【正文】 桿的工作區(qū)段 ， 而另一端應(yīng)具有與玻璃瓶同半徑的圓弧過渡角 ， 以便和星形拔輪同步銜接 ， 為了使剛進(jìn)入螺桿工作區(qū)段的玻璃瓶運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) ， 最好采用等螺距 ， 使它暫不產(chǎn)生加速度 ； 鑒于星形拔輪的節(jié)距通常都大于兩只玻璃瓶原來在鏈帶上緊相接觸時(shí)運(yùn)動(dòng)的中心距 ， 顯然 ， 最后一段螺旋線一定要變螺距 ， 為改善瓶的慣性運(yùn)動(dòng) ， 它應(yīng)該制約玻璃瓶以等加速度規(guī)律逐漸增大其間距 [6]。設(shè)計(jì)供送螺桿的關(guān)鍵在于 ， 必須在滿足被供送瓶的主體直徑及有效高度、星形拔輪節(jié)距和生產(chǎn)能力等條件下 ， 預(yù)選螺桿的內(nèi)外徑及長(zhǎng)度 ， 合理確定螺旋線的組合形式、 旋向及螺旋槽的基本參數(shù) 。拔瓶輪一般新式灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)與工程分析 9 采用酚醛層壓板等材料 ， 以免與玻璃瓶產(chǎn)生硬性碰撞 ， 拔瓶輪一般 具有一定的高度，這個(gè)高度是根據(jù)瓶子的高度來確定的，此外，撥瓶輪中輪 片上圓槽的半徑應(yīng)根據(jù)輸送瓶子的半徑大小而定。 1星形撥瓶輪 5擋板 3螺旋限位器 4瓶子 圖 供瓶裝置示意圖 此外， 為了使瓶子穩(wěn)定傳送 ,在傳送帶旁邊還需要安裝護(hù)瓶 擋板，即如圖 5。另外 ，供 瓶機(jī)構(gòu)不僅要將瓶子分隔轉(zhuǎn)彎 ， 而且傳遞速度必須與洗瓶機(jī)的速度匹配 ， 否則易出現(xiàn)倒瓶、缺瓶或阻塞現(xiàn)象 ， 為了防止倒瓶時(shí) 影響正常生產(chǎn) ， 某些灌裝機(jī)在 螺旋限位裝置 、拔輪的傳動(dòng)部分安裝有離合器 ， 一旦出現(xiàn)故障 ，可 使其自動(dòng)停轉(zhuǎn) ， 有的還安裝 有 微動(dòng)開關(guān) ， 當(dāng)離合器脫開的同時(shí) ， 壓迫微動(dòng)開關(guān) ， 使全機(jī)停轉(zhuǎn) ，有效得維持了灌裝機(jī)生產(chǎn)的安全性。并由托瓶機(jī)構(gòu) 將灌裝閥的喇叭口下降與 瓶口緊密接觸而進(jìn)行灌裝。 托瓶機(jī)構(gòu) 可以分為 機(jī)械式、氣動(dòng)式、機(jī)械與氣動(dòng)組合式等三種結(jié)構(gòu)形式。 這種升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是機(jī)械磨損大，壓縮彈簧易失效，工作可靠性較差；同時(shí)對(duì)灌裝瓶的質(zhì)量要求高 ， 它主要用于不含氣液料的灌裝機(jī)。若壓力下降較小，不但使瓶子的上升速速度減慢，而且難于保持瓶口和灌裝頭的緊密接觸。這種升降機(jī)構(gòu)克服了機(jī)械式的缺點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生卡瓶時(shí)，壓縮空氣好比彈簧一樣被壓縮，使瓶子不再上 升，故不會(huì)擠壞瓶子。該機(jī)構(gòu)適用于灌裝含氣飲料的灌裝機(jī)。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。 在本設(shè)計(jì)中，我們采用的是機(jī)械式的 升降 機(jī)構(gòu)。由上下滑動(dòng)的量杯桶帶動(dòng)閥上喇叭口的上下移動(dòng)，從而完成喇 叭口和瓶口的密封與分離，這樣不僅保證了灌裝時(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。因此，瓶子所在的回轉(zhuǎn)臺(tái)上不再需要導(dǎo)軌，灌裝瓶自身也不需要上下運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)有明顯改善。目前，常用的液料定量法有控制液位定量法、定量杯定量法、定量泵定量法、電子液位定量法。 （ 1）控制液位定量法 這種方法采用控制灌裝容器內(nèi)液位的高度來達(dá)到預(yù)定的灌裝量，其工作原理如圖 ，開始灌裝時(shí)，瓶子上升頂開橡皮墊 5，使滑套 6和灌裝頭 7之間出現(xiàn)間隙，液體流入瓶?jī)?nèi)，瓶?jī)?nèi)氣體經(jīng)排氣管 1排至貯液箱 9中。當(dāng)瓶子下降脫離橡皮墊 5時(shí)，彈簧 4使灌裝頭 7與滑套 6封閉，排氣管內(nèi)液料流入瓶?jī)?nèi)，完成一次灌裝。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是定量精度稍差，因定量精度直接受瓶子容積精度和瓶口密封度的影響。 1排氣管 2支架 3緊固螺母 4彈簧 5橡皮墊 6滑塊 7灌裝頭 8調(diào)節(jié)螺母 9儲(chǔ)液箱 圖 控制液位定量法原理圖 （ 2）定量杯定量法 這種方法是先將液料注入定量杯內(nèi)，然后再將定量杯內(nèi)的液料注入包裝容器內(nèi)。在待灌瓶進(jìn)入灌裝工位前，定量杯 1浸入貯液箱 14中，液料充滿定量杯。此時(shí)，進(jìn)液管隔板 11兩邊的上通孔 12和下通孔 10均與閥體中的中間槽 13相通（之前處于在閥體內(nèi)壁上，被封死的狀態(tài)），使定量杯內(nèi)的液料由管 2流入瓶?jī)?nèi)，瓶?jī)?nèi)氣體由透氣孔 9排出。只要調(diào)節(jié)定量調(diào)節(jié)管 2在定量杯內(nèi)的高度，或者更換定量杯，就可以改變灌裝量。 1定量杯 2定量調(diào)節(jié)管 3閥體 4緊固螺母 5密封圈 6進(jìn)液管 7彈簧 8灌裝頭 9透氣孔 10下孔 11隔板 12上孔 13中間槽 14貯液箱 圖 定量杯定量法原理圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 （ 3）定量泵定量法 1三向閥 2液體充填流路 3灌裝管路 4活塞桿 5活塞 1進(jìn)液管 2灌裝閥 3負(fù)載傳感器 6活塞缸 7進(jìn)液體流路 8貯液料箱電子液位定量法 4控制器 5定值器 6顯示、鑒定器 圖 定量泵定量 法工作原理圖 圖 電子液位定量法工作原理圖 這種灌裝方法是先將粘稠液料用機(jī)械壓力注入活塞缸內(nèi)定量，再注入到包裝容器的，每次灌裝量等于活塞缸內(nèi)液料的容積。當(dāng)瓶托臺(tái)帶瓶子上升，灌裝管嘴 3 進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，同時(shí)活塞桿 4下降，接通進(jìn)液流路 7，液料進(jìn)入活塞缸 6內(nèi)完成液料的計(jì)量，如圖（ a）。當(dāng)活塞上升到活塞缸最上 面時(shí)灌裝結(jié)束。 （ 4）電子液位定量法 電子計(jì)量法是現(xiàn)代計(jì)量方法，如圖 ，在灌裝閥 2中有兩個(gè)大小不同的液道，液體通過液道時(shí)，由負(fù)載傳感器隨時(shí)地邊灌裝液體邊測(cè)量液體重量，當(dāng)充填的液體接近規(guī)定的充填量時(shí)，灌裝閥則可轉(zhuǎn)換成小流量的回路，因而灌裝量精度非常高。這種裝置的灌裝閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不會(huì)因滑動(dòng)部位的摩擦而產(chǎn)生粉塵，無液體和氣體滯留，易清洗；當(dāng)灌裝量改變時(shí)， 只要變更數(shù)據(jù)開關(guān)的給定值，即可瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)，較易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的集中管理。 其灌裝原理如圖 ，入液口 2由連接棒連接至上方導(dǎo)軌，滑套 5固定在液箱上，故閥體 2會(huì)在滑套 5中上下滑動(dòng)，當(dāng)在如圖示位置時(shí)，上通孔 4和下通孔 9處于不聯(lián)通狀態(tài)，此時(shí)就液體就無法下流；而當(dāng)閥體向下運(yùn)動(dòng)，使喇叭口和瓶口呈密 封狀態(tài)，此時(shí)的上下通孔處在滑塊內(nèi)部的槽中，液體由上通孔流到槽內(nèi)再通過下通孔，最后流入瓶?jī)?nèi)；當(dāng)閥體再次向上移動(dòng)時(shí)，上下通孔再次被封死，液體不能下流，此時(shí)，瓶子中的水也灌完成。 新式灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)與工程分析 13 1上連接棒 2入液口 3進(jìn)液管 4上通孔 5閥體 6墊圈 7液箱 8緊固螺母 9下通孔 10彈簧 11喇叭口 12透氣孔 圖 灌裝閥的結(jié)構(gòu)示意圖 灌裝閥的密封 由于灌裝閥是安裝在流體通路上的開關(guān) ， 保證不向外漏氣和漏液是十分 重要的。 在液箱和灌裝閥的結(jié)合面處的密封：閥體與液箱之間墊了一層彈性墊圈 6，同時(shí)在液箱外的閥體部分裝有一緊固螺母， 通過 緊固 螺母提供壓力 ， 進(jìn)行壓緊閥門 ，起到良好的密封作用。 在灌裝閥的進(jìn)液管的密封：進(jìn)液管 3 中是不導(dǎo)通的結(jié)構(gòu) ，在非灌裝位置，進(jìn)液管的外壁上的兩個(gè) 通孔由于在灌裝閥體的內(nèi)壁內(nèi)，受內(nèi)壁的擠壓 形成適當(dāng)?shù)念A(yù)壓緊量 ， 借助于 進(jìn)液管 材料的反彈力壓緊密封面而起密封作用的 。 本章小結(jié) 本章主要介紹了灌裝機(jī) 各主要機(jī)構(gòu)的 選取， 初步了解了 旋轉(zhuǎn) 型 灌裝機(jī)上各 相 關(guān) 重要機(jī)構(gòu) 的 基本功能和所能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)，從中可以對(duì)灌裝生產(chǎn)線做出相當(dāng)?shù)?認(rèn)知 ， 并在其基礎(chǔ)上 能做出 一些 進(jìn)步 的 創(chuàng)新和改進(jìn)。在有些情況下，如需經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)及反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過載能力高，選用鼠籠或繞線式三相起步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)防護(hù)要求選擇相應(yīng)結(jié)構(gòu)。 通常對(duì)在變載荷作用下，穩(wěn)定、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，要求所選用的電動(dòng)機(jī)的額定功率稍大于工作機(jī)功率。在一般情況下不必校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和起動(dòng)力矩。 工作機(jī)所需要工作功率 一般根據(jù)工作機(jī)的生產(chǎn)阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算： wwFv?1000?? 或 www n?9550??? （ ） 式中： F —— 工作機(jī)的生產(chǎn)阻力， N； v —— 工作機(jī)的速度， m/s； T —— 工作機(jī)的阻力矩， N 總效率按下式計(jì)算 : na ????? . . . .321? () 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)手冊(cè)（新）》中 選取。如三相異步電動(dòng)機(jī)常用的有四種同步轉(zhuǎn)速，即 3000r/min、 1500r/min、 1000r/min、 750r/min。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。 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) 工作功率考慮，而轉(zhuǎn)速則按電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速（滿載轉(zhuǎn)速，它不等于同步轉(zhuǎn)速）計(jì)算。 所選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y290S4型電機(jī)，它的額定轉(zhuǎn)速為 1400r/min,額定功率 。在某些場(chǎng)合也用來增速，稱為增速器。 由于所選電動(dòng)機(jī)的額度轉(zhuǎn)速為 1400r/min，灌裝機(jī)的生 產(chǎn)能力 Q為 4000~5000瓶 /小時(shí)，灌裝機(jī)的灌裝閥頭數(shù)為 12頭，故實(shí)際生產(chǎn)時(shí)灌裝機(jī)每轉(zhuǎn)生產(chǎn) t=12瓶，所以灌裝機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速 hr /500~r / 6000~5000tQn ??? 取整值 420r/h，即 7r/min。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的功率為 ，所以選擇該型號(hào)的減速器符合要求。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪（主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪）和傳動(dòng)帶輪。帶輪具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸震等特點(diǎn)，并且它工作時(shí)噪聲小，能夠?qū)崿F(xiàn)較大距離間兩周的傳動(dòng)，通過改變帶長(zhǎng)，能夠滿足不同中心距的要求，在近代機(jī)械中廣泛應(yīng)用 [9]。為了保證帶傳動(dòng)正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，才去相應(yīng)的補(bǔ)救措施。安裝張緊輪時(shí)應(yīng)注意，一般放在松邊內(nèi)側(cè) ，盡量靠近大帶輪并且輪槽尺寸和帶輪相同。 確定計(jì)算功率 caP 查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 87查的工況系數(shù) ，故 Aca ???? 選擇 V帶的帶型 根據(jù) 1ca nP、 ，查得《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 811選用 Z型帶。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 86和 88，取小帶輪的基準(zhǔn) 直徑 mm71d 1d ? 2）、驗(yàn)算帶速。 3）、計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直 徑 2d mmdi d 142d 12d ??? 確定 V帶的中心距 a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL 1）、根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，初定中心距 0a )( 21021 dddd ddad ???? ）（ （ ） 即 0 ?? 取 mm300a0? 。 3）、按式（ ）計(jì)算實(shí)際中心距 a。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 85得 ?? ，表 82的 ? ，于是 L00r KKPPP ????? ?）（ （ ） ????? ）（ 2）、計(jì)算 V帶的根數(shù) z。 計(jì)算單根 V帶的初拉力的最小值 ? ?min0F 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 83得 Z型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 m/ ? ，所以 ? ? 2m i n0 qvzvK ?? ? ?）（ （ ） )(500 2 ??????? ???? ???? 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 ? ?min00F F? 。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸 的強(qiáng)度。而對(duì)剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)經(jīng)行剛度計(jì)算，以防止 工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形。 中心軸的材料 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。 由于碳鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性又較低，同時(shí)也可以用熱處理或者化學(xué)處理的辦法來提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸是最為廣泛的，其中最常用的是 45鋼。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定的條件下，有時(shí)也可選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增加軸截面面積的方法，來提高軸的剛度。 剛強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易做成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)廉、良好的吸振興和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外 形復(fù)雜的軸。 表 31 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能 材料牌號(hào) 熱處理 毛坯直徑 /mm 硬度/HBS 抗拉強(qiáng)度極限B? 屈服強(qiáng)敵極限S? 彎曲疲勞極限1? 剪切疲