旋轉(zhuǎn)主軸的設(shè)計 灌裝機的旋轉(zhuǎn)主軸主要傳遞轉(zhuǎn)距，且轉(zhuǎn)距較小，所以對軸的剛度和強度要求不高。雖然空心軸比實心軸更節(jié)約材料，比較經(jīng)濟，但是當(dāng)外直徑 d 相同時，空心軸的內(nèi)直徑若取為 dd ? ，則它的強度比實心軸削弱 18%，且空心軸的制造比較費時，所以這里選擇實心軸，材料選取 45鋼。 軸的強度計算 按許用切應(yīng)力計算： 受轉(zhuǎn)矩 T （ N*mm）的實心圓軸，其切應(yīng)力 T? = ][ / 36TT d nPwT ???? MPa （ 66） 寫成設(shè)計公式，軸的最小直徑 d 3 6][ Tn P???=C 3nP? mm （ 67） 26 上面兩式中 TW 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm P 軸傳遞的功率， KW n 軸的轉(zhuǎn)速， r/min ][T? 許用切應(yīng)力， MPa，取 35 C與材料有關(guān)的系數(shù)，取 112 由式（ 67）有 d ? 112 3 ? =85 mm 取 d =100 mm 校核：由式（ 66）得 T? =36 / d npWTT ?? =22 MPa ][T? 軸直徑合格。 軸的剛度計算 按扭角計算： 軸受轉(zhuǎn)矩 T 作用時，其扭角 pGITl?? （ 68） 由此可得單位軸長的扭角為： ? ??? ??pGITl （ 69） 上面兩式中 l 軸受轉(zhuǎn)矩作用的長度 pI 軸截面的極慣性矩 G 軸材料的切變模量 式中扭角 ? 的單位是 rad，每米軸長的許可扭角 ??? 的單位為 rad/m,它和 ][?? 具有下列關(guān)系： ??? = ][?? / （ 70） 對于剛制實心軸，代入 T = ? mmN? 27 pI = 324d? 4mm G =81000 MPa 每米軸長的許可扭角為 ][?? 則 d 44 46][nP?????????= 4nPA （ 71） 式中 ][?? 值取 ，對應(yīng) A 取 115，得 d 94? mm 取 d =100 mm 即軸工作段的最小直徑不要低于 100mm，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖紙。 灌裝閥的設(shè)計 在前面的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)說明了使用定量杯式的定量方式進行灌裝工作，所以現(xiàn)在把灌裝閥擬設(shè)計為容積定量灌裝閥，如下圖所示。 圖 2為容積定量灌裝閥，是屬于滑閥式灌裝閥，用于常壓下進行灌裝。 圖 2 容積定量灌裝閥 28 Fig2 Volume quantitative filling valve 1定量杯 2液位調(diào)節(jié)管 3閥體 4環(huán)行槽 5鎖緊螺母 6上孔 7下孔 8進液管 9排氣孔 10彈簧 11喇叭頭 灌裝原理為：先使液料注入定量杯 1中進行容積計量，然后，再將液料灌入瓶中。當(dāng)下面有灌裝瓶時，瓶托連瓶由下部凸輪頂起，瓶口對準喇叭頭并貼緊在喇叭口錐環(huán)內(nèi)，同時帶動進液管和定量杯往上移動超出液面，這時定量杯 1內(nèi)液料靠自重從進液管 8流到閥體 3的環(huán)形槽 4，由于進液管上下兩段隔開，因此 液料經(jīng)進液管的下孔流入瓶中，瓶內(nèi)空氣則由喇叭頭上的 2個排氣孔排出。當(dāng)下面沒有灌裝瓶時，定量杯 1由于彈簧 10的作用而下降到原位，此時進液管的上、下 2孔離開酒道使液料不致漏下，定量杯口則低于液面，液料流入杯內(nèi)，定量杯注滿液料以準備下一個料瓶的灌裝。定量杯的灌注量可由液位調(diào)節(jié)管 2的高度來調(diào)整，而灌注量則是等于啤酒瓶的容量。 容積定量灌裝閥定量準確，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，定量速度快、精度高，所以應(yīng)用廣泛。 升降瓶機構(gòu)設(shè)計 升降機構(gòu)的作用是將送來的包裝容器也就是啤酒瓶，上升到規(guī)定的高度進行灌裝，然后再將灌裝完 的包裝容器下降到規(guī)定位置。目前常用的升降機構(gòu)有機械凸輪式、氣動式和氣動 機械凸輪混合式三種形式。 本次設(shè)計采用機械式升降機構(gòu)，結(jié)構(gòu)如如下圖所示。 如圖 3，此機構(gòu)采用凸輪機構(gòu)進行瓶子的高度位置控制，典型機構(gòu)為固定凸輪 — 偏置 直動從動桿機構(gòu)。此機構(gòu)由托瓶臺 滑套 推桿 緩沖彈簧 4組成一個彈性套筒，通過連接在下面的滾輪與凸輪廓線相接觸，完成瓶子的升降。 29 圖 3 凸輪式升降機構(gòu) Fig3 Cam lifting mechanism 1托瓶臺 2導(dǎo)向板 3鎖緊螺母 4緩沖彈簧 5滑套 6推桿 7滾輪軸 8滾輪 灌裝機運行時滾輪循凸輪廓形傘面滾轉(zhuǎn)，凸輪廓線的變化，促使推桿頂著托瓶臺作升降運動。整個凸輪一般由 4個區(qū)段組成，即最低程區(qū)段、上升行程區(qū)段、最高行程區(qū)段和下降行程區(qū)段。圖 43為此種凸輪的的展開示意圖。 當(dāng)推桿滾輪與凸輪最低段接觸時，托瓶臺處于回轉(zhuǎn)盤上最低位，此階段灌裝機進瓶或者是出瓶。但推桿滾輪受凸輪上升行程區(qū)段作用時，推桿頂起托瓶臺上的瓶子升向灌注嘴，到達最高位置時進行灌裝，灌裝完成后沿 下降行程區(qū)段降低到最低行程區(qū)段。設(shè)計凸輪時，凸輪輪廓的高程差 h，根據(jù)裝料瓶在裝料灌注中所需升高的高度來決定。凸輪輪廓中升高行程的長短，主要取決于裝料瓶的升程和凸輪的工作質(zhì)量。在升高行程相同的條件下，升程角 a的大小，反映出廓形升程區(qū)段的陡緩。 a角大則廓形陡升，完成升程高度所要的時間要段，但推桿頂升托瓶臺上升受的運動抗力較大， a 角小則廓形平緩，完成升程高度所需要的時間要長，但推桿頂升托瓶臺上升所受到的抗力小。對于凸輪的上升區(qū)段廓形應(yīng)按實現(xiàn)所需升程時間宜段，機構(gòu)所受力要盡量小的原則來設(shè)計，主要在于選取恰當(dāng)?shù)纳探?a，對于托瓶臺升降凸輪的升程角許用值取 a為 30度，最大不超過 45度，最高區(qū)段的長短，根據(jù)裝料灌注所需時間及裝料工藝操作的需要來決定。凸輪下降區(qū)段廓形，按照節(jié)約灌裝機輔助工作時間的原則，宜取大的下降速度，以縮短 30 下降行程時間。但下降速度過大會造成大的加速度，引起沖擊振動，致使運動不平穩(wěn)，通常取 b小于 70度。 凸輪式升降機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可靠性好，工作運動行程準確，且容易制造等優(yōu)點。只要凸輪廓形升降區(qū)段的傾角選擇合適，機構(gòu)就能得到平穩(wěn)的升降工作運動。但由于此升降機構(gòu)系用剛性結(jié)構(gòu)件直接頂托裝料瓶升降，在瓶高尺寸超過許可值時，將會導(dǎo)致裝料瓶被頂擠壓碎。為消除因此而造成的碎瓶現(xiàn)象，在升降機構(gòu)的推桿托瓶器及裝料灌裝閥結(jié)構(gòu)中，設(shè)置相應(yīng)的彈性元件作為緩沖環(huán)，通常采用螺旋彈簧，用以緩和托瓶與灌裝閥的沖擊和頂擠。 圖 4 升降凸輪的展開示意圖 Fig4 Diagram of lifting cam 3 結(jié)論 在接到任務(wù)書，看到自己所做的題目后，通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)資源等，查閱與題目相關(guān)的資料，了解灌裝機的灌裝原理與常用灌裝機的結(jié) 構(gòu)類型、灌裝方式等等，并確定總體機構(gòu)的設(shè)計方案。這個過程培養(yǎng)了我查閱資料文獻的能力，圖書館和網(wǎng)絡(luò)是個知識庫，只要自己好好利用，就能得到自己想要的很多東西。 有了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的初步構(gòu)想之后，就進行灌裝機的主要零件的設(shè)計和強度計算，這個過程極為關(guān)鍵，因為所計算出來的數(shù)據(jù)關(guān)系到灌裝機的結(jié)構(gòu)合理性以及灌裝機結(jié)構(gòu)零件的強度等等。整個計算過程要求數(shù)據(jù)準確，態(tài)度嚴謹，不能馬虎了事。在設(shè)計計算中，從大一到現(xiàn)在所學(xué)到的知識基本上都用到了，等于從新復(fù)習(xí)了一次，加深了自己對以前所學(xué)知識的鞏固與提高。 計算部分完成后，就根據(jù)計算所 得的數(shù)據(jù)，繪制裝配圖和零件圖。在繪制過程中，一切都要按國家標準來畫，尺寸準確，布局合理、美觀。 旋轉(zhuǎn)式灌裝機在食品包裝行業(yè)應(yīng)用廣泛，所以此次設(shè)計是很有意義的，同時我們要有創(chuàng)新思維，開發(fā)出更為先進的灌裝機。 31 參考文獻 [1]車寧，武福，一種 FGZ 10型灌裝機的設(shè)計與研制 [J]，廣西輕工業(yè) 2020． [2]劉文彥，白忠喜，高路．經(jīng)濟型液體灌裝機的研制 [J]，食品機械 [3]高德，包裝機械設(shè)計 [M]，北學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [4]彭青， 2020年的薩克米的飲料熱灌裝 [J]機，中國包裝工業(yè) 2020． [5]謝小鵬，王大成，灌裝機控制系統(tǒng)改進設(shè)計 [J]，石油化工設(shè)備， 2020 [6]張磅，王長偉，劉長建等．低真空灌裝機實用技術(shù)講座 (一 )[J]，釀酒， 1999 [9] [7]汪國健，灌裝機的研制 [J]，液壓與氣動， 2020(12)： 87． 89 [8]許林成，趙治華，王治，包裝機械原理與設(shè)計 [M]，上?？萍汲霭嫔?， 1988 [9]屈能勝，中國食品包裝機械發(fā)展綜述 [J]，中國食品， 2020(9)： 12． 17 [10]孫鳳蘭，馬喜川，包裝機械概論 [M]，印刷工業(yè)出版社， 1998 [11]李文友，胡振泉，葉保華， 高精度桶裝液體灌裝生產(chǎn)線的研制 [J]， 包裝與食品機械， 2020 [12]高玉瑩，灌裝機進瓶方式的探討陰，機電信息 2020 [13]洪亞闊，新型全自動回轉(zhuǎn)式消毒、洗瓶、灌裝、旋蓋四合一灌裝機組的特點、調(diào)整與維修技術(shù)叨，包裝與食品機械， 2020 [14]孫茂泉，嚴偉躍，稱重式液料灌裝機控制系統(tǒng) [J]，輕工機械 2020． 6： 324． 328 [15]劉曉杰 . 食品加工機械與設(shè)備 . 高等教育出版社 . 2020 [16]厲建國、趙濤 .食品加工機械 [M].成都 .四川科學(xué)技術(shù)出版社出版 . 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