旋轉灌裝機說明書

1、旋轉灌裝機機說明書一、 課程設計題目簡介設計旋轉型灌裝機。在傳送帶的輸送下，待灌裝的容器進入工作臺，在轉動工作臺上對包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉臺有多工位停歇，以實現灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。如圖8.4中，工位1：輸入空瓶；工位2：灌裝；工位3：封口；工位4：輸出包裝好的容器。圖 1 該機采用電動機驅動，傳動方式為機械傳動。技術參數見表。旋轉型灌裝機技術參數方案號轉臺直徑mm電動機轉速r/min灌裝速度r/minE50096010待灌裝壓蓋紅酒瓶：容量：500ml 高：300mm底直徑：60mm瓶口外直徑：29mm;瓶

2、口內直徑：20mm瓶頸長：75mm瓶塞：高40mm，上底25mm，下底18mm二、 功能及裝置1、 輸入輸出設備1. 1 方案一：連桿撥動傳送裝置如圖2，輸入時，將一個個待灌裝、封口的紅酒瓶等距置于傳送臺上，連桿機構在主動桿的轉動帶動下，每一個周期齒條上升至傳送臺高度通過撥齒的前進運動將紅酒瓶向前方撥動一個齒距長度，回程之前齒條先向下運動，避免回程時再把紅酒瓶回撥。輸出時，當紅酒瓶灌裝、封口完成后到達輸出位置時，此裝置與輸入同理，將紅酒瓶從工作臺上撥出至傳送臺上，實現輸出。優(yōu)點：間歇步進。缺點：需要等距放置；要求太過精確；撥動紅酒瓶時會產生剛性沖擊，不平穩(wěn)。圖 21. 2 方案二：履帶傳送帶裝

3、置 如圖3，用一個履帶傳送帶裝置通過工作臺同時作為輸入輸出裝置。待灌裝、封口的紅酒瓶從輸入端放上傳送帶，傳送帶上容器以一字排列的形式傳送過來進入工作臺經過灌裝、封口后從工作臺輸出位直接傳送出來，實現成品的輸出。 優(yōu)點：工作難度低，連續(xù)不間斷。圖 3 由于加工品是紅酒瓶，易損，則相比方案一，方案二的履帶傳送帶更加平穩(wěn)連續(xù)，成本底，操作難易度低，故選擇方案二為輸入輸出的最終裝置。 2、 工作臺固定工作臺為兩個半圓，中間相隔間距為傳送帶寬度，供傳送帶通過，這樣可以使紅酒瓶輸入時直接進入旋轉工作臺1號位，經過灌裝封口后到達4號位下傳送帶直接將其輸出。這樣不需要另外增加撥桿將紅酒瓶撥入撥出旋轉工作臺。當

4、旋轉工作臺卡槽進給深度只容許一個紅酒瓶進入時，則紅酒瓶輸入可以不必遵守等間距原則，即使間距小或無間距，第二個紅酒瓶也無法進入工作臺，使得傳送帶可以一直連續(xù)運轉。如圖4：俯視圖，上為旋轉工作臺，下為固定工作臺，兩工作臺之間有間距，起到固定紅酒瓶的作用。圖 4 將固定工作臺設計的稍大與旋轉工作臺是為了便于放置擋板以實現紅酒瓶的定位。為了使紅酒瓶能更好進入工作臺卡槽，則應在卡槽上設置倒角。3、 旋轉工作臺的間歇運動機構 由于紅酒瓶在工作臺上進行的灌裝和封口工序時都需要紅酒瓶停止運動，這就要求了旋轉工作臺不能連續(xù)轉動，而是要在加工時停止轉動，完成本工作位的工序后繼續(xù)轉動，取需要工作時間最長的灌裝時間為

5、停歇時間，間歇機構的主動輪轉動的每個周期=停歇時間+轉動時間。旋轉工作臺與從動輪同軸，由從動輪帶動轉動。旋轉工作臺的六個卡槽要求間歇機構的主動輪每轉六圈帶動從動輪轉動一圈3. 1 方案一:不完全齒輪機構 如圖5，在不完全齒輪機構中，主動輪1連續(xù)轉動，當1上的部分齒進入嚙合時，使得從動輪2轉動，此時旋轉工作臺旋轉，更換工作位；當1的齒輪推出嚙合時，1輪的凸位進入2輪的凹位，起到定位作用，從動輪2停歇，即旋轉工作臺停歇，各工位開始工作。圖 5不完全齒輪機構優(yōu)點是設計靈活，從動輪的運動角范圍大；它的缺點則是加工復雜，在進入和退出嚙合時速度有突變，會引起剛性沖擊3. 2 方案二：槽輪機構如圖6，帶有圓

6、柱銷的是主動銷輪1，具有直槽的是從動槽輪2。主動銷輪1順時針做等速連續(xù)轉動，當圓柱銷未進入徑向槽時，槽輪因其內凹的鎖止弧被銷輪外凸的鎖止弧鎖住而靜止；當圓柱銷開始進入徑向槽時，兩鎖止弧脫開，從動槽輪2在圓柱銷的驅動下逆時針轉動；當圓柱銷開始脫離徑向槽時，槽輪因另一鎖止弧又被鎖住而靜止，從而實現從動槽輪的單向間歇轉動。因為轉動工作臺要求有六個工作位卡槽，則此槽輪機構設計從動槽輪有六個直槽輪，滿足旋轉工作臺的要求。槽輪機構的優(yōu)點是結構簡單，制造容易，工作可靠，能準確控制轉角，機械效率高；其缺點主要為動程不可調節(jié)，轉角補課太小，且槽輪在起動和停止時加速度變化大，會產生柔性沖擊。 圖 6從功能上來說兩

7、種方案均可以，但是方案一的不完全齒輪機構會產生速度突變剛性沖擊，方案二的槽輪機構的加速度變化引起的柔性沖擊則更優(yōu)，并且從成本上來說，不完全齒輪制造成本高，槽輪機構結構簡單，制造容易，成本低，所以間歇機構選方案二。4、灌裝機4. 1 方案一：連桿式灌裝機 如圖7，當旋轉工作臺轉動時，搖桿運動已將滑塊推入灌裝管，阻塞了灌裝管，所以停止灌裝，當旋轉工作臺停止時，搖桿運動使滑塊拉出灌裝管，使得灌裝工序進行，實現灌裝。 優(yōu)點：加工簡單，制造成本低 缺點：設計困難； 不能實現長時間定位功能。圖 74. 2 方案二：凸輪灌裝機 如圖8，在旋轉工作臺轉動的同時，凸輪也轉至近休區(qū)，未將壓桿壓下，在彈簧的作用下壓

8、桿在上方，則壓板下的連桿機構被彈簧拉在上方，滑塊堵住灌裝口，則不進行灌裝；旋轉工作臺停歇的同時，凸輪轉出近休區(qū)，則將壓桿下壓，觸發(fā)連桿，將滑塊從灌裝口移開，實現灌裝工序。 優(yōu)點：可以實現長時間定位； 設計簡單，結構簡單，容易實現。 缺點：加工復雜，加工成本高。 圖 8 灌裝工序要求工作時間內灌裝穩(wěn)定，所以穩(wěn)定性是主要考慮方面，凸輪機構比連桿機構更能長時間定位，所以灌裝工序選用方案二凸輪灌裝機執(zhí)行。 5、壓蓋封裝機5. 1 方案一：凸輪式壓蓋機如圖9，當紅酒瓶完成灌裝時，壓蓋機的凸輪位于近程端的開始，在轉動至封口工位的時間里，凸輪一直處于近程端，直到紅酒瓶停在封口工位時凸輪轉完近休部分，向著遠程

9、端轉動，即向下推動壓桿和瓶套，瓶套套上紅酒瓶頸同時壓桿將送過來的木瓶塞壓入紅酒瓶口，實現壓蓋過程。優(yōu)點：能實現長時間定位；容易實現所要求的工作時間的控制。結構簡單，設計容易。缺點：加工復雜，加工成本高； 圖 95. 2 方案二：連桿壓蓋機構 如圖10，壓桿機構與方案一相同，不同的是主動件，方案一中是凸輪，而這里是通過利用搖桿滑塊機構實現對壓桿的驅動。當旋轉工作臺工作時，連桿運轉至上方，而當旋轉工作臺停歇，封口工序進行時，連桿向下推壓壓桿實現封口工序。圖 10 優(yōu)點：加工容易，加工成本低。 缺點：不能實現長時間定位； 不能準確的分配運動階段。 對于壓蓋機構不需要長時間定位，所以凸輪在運轉上的優(yōu)勢

10、蕩然無存，所以這個方案的選擇主要應該考慮成本因素，連桿機構加工容易，加工成本低，所以選擇方案二，連桿壓蓋機構。6、傳動裝置 電動機的轉速太快，不能直接作為傳送裝置、間歇機構、灌裝裝置、封口裝置的動力，需要經過對應的輪系傳動來減速，從而相應的作為傳送裝置、間歇機構、灌裝裝置、封口裝置的主動力。三、灌裝機運轉流程圖及各部分裝置運動情況圖灌裝輸入封口輸出輸出封口灌裝輸入圖 11（上圖圖豎坐標表示工位工作，橫坐標單位為秒）圖 12步驟：1 送入瓶子2在灌裝過程中，是由送入空瓶工位一后，轉到工位二停止一段時間用于灌裝3壓蓋過程中，是由工位二轉到工位三，停止一段時間用于壓蓋4送出瓶子四、旋轉灌裝機示意圖4

11、.1 工作臺工作示意圖圖 13 工作臺上2、3號位進行灌裝、壓蓋工序。4.2 整體裝置示意圖圖 14 如圖，發(fā)動機通過減速裝置與主軸相連，帶動主軸轉動，而輸入輸出裝置、灌裝裝置、停歇機構、壓蓋封口裝置分別通過相應的輪系傳動（即上圖的傳動1、5、2、3、4）與主軸相連，以對應的轉速進行工作，完成完整的生產過程。五、尺寸設計轉臺直徑為500mm電動機轉速為960r/min灌裝速度為10r/min（即一個周期停歇時間為5s，轉動時間為1s）5. 1 傳動比設計輸入輸出裝置同為一體，所以輸入輸出輪的轉速相同。設傳送帶主動輪的直徑為100mm，不考慮輸入紅酒瓶擺放間隙的話，輸入（輸出）必須在旋轉工作臺停

12、歇5S內將紅酒瓶傳入（出）工作臺的卡槽內，卡槽深度與酒瓶直徑相同為60mm，所以傳送帶的線速度>=60/5=12mm/s,則角速度>=12/50=0.24rad/s,轉速>=0.24*60/(2)=2.291r/min 所以取轉速3r/mini1=960/3=320旋轉工作臺的旋轉時間為1秒，停歇時間為5秒，則灌裝裝置的不灌裝時間為1秒，灌裝時間為5秒，壓蓋封口裝置的抬起時間大于等于1秒，在停歇的5秒內完成封口壓蓋。即這三者的轉速相同，并且轉動周期為6秒。 周期T=6s 轉速=60*1/T=10r/min i2=960/10=965.2 輪系轉動設計 （皮帶傳動傳動比i2，每

13、級齒輪傳動傳動比i7.5）i1=320=2*4*4*2*5i2=96=2*4*3*4由i1、i2得：取發(fā)動機與主軸的傳動比i3=2*4=8圖 15輪1和輪2是皮帶傳送，i12=23，4為齒輪傳動，z3=20，z4=80齒輪3、4的傳動比i34=z4/z3=4得到主軸的轉速n0=n/(i12*i34)=960/(2*4)=120圖 16 輸入輸出轉動輪系（圖14中的轉動1、5）如上圖 輪5、6、9、10為齒輪傳動,z5=20,z6=80,z9=20,z10=100 傳動比i56=z6/z5=80/20=4 i9 10=z10/z9=100/20=5 輪7、8為皮帶傳送，傳動比i78=2 傳送帶輪

14、轉速n1=n0/(i56*i9 10*i78)=120/(2*5*4)=3r/min 圖 17 輪19和輪20是皮帶傳送，傳動比i19 20=2 輪11、12、13、14、15、16、17、18、21、22是齒輪傳動，z11=20, z12=80, z13=20,z 14=40, z21=20, z22=100, z15=20, z16=100, z17=20, z18=40 傳動比i11 12=z12/z11=80/20=4, i13 14=z14/z13=2, i21 22=z22/z21=100/20=5; i15 16=z16/z15=5; i17 18=z18/z17=40/20=2

15、; 得到凸輪灌裝機構和連桿機構的轉速: n2=n4=n0/(i11 12*i13 14*i21 22)=120/(4*2*5)=3r/min 得到槽輪轉速:n3=n0/(i15 16*i17 18*i19 20)=3r/min 5.3 齒輪尺寸設計以輪3輪4直齒圓柱齒輪傳動為例： 齒數:z3=20,z4=80;模數m=3mm;壓力角=20°,ha*=1，c*=0.25；圖 18分度圓直徑：d3=m*z3=60mm;d4=m*z4/2=240mm；中心距：a=(d3+d4)/2=150mm; 齒頂圓直徑da3=d3+2*m*ha*=66mm; da4=d4+2*m*ha*=246mm;

16、齒根圓直徑df3=d3-2*m*(ha*+c*)=52.5mm; df4=232.5mm;齒頂圓壓力角：3=acrcos(z3cos/(z3+2ha*)=31.32°4= acrcos(z4cos/(z4+2ha*)=23.54°基圓直徑：db3=d3*cos=56mm;db4=d4* cos=226mm基圓齒距：pb3=pb4=*m* cos=9mm;重合度：a=（z3*(tan3-tan)+z4*(tan4-tan)）/2 =1.69>1齒輪可連續(xù)傳動，傳動符合標準。 5.4 工作臺尺寸設計 旋轉工作臺要求直徑為500mm，為使紅酒瓶一次只進一個，卡槽深度設計與瓶

17、直徑相同，為60mm，且設置倒角便于瓶子傳入。 固定工作臺設置擋板定位，所以略大于旋轉工作臺，直徑為550mm,傳送帶貫穿處略寬于卡槽，為64mm。5.5凸輪尺寸設計 因為當凸輪處于近休端時，灌裝機構停止灌裝，時間1秒，占一個周期的1/6，所以設計近休端為60°，占凸輪圓周的1/6，處于其它位置時，凸輪作用下灌裝開關打開，執(zhí)行灌溉5秒鐘；而為了使速度不發(fā)生突變，該凸輪的推程角和回程角都留了100°的范圍，遠休端角度為100°，并且在推程回程與遠休的轉換處，在保證精度的同時，加入了圓角，增加適當的弧度減緩沖擊，增加運動平穩(wěn)性。灌裝壓桿上下浮動位移為40mm。5.6

18、連桿封口尺寸設計 如圖19，為了實現1/6周期壓桿在上不進行壓蓋封口工作，則設計輪1的轉過上方的60°的時間等于旋轉工作臺的轉動時間，即開始旋轉時桿2處于位置1，當轉過60°時，旋轉工作臺停歇，桿2進行壓蓋運動，位置3為運動最低位置，因為紅酒瓶塞高40mm，則位置1的桿2要高于瓶口最少40mm，位置3的桿2位置位于瓶口端。令桿2連在輪1上的點到輪心距離為L： L+L*cos30°>=40mm 解得：L>=21.43mm 取L=25mm,桿2長80mm,輪1直徑60mm。圖 195.7 間歇機構尺寸設計 本設計選用槽輪機構，實現銷輪轉動的一圈中，5/6個周期不撥動槽輪，1/6個周期撥動槽輪，銷輪轉動6圈，槽輪完整的轉動1圈。設槽輪直徑為200mm, 卡槽寬30mm，深度為46.26mm 則圓銷直徑=30mm，圓柱銷輪開口角度=360°/6=60°，槽輪槽數=6，圓銷輪半徑r=100*cos30°=86.6mm，槽輪和圓銷輪中心距a=100*cos30°*2=173.21mm。