【正文】 ............................................................................................................ 26 1 1 前言 輸瓶機是啤酒工業(yè)生產(chǎn)的必要設備，完成啤酒生產(chǎn)線上輸送瓶裝啤酒或啤酒瓶的任務，使特定數(shù)量的瓶子從一單機以適當速度、最小的功耗和損失、較低的噪音及干擾傳送到另一單機 [1]。 該輸瓶機采用平頂輸送鏈進行輸送，在平頂鏈上方使用導軌實現(xiàn)酒瓶的穩(wěn)速線性運動。 畢業(yè)設計 題 目 單列啤酒輸瓶機 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 機自 0705 二〇一一 年 五 月 二十九 日 I 摘 要 單列啤酒輸瓶機 主要完成 啤酒 生產(chǎn)線上 貼標、灌裝、清洗等 工藝過程中的單列輸送的任務，其性能優(yōu)劣會影響多種設備的 生產(chǎn) 效率 ，所以 研究 單列啤酒輸瓶機有 重要的 實 際 意義。 本文概要介紹 了國內(nèi)外輸瓶機的發(fā)展過程和趨勢，分析了輸瓶機的工作環(huán)境和性能要求，研究了輸瓶機的工作原理，確定了 單列啤酒輸瓶機 總體結構，計算選取了合適的電機、減速器、輸送帶等部件，對鏈輪、傳動軸等關鍵零部件進行了詳細的設計計算和結構設計，完成了 單列啤酒輸瓶機 的總裝配圖和關鍵零件部件的零件圖。本機輸送速率穩(wěn)定、運送平穩(wěn)、耗能低，整機結構簡單、運輸方便，便于維護和修理，可以滿足 啤酒 生產(chǎn)線對輸瓶機的要求。單列輸瓶機是輸瓶機的一種，可以用于貼標、灌裝、清洗等工序。 早在 上個世紀八十年代初 ，我國 就 從東歐、西歐、日本等國 家 進口 了大量的灌裝 生產(chǎn)線 設備，經(jīng)過多年的努力，不斷的消化吸收國外的先進技術，逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，其中一些國產(chǎn)生產(chǎn)線達到了很高的技術水平。 輸瓶 設備 在 灌裝 生產(chǎn)線中的 作用十分重要，其性能優(yōu)劣將直接影響到整個生產(chǎn)線的產(chǎn)量，效率與成本。此種狀態(tài) , 在多數(shù)情況下 ,是 由于輸瓶系統(tǒng)不力造成的 [2]。 據(jù) 調(diào)查 , 國外瓶裝生產(chǎn)線的效率大多都超過 80 % , 而我國國標規(guī)定的僅為70 % 。 雖然我國的灌裝生產(chǎn)線產(chǎn)品技術水平總的來說與國際上的先進技術相比還處于落后狀態(tài)，主要在控制水平方面，高新技術應用方面不夠好，新材料新工藝的推廣應用也十分緩慢，只有少數(shù)的產(chǎn)品能夠達到有先進技術的國家上世紀 90 年代初期的水平，但是，我 國的灌裝線輸瓶設備已經(jīng)能夠基本達到或接近國外同類產(chǎn)品的技術水平，并且基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化。啤酒生產(chǎn)商想方設法提高產(chǎn)量，在這種刺激下啤酒生產(chǎn)設備不斷更新?lián)Q代，輸瓶機也隨之發(fā)展。 （ 2）輸送平穩(wěn) 輸瓶機應平穩(wěn)地輸送瓶子，盡量降低瓶子的倒瓶率和破損率，減少損失。 （ 4）靈活性更強 在機械產(chǎn)品不斷升級換代的今天，產(chǎn)品的兼容性也受到了重視，購 買輸瓶機的用戶希望機器可以大量生產(chǎn)的同時，可以靈活的應對未來的需要。 （ 6）便于清理 啤酒行業(yè)也是食品行業(yè)之一，食品行業(yè)的衛(wèi)生標準是十分嚴格的，的每個涉及食品的企業(yè)都要根據(jù)相關部門的相關要求，定期對生產(chǎn)設備進行消毒清洗，因次便于清洗的輸瓶機將在未來更具有競爭力，從而占據(jù)市場。另外輸瓶機還起到協(xié)調(diào)瓶流的作用，這意味著性能優(yōu)秀的輸瓶機可以提高生產(chǎn)線的產(chǎn)量、效率，甚至降低成本。 本次畢業(yè)設計的單列啤酒輸瓶機，需要滿足貼標、灌裝、清洗等設備的單列輸送的要求，其性能優(yōu)劣將會影響多種設備的實際生產(chǎn)效率，所以單列啤酒輸瓶機有重要的實用意義和研究意義。在設計過程中，可以加深畫法幾何與機械制圖的知識、提高手工繪圖計算機繪圖的能力，理解和掌握機械設計的一般方法和基本 過程，了解設備設計的一般流程和工作方法。 3 2 單列輸瓶機的總體設計 本次設計是設計一臺單列輸瓶機，鑒于單列輸瓶機是根據(jù)廠商的訂單生產(chǎn)，有時還需要生產(chǎn)廠家進行必要的改裝，故不需要大批量生產(chǎn)。零件盡量使用標準化部件或通用部件，有利于降低生產(chǎn)成本并便于產(chǎn)品的維護，提高產(chǎn)品競爭力。 另外，單列輸瓶機的輸送速度應有限制，不能過快亦不能過慢，理論上輸瓶機的帶速應不低于 ，同時不應超過 15～ 20m/min。 設計過程中應注重以下重要要素： （ 1）輸瓶速度，輸瓶時應具備適當?shù)妮斊克俣?，以使機器維持良好的生產(chǎn)秩序； （ 2） 平穩(wěn)的輸送，輸瓶機的輸送平穩(wěn)，可以有效的減少沖擊、噪音等問題； （ 3）適當?shù)募庸こ杀尽? 設計任務與設計參數(shù) 設計任務如下： （ 1）理解單列輸瓶機的工作原理、基本參數(shù)和基本結構； （ 2）確定單列輸瓶機的工作方案和詳細結構。 輸瓶機主要應包括下列部件： 1）機架； 2）輸送帶和鏈輪； 3）傳動部件。 （ 3）平頂鏈的材料，若用于食品工業(yè)應采用不銹鋼制造，若用于其 他場合也可用低碳鋼或其他材料制造。 （ 5）輸瓶機的結構應能保證不用取下傳動軸就能方便的檢查和潤滑有關零部件、更換減速器和電動機及張緊平頂鏈。 啤酒瓶數(shù)據(jù)信息 在設計開始之前，首先應明確此次設計所要服務的對象，了解它的數(shù)據(jù)信息和基本特性。 本次設計主要針對啤酒瓶來進行設計，下面簡單的介紹一下啤 酒瓶的基本數(shù)據(jù)。 5 圖 啤酒瓶外形結構 由上圖所示，結合啤酒瓶的國家標準 [9]，可以得知啤酒瓶瓶底尺寸為 75? ，瓶高 290? 。根據(jù)實際調(diào)查得知，一瓶成品啤酒的重量約為。 （ 1）動力裝置，輸瓶機一般使用電機作為動力裝置，為整機提供能源和動力。 （ 3）啤酒瓶輸送裝置，用于為酒瓶提供向前移動的動力，其一般形式為鏈輪帶動鏈板帶，鏈板帶帶動酒瓶向前，并且鏈板帶上有潤滑液，可以減少啤酒瓶與鏈板帶 6 的摩擦力，與此同時還能減少啤酒瓶間的 沖擊震動。 （ 5）潤滑裝置，由于在鏈板上使用潤滑液后可以極大地減少啤酒瓶與鏈板的摩擦力，大幅減少啤酒瓶間的碰撞沖擊以及瓶與瓶的壓力，否則，不使用潤滑液使瓶子的擠壓力增大 ,從而使瓶子的破損率增大 ,直接影響操作者的安全和生產(chǎn)成本。 （ 6）機架，機架用來支撐容納各裝置，使輸瓶機安穩(wěn)的固定于地面。 單列輸瓶機設計的步驟 經(jīng)過良好設計和合理布置的輸瓶機會給整條生產(chǎn)線帶來產(chǎn)量、質(zhì)量、以及效率上的提高，或許還會降低生產(chǎn)成本。 [12]本次單列 輸瓶機設計的基本步驟可以概述如下： （ 1） 研究原始資料，明確設計任務 本次單列輸瓶機的設計任務是：通過查閱文獻，了解單列輸瓶機設計的相關基礎知識，并根據(jù)所查閱的相關文獻資料以及所學相關專業(yè)知識，設計一臺單列輸瓶機；通過本次畢業(yè)設計，達到熟練運用所學各門專業(yè)知識、熟悉掌握機械設計的一般方法和流程的目的。具體結 構有以下章節(jié)詳細闡述 （ 3） 繪制單列輸瓶機總裝圖 單列輸瓶機總裝圖應遵循國家標準繪制，選取適當比例， 視圖布置位置適當 ， 結構合理 ， 投影正確，表達清楚，合乎制圖規(guī)則 ，有正確的特征尺寸，配合尺寸與配合，安裝尺寸，明確的明細表以及必要的技術要求。選取適當比例，合理布置視圖位置，在確定這些零件的尺寸、公差和技術條件時，應注意使其滿足單列輸瓶機的總裝圖要求。 8 3 關鍵零部件設計 本章節(jié)主要對單列啤酒輸瓶機的關鍵零部件（輸送帶、電機、減速器、軸承、鏈輪以及相關軸類零件）進行設計、計算、選型。鏈輪與輪軸需要根據(jù)需要進行設計定型。 本機采用輸送帶輸送加輸送導軌導向的方式進行輸送動作，擬選用輸送鏈帶的形式進行輸送，輸送鏈帶選用符合 JB／ T 108672021 要求的塑 料平頂鏈，因為平頂鏈帶運動較為準確，技術十分成熟，并且平頂鏈是標準化部件，利于鏈帶的維修、更換，提高產(chǎn)品競爭力。塑料平頂鏈是由一系列的具有標準規(guī)定寬度的平板鏈節(jié)組成。銷軸通常用不銹鋼制成，與固定鉸卷采用壓力配合或滾花來固定。 [13 圖 塑料平頂鏈 根據(jù)上一章啤酒瓶的尺寸數(shù)據(jù)中的瓶底直徑（ 75? ），以及中國機械行業(yè)標準 JB／ T 108672021 提供的選型，選用 PC14N 型塑料平頂鏈，其中 PC 為塑料平頂鏈鏈號， 14 為頂板寬度代號， N 表示窄鉸鏈型，其外形如下圖 數(shù)據(jù)如下表 ： 9 圖 PC14N 型平頂鏈的鏈條結構形式 表 PC14N 型平頂鏈的主要尺寸、抗拉強度及測量載荷 鏈號 節(jié)距 P Nom/mm 銷軸直徑 2d max/mm 鉸卷外徑 d1 max/mm 固定鉸卷外寬 b1 min/mm 頂板厚度 t nom/mm 頂板長度 l 僅供參考 頂板寬度 b7 max/mm 活動鉸卷孔徑 min/mm P C14N 鏈號 活動鉸寬度 b3 max/mm 固定鉸卷內(nèi)寬 b4 min/mm 中央鉸卷寬度 b1 max/mm 中央鉸卷間隙寬度 b2 min/mm 測量力/N 抗拉強度 fu min /kN 重量 /Kg/m PC14N 89 驗算抗拉強度： 本次設計的單列輸瓶機擬定輸送長度為 6m， 據(jù) 節(jié)以及本節(jié)所得到的啤酒瓶瓶底尺寸以及平頂帶單位長度的重量：啤酒瓶瓶底直徑 75? ，一瓶成品啤酒重約為 ，鏈帶重量 ，則 6m的輸送平頂帶上理論上最多可以放置的瓶數(shù) N 為： 10 瓶）( ???N 80 瓶啤酒的重量 G 約為： )( 7 NgG ???? 計算額定帶速時平頂鏈張力的公式為： 平頂鏈張力 F=（ 80 瓶酒重 +2 ? 輸送長度 ?單位長度鏈帶重） ? 摩擦系數(shù) f（ ） 由上式可得鏈帶張力為： )()( NGF ??????? 由以上計算結果得知 F 遠小于抗拉強度 uf ，所以可以使用 PC14N 型塑料平