【正文】 （67）上面兩式中 軸的抗扭截面系數(shù)， 軸傳遞的功率，KW 軸的轉(zhuǎn)速，r/min 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112=85 mm取=100 mm校核：由式（66）得 = =22 MPa軸直徑合格。 軸的剛度計算按扭角計算：軸受轉(zhuǎn)矩作用時，其扭角 （68）由此可得單位軸長的扭角為： （69）上面兩式中 軸受轉(zhuǎn)矩作用的長度 軸截面的極慣性矩 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 = = =81000 MPa 每米軸長的許可扭角為則 = （71），對應(yīng)取115，得 mm取=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 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(zhǔn)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33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(zhǔn)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(zhǔn)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。 圖3 凸輪式升降機構(gòu) Fig3 Cam lifting mechanism1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探莂，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(zhǔn)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 cam3 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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)來畫，尺寸準(zhǔn)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。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)2007．[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，2005 [4]彭青，2006年的薩克米的飲料熱灌裝[J]機，中國包裝工業(yè)2007． [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，2000[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，2001(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，2004(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，2005 [12]高玉瑩，灌裝機進瓶方式的探討陰，機電信息 2006 [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，2001 [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2007．6：324．328 [15]劉曉杰. 食品加工機械與設(shè)備. 高等教育出版社. 2010[16]厲建國、[M].[17][M]. [18][M]. [19]肖旭霖. 食品機械與設(shè)備[M]. [20][M].[21][M].. 8892[22][M].. 105120[23]龐聲海、[M].. [24]支U安靜，周文玲，高生產(chǎn)能力含汽液體灌裝封蓋機傳動系統(tǒng)的設(shè)計[J]，包裝工程，2006 [25]孫旭，凌士杰，各種液體灌裝機控制部分的設(shè)計[J]，自控檢測2007[26][M].北京:中國輕工業(yè)出版社，1995[27][M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006, 300304 致 謝 本論文是在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院高英武老師的悉心指導(dǎo)下完成的，高老師嚴謹細致，一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)的榜樣。她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，所以，要感謝高老師對我不厭其煩的指導(dǎo)。 感謝學(xué)校給了我們這樣一次展現(xiàn)自己的機會，讓我們在走出校園時再溫習(xí)一下大學(xué)期間所學(xué)的知識。使我們更能夠勝任工作的崗位。感謝我的所有專業(yè)老師，在炎炎的夏日，在寒冷的冬天，他們無時無刻不在給我們傳授做人的道理以及最新的知識；給我們無數(shù)的關(guān)懷與幫助，讓我們在大學(xué)這個舞臺上快速成長，使我們學(xué)會了飛翔的本領(lǐng)。 感謝我的同學(xué)們，我們在一起學(xué)校，討論不懂得地方，相互進步。四年了，仿佛就在昨天，大家馬上就要各奔前程，但愿讀研的朋友人生一片輝煌，參加工作的朋友前途一片光明，我們在一起的日子，我會記得的。 感謝我的爸媽，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。