【正文】 0 2 . 5 1 . 3 2 2 . 55 0 0 ( 1 ) 5 0 0 ( 1 ) 0 . 0 6 4 . 6 2 4 7 . 14 . 6 2 5 0 . 9 6caaPF q v Nv z K? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? (8)計(jì)算作用在軸上的壓軸力 pF 由式得 10 16 si n 2 5 47 .1 si n 46 zF N?? ? ? ? ? ? 軸的設(shè)計(jì)及校核 (1)選擇材料 由于工作的環(huán)境是在有腐蝕性的環(huán)境下工作的，因此選用軸的材料為 40Cr， [τ ]取 45MPa，選用空心軸 [7]。1 180 ? ?? ? ?得 39。0 2ddLLaa ???計(jì)算實(shí)際中心距 a 39。 210 1 2 0()2 ( )24 ddd d d ddL a d d a? ?? ? ? ?計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 2 239。 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 取帶輪的傳動(dòng)比 2i? ，小帶輪轉(zhuǎn)速 1 1400 / minnr? ， 電動(dòng)機(jī)的 額定功率 P=，一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間＞ 16h (1) 確定計(jì)算功率 ca? 由由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）》表 86查得工作情況系數(shù) KA= 1. 2 1 .1 1. 32c a Ap K W K W? ? ? ? ? ? (2) 選取 V 帶帶型 根據(jù) ca? 、 1n 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）》圖 89 確定選用普通 V帶型 (3) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）》表 83和表 87取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 1 63dd mm? 負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 按式 2121dddni nd?? ，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 2d 21 2 63 126ddd id m m? ? ? ? 根據(jù)表 87，取 2 132dd mm? 按式 16 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0p ddn dnv ? ?????驗(yàn)算帶的速度 11 6 3 1 4 0 0 4 . 6 2 / 2 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ddnv m s m s? ? ??? ? ? ??? 所以帶的速度合適。首先設(shè)主軸上大齒輪與減速器上小齒輪的傳動(dòng)比 6i? ，電動(dòng)機(jī)的小帶輪與減速器上大帶輪的傳動(dòng)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(hào)為 CW8025IF,該型號(hào)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。電機(jī)與電器》上電動(dòng)機(jī)選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮的問題和 考慮到運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品的價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過程中前后期電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素，選擇電動(dòng)機(jī)為 Y2 型系列電動(dòng)機(jī)， 所選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y290S4 型電動(dòng)機(jī)，它的額定轉(zhuǎn)速為 1400r/min,額定功率為[2]。 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)功率通常按實(shí)際所需要的電動(dòng)機(jī)工作功率 0? 考慮，而轉(zhuǎn)速則按電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速 mn （滿載轉(zhuǎn)速，它不等于同步轉(zhuǎn)速）計(jì)算。因此確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)按具體情況進(jìn)行分析和比較。如三相異步電動(dòng)機(jī)常用的有四種同步轉(zhuǎn)速，即 3000、 1500、 1000、 750r/min。 總效率按下式計(jì)算 : na ????? ....321? (53) 式中 1? 、 2? 、 3? 、 … . n? 分別為運(yùn)動(dòng)鏈中各運(yùn)動(dòng)副（如齒輪、軸承及聯(lián)軸器等）的效率，其值可參考《機(jī)械設(shè)計(jì)零件手冊(cè)（修訂版）》表 選取。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要的功 率 0? 按下式計(jì)算： aw????0 （ KW） （ 51） 式中 w? —— 工作機(jī)所需的功率， KW a? —— 從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間各運(yùn)動(dòng)副的總機(jī)械效率（以下簡(jiǎn)稱效率）。還應(yīng)查處電動(dòng)機(jī)類型和額定功率、相應(yīng)的轉(zhuǎn)速和安裝尺寸。 功率的確定： 電動(dòng)機(jī)的功率選得是否合適，對(duì)其工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響 ；如采用額定功率小于工作機(jī)要求的功率，就不能保證工作機(jī)的正常工作，甚至日電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載而過早損壞；如果電動(dòng)機(jī)的額度功率大于所要求的功率，則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，容量也未得到充分利用，以致造成成本高，而且浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防暴式。 負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 5 灌裝機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的選擇 生產(chǎn)中一般采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，其常用電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)見《機(jī)械設(shè)計(jì)零件手冊(cè)（修訂版）》的附錄一。其結(jié)構(gòu)及工作原理為：蝸輪與貯液箱立柱以螺紋來連接，當(dāng)我們需要調(diào)整灌裝高度時(shí)，先松開鎖緊螺母，使導(dǎo)向壓塊松開，然后用手柄扳轉(zhuǎn)蝸桿，由于蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié) 果貯液箱立柱也隨之或上或下的移動(dòng)，陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 從而實(shí)現(xiàn)灌裝的高度調(diào)節(jié)。 瓶高調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)的灌裝機(jī)屬于中、小型的灌裝機(jī)，而且生產(chǎn)能力也不是太高。托瓶靠壓縮彈簧力上升。由上、下兩滑筒等組成的彈性套筒不僅保證了灌裝時(shí)瓶口的密封，同時(shí)對(duì)瓶子的高度誤差亦有較好的適應(yīng)能力。其工作原理如下：托瓶機(jī)構(gòu)的上滑筒與下滑筒，借拉桿與壓縮彈簧組成一個(gè)彈性套筒。但凸輪導(dǎo)軌也會(huì)增加額外的潤(rùn)滑、磨損和運(yùn)轉(zhuǎn)阻力。若壓力上升較大，則瓶子的上升速度加快，以致不易與進(jìn)液管對(duì)中，并使瓶子受到較強(qiáng)的沖擊力。氣動(dòng)式托瓶機(jī)構(gòu)以壓縮空氣作動(dòng)力源，有良好的吸震緩沖能力，出現(xiàn)故障時(shí)也不易扎壞瓶子，但活塞 的運(yùn)動(dòng)速度受到氣壓變化的影響。 三種類型的托瓶機(jī)構(gòu)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。待灌裝過程完成后下降復(fù)位。 托瓶機(jī) 構(gòu) 對(duì)于旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，通常是借助分件供送螺桿裝置將瓶子按所要求的狀態(tài)、間距、速度逐個(gè)而連續(xù)地供送到灌裝機(jī)的托瓶臺(tái)上。而瓶?jī)?nèi)的氣體不斷被吸至貯液箱然后經(jīng)真空管排出機(jī)外。貯液箱的上部空間借真空泵的不斷吸氣而達(dá)到一定的真空度。輸液管經(jīng)進(jìn)液孔而與圓柱形貯液箱相通。 2．在本次設(shè)計(jì)中，我們采用的是單室真空法供料裝置。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(shí)突然將壓而冒泡，造成操作混亂。 分件供送裝置的工作原理為：由曲齒傳動(dòng)帶動(dòng)螺旋棒的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)瓶子輸送進(jìn)入輸送鏈帶后，由于螺旋棒的作用，使得瓶子形成以一定的間隔依次地排送，然后再經(jīng)過撥瓶輪進(jìn)入托瓶臺(tái)，從而進(jìn)行灌裝 [4]。 如下圖 42 所示為常壓灌裝機(jī)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(gè)灌裝機(jī)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(dòng)化水平。 供瓶裝置 在包裝工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用多種類型的分件供送螺桿裝置，可按某種工藝要求將規(guī)則或不規(guī)則的容器、物件以確定的速度、方向和間距分批或逐個(gè)地供送到給定的工位。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 由初定的結(jié) 構(gòu)尺寸，再準(zhǔn)確計(jì)算灌裝閥出流截面的流速，使其盡量形成穩(wěn)定的層流。 考慮到設(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)定出流等不正常現(xiàn)象，要妥善選擇液道、液門的出流截面尺寸和出流速度，以求出液門至貯液箱自由液面的大致高度。 (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(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。但零件數(shù)量偏多，而且密封彈簧一旦失效，灌裝就難于實(shí)現(xiàn)。 (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(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。 負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 圖 41 控制液位定量式灌裝閥 調(diào)節(jié)螺母可改變每次的灌裝量。氣體不再排出，直至壓力平衡后灌液也隨之停止。開始灌裝時(shí)，瓶子上升，瓶口頂開嵌有橡皮墊的滑套后，灌裝頭與滑套之間出現(xiàn)間隙，液料逐流如瓶?jī)?nèi)，并使瓶?jī)?nèi)空氣經(jīng)排氣管排至液箱。 (a)機(jī)械式等壓灌裝閥 (b)氣動(dòng)式等壓灌裝閥 [5] 壓力法灌裝閥 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 自動(dòng)灌裝機(jī)采用控制液位定量式灌裝閥，下面將 簡(jiǎn)要地以與介紹： 如下圖 41所示為該閥的灌裝原理圖。打開氣門一般多依靠機(jī)械的方法。顯然，灌裝閥是關(guān)系到灌裝機(jī)能否正常而又高效作的關(guān)鍵部件 [5]。 1200179。 本次設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī) 外形 尺寸 04000b/h 210650ml 75mm 120320mm 177。 灌裝方案的確定 我們要灌裝的是白酒、果汁等不含氣體的液料。直線型灌裝機(jī)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(shí)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。多缸是指將真空室與料缸分為兩部分。該生產(chǎn)線生產(chǎn)能力大，自動(dòng)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。 優(yōu)點(diǎn)：它采用一缸兩用的結(jié)構(gòu)形式，減少了雙缸灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)過大，零件過多，回轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，對(duì)負(fù)壓值要求較高等缺點(diǎn)。即在料缸中安置一個(gè)真空泵，讓料缸處于常壓狀態(tài)下，只對(duì)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?jī)扇萜鞯膲毫Σ?，流入瓶子并完成灌裝。 負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 3 灌裝方案的討論和確定 灌裝方案的討論 方案一：?jiǎn)胃资侵覆捎靡桓變捎玫慕Y(jié)構(gòu)形式，即其供料裝置常將真空室與料缸合為一體。玻璃瓶與 PET 瓶的常壓灌裝有時(shí)有灌裝閥的滴漏現(xiàn)象，產(chǎn)生液損或污染設(shè)備。稱重式灌裝機(jī)的灌裝精度可達(dá)到 ％ ，一般用于包裝價(jià)格較高的產(chǎn)品 [4]。灌裝容量則靠灌裝缸內(nèi)的定量料斗來控制。 (1)容器與灌裝閥不接觸 當(dāng)輸瓶撥盤將容器輸送至瓶托并與灌裝閥對(duì)中后，機(jī)械開閥機(jī)構(gòu)開啟灌裝閥進(jìn)行充液，到指定位置后，灌裝閥靠關(guān)閥 機(jī)構(gòu)關(guān)閉。 在常壓灌裝中，液料箱和計(jì)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。 灌裝原理 常壓灌裝屬于重力灌裝，灌裝速度只取決于進(jìn)液管的流通截面積，及灌裝缸的液位高度。每次灌裝物料的容積與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的行程成正比。但對(duì)于含氣液料，因貯液箱內(nèi)泡沫較多，不宜采用。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。 (2)定量杯定量法 此法是將液料注入定量杯中，然后再進(jìn)行灌裝。要改變灌裝量，只需改變排氣管口伸入瓶?jī)?nèi)的位置即可。由連通器原理可知，當(dāng)瓶?jī)?nèi)液位升至排氣管口時(shí)，氣體不再能排出，隨著液料的繼續(xù)灌入，瓶頸部分的殘留氣體被壓縮，當(dāng)其與管口內(nèi)截面上的靜壓力達(dá)到平衡時(shí)，則瓶?jī)?nèi)液位保持不變，而排氣管內(nèi)的液體高度與貯液箱液位高度相等。 定量方法 液料定量多用容積式定量法，大體有如下三種。 (5)壓力法灌裝 壓力灌裝是借助機(jī)械或氣液壓等裝置控制活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將粘度較高的液料從料缸吸入活塞缸內(nèi)，然后再?gòu)?qiáng)制壓入待灌容器中的。 (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。此外，還能限制毒性氣體和液體的逸散，從而改善操作條件。 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）。 (三 )停止進(jìn)液。真空法灌裝的工藝過程為：(一 )瓶抽真空。他有兩種基本方式：一種是差壓真空式，即讓貯液箱內(nèi)部處于常壓狀態(tài)，只對(duì)包裝容器內(nèi)部抽 氣，使其形成一定的真空度，液料依靠?jī)扇萜鲀?nèi)的壓力差，流入包裝容器并完成灌裝；另一種是重力真空式，即讓貯液箱包裝容器都處于接近相等的真空狀態(tài)，液料靠自重流入該容器內(nèi)。 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。 (三 )停止進(jìn)液。等壓灌裝的工藝過程為： (一 )充氣等壓。 (三 )排除余液，即排除氣管中的殘液。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(shí)容器內(nèi)的空氣被排出。 液體灌裝機(jī)的分類 按灌裝閥的灌裝原理分類 (a)等壓灌裝機(jī) (b)負(fù)壓灌裝機(jī) (c)常壓灌裝機(jī) (d)壓力灌裝機(jī) (e)容積式壓力灌裝 機(jī) (f)稱重式定量灌裝機(jī) 按灌裝閥的排列型式分類： (a)直線式灌裝機(jī) (b)回轉(zhuǎn)式灌裝機(jī) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 按包裝容器分類： (a)玻璃瓶灌裝機(jī) (b)聚酯瓶灌裝機(jī) (c)金屬二片易拉罐灌裝機(jī) (d)金屬三片易拉罐灌裝機(jī) (e)復(fù)合紙包裝灌裝機(jī) 按包裝容器的封口形式分類 (a)皇冠蓋壓封灌裝機(jī) (b)塑料蓋壓封灌裝機(jī) (c)塑料蓋擰封灌裝機(jī) (d)鋁質(zhì)扭斷蓋壓紋封口灌裝機(jī) (e)易拉罐二重卷邊封口灌裝機(jī) (f)三（四）旋蓋旋封灌裝機(jī) (g)錫箔熱封灌裝機(jī) (h)軟木塞壓封灌裝機(jī)