【導讀】近半個世紀以來，隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展、消費水平的提高和現(xiàn)代軍事的需要，產(chǎn)品包裝已成為生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。因此包裝機械的強有力的作用就凸顯出。液體包裝生產(chǎn)線也是朝著趨勢。但隨著設備生產(chǎn)能力的不斷提高，設備的幾何尺寸成比例增大，帶來的負。面影響是設備的動力消耗、材料消耗、空間浪費增大。目前，市場上使用的是單。一側的罐裝閥，內側大量空間沒有被利用，造成資源的浪費。因此現(xiàn)在液體灌裝。在國外，德國與美國、日本、意大利均為世界包裝機械大國。計、制造、技術性能等方面居于領先地位。的包裝機械設計普遍體現(xiàn)了節(jié)能原則，大大的節(jié)約了能源消耗。德國灌裝機械的設計是依據(jù)市場調研及市場分析結果。進行的，其目標是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務。為滿足客戶要求，德國。2)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。如德國生產(chǎn)的啤酒生產(chǎn)及灌裝設備，就是由一個系統(tǒng)控制完成。4)適應產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。

　　

【正文】 電動機和直流電動機兩種。由于直流電動機需要直流電源，結構較復雜，價格較高，維護比較不便，因此無特殊要求時不采用。工廠一般三相交流電源，因此，如無特殊要求都應選用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類。異步電動機 有籠型和饒型兩種其中以普通籠型異步電動機應用最多。電動機類型要根據(jù)電源種類（交流或直流），工作條件（溫度、環(huán)境、空間位置尺寸等），載荷特點（變化特性、大小和過載情況），起動性能和起動、制動、反轉的頻繁程度，轉速高低和調速性能要求等條件確定。 電動機容量（功率）選的合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。容量小于工作要求，就不能保證工作機的正常工作?；蚴闺妱訖C長期過載而過早損壞；容量過大則電動機價格高，能力又不能充分利用，由于經(jīng)常不滿足運行，效率和功率因數(shù)都較低，增加電能消耗，造成很大浪費。目前， 40 頭灌裝 機在我國十分多見，雖然型號和結構有所不同，但是所選用的電動機均是功率為 24KW，并且都滿足要求。所以根據(jù)類比法，本設計也選用 24KW 的電動機。 在保證在機器都可以正常應運的情況下，再考慮其市場價格和重量等等的原因，最終選用 Y112M4 型電動機。（選用參考《機械設計課程設計手冊》） 減速機的選用 減速機是具有減速功能的輪系封閉在剛性客體內而組成的對立部件。 減速機按傳動原理可分為普通減速機和行星減速機兩大類。 減速機的類型很多。一般按齒輪傳動的類型可分為：圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機 、蝸桿減速機、圓錐 圓柱減速機、蝸輪蝸桿減速機等等 由于電動機的額定轉速是 1440r/min,而灌裝機大轉盤的轉速為 10r/min。如果不在中間加個減速機，很難使電動機的速度傳動到大轉盤的時候速度剛好符合它的轉速，所以必須在中間另裝個減速機。出于各種配合的要求，選用蝸輪蝸桿減速機，減速比是 70，且與電動機的傳動比為 1： 2。用傳送帶連接，輸出桿的的直徑 70mm。減速機可以外購。 單列灌裝機傳動 方案的確定 傳動系統(tǒng)確定為齒輪傳動，主要傳動過程為電動機 → 減速機 → 大轉盤的齒輪→ 星型撥輪的齒輪 。 支撐系統(tǒng)的設計 支撐系統(tǒng)是用于支撐 儲液箱、大轉盤 分瓶螺桿等 的重要部件。 支撐系統(tǒng)主要部件有 :工作臺， 托瓶機構 ,中心護板，過渡板，凸輪以及 地腳支柱 。 工作臺： 支承 儲液箱、大轉盤分瓶螺桿等 的重要部件 。其承受整個機器的大部分重量，因此工作臺要足夠的厚度以達到強度要求。 托瓶機構 ：在灌裝回轉過程中，瓶托還要將瓶子托起使其和灌裝閥結合，沿凸輪的行程運動。與凸輪接觸的為滾子， 傳統(tǒng)的設計是將滾子單獨設計，在經(jīng)過必要的處理增加它的強度后在和一個由圓針滾動軸承配合。這樣的設計它的局限性，是當時技術不完全的體現(xiàn)。這 樣的設計復雜度高。現(xiàn)在的設計是將這兩部分用一個滾動軸承軸承代替。這樣做的好處在于大大的減少了設計的復 雜性。 中心護板：在兩星型撥輪中間，起到護瓶作用，防止在旋轉過程中瓶子被拋出。其材料為： 。 過渡板：在瓶子由鏈道被撥到瓶托上時，在 鏈道與瓶托之間 ，有一段 空的部分，瓶子被撥至此容易從中漏下，因此在星型撥輪下部需安裝過渡板，以起到過渡作用，過渡板應與瓶托水平高度一直。 凸輪：凸輪按照幾何形狀分為：盤形凸輪，移動凸輪和圓柱凸輪。本次設計根據(jù)實際情況應選用圓柱凸輪。凸輪的設計主要根據(jù)升降瓶的時間，灌裝 區(qū)的時間，瓶托的升降高度以及瓶托轉動速度來確定。 地腳支柱 ：支撐整個機器 ，其結構中的球面接觸是為調整整個機器的平衡及水平。中間的支柱在主要是緩解工作臺的壓力，將大部分力傳遞到地面，這樣工作臺不用很厚，就能滿足強度要求。 3 雙列 灌裝機的總體設計 雙列灌裝機的優(yōu)點在于把內側大量空間充分 利用 ，節(jié)約了動力消耗、材料消耗及 空間 的 浪費 。 雙列灌裝機的設計主要是在單列灌裝機的基礎上設計完成的。其零部件的選用原則與單列相同 。雙列與單列的不同之處在于機器整體結構的變化，由 于內側多了一列灌裝閥，相應的在大轉盤上多了一列托瓶機構，下部多了一個凸輪機構，以及多了一對星型撥輪，一個分瓶螺桿，鏈道等 ，而傳動系統(tǒng)也因此變的復雜。這就要求在設計過程中，將所有新增部件與原有的部件考慮在一起，即保證機器能夠正常運轉滿足灌裝要求，又要保證各部件的結構，位置關系合理，互不干涉。 計算 由于單列灌裝機的成功設計，因此把雙列灌裝機的 外列節(jié)圓 直徑也定為1800mm，灌裝閥頭數(shù)為 40 頭。 但是經(jīng)過計算驗證，發(fā)現(xiàn) 40 個灌裝頭不滿足生產(chǎn)能力，直徑也能夠太大，導致 星型撥輪的直徑過大，從而 使灌裝區(qū)時間太短不能滿足灌裝要求。 所以要適當增加灌裝頭數(shù)，減小節(jié)圓直徑。以滿足生產(chǎn)需要。 經(jīng)過多次試湊和驗算，最后將 頭數(shù)增至 45 頭，外列的節(jié)圓直徑定為 1500mm，內列節(jié)圓直徑定為 1320mm。 內外列 灌裝閥 頭數(shù)的分配 內外列灌裝閥頭數(shù)的分配 要考慮星型撥輪的齒槽數(shù)，星型撥輪與大轉盤之間的傳動比，灌裝閥的之間的節(jié)距等。由于類比單列的傳動比，最佳值為 1： 4 或1： 5，所以雙列的傳動比也以此為參考。 因此兩列灌裝閥頭數(shù)分配可以為（ 5， 40）（ 10， 35）（ 15， 30）（ 20， 25），（ 25， 20）（ 30， 15）（ 35， 10）（ 40， 5）等多種方法。 但是兩列的頭數(shù)不能差距太大，有可能 太多頭數(shù)排不下，頭數(shù)太少則星型撥輪的設計會出現(xiàn)問題。綜合考慮選擇（ 20， 25）或（ 25， 20），但外列直徑大于內列直徑，因此選（ 25， 20），即外列灌裝閥頭數(shù)為 25 頭，內列灌裝閥頭數(shù)為20頭。 確定兩列星型撥輪的 頭 數(shù)及位置關系 兩列星型撥輪的頭數(shù) 確定 a.∵外列的節(jié)圓直徑定為 1500mm，灌裝閥頭數(shù)為 25 設 假設 大轉盤與 外列 星型撥輪之間的傳動比 為 1： 5 ∴星型撥輪的頭數(shù)為 5頭 經(jīng)計算 外列 星型撥輪的 節(jié)圓直徑為 300mm， 齒槽節(jié)距為 。 b.∵內列的節(jié)圓直徑定為 1320mm，灌裝閥頭數(shù)為 20 設假設 大轉盤與 內列 星型撥輪之間的傳動比 為 1： 4 ∴星型撥輪的頭數(shù)為 5頭 經(jīng)計算內列星型撥輪的節(jié)圓直徑為 330mm，齒槽節(jié)距為 。 兩列星型撥輪 位置關系 的確定 a. 內列兩個星型撥輪位置的確定與單列星型撥輪位置的確定相似 仍設兩星型撥輪之間的弧形擋板最短距離為 d=20mm，經(jīng)計算兩星型撥輪之間的夾角（無瓶區(qū)角度）為 176。 。 b. 外列兩個星型撥輪的位置由內列兩個星型撥輪 的 位置及灌裝時間來確定。 ∵ Q=60 nj ∴ n=Q/j=24000/60 45=∴大轉盤轉一周所需時間為 T＝ 60/＝ 又∵灌裝完一瓶的時間為 ～ 。 ∴灌裝區(qū)的時間最小不能小于 。為保證灌裝時間，以最大值 為準。按時間計算可以算出外列無瓶區(qū) 允許 最大 角度為 176。 又∵兩列鏈道之間 距離不能小于 100mm,給定兩列鏈道之間距離為110mm。經(jīng)計算 外列星型撥輪之間的夾角為 176。 c.∵定量灌裝閥設計的流速為 110ml/s。 ∴ 灌滿 450 ml 的瓶子所需時間為 , 則外列無瓶區(qū)允許最大角度為115176。 考慮到外觀設計，將中心護板最短距離加大，使 內列 兩星型撥輪之間的角度增大至 36176。，而外列兩星型撥輪之間的角度隨之增大至 100176。即內列 無瓶區(qū)角度為 36176。，外列 無瓶區(qū)角度為 100176。 確定無瓶區(qū)角度及灌裝時間 由上節(jié)可知 內列 無瓶區(qū)角度為 36176。，外列 無瓶區(qū)角度為 100176。 ∴ 內列灌裝區(qū)的時間為 ＞ 滿足灌裝要求； 外列灌裝區(qū)的時間為 ＞ 滿足灌裝要求。 由于齒輪傳動的優(yōu)點多，且適用該灌裝機，所以雙列灌裝機仍采用齒輪傳動 。 灌裝機要求傳動平穩(wěn)，噪音小， 但如果直接將大轉盤的齒輪與星型撥輪的齒輪嚙合， 那齒輪的的半徑將會很大，給制造帶來了不便。如果在 2 個齒輪中間再加兩個相同大小的齒輪的話，既可以保證原有的傳動比不變，也不改變齒輪的運轉方向，更重要的是將會使大轉盤和星型撥輪上的齒輪直徑都大大的減少。具體方案如圖 4所示： 轉化為 與大轉盤齒輪相嚙合為內列星型撥輪 齒輪，外列星型撥輪通過鏈傳動與內列星型撥輪相 連，共同完成傳動過程。 其主要傳動過程為： 電動機→ 減速機 → 大轉盤的齒輪 →過渡齒輪→過渡齒輪→內列 星型撥輪 →外列星型撥輪 。