（优秀毕业全套设计）矿泉水新式灌装机的设计与工程分析

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时，压迫微动开关，使全机停转，有效得维持了灌装机生产的安全性。.灌装机的托瓶机构对于旋转型灌装机，通常是借助分件供送螺杆装置将瓶子按所要求的状态间距速度逐个而连续地供送到灌装机的回转台上。并由托瓶机构将灌装阀的喇叭口下降与瓶口紧密接触而进行灌装。待灌装过程完成后上升复位。托瓶机构可以分为机械式气动式机械与气动组合式等三种结构形式。机械式托瓶机构是依靠弹簧力使托瓶台升降，无需密封。这种升降机构的结构简单，但是机械磨损大，压缩弹簧易失效，工作可靠性较差同时对灌装瓶的质量要求高，它主要用于不含气液料的灌装机。气动式托瓶机构以压缩空气作动力源，有良好的吸震缓冲能力，但活塞的运动速度受到气压变化的影响。若压力下降较小，不但使瓶子的上升速速度减慢，而且难于保持瓶口和灌装头的紧密接触。若压力上升较大，则瓶子的上升速度加快，以致不易与进液管对中，并使瓶子受到较强的冲击力。这种升降机构克服了机械式的缺点，当发生卡瓶时，压缩空气好比弹簧样被压缩，使瓶子不再上升，故不会挤坏瓶子。但是，瓶子下降时的冲击力较大，要求气源压力稳定。该机构适用于灌装含气饮料的灌装机。机械与气动组合式托瓶机构，工作稳定可靠，压缩空气在环管中循环使用，只需补充漏损量，应用广泛。但凸轮导轨也会增加额外的润滑磨损和运转阻力。该机构的工作稳定性好，目前得到广泛的应用。在本设计中，我们采用的是机械式的升降机构。如图.，其工作原理如下灌装阀中的量杯桶由拉杆和滚轮连接，滚轮在升降导轨上，沿着导轨的上下而上下滑动，从而带动量杯桶上下运动。由上下滑动的量杯桶带动阀上喇叭口的上下移动，从而完成喇叭口和瓶口的密封与分离，这样不仅保证了灌装时瓶口的密封，同时对瓶子的高度误差亦有较好的适应能力。凸轮导轨安置在上方出液口，和上方出液口管道固定连接。因此，瓶子所在的回转台上不再需要导轨，灌装瓶自身也不需要上下运动，结构有明显改善。图.托瓶升降机构示意图.灌装机的灌装阀灌装阀的定量方法准确的定量灌装不但关系着产品的成本，同时也关系着产品在消费者心中的信誉。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电子液位定量法。因液料的性质不同，所选的定量方法和定量机构也不相同。控制液位定量法这种方法采用控制灌装容器内液位的高度来达到预定的灌装量，其工作原理如图.，开始灌装时，瓶子上升顶开橡皮垫，使滑套和灌装头之间出现间隙，液体流入瓶内，瓶内气体经排气管排至贮液箱中。当瓶内液面达到排气管口时，气体不再排出，液料继续流入瓶内，瓶内气体被压缩，根据连通器的原理，瓶内液料沿排气管直上升到与贮液箱液面水平，则停止进液。当瓶子下降脱离橡皮垫时，弹簧使灌装头与滑套封闭，排气管内液料流入瓶内，完成次灌装。只要调节排气管伸入瓶内的高度，就可以改变灌装量。该机构结构简单，但是定量精度稍差，因定量精度直接受瓶子容积精度和瓶口密封度的影响。它适用于灌装含气饮料。排气管支架紧固螺母弹簧橡皮垫滑块灌装头调节螺母储液箱图.控制液位定量法原理图定量杯定量法这种方法是先将液料注入定量杯内，然后再将定量杯内的液料注入包装容器内。它的工作原理如图.。在待灌瓶进入灌装工位前，定量杯浸入贮液箱中，液料充满定量杯。随后，灌装瓶随着导轨上升，它的瓶嘴将灌装头进液管和定量杯起抬起，使定量杯上口超出贮液箱的液面。此时，进液管隔板两边的上通孔和下通孔均与阀体中的中间槽相通之前处于在阀体内壁上，被封死的状态，使定量杯内的液料由管流入瓶内，瓶内气体由透气孔排出。当定量杯内液料下降至调节管的上口端面时，整个灌装过程结束。只要调节定量调节管在定量杯内的高度，或者更换定量杯，就可以改变灌装量。此法不透用于灌装含气液体，因为定量杯在贮液箱内上下运动，使气体产生气泡，从而影响灌装定量精度。定量杯定量调节管阀体紧固螺母密封圈进液管弹簧灌装头透气孔下孔隔板上孔中间槽贮液箱图.定量杯定量法原理图定量泵定量法三向阀液体充填流路灌装管路活塞杆活塞进液管灌装阀负载传感器活塞缸进液体流路贮液料箱电子液位定量法控制器定值器显示鉴定器图.定量泵定量法工作原理图图.电子液位定量法工作原理图这种灌装方法是先将粘稠液料用机械压力注入活塞缸内定量，再注入到包装容器的，每次灌装量等于活塞缸内液料的容积。定量泵定量法工作原理如图.。当瓶托台带瓶子上升，灌装管嘴进入瓶内，同时活塞杆下降，接通进液流路，液料进入活塞缸内完成液料的计量，如图。然后三向阀回转换向，切断进液流路，同时打开充填流路，活塞杆上行，将活塞缸内液料推入瓶内，进行灌装工作，如图。当活塞上升到活塞缸最上面时灌装结束。在瓶托带动瓶子下降脱离灌装嘴时，进行下个工作循环，如图。电子液位定量法电子计量法是现代计量方法，如图.，在灌装阀中有两个大小不同的液道，液体通过液道时，由负载传感器随时地边灌装液体边测量液体重量，当充填的液体接近规定的充填量时，灌装阀则可转换成小流量的回路，因而灌装量精度非常高。另外，在灌装液体前，显示器清零，容器重量有测定偏差，则重新定值，对灌装量毫无影响。这种装置的灌装阀结构简单，不会因滑动部位的摩擦而产生粉尘，无液体和气体滞留，易清洗当灌装量改变时，只要变更数据开关的给定值，即可瞬时实现，较易实现生产的集中管理。灌装阀的灌装原理灌装阀是灌装生产线上的核心部件，它是完成完成灌装工艺要求必要部件，其功能在于根据灌装工艺要求，以最快的速度沟通或切断贮液箱气室和灌装容器之间流体流动的通道，保证灌装工艺过程的顺利进行。其灌装原理如图.，入液口由连接棒连接至上方导轨，滑套固定在液箱上，故阀体会在滑套中上下滑动，当在如图示位置时，上通孔和下通孔处于不联通状态，此时就液体就无法下流而当阀体向下运动，使喇叭口和瓶口呈密封状态，此时的上下通孔处在滑块内部的槽中，液体由上通孔流到槽内再通过下通孔，最后流入瓶内当阀体再次向上移动时，上下通孔再次被封死，液体不能下流，此时，瓶子中的水也灌完成。于是，完成了整个灌装过程。上连接棒入液口进液管上通孔阀体垫圈液箱紧固螺母下通孔弹簧喇叭口透气孔图.灌装阀的结构示意图灌装阀的密封由于灌装阀是安装在流体通路上的开关，保证不向外漏气和漏液是十分重要的。因此在阀门开闭处的接触面，可动部分相对于不动部分的运动面，以及安装于贮液箱上的接合面和压紧于瓶口上的接触面等都有个选择何种密封防漏的结构问题。在液箱和灌装阀的结合面处的密封阀体与液箱之间垫了层弹性垫圈，同时在液箱外的阀体部分装有紧固螺母，通过紧固螺母提供压力，进行压紧阀门，起到良好的密封作用。这种密封形式容易保证防漏，只需改变压紧力就能改变密封力以及磨损后的重新密封，故使用寿命较长，安全可靠。在灌装阀的进液管的密封进液管中是不导通的结构，在非灌装位置，进液管的外壁上的两个通孔由于在灌装阀体的内壁内，受内壁的挤压形成适当的预压紧量，借助于进液管材料的反弹力压紧密封面而起密封作用的。这种密封形式运动磨损后容易产生泄漏，假若预紧力过大，又要增加运动过程中的摩擦阻力，相应的也就增加了磨损的速度，泄漏后只得更换密封材料。.本章小结本章主要介绍了灌装机各主要机构的选取，初步了解了旋转型灌装机上各相关重要机构的基本功能和所能实现的运动，从中可以对灌装生产线做出相当的认知，并在其基础上能做出些进步的创新和改进。灌装机传动部分的设计计算.电动机的选择在日常生产过程中，电动机般都是采用三相交流异步电动机，其常用电动机的标准见机械设计手册新版的第卷第篇电动机与位移测量技术。在有些情况下，如需经常起动制动及反转的场合，要求电动机的转动惯量小和过载能力高，选用鼠笼或绕线式三相起步电动机。电动机结构有开启式防护式封闭式和防暴式。根据防护要求选择相应结构。功率的确定电动机的功率选得是否合适，对其工作和经济性都有影响如采用额定功率小于工作要求的功率，就不能保证工作机的正常工作，甚至日电动机长期过载而过早损坏如果电动机的额度功率大于所要求的功率，则电动机价格高，容量也未得到充分利用，以致造成成本高，而且浪费。通常对在变载荷作用下，稳定长期连续运行的机械，要求所选用的电动机的额定功率稍大于工作机功率。还应查出电动机类型和额定功率相应的转速和安装尺寸。在般情况下不必校验电动机的发热和起动力矩。电动机工作时需要的功率按下式计算.式中工作机所需的功率，从电动机到灌装机间各运动副的总机械效率以下简称效率。工作机所需要工作功率般根据工作机的生产阻力和运动参数计算或.式中工作机的生产阻力，工作机的速度，工作机的阻力矩，•工作机的转速，工作机的效率。总效率按下式计算.式中分别为运动链中各运动副如齿轮轴承及联轴器等的效率，其值可参考机械设计手册新中选取。容量相同的同类型电动机，可以有不同的转速。如三相异步电动机常用的有四种同步转速，即。低转速电动机的极数多，外廓尺寸及重量都较大，但可使传动装置总传动以及尺寸较小高转速电动机则相反。因此确定电动机转速时，应按具体情况进行分析和比较。通常多选用同步转速为和的电动机，如无特殊需要，不选用同步转速低于的电动机。传动装置的设计功率通常按实际所需要的电动机工作功率考虑，而转速则按电动机额定功率时的转速满载转速，它不等于同步转速计算。通过计算可知，中心轴下面安装的推力球轴承在工作时，所受的摩擦力大约为，所以灌装机主轴的启动转矩不大，根据机械设计手册新上电动机选择时应综合考虑的问题和考虑到运行可靠性设备的供货情况备品备件的通用性安装检修的难易，以及产品的价格建设费用运行和维修费用生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素，选择电动机为型系列电动机。所选电动机的型号为型电机，它的额定转速为,额定功率.。.减速器的选择减速器是原动机与工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在些场合也用来增速，称为增速器。减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器蜗杆减速器和行星减速器以及它们相互组合起来的减速器按照传动的级数可分为单级和多级减速器按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器圆锥齿轮减速器以及圆锥圆柱齿轮减速器按照传动的布置形式又可分为展开式分流式和同轴式减速器。由于所选电动机的额度转速为，灌装机的生产能力为瓶小时，灌装机的灌装阀头数为头，故实际生产时灌装机每转生产瓶，所以灌装机主轴的转速取整值，即。首先设锥齿轮主轴上大带轮与减速器上小带轮的传动比，电动机的小带轮与减速器上大带轮的传动比，则减速器上输入的转速为，输出的转速为，根据以上条件，选择型减速器，减速器的型号为，该型号的减速器的额定输入转速为，额定输入功率为.，额定输入转矩为。因为电动机的功率为.，所以选择该型号的减速器符合要求。.带传动的设计带传动是种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮主动带轮和从动带轮和传动带轮。当主动带轮转动时，利用带轮和传动带轮间的摩擦或啮合作用，将运动和动力通过传动带传递给从动带轮。带轮具有结构简单传动平稳价格低廉和缓冲吸震等特点，并且它工作时噪声小，能够实现较大距离间两周的传动，通过改变带长，能够满足不同中心距的要求，在近代机械中广泛应用。但是带运转定时间以后，会因为带的塑性变性和磨损而松弛。为了保证带传动正常工作，应定期检查带的松弛程度，才去相应的补救措施。常见的方法有定期张紧装置自动张紧装置采用张紧轮的张