新式灌裝機的設計與工程分析畢業(yè)設計論文

1、 編編 號號 無錫太湖學院 畢畢業(yè)業(yè)設設計計（論論文文） 題目：題目： 新式灌裝機的設計與工程分析新式灌裝機的設計與工程分析 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠誠 信信 承承 諾諾 書書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 新式灌裝機 的設計與工程分析 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取 得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引 用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他 個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無無錫錫太太湖湖學學院院 信信 機機系系 機機械械工工程程

2、及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計論論 文文 任任 務務 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 新式灌裝機的設計與工程分析 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù) 隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展,人民的生活水平顯著提高,消費習慣也發(fā) 生了巨大的變化。人們開始對消費品的包裝提出了更高的要求,而在包裝行業(yè) 中所占比例最大的就是液態(tài)產(chǎn)品的包裝。因為它涉及各行各業(yè)各品種，如飲 料、調(diào)味品、藥品、農(nóng)藥乳劑、化工產(chǎn)品、化妝品等,要滿足日益增長的液體 產(chǎn)品的需要,就應大力發(fā)展液體產(chǎn)品的包裝機械。 灌裝機是酒水、飲料類等食品加工行業(yè)的關鍵設備之一。傳統(tǒng)罐裝機性 能比較單

3、一，自動化程度低、通用性差，灌裝速度調(diào)整不方便，而且難以適 用瓶形、液體物料及灌裝規(guī)格的變化。因此實現(xiàn)灌裝機械化和建立現(xiàn)代包裝 工業(yè)，將會更好地適應市場的實際需要，更加合理地利用勞動力，為社會多 創(chuàng)造財富。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求：三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 熟悉液體灌裝機的發(fā)展歷程，并了解國內(nèi)研究概況、水平、發(fā)展趨勢及 應 用前景等； 熟悉灌裝機的工作原理以及各個主要部分的工作性能； 掌握分析完成對各個部件選擇與設計的基本思想和開發(fā)思路，對系統(tǒng)的 各 個組成機構(gòu)進行一系列的分析； 掌握對各零部件的選型、計算、結(jié)構(gòu)強度校核的能力； 熟練使用 ug 繪圖軟件繪制三維立體

4、圖，并繪制出處各部件的裝配工程 圖 及零件工程圖； 四、接受任務學生：四、接受任務學生： 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設計（論文）指導（或顧問）：六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師指導教師簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學科組組長研究所所長學科組組長研究所所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 摘摘 要要 在科學技術日益發(fā)展的今天，灌裝行業(yè)越來越受到人們的關注。灌裝行業(yè)的發(fā)展直 接影響到液體灌裝的精度，精

5、準的灌裝量不僅體現(xiàn)了灌裝機械的發(fā)展水平，也是對消費 者權(quán)益的一種保護。 本次設計的灌裝機主要適應用礦泉水、果汁以及純凈水等無氣液體的灌裝，它具有 操作簡單、成本低廉及可批量生產(chǎn)等特點，可適用于一些中小企業(yè)的灌裝生產(chǎn)。它的主 要機構(gòu)有一下幾個：供料裝置、供瓶裝置、托瓶機構(gòu)、瓶高調(diào)節(jié)裝置以及灌裝閥，此外， 它的正常運轉(zhuǎn)還需要靠傳動系統(tǒng)的帶動。它基本的設計方案是：灌裝整體布局是呈立式、 旋轉(zhuǎn)型，由洗瓶器出來的瓶子通過傳送帶傳送給供瓶裝置，由它分瓶、送瓶給托瓶機構(gòu)； 灌裝機的液箱內(nèi)安裝有灌裝閥，閥頭的喇叭口對準了每一個待灌瓶，液箱內(nèi)的液體由供 料裝置供給，液體經(jīng)供料裝置供到液箱中，再通過灌裝閥流入每一

6、個空瓶內(nèi)；待瓶灌滿 后，再由供瓶裝置的星形撥輪撥到傳送帶然后傳送出，運送到下一個工序。 本文從灌裝機的基本理論、基本工作原理、基本工作結(jié)構(gòu)以及傳動部分的設計上作 了闡述，并利用 ug 軟件繪制三維圖，從而更直觀的反應整體效果。 關鍵詞：關鍵詞：灌裝機；灌裝閥；星形撥輪；傳動裝置； abstract today, with the development of science and technology , the filling industry has been paid more and more attention. the development of filling industr

7、y directly affects the accuracy of liquid filling ,the filling precision not only reflects the development level of the filling machine, but also is a kind of protection of the rights and interests of consumers. the design of the filling machine is mainly adapted to use for mineral water, fruit juic

8、e and water without liquid filling of gas.it has the advantages of simple operation, low cost and mass production characteristics .the filling production can be applied to some small and medium- sized enterprises of filling production. it has some main institutions,such as feeding device, the bottle

9、 supply device, bottle table institutions, the bottle of high regulator device and the filling valve. in addition, its function also needs to be driven by the drive system.the following is its basic design scheme . its overall mechanism is vertical and rotary. the bottle which comes from washing dev

10、ice conveys through the conveyor belt transmission to the bottle supply device.the device can let the bottle be separated,and then send these bottles to bottle table institutions;the liquid filling valve is installed in the cabinet, and its valve head is admitted to each bottling. the liquid in the

11、liquid box is supplied by feeding device,and then it is delivered through the filling valve to each empty bottle. after the bottle is filled, the installation of the star dial wheel deliver -ed them to the conveyor belt and then sent to the next working procedure. this article describes the basic th

12、eory, working principle, structure and transmission part of the filling machine. the use of ug software renders 3d visual effects by drawing its 3d graph. key words:filling machine; filling valve; star thumbwheel; transmission device 目目 錄錄 摘 要 .iii abstract .iv 目 錄.v 1 緒論 .1 1.1 本課題的設計內(nèi)容和意義.1 1.2 本課

13、題的國內(nèi)外發(fā)展概況.1 1.3 本課題應達到的要求.2 2 液體灌裝機主體機構(gòu)的方案設計.3 2.1 灌裝機的概述 .3 2.1.1 液體灌裝機的分類 .3 2.1.2 液體灌裝機的選擇原則 .5 2.1.3 灌裝的基本方法 .5 2.2 灌裝機的總體方案 .6 2.3 灌裝機的供料裝置 .7 2.4 灌裝機的供瓶裝置 .8 2.4.1 螺旋限位裝置 .8 2.4.2 星形撥瓶輪裝置 .8 2.5 灌裝機的托瓶機構(gòu) .9 2.6 灌裝機的灌裝閥 .10 2.6.1 灌裝閥的定量方法 .10 2.6.2 灌裝閥的灌裝原理 .12 2.6.3 灌裝閥的密封 .13 3 灌裝機傳動部分的設計計算 .

14、14 3.1 電動機的選擇 .14 3.2 減速器的選擇 .15 3.3 帶傳動的設計 .15 3.4 中心軸的設計 .18 3.4.1 中心軸的材料 .18 3.4.2 中心軸的安裝 .19 3.4.3 中心軸的結(jié)構(gòu)尺寸 .20 3.4.4 中心軸的計算 .21 3.4.5 軸上鍵的選擇 .23 3.5 中心軸齒輪的設計 .24 3.5.1 齒輪的材料 .24 3.5.2 齒輪的計算 .25 3.6 錐齒輪的設計計算 .30 3.7 本章小結(jié) .35 4 灌裝機的設備調(diào)試與維護 .36 4.1 設備調(diào)試.36 4.2 設備維護.36 5 結(jié)論與展望 .38 5.1 結(jié)論.38 5.2 不足之

15、處及未來展望.38 致 謝 .39 參考文獻 .40 1 緒論緒論 1.1 本課題本課題的的設計設計內(nèi)容和意義內(nèi)容和意義 食品包裝是生產(chǎn)生活中必不可少的一個環(huán)節(jié)，其中液體飲料的灌裝占據(jù)了很大一塊 市場。它在人們的生活中占據(jù)的地位的提高，也帶動了灌裝機械的發(fā)展。灌裝機作為液 體包裝的主要設備，它的研究水平近年來也隨著科技的發(fā)展，也有了很大的提高。 近半個多世紀以來，隨著人們生產(chǎn)與流通日益社會化、現(xiàn)代化，灌裝行業(yè)正以嶄新 的面貌為人們所重視。在國內(nèi)外，灌裝產(chǎn)業(yè)已涉及各行各業(yè)，對人們生活、國家經(jīng)濟以 及國防建設都有深刻的影響，甚至在現(xiàn)實生活中出現(xiàn)了過去難以想象的新場景，灌裝機 的出現(xiàn)使液體的灌裝過程

16、更加方便、快捷，更加自動化。 我國飲料、乳品、啤酒市場得到長期發(fā)展的同時也帶動了包裝機械業(yè)的飛速發(fā)展。 自從上世紀 80 年代開始，中國每年都要進口大量的飲料、乳品和啤酒包裝機械，至今引 進的勢頭仍然是有增無減。這些機械大多是高速自動化生產(chǎn)線，可靠性強，產(chǎn)量高，部 分設備是當今世界最為先進的機型。這些生產(chǎn)線的引進，使中國部分飲料、乳品和啤酒 企業(yè)的包裝水平得以與發(fā)達國家同步發(fā)展。目前，品包裝機械的產(chǎn)值在 300 億元人民幣 左右，而每年進口的食品包裝機械約 10 億美元。其中飲料、乳品和啤酒包裝機械占有相 當大的比重1。 灌裝是食品生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)，而礦泉水及其他無氣液體飲料在人們的生活中占據(jù)

17、 了重要的地位，從而也帶動了灌裝機械的發(fā)展。本設計是針對礦泉水、果汁等無氣飲料 的灌裝設備的設計，它的主體部分包括 6 大部分：供料裝置、灌裝閥、托瓶機構(gòu)、供瓶 裝置、瓶高調(diào)節(jié)裝置以及進出瓶裝置，其中進出瓶裝置又包括進瓶螺旋限位裝置、進瓶 撥輪裝置以及出瓶撥輪裝置。除主體部分外，還有傳動部分，本設計主要對進出瓶裝置 以及傳動部分的計算及校核，使之能夠符合工作要求，滿足生產(chǎn)需要。 大量事實表明，實現(xiàn)灌裝行業(yè)的機械化和自動化，尤其是實現(xiàn)高度靈活的自動包裝 線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時也可以獲得巨大的經(jīng)濟利益。 (a)能增加品種花色，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強市場的競爭能力； (b)能改善勞動條件

18、，降低環(huán)境污染，改善生活質(zhì)量； (c)能節(jié)約材料，降低成本，增加材料的利用率； (d)能提高生產(chǎn)效率，加速產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代。 1.2 本課題的本課題的國內(nèi)外發(fā)展概況國內(nèi)外發(fā)展概況 灌裝方法的產(chǎn)生源自于人類開始采用容器盛裝液體以后。19 世紀末到 20 世紀初之前， 人們通常使用水罐或水杓的方法進行人工灌裝或直接將容器浸入液料中進行灌裝。大約 在 1980 年，美國的 horix、kiefer 和 u.s.bottlers 等三家公司開始制造容器灌裝的機械裝 置。第一臺商業(yè)型灌裝機是由美國一家名為 kiefer 公司制造的，horix 公司也在 1920 年 首次制造了一款重力灌裝機，被用于灌

19、裝番茄醬，時至今日這家公司仍生產(chǎn)灌裝機。20 年代初這幾家公司著手生產(chǎn)回轉(zhuǎn)式灌裝機，其中 u.s 公司制造純真空灌裝機。20 世紀以 來，灌裝機械工業(yè)迅速發(fā)展，那時灌裝的速度取決于人工將瓶子對準灌裝閥，等待瓶子 灌完所需的時間。今天，回轉(zhuǎn)式自動灌裝機的生產(chǎn)能力己達每分鐘 2000 瓶。 我國在解放前夕幾乎沒有灌裝機械，灌裝生產(chǎn)絕大部分處于手工操作階段，非常落 后。之后的 70 年代初，上海、北京、廣州、青島、煙臺等地引進三十多條灌裝線，其中 有西德 seitz 廠、意大利 simonazi 公司、美國 merer 公司、日本三菱公司，另外還有許多 羅馬尼亞灌裝線。隨后，我國廣東輕工機械廠、北京

20、釀酒機械廠、上?；C械廠等許 多家仿制了不少灌裝線，初步改善了灌裝生產(chǎn)的落后面貌，但灌裝機械的發(fā)展與國際先 進水平的差距仍很大1。為此，我國應根據(jù)自己的國情，吸收國外的先進技術，設計和生 產(chǎn)出具有先進水平的灌裝機，其發(fā)展趨勢向高效化、自動化、節(jié)能化發(fā)展,，力圖采用新 技術、新材料,如計算機輔助設計、微機控制等，開創(chuàng)一代新型灌裝機。 當今灌裝機械制造水平的發(fā)展水平體現(xiàn)在灌裝閥核心技術的發(fā)展水平上：從舊時重 力灌裝到如今先進的抽真空等壓灌裝、從以前平面閥密封結(jié)構(gòu)到現(xiàn)在錐形閥密封結(jié)構(gòu)。 這些變化都體現(xiàn)了世界技術的進步與發(fā)展。我國灌裝機械制造產(chǎn)業(yè)，經(jīng)歷了仿制、引進 別國技術、消化吸收、自主創(chuàng)新、開發(fā)

21、的過程，技術進步及創(chuàng)新開發(fā)的速度變快了，而 且在不斷縮小與國外先進技術之間的差距。 現(xiàn)代灌裝技術的目標是追求自動化、高效、精確。精確的灌裝量，灌裝過程的高速、 可靠，盡量小的液損，以及整條生產(chǎn)線的最優(yōu)化控制，都由于電子技術的實際應用而成 為可能。電子灌裝閥灌裝技術迅速發(fā)展是大勢所趨。目前國外灌裝機使用的電子閥有三 種形式：探針式（液位傳感器）電子閥、配置電磁流量計的電子閥、配置定量筒的電子 閥。我國一些灌裝設備制造廠也在開始研制適合中國國情的電子閥灌裝機，但電子閥灌 裝機在我國的推廣使用受到國產(chǎn)包裝容器幾何形狀精度不高和電子器件水平的制約。 1.3 本課題本課題應達到的要求應達到的要求 隨著灌

22、裝機械競爭加劇，未來灌裝行業(yè)將根據(jù)產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，朝著自主研發(fā)技術、 高速包裝機等方向進行，在技術發(fā)展上正朝著以下方向發(fā)展： （1）機械功能多元化。工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化及多元化，在大環(huán)境變化下，多元 化、彈性化且具有多種切換功能的包裝機各種方能適應市場需求。 （2）結(jié)構(gòu)設計標準化、模組化。充分利用原有機型模組化設計，可在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換 新機型。 （3）控制智能化。目前包裝機械廠家普遍使用 plc 動力負載控制器，雖然 plc 彈性 很大，但仍未具有電腦（含軟件）所擁有的強大功能。未來包裝機械必須具備多功能化、 調(diào)整操作簡單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為食品包裝控制器的新趨勢。 （4）結(jié)構(gòu)運

23、動高精度化。結(jié)構(gòu)設計及結(jié)構(gòu)運動控制等事關包裝機械性能的優(yōu)劣，可 通過馬達、編碼器及數(shù)字控制（nc） 、動力負載控制（plc）等高精密控制器來完成，并 適度地做產(chǎn)品延伸，朝高科技產(chǎn)業(yè)的包裝設備來研發(fā)2。 由于本課題是機械專業(yè)的畢業(yè)課題，而我國目前包裝機械行業(yè)的發(fā)展空間比較的大， 研究包裝機械方面的課題對我們個人發(fā)展以社會進步都有積極意義，它能培養(yǎng)和鍛煉學 生綜合能力。一方面鞏固、增長我們的專業(yè)知識，提高我們綜合運用知識的能力，為以 后的生產(chǎn)工作積累寶貴的經(jīng)驗；另一方面也使我們能在自己的課題上有所發(fā)現(xiàn)，有所改 進，從而進行創(chuàng)新，提出一些具有建設指導性的意見。 2 液體灌裝機主體機構(gòu)的方案設計液體灌

24、裝機主體機構(gòu)的方案設計 2.1 灌裝機的概述灌裝機的概述 灌裝機廣泛應用于食品工業(yè)中的礦泉水、啤酒和果汁飲料等產(chǎn)品的裝填灌注，即將 送來的空包裝容器注滿液體后，再分個運送出去。液體灌裝機是液體包裝生產(chǎn)線的核心 設備液體灌裝過程中出現(xiàn)的冒泡、灌不滿、液位偏高或偏低、增氧量和瓶頸空氣超出 標準等現(xiàn)象，都會直接導致液損的增加，從而增加了液體的包裝成本。因此，灌裝機灌 裝效果的好壞直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。下面我們先了解一下液體灌裝機的基本要求 和工作原理然后再對影響灌裝效果的一些主要因素做分析。 不含氣液體灌裝機的基本要求： 1、產(chǎn)品在正常工作時，灌裝頭(閥)在非灌裝位置不應有滴漏現(xiàn)象。 2、各管路

25、應暢通，且不應有滲漏現(xiàn)象。 3、產(chǎn)品應達到額定生產(chǎn)能力，在正常工作時，瓶損率應不大于0.05%。 4、產(chǎn)品在正常工作時，灌裝容量應不少于公稱容量，灌裝液位差應不大于 6mm。 5、灌裝合格率應不小于98 %3。 液體灌裝機是圍繞灌裝的工藝流程展開的，其工作原理是：從洗瓶機出來的潔凈空 瓶子由輸瓶帶送入灌裝機的進瓶螺旋，由進瓶螺旋將挨個兒的瓶子以一定間距分開輸送， 再經(jīng)進瓶撥瓶輪送至回轉(zhuǎn)臺上，使之在回轉(zhuǎn)臺上饒回轉(zhuǎn)臺中心軸回轉(zhuǎn)。與此同時，液箱 內(nèi)的灌裝閥的量杯上端和液箱出液口處閥高調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)連接，它能隨著導軌邊旋轉(zhuǎn)邊上下 運動，當瓶子進入回轉(zhuǎn)臺后，灌裝閥的量杯沿導軌向下運動，從而使灌裝閥的喇叭口緊

26、壓瓶口，使量杯中心導管接通，液體沿著導管流入瓶中。當瓶子旋轉(zhuǎn)到一定位置時，量 杯此時沿著導軌上升，上升到一定高度使得閥上的喇叭口與瓶口分離，導管被封死，液 體不再下流，瓶子里的水也剛好灌至所需高度，然后再經(jīng)由出瓶口處的撥瓶輪撥傳送出 去，流入下一步工序，這樣便完成了整個灌裝過程。 2.1.1 液體灌裝機的分類液體灌裝機的分類 液體灌裝機按灌裝瓶的主要運動形式分類可分為以下： （1）旋轉(zhuǎn)型灌裝機）旋轉(zhuǎn)型灌裝機 圖2.1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機的俯視圖 旋轉(zhuǎn)型灌裝機如圖 2.1，空瓶經(jīng)洗瓶機洗凈后由輸送帶輸入灌裝機的瓶輸送部分，待 灌瓶由輸送部分或人工送入灌裝機進瓶機構(gòu)，瓶子由灌裝機轉(zhuǎn)盤帶動繞主立軸旋轉(zhuǎn)運動

27、 進行連續(xù)灌裝，轉(zhuǎn)動近一周時瓶子己灌滿，然后由轉(zhuǎn)盤送入壓蓋機進行壓蓋，然后再由 輸送帶輸送成品。其中，瓶子在灌裝過程中升降如圖 2.2。 圖2.2 灌裝機灌裝過程展開示意圖 這種灌裝機在食品、飲料行業(yè)應用最廣泛,如汽水、果汁、啤酒、牛奶等的灌裝,此機 主要由供料裝置、供瓶系裝置、灌裝閥、托瓶機構(gòu)、瓶高調(diào)節(jié)裝置、傳動系統(tǒng)、機體、 自控等部分所組成,其中灌裝閥是保證灌裝機能否正常工作的關鍵4。這類灌裝機相比于 直線型灌裝方式而言，在灌裝速度精度上都有所提高，效率大大提高了。 （2）直線型灌裝機）直線型灌裝機 直線型灌裝機的流程圖如圖2.3，待灌裝的空瓶從上一步操作（一般是洗瓶機）沿直 線由傳送帶傳

28、送,進行成排灌裝，凡送來一排空瓶由推瓶板向前推送一次,到送至灌液管的 下方時,閥門打開進行灌裝,間歇進行操作。灌完的瓶子再由傳送地運至下一步流程，最后 包裝成品后完成。 1-推瓶板 2-限位撥盤 3、11、13-傳送帶 4-傳送盤 5-瓶子 6-上蓋機構(gòu) 7-料斗 8-擰緊機構(gòu) 9-商標盒 10-漿糊盒 12-推料板 14-儲液箱 15-灌裝管 圖2.3 直線灌裝機工作流程圖 這種灌裝機相對旋轉(zhuǎn)型灌裝機而言，它結(jié)構(gòu)較為簡單，制造方便，但體型比較大， 而且做得是間歇運動，生產(chǎn)能力的提高有所限制，因此一般只用于無汽液料類的灌裝， 有很大的局限性，難以用作批量大規(guī)模生產(chǎn)。 （3)自動化灌裝機自動化灌

29、裝機 該類型可分為:單機自動機和聯(lián)合自動機(可以包括連續(xù)進行洗瓶、灌裝、壓蓋、貼標、 裝箱等工序)。自動灌裝以采用機械傳動控制為主的最普遍4。 此外,，還有自動化程度、機械結(jié)構(gòu)及灌裝方法等多種方法分類的，具體的詳細內(nèi)容 見表2-1： 表2-1 灌裝機的分類方法 序號 分類型式 型式、技術特性、灌裝方法 1按自動化程度分手工灌裝機 半自動灌裝機單元自動灌裝機液體包裝聯(lián)合自動機 2按機械結(jié)構(gòu)分單排式多排式 旋轉(zhuǎn)式 旋轉(zhuǎn)式 3按灌裝方法分真空灌裝 變液位的壓力 下灌裝 在液位高度不變的壓 力灌裝 在壓力下灌裝 4按關閉裝置分 旋塞式 閥門式 滑閥式 氣閥式 5按定量裝置分 定量杯定量 液位高度定量定

30、量泵定量 安瓶定量 2.1.2 液體灌裝機的選擇原則液體灌裝機的選擇原則 灌裝機的選擇：合理選擇灌裝機是保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益的重要途徑。一般 來說，應密切聯(lián)系生產(chǎn)實際，盡量選擇質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便、體 積小、重量輕的灌裝機。灌裝機知識在選擇灌裝機時，應遵循以下原則。 為生產(chǎn)工藝服務的原則。首先應根據(jù)灌裝物料的性質(zhì)（粘度、起泡性、揮發(fā)性、含 氣性等）選擇適宜的灌裝機，以滿足生產(chǎn)工藝要求。例如對于芳香較濃的酒液，為避免 揮發(fā)性芳香物質(zhì)受到損失，一般應采用容杯式或常壓灌裝機；對于果汁類料液，為了減 少與空氣接觸，保證產(chǎn)品質(zhì)量，一般應采用真空加汁類灌裝機。其次，應使灌裝機的生

31、產(chǎn)能力和前后工序的加工、包裝機械的生產(chǎn)能力相匹配。 生產(chǎn)率高和產(chǎn)品質(zhì)量好的原則。生產(chǎn)率的高低直接反映生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力。所以生 產(chǎn)率越高，其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益越好。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，應選擇設備精度高、自動化程 度也高的灌裝機。但是設備的售價也相應提高，增大了產(chǎn)品的單位成本。因此在選擇灌 裝機時，應結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，對相關的因素進行綜合考慮。 工藝范圍寬的原則。灌裝機的工藝范圍是指其適應不同生產(chǎn)要求的能力。工藝范圍 越寬，越能提高設備的利用率，實現(xiàn)一機多用，即利用同一設備可以灌裝多種物料和多 種規(guī)格。因此為了適應酒水、飲料行業(yè)多品種、多規(guī)格的生產(chǎn)要求，應選擇工藝范圍盡 可能寬的灌裝機5。 2.1.3

32、灌裝的基本方法灌裝的基本方法 灌裝就是將一定量的液體注入到空包裝容器中的流程。這種液體主要是指具有低粘 度的可流動性液體，如酒類、汽水、果汁等。它們可以依據(jù)自身重力以一定速度流入到 包裝容器中。此外，灌裝機也可灌裝一些粘稠不大的液體和一些粘度很高的物料，如果 醬、油脂、牙膏及黃油等等。這些物料，只依靠重力是不能使其灌裝到包裝容器內(nèi)的， 因此需要施以一定大小色的壓力，依靠壓力將其擠壓到包裝容器中。由于液體種類的多 樣性，其性能不一，如粘度、起沫性、含氣性、揮發(fā)性等，所以采用不同的灌裝方法； 其次液體包裝容器的多樣性，如玻璃瓶、金屬罐、塑料瓶、復合紙盒等，所以，灌裝機 選擇合理的灌裝方法應該根據(jù)不

33、同的包裝容器、包裝物料及不同的灌裝工藝。由于液體 物料性能不同,我們常采用以下幾種方法進行灌裝： (1)常壓灌裝 常壓灌裝，又叫重力灌裝，即在常壓狀態(tài)下，利用液體本身的重力作用將使其自己 流到灌裝容器中，它整個工作系統(tǒng)是處于開放狀態(tài)下，該灌裝方法是最原始的灌裝方法。 至今仍被用在流動性很好的液體灌裝中，這各方法比較適用于流動性好、不含氣、不易 揮發(fā)的液體中。如礦泉水、白酒、醬油、牛奶等。 (2)壓力灌裝 壓力灌裝，是借助外界壓力將液體物料壓入包裝容器中。外界壓力有機械壓力、氣 壓、液壓等。壓力灌裝主要適用于粘度較大，流動性較差的薪酬物料的灌裝，可以提高 灌裝速度。壓力法灌裝與真空法正好相反，灌

34、裝密封系統(tǒng)處于高于大氣壓力的狀態(tài)中， 將正壓力加于產(chǎn)品上。壓力法對于不能抽真空的產(chǎn)品是很理想的，如酒精類飲料(酒精含 量會隨真空度增加減少)，熱飲料(90的果汁，抽真空可引起液料迅速蒸發(fā))，如果采用 常壓灌裝液管道比較細，阻力大，效率低，為了提高灌裝速度，可采用壓力灌裝等。壓 力法可在產(chǎn)品和排氣兩端保持高于大氣壓的壓力，且產(chǎn)品端壓力更高，這樣的系統(tǒng)有利 于控制某些飲料保持較高的二氧化碳含量。 (3)等壓灌裝 等壓灌裝，即先向包裝容器內(nèi)充氣，使容器內(nèi)壓力與貯液缸內(nèi)壓力相等，再將貯液 缸的液體物料灌入包裝容器內(nèi)。等壓灌裝又稱壓力重力灌裝、氣體壓力灌裝。這種灌裝 方法只適用于含氣飲料，如啤酒、汽水、

35、香檳等。 (4)負壓灌裝 負壓灌裝是先將包裝容器抽氣形成負壓，再將液體物料灌入包裝容器內(nèi)。這種灌裝 方法不但能提高灌裝速度，而且能減少包裝容器內(nèi)殘存的空氣，防止液體物料氧化變質(zhì)， 可延長產(chǎn)品的保存期。此外，還能限制毒性液體的逸散，并可以避免灌裝有裂紋或缺口 的容器，減少浪費，適用于不含氣體，且怕接觸空氣而氧化變質(zhì)的粘度稍大的液體物料， 以及有毒的液體物料。如果汁、果醬、糖漿、油類、農(nóng)藥、藥水等1。 此外還有虹吸法，虹吸法灌裝應用虹吸原理使液體料經(jīng)虹吸管由儲液箱被吸入容器， 直至兩者液位相等為止。此法適合灌裝低粘度不含氣的液料，設備結(jié)構(gòu)簡單，但灌裝速 度低。該方法出現(xiàn)最早，人們最容易接受，原理也

36、比較簡單，但現(xiàn)在很少使用。 2.2 灌裝機的總體方案灌裝機的總體方案 灌裝機廣泛應用于食品工業(yè)中的汽水、啤酒和果汁飲料等產(chǎn)品的裝填灌注。其型號 規(guī)格繁多，但大部分灌裝機的主體結(jié)構(gòu)主要由供料裝置、灌裝閥、托瓶機構(gòu)、供瓶裝置 和瓶高調(diào)節(jié)裝置五部分組成。 本次設計的灌裝機主體結(jié)構(gòu)如圖 2.4。液體經(jīng)供料裝置進入液箱，再進入灌裝閥內(nèi)， 灌裝閥經(jīng)瓶高調(diào)節(jié)機構(gòu)上下升降，從而將液體輸入灌裝瓶內(nèi)；瓶子由供瓶機構(gòu)輸送進灌 裝機的托瓶機構(gòu)上經(jīng)行灌裝。 圖 2.4 灌裝機的主題結(jié)構(gòu)圖 2.3 灌裝機的供料裝置灌裝機的供料裝置 灌裝液料由貯液箱經(jīng)泵(或直接由高位箱)及輸液管將液體產(chǎn)品輸入液箱中, 再由液箱 經(jīng)灌裝閥輸

37、入待灌容器中，這就形成了整個灌裝液料的供送系統(tǒng)。對于等壓法、真空法 有時還需對貯液箱充氣或抽氣。由此可見,不同的灌裝方法就應有不同的供料系統(tǒng)，供料 機構(gòu)的設計對灌裝速度和精度的影響起著至關重要的作用。 供料機構(gòu)的正確選擇，除考慮液體本身的工藝性能如粘度、重度、含氣性、揮發(fā)性 外，還必須考慮產(chǎn)品的工藝要求、灌裝機的機械結(jié)構(gòu)等綜合因素。對于一般不含氣的食 用液料如瓶裝牛奶、瓶裝果汁類等，可以采用常壓法，亦可采用真空法，為了減少灌裝 時液料中的含氧氣量，以便延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，采用較大的真空度的真空法更有利。另 外，采用真空法其灌裝閥的結(jié)構(gòu)較簡單，液漏損失小。 應當指出，對于某種液料的灌裝不一定選擇單

38、一的方法，也可以綜合選擇幾種方法， 例如為了減少啤酒中的含氧量，避免保存期失光變質(zhì)，一種方法是灌裝前對瓶內(nèi)抽取真 空，然后再充入二氧化碳進行等壓灌裝，即采用真空-等壓法，另一種方法是用二氧化碳 充氣等壓，瓶內(nèi)被替代的空氣被引入單獨設置的回氣箱，并不排至貯液箱。灌裝前階段 在等壓下進行，灌裝后階段可加快回氣速度，形成與貯液箱的壓差，從而提高灌裝速度， 即采用等壓-壓力(差壓)法。 本畢業(yè)設計是針對無氣粘度小的液體的灌裝，故只需采用在常壓法灌裝。液體由于 自身重力作用，由灌裝閥流入灌裝瓶中完成供料操作。此外，采用此供料裝置，本機的 結(jié)構(gòu)因而比較簡單，也容易清洗貯液箱。 2.4 灌裝機的供瓶裝置灌裝

39、機的供瓶裝置 在包裝工業(yè)領域內(nèi)，現(xiàn)已廣泛應用的限位裝置的類型就是螺旋限位裝置以及星形撥 瓶輪裝置，它可按某種工藝要求將一定規(guī)則或不規(guī)則的容器、物件以確定的速度、方向 和間距分批逐個地供送到給定的工位。特別是為了適應包裝容器日新月異的變化和提高 設備生產(chǎn)能力的實際需要，螺旋限位裝置正朝著多樣化、通用化和高速化方向發(fā)展，并 不斷擴大它在灌裝、充填、封口、貼標、計量、檢測以及自動包裝線上的應用，如分流、 合流、升降、起伏、轉(zhuǎn)向和翻身等等6。 2.4.1 螺旋限位裝置螺旋限位裝置 如圖2.5中，部件2為螺旋限位器。在自動灌裝機中，根據(jù)灌裝的工藝性要求，準確地 將由傳送帶送來的瓶子送入回轉(zhuǎn)臺上，它是保證

40、灌裝機能夠正常有序工作的關鍵。一般 供瓶裝置的關鍵就是瓶的連續(xù)輸送和瓶的定時供給問題。 常用的連續(xù)輸送裝置有鏈帶傳送，一般采用不銹鋼或尼龍?zhí)箍随湈?，為了減少鏈帶 與瓶底間的摩擦，有時需要在鏈帶上涂些肥皂水，以起到良好的潤滑作用。 由洗瓶機洗出來的空瓶子由輸送帶傳送過來以后，為了防止它們之間相互擠壓或者 堵塞以及準確地送入灌裝機的回轉(zhuǎn)臺上，必須設法使瓶子單個地保持適當?shù)拈g距送進 ， 而螺旋限位裝置正是起到這種作用。如圖2.5，空瓶經(jīng)限位器后，由原來的緊密挨著到以 一定的間距傳送到下一個組件1上。 螺旋限位器在結(jié)構(gòu)上是一種空間高副機構(gòu),它的結(jié)構(gòu)形式受供送瓶的大小、形狀等的 制約。從外觀形式看，前端

41、應設計呈截錐臺形，有助于將玻璃瓶順暢地導入螺桿的工作 區(qū)段， 而另一端應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 使剛進入螺桿工作區(qū)段的玻璃瓶運動平穩(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運動的中心距，顯然， 最后一段螺旋線一定要變螺距，為改善瓶的慣性運動，它應該制約玻璃瓶以等加速度規(guī) 律逐漸增大其間距6。實踐證明，對于中、小型自動灌裝機(一般為250瓶/分以內(nèi))，只需 將螺桿設計呈等螺距段即可，雖然其加速度曲線不連續(xù)，有階躍突變，但在加速度值不 很大時，仍不致發(fā)生明顯的柔性沖擊。設計供送螺桿的關鍵在于，必須在滿

42、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，預選螺桿的內(nèi)外徑及長度， 合理確定螺旋線的組合形式、 旋向及螺旋槽的基本參數(shù)。 2.4.2 星形撥瓶輪裝置星形撥瓶輪裝置 如圖2.5中的部件1星形撥瓶輪，此機構(gòu)是將瓶的螺旋限位器送來的瓶子，準確地送入 灌裝機內(nèi)瓶的回轉(zhuǎn)臺上或?qū)⒁呀?jīng)灌滿的瓶子從回轉(zhuǎn)臺上取下來送回傳送帶上。拔瓶輪一 般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根據(jù)輸送瓶 子的半徑大小而定。為了保證撥輪與托瓶臺的位置相對應，在輪片上應開有圓槽形孔,調(diào) 好后再安裝在轉(zhuǎn)軸上

43、。 1-星形撥瓶輪 2、5-擋板 3-螺旋限位器 4-瓶子 圖2.5 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瓶擋板，即如圖2.5中的部件 2、5。在進出瓶拔輪外也需要安裝擋板，護瓶桿離開傳送中心線的距離要可調(diào)試，以適 應不同規(guī)格的瓶子。另外，供瓶機構(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，為了防止倒瓶時影響正常生產(chǎn)，某 些灌裝機在螺旋限位裝置、拔輪的傳動部分安裝有離合器，一旦出現(xiàn)故障，可使其自動 停轉(zhuǎn)，有的還安裝有微動開關，當離合器脫開的同時，壓迫微動開關，使全機停轉(zhuǎn)，有 效得維持了灌裝機生產(chǎn)的安全性。 2.5 灌

44、裝機的托瓶機構(gòu)灌裝機的托瓶機構(gòu) 對于旋轉(zhuǎn)型灌裝機，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、 速度逐個而連續(xù)地供送到灌裝機的回轉(zhuǎn)臺上。并由托瓶機構(gòu)將灌裝閥的喇叭口下降與瓶 口緊密接觸而進行灌裝。待灌裝過程完成后上升復位。 托瓶機構(gòu)可以分為機械式、氣動式、機械與氣動組合式等三種結(jié)構(gòu)形式。 機械式托瓶機構(gòu)是依靠彈簧力使托瓶臺升降，無需密封。這種升降機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單， 但是機械磨損大，壓縮彈簧易失效，工作可靠性較差；同時對灌裝瓶的質(zhì)量要求高，它 主要用于不含氣液料的灌裝機。 氣動式托瓶機構(gòu)以壓縮空氣作動力源，有良好的吸震緩沖能力，但活塞的運動速度 受到氣壓變化的影響。若壓力下降較小，不但使

45、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。若壓力上升較大，則瓶子的上升速度加快，以致不易與進液 管對中，并使瓶子受到較強的沖擊力。這種升降機構(gòu)克服了機械式的缺點，當發(fā)生卡瓶 時，壓縮空氣好比彈簧一樣被壓縮，使瓶子不再上升，故不會擠壞瓶子。但是，瓶子下 降時的沖擊力較大，要求氣源壓力穩(wěn)定。該機構(gòu)適用于灌裝含氣飲料的灌裝機。 機械與氣動組合式托瓶機構(gòu)，工作穩(wěn)定可靠，壓縮空氣在環(huán)管中循環(huán)使用，只需補 充漏損量，應用廣泛。但凸輪導軌也會增加額外的潤滑、磨損和運轉(zhuǎn)阻力。該機構(gòu)的工 作穩(wěn)定性好，目前得到廣泛的應用。 在本設計中，我們采用的是機械式的升降機構(gòu)。如圖 2.6，其工作原理如下：

46、灌裝閥 中的量杯桶由拉桿和滾輪連接，滾輪在升降導軌上，沿著導軌的上下而上下滑動，從而 帶動量杯桶上下運動。由上下滑動的量杯桶帶動閥上喇叭口的上下移動，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瓶口的密封，同時對瓶子的高度誤差亦 有較好的適應能力。凸輪導軌安置在上方出液口，和上方出液口管道固定連接。因此， 瓶子所在的回轉(zhuǎn)臺上不再需要導軌，灌裝瓶自身也不需要上下運動，結(jié)構(gòu)有明顯改善。 圖2.6 托瓶升降機構(gòu)示意圖 2.6 灌裝機的灌裝閥灌裝機的灌裝閥 2.6.1灌裝閥的定量方法灌裝閥的定量方法 準確的定量灌裝不但關系著產(chǎn)品的成本，同時也關系著產(chǎn)品在消費者心中的信譽。 目前，常用的液料

47、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。因液料的性質(zhì)不同，所選的定量方法和定量機構(gòu)也不相同。 （1）控制液位定量法 這種方法采用控制灌裝容器內(nèi)液位的高度來達到預定的灌裝量，其工作原理如圖 2.7，開始灌裝時，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 內(nèi)，瓶內(nèi)氣體經(jīng)排氣管1排至貯液箱9中。當瓶內(nèi)液面達到排氣管口時，氣體不再排出， 液料繼續(xù)流入瓶內(nèi)，瓶內(nèi)氣體被壓縮，根據(jù)連通器的原理，瓶內(nèi)液料沿排氣管一直上升 到與貯液箱9液面水平，則停止進液。當瓶子下降脫離橡皮墊5時，彈簧4使灌裝頭7與滑 套6封閉，排氣管內(nèi)液料流入瓶內(nèi)，完成一次灌裝。只要調(diào)節(jié)排

48、氣管1伸入瓶內(nèi)的高度， 就可以改變灌裝量。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，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。它適用于灌裝含氣飲料。 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-儲液箱 圖2.7 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)。它 的工作原理如圖2.8。在待灌瓶進入灌裝工位前，定量杯1浸入貯液箱14中，液料充滿定量 杯。隨后，灌裝瓶隨著導軌上升，它的瓶嘴將灌裝頭8、進液管6和定量杯1一起抬起，使 定量杯上口超出貯液箱14的液面。此時，進液管隔板1

49、1兩邊的上通孔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流入瓶內(nèi)，瓶內(nèi)氣體由透氣孔9排出。當定量杯內(nèi)液料下降至調(diào)節(jié)管2的上口端面時， 整個灌裝過程結(jié)束。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。此法不透用于灌裝含氣液體，因為定量杯在貯液箱內(nèi)上下運動，使氣體產(chǎn) 生氣泡，從而影響灌裝定量精度。 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2.8 定量杯定量法原理圖 （3）

50、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-進液管 2-灌裝閥 3-負載傳感器 6-活塞缸 7-進液體流路 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2.9 定量泵定量法工作原理圖 圖2.10 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。 定量泵定量法工作原理如圖2.9。當瓶托臺帶瓶子上升，灌裝管嘴 3 進入瓶內(nèi)，同時 活塞桿4下降，接通進液流路7，液料進入活塞缸6內(nèi)完成液料的計量，如圖（a）。然后三 向閥回轉(zhuǎn)換向，切斷進液流路7，同

51、時打開充填流路2，活塞桿4上行，將活塞缸內(nèi)液料推 入瓶內(nèi)，進行灌裝工作，如圖（b）。當活塞上升到活塞缸最上面時灌裝結(jié)束。在瓶托帶 動瓶子下降脫離灌裝嘴3時，進行下一個工作循環(huán)，如圖（c）。 （4）電子液位定量法 電子計量法是現(xiàn)代計量方法，如圖2.10，在灌裝閥2中有兩個大小不同的液道，液體 通過液道時，由負載傳感器隨時地邊灌裝液體邊測量液體重量，當充填的液體接近規(guī)定 的充填量時，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。另外，在灌裝 液 體前，顯示器清零，容器重量有測定偏差，則重新定值，對灌裝量毫無影響。這種裝置 的灌裝閥結(jié)構(gòu)簡單，不會因滑動部位的摩擦而產(chǎn)生粉塵，無液體和氣體滯留，易

52、清洗； 當灌裝量改變時，只要變更數(shù)據(jù)開關的給定值，即可瞬時實現(xiàn)，較易實現(xiàn)生產(chǎn)的集中管 理。 2.6.2 灌裝閥的灌裝原理灌裝閥的灌裝原理 灌裝閥是灌裝生產(chǎn)線上的核心部件，它是完成完成灌裝工藝要求必要部件，其功能 在于根據(jù)灌裝工藝要求，以最快的速度溝通或切斷貯液箱、氣室和灌裝容器之間流體流 動的通道，保證灌裝工藝過程的順利進行。 其灌裝原理如圖2.11，入液口2由連接棒連接至上方導軌，滑套5固定在液箱上，故閥 體2會在滑套5中上下滑動，當在如圖示位置時，上通孔4和下通孔9處于不聯(lián)通狀態(tài)，此 時就液體就無法下流；而當閥體向下運動，使喇叭口和瓶口呈密封狀態(tài)，此時的上下通 孔處在滑塊內(nèi)部的槽中，液體由

53、上通孔流到槽內(nèi)再通過下通孔，最后流入瓶內(nèi)；當閥體 再次向上移動時，上下通孔再次被封死，液體不能下流，此時，瓶子中的水也灌完成。 于是，完成了整個灌裝過程。 1-上連接棒 2-入液口 3-進液管 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 2.11 灌裝閥的結(jié)構(gòu)示意圖 2.6.3 灌裝閥的密封灌裝閥的密封 由于灌裝閥是安裝在流體通路上的開關，保證不向外漏氣和漏液是十分重要的。因 此在閥門開閉處的接觸面，可動部分相對于不動部分的運動面，以及安裝于貯液箱上的 接合面和壓緊于瓶口上的接觸面等都有一個選擇何種密封防漏的結(jié)構(gòu)問題。 在液箱

54、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，進行壓緊閥門，起到良好的 密封作用。這種密封形式容易保證防漏，只需改變壓緊力就能改變密封力以及磨損后的 重新密封，故使用壽命較長，安全可靠。 在灌裝閥的進液管的密封：進液管 3 中是不導通的結(jié)構(gòu)，在非灌裝位置，進液管的 外壁上的兩個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?shù)念A壓緊量，借助 于進液管材料的反彈力壓緊密封面而起密封作用的。這種密封形式運動磨損后容易產(chǎn)生 泄漏，假若預緊力過大，又要增加運動過程中的摩擦阻力，相應的也就增加了磨損的速 度，泄漏后只得更換密封

55、材料。 2.7 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹了灌裝機各主要機構(gòu)的選取，初步了解了旋轉(zhuǎn)型灌裝機上各相關重要 機構(gòu)的基本功能和所能實現(xiàn)的運動，從中可以對灌裝生產(chǎn)線做出相當?shù)恼J知，并在其基 礎上能做出一些進步的創(chuàng)新和改進。 3 灌裝機傳動部分的設計計算灌裝機傳動部分的設計計算 3.1 電動機的選擇電動機的選擇 在日常生產(chǎn)過程中，電動機一般都是采用三相交流異步電動機，其常用電動機的標 準見機械設計手冊（新版）的第5卷第35篇：電動機與位移測量技術。在有些情況下， 如需經(jīng)常起動、制動及反轉(zhuǎn)的場合，要求電動機的轉(zhuǎn)動慣量小和過載能力高，選用鼠籠 或繞線式三相起步電動機。電動機結(jié)構(gòu)有開啟式、防護式、封閉式和

56、防暴式。根據(jù)防護 要求選擇相應結(jié)構(gòu)。 （1）功率的確定： 電動機的功率選得是否合適，對其工作和經(jīng)濟性都有影響；如采用額定功率小于工 作要求的功率，就不能保證工作機的正常工作，甚至日電動機長期過載而過早損壞；如 果電動機的額度功率大于所要求的功率，則電動機價格高，容量也未得到充分利用，以 致造成成本高，而且浪費7。 通常對在變載荷作用下，穩(wěn)定、長期連續(xù)運行的機械，要求所選用的電動機的額定 功率稍大于工作機功率。還應查出電動機類型和額定功率、相應的轉(zhuǎn)速和安裝尺寸。在 一般情況下不必校驗電動機的發(fā)熱和起動力矩。電動機工作時需要的功率按下式計算： (3.1) a w 0 式中工作機所需的功率，kw w

57、 p 從電動機到灌裝機間各運動副的總機械效率（以下簡稱效率）。 工作機所需要工作功率 一般根據(jù)工作機的生產(chǎn)阻力和運動參數(shù)計算： 或 w w fv 1000 w w w n 9550 （3.2） 式中：f 工作機的生產(chǎn)阻力，n； v 工作機的速度，m/s； t 工作機的阻力矩，nmm； 工作機的轉(zhuǎn)速，r/min； w n 工作機的效率。 w n 總效率按下式計算: (3.3) na . 321 式中、 分別為運動鏈中各運動副（如齒輪、軸承及聯(lián)軸器等）的效率， 1 2 3 n 其值可參考機械設計手冊（新）中選取。 容量相同的同類型電動機，可以有不同的轉(zhuǎn)速。如三相異步電動機常用的有四種同 步轉(zhuǎn)速，即

58、3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min。低轉(zhuǎn)速電動機的極數(shù)多，外廓 尺寸及重量都較大，但可使傳動裝置總傳動以及尺寸較??；高轉(zhuǎn)速電動機則相反。因此 確定電動機轉(zhuǎn)速時，應按具體情況進行分析和比較。 通常多選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min的電動機，如無特殊需要，不選用同步 轉(zhuǎn)速低于750r/min的電動機。 傳動裝置的設計功率通常按實際所需要的電動機工作功率考慮，而轉(zhuǎn)速則按電動機 額定功率時的轉(zhuǎn)速（滿載轉(zhuǎn)速，它不等于同步轉(zhuǎn)速）計算。 通過計算可知，中心軸下面安裝的推力球軸承在工作時，所受的摩擦力大約為40n， 所以灌裝機主軸的啟動轉(zhuǎn)矩不大，根

59、據(jù)機械設計手冊（新）上電動機選擇時應綜合 考慮的問題和考慮到運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難 易，以及產(chǎn)品的價格、建設費用、運行和維修費用、生產(chǎn)過程中前后期電動機功率變化 關系等各種因素，選擇電動機為y2型系列電動機。 所選電動機的型號為y2-90s-4型電機，它的額定轉(zhuǎn)速為1400r/min,額定功率1.1kw。 3.2 減速器的選擇減速器的選擇 減速器是原動機與工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩， 以滿足工作需要。在某些場合也用來增速，稱為增速器。 減速器的種類很多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以 及它們相互組合起來的減

60、速器；按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級減速器；按照齒輪形 狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器以及圓錐-圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置 形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器8。 由于所選電動機的額度轉(zhuǎn)速為1400r/min，灌裝機的生產(chǎn)能力q為40005000瓶/小時， 灌裝機的灌裝閥頭數(shù)為12頭，故實際生產(chǎn)時灌裝機每轉(zhuǎn)生產(chǎn)t=12瓶，所以灌裝機主軸的轉(zhuǎn) 速 hr/500r/h66.416 12 60005000 t q n 取整值420r/h，即7r/min。首先設錐齒輪主軸上大帶輪與減速器上小帶輪的傳動比，5i 電動機的小帶輪與減速器上大帶輪的傳動比，則減速器上輸入的轉(zhuǎn)速為700r/m