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瓶装液体自动灌装机设计摘要:本课题主要来源于某瓶装水公司的要求,对生产线的自动灌装机进行改进,要求简化结构,降低设备生产、维护成本本文在剖析了一些自动化设施的国内外发展现状,以及灌装机发展趋势,介绍了一种为实现瓶装液体饮料自动灌装机的设计本文在对比了相关设计具有的特性、功能,选择了最优、最符合实际情况的设计还论述了设备的设计原理、结构设计,各个子系统的主要功能都进行了详细构思、设计,在说明书中也有比较详细的说明,包括液料供送系统设计、供瓶传送系统设计、灌装控制系统设计,以及液压控制系统设计关键词直线型;灌装;控制;单片机DesignofAutomaticFillingMachineforBottledWaterAbstract:Thispapermainlyintroducedthedesignofautomaticfillingproductionlineforbottledliquidbeverage.Analysistherelatedautomationequipmentathomeandabroadexpoundsthebackgroundofmarketdevelopmentandprospectofautomaticfillingmachineofequipmentofthebasicprinciplestructuredesignandeachsubsystemsuchasforconveyingsystemandfillingsystemcontrolcontrolsystemandtheimplementationofthesystemsmainfunctionsareintroducedindetail.Theresultsofthisresearchandthemainworkincludes:firstlythroughthecomparisonandanalysisofthecompletedtheselectionanddesignofeachsubsystemofthelinkofthebasicideaandthedevelopmentofideasanddevelopmentofmicrocomputerapplicationsystemthehardwaredesignandsoftwareprogramming;secondlytheequipmenttotheaccuracylevelofdetectionexperimentsandcommodityinstanceanalysis.Finallythesystemorganizationoftheoverallconsistencyanalysisandcontrol.Keyword:Drillhole;Gearbox;Modularmachinetool;Headstock.目录TOC\o1-2\h\z\u
1.前言
11.1选题背景
11.2灌装机械的主要特点及分类
21.3国外灌装机发展概况及发展趋势
31.4我国灌装机发展概况及发展趋势32.总体方案设计的基本内容
52.1功能与适用范围
52.2灌装机工艺设计
52.3总体布局
62.4主要技术参数确定
62.5主要设计研究内容
73.总体方案设计分析与方案选择
73.1设计于分析
73.2灌装机的总体结构
104.液料供送系统的设计计算和选用
114.1输送管路的设计
114.2输送液泵的确定
124.3阀端孔口流量的计算
134.4灌装时间的计算
145.供瓶传送系统设计
155.1输送线方案的选用
155.2电机到减速器的传动设计与计算156.设计链轮的主要尺寸
226.1灌装机的储液箱尺寸确定
256.2储液箱上的其他辅件说明
266.3罐装方法与定量方法的设计与选用
267.控制系统的设计和选用
287.1水箱液位控制
287.2执行系统的控制
298.机械液压系统设计与计算
308.1负载移动力的计算分析
308.2运动分析
308.3确定液压缸的参数
318.4计算设计液压缸各工作阶段工作压力、流量和功率
318.5液压缸壁厚和外径的设计计算
318.6确定液压缸工作行程
338.7确定缸盖厚度
338.8最小导向长度的确定
338.9缸体长度的确定
338.10选择液压元件
358.11液压系统性能验算35参考文献37致谢38附录
391.前言
1.1选题背景近半个世纪以来,灌装机,经历了从无到有,从简单的手动灌装自动化的发展完全封闭的,社会的发展,灌装机生产带来极大的促进作用和要求对灌装机生活的各个方面,不同的是,灌装机的发展越来越受到重视和公众关注纵观国内外,近半个世纪以来,灌装机的发展具有很多重大意义
一、研究的基础上,极大地丰富了加工产品的种类,提高了充填质量自动灌装机适用于现代生产实践中能实现比仅仅是模仿人的行为的处理方式更多的功能二,可改善劳动条件,提高生产效率,减少安全隐患,避免污染危害环境在实际生产中,需要填写一些特殊物品,且填充机械可以大大改变屏蔽操作,也可以避免因环境污染引起的三,避免材料浪费的填充过程,从而降低了生产成本四,可以减少对操作人员的需求,降低劳动成本,还提高了生产效率自动灌装生产效率通常是手动填充几次,甚至是几百倍,大大提高生产效率,减少劳动力需求,从而降低企业的劳动力成本,将大大提高生产效率,从而提高经济效益因此,对产品质量的要求越来越严重的社会背景下,劳动力成本高,自动灌装生产线的需求越来越迫切,自动灌装机也经历了从无到,从自动化程度低,自动化智能化的发展,自动灌装机是一种快速的脸出现在眼前人而自动灌装机的改进设计的自动化产品,生产,设计,完美的设计的热点,相应的自动灌装机的成本,还可以为生产企业带来便利和节省成本而自动灌装机适用于生产要求和质量保证的设计制造是一个梦想很多自动化设计
1.2灌装机械的主要特点及分类在一个小类别的产品包装机是主要的灌装机,灌装机的分类从材料填充的角度可分为膏体自动灌装机,液体自动灌装机,全自动颗粒灌装机械,自动粉剂灌装机等它们是适用于膏状产品的灌装,液体产品的灌装,颗粒物填充,自动填充粉末的对象液体灌装机是一种特殊用途的专用机,具有多种多样的类型填充物品不仅形式也是丰富多样的,大多数是基于照相纸液体灌装在具体设计要求的变化,填充由于生产实际需求的变化,自动灌装机厂家提出了更高效,更智能的性能要求,从而使灌装机械将继续增强和改善性能得到了极大的丰富
1.3国外灌装机发展概况及发展趋势所谓的液体灌装机,顾名思义的名字就知道是用于液体进入相应的集装箱机械设备,自人类开始使用器皿盛放液体,相应的液体灌装的出现在早期,只有纯手工灌装的实际生活,用嘴和手柄提高灌装效率的辅助工具,或者使用长柄勺的行,直接向容器的充填完全淹没在手工灌装直到第十九世纪中期,虹吸装置和机器设备的出现,工业生产逐渐流行然而,直到一系列液体灌装机为成品,批量生产,设计,销售在第二十世纪大约在十九世纪八十年代,美国的Horix、Kiefe和U.S.Brritr三家公司开始尝试设计制造能够实现液体灌装的机械装置Kiefe成功的制造出第一台商家定制用的灌装机;Horix公司不甘落后,在20世纪初,首次制造了利用重力原理进行灌装的灌装机,再生产中用于番茄酱的自动灌装,重力灌装是比较高效的灌装方式,时至今日,Horix公司仍然进行着生产这种灌装机;二十年代初期,这三家灌装机生产公司有启动了回转式灌装机的设计生产,其中U.S.Brritr公司成功制造了真空灌装机拓展了自动灌装机的适用领域,从二十世纪初期到现在,灌装机械的设计迅速极为迅速在第十九世纪八十年,美国的horix,kiefe和brritr美国三家公司开始和设计实现液体灌装机械设备设计制造kiefe成功制造第一个台湾商人定制灌装机;horix公司不甘落后,在第二十世纪开始,首次充填机利用重力原理和番茄酱灌装自动复制,重力灌装是更有效的方式填充今天,公司horix仍然是一个生产灌装机;出头三灌装机的出品公司已经开始旋转灌装机的设计与生产,美国brritr公司成功制造真空灌装机将自动灌装机适用的领域,从上世纪第二十年代开始到现在,灌装机械设计速度很快
1.4我国灌装机发展概况及发展趋势灌装机械制造业起步较晚,灌装机械制造行业的前1960基本上是一个真空,灌装的生产模式在手工操作阶段,相关行业的生产效率比较落后直到上世纪70年代,北京,上海,烟台,青岛,从国外引进了一些工业自动化灌装生产线,包括意大利simonazi,塞茨在西德,罗马尼亚梅勒,和美国的公司相关产品,帮助我国的一些饮料生产企业提高生产效率的生产设备,技术和设备,也促进了中国萌发了灌装机械行业从一开始,一些国内的机械制造商,在学习吸收国外灌装机设计技术的基础上,对液体灌装机械设备的一些结构简单的自主研发,填补我国在相关技术的空白然而,我们必须看到,灌装机的发展和中国的国际先进水平之间的巨大差距自上世纪80年代以来,中国通过自动灌装设备国外采购,引进日本三菱公司的含气饮料灌装生产线的设计,制造技术,吸收我的自动灌装生产线设计的技术的本质,技术进步是当灌装生产线设计的典型和普遍表示我们的灌装设备发展的主流方向一些方便的罐头产品,如瓶装矿泉水或饮料灌装机械设备,基本上都取得了国内的技术水平,但也基本满足需求,填补了国内企业生产推出了一系列的聚酯饮料瓶自动生产线南京轻工集团自主研发,特别是设置洗衣机,瓶的灌装机,旋盖机三位一体的设计理念,吸收了德国,美国,法国的设计先进的传输技术,自动灌装阀控制技术,并填写后加强帽也适应多个灌装瓶容器生产整个生产线采用PLC程序控制,和创新增加了触摸屏控制技术,代表了行业的领先水平,在同行业中在第二十世纪眼下,我国国内已经有了将近两百多家的灌装机械批量设计、生产销售的厂家,灌装机产业的发展还带动了其他产业的发展,还形成了近千家的相关配件生产的厂家,以及灌装机国家科技研院所然而,眼观现实,我国的灌装机械设计技术,与与国际先进主流技术相比较,存在着比较大的差距我国产自动灌装机设备的设计、制造,大都是对引进的国外产品进行剖解后,学习吸收其技术精华后,进行的设计,那么这过程就会存在很多的限制,甚至出现有的基础配套设备的生产质量都不能满足灌装机的需求,也缺少相应的高质量的配用套件,直接导致了我国生产的设备没有自主研究的技术进步,我们国家生产的灌装机设备仅能够满足中小型饮料厂需求此外,在流水线控制技术、可靠性能和在线实时监测、自动控制方面存在相当大的差距在大型设备设计方面的差距是更大的,国产的灌装设备还不能满足国内企业的生产需要灌装机的发展呈现以下发展趋势发展趋势目前,我国拥有近200的灌装机批量设计,生产和销售的厂家,灌装机行业的发展也LED对其他产业的发展,也是近1000的配件生产厂家的形成,与国家科学技术研究所的灌装机然而,眼睛的现实,该灌装机设计技术在中国,与国际先进技术相比,还有很大的差距中国自动灌装机设备的设计,制造,大多是在引进国外产品的解剖,吸收技术,设计的本质,在此过程中会存在很多的局限性,甚至一些基本的设备配套生产质量不能满足灌装机的需求,也缺乏高质量的装备一套LED,直接对我国生产的设备没有自主研发和技术进步,我国生产的灌装机设备只能满足中小型饮料厂的需求此外,在管道控制技术有相当大的差距,性能可靠的在线实时监测,自动控制在大型设备的设计差距较大,国内灌装设备不能满足国内企业生产的需要灌装机的发展具有以下趋势发展趋势一,功能丰富能适应液体,膏,粉,颗粒和其他的填充物,甚至在冷、热饮料可以实现封装,可进行玻璃瓶和聚酷瓶灌装二,灌装机向智能化发展为了满足灌装机的性能的需要,为了取得更好的经济效益,灌装机向高性能,高智能化的发展三,高科技含金量整个生产线的自动控制程度会越来越高,在线监测技术将更加方便,能够实现参数的自动检测,并进行准确的测量总的来说,技术的发展,灌装机将设置一系列的机械,电子,电气,液压,空气,光线,声音,在一个高的和新的控制技术和磁技术四,整体结构简单灌装机的机械结构变得简单、合理,灌装机械的设计和制造的厂商都在努力使产品结构更简单,重量轻,零件在机械结构的数量也在减少,但总体性能的设备,但在提高,要控制和降低成本,又方便也可以使它更容易操作,故障维修更方便2.总体方案设计的基本内容2.1功能与适用范围在过去,传统的液体充填型矿床的过程中,许多实际问题,如灌装精度不太高,有疲劳的一定的生产周期,生产效率低,材料浪费在存在等充填过程同时,工人的操作环境不好,太高了,很多次巨大的工作量和提高制造商的劳动力成本,也许工人的身心健康会受到影响,瓶装液体几乎没有控制好质量,在填筑过程中,细菌等杂质容易掺杂进去在确定灌装机的性能,我们需要注意以下问题
(1)性能可靠一般来说,如果富有的填充功能,将不可避免地增加了操作环节,这样的话很可能会增加安全风险系数风险我们设计的前提是,该灌装机性能可靠,与灌装机可实现的功能,和填充操作是相当稳定的,可靠的
(2)用于实际生产通常一个多功能灌装机的模块化设计和开发,现在灌装机厂家还可以根据用户的不同需求,灵活地增加或修改部分的组合,实现不同的使用情况2.2灌装机工艺设计灌装机的工艺设计方式设计,为本文的分析及瓶自动灌装机总体设计确定需要考虑以下问题1填充法
(1)填充方法可以保证灌浆质量
(2)当几个填充的方法,选择易于实施,易于控制,灌装和高效2机械设计
(1)根据执行机构的实际需求确定机械类型
(2)机械式可根据生产率的测定选择3灌装过程,灌装过程和工作数量
(1)灌装程序完成填充操作序列事实上,填充方法已经决定填充程序
(2)充填工艺路线包括填充材料,填充材料的运输,并交付成品制剂灌装充填过程中4运动要求和机制的选择在一个设计的形式运动的确定和根据性能要求,适用的范围和条件,结合工艺的确定和执行机构的运动分析,进行总体设计2.3总体布局总体布局是自动灌装机的总体设计包含所有组件和相关组件,在合理的分配体全自动灌装机的部件和组件包括以下
(1)执行机构的安排
(2)传动系统的布置
(3)操作条件的安排
(4)选择支护形式
(5)总体布局规划2.4主要技术参数确定本液体自动灌装灌装机的课题,是由瓶装水灌装厂提出的设计要求对现有生产中运用的直线型液体灌装机进行一些技术上的改进,使直线型灌装生产线性能、生产效率能有大的提高用途用于灌装低粘度的液体饮料(如饮料、矿泉水等)灌装规格灌装瓶装水水灌装瓶是规格为瓶体直径50mm体积为500ml灌装材料塑料瓶灌装能力10,0000瓶/天灌装时间<12s/次设计要求结构简单,低制造成本,工作稳定性能较稳定,便于控制,维修简单灌装机械的主要技术指标
(1)灌装液体粘度小于1Pa.s
(2)灌装速度6次/min
(3)灌装容器尺寸范围高度20mm---200mm,截面直径〈70mm
(4)系统压力
0.5---3MPa2.5主要设计研究内容1瓶装液体自动灌装机的液料供送系统设计2瓶装液体自动灌装机的供瓶传送系统设计3瓶装液体自动灌装机的灌装控制系统设计4瓶装液体自动灌装机的液压控制系统设计
3.总体方案设计分析与方案选择
3.1设计于分析
3.
1.1功能与应用范围用途用于灌装低粘度的液体饮料(如饮料、矿泉水等)灌装规格灌装瓶装水水灌装瓶是规格为瓶体直径50mm体积为500ml灌装材料塑料瓶灌装能力10,0000瓶/天灌装时间<12s/次设计要求结构简单,低制造成本,工作稳定性能较稳定,便于控制,维修简单
(1)灌装液体粘度小于1Pas
(2)灌装速度6次/min
(3)灌装容器尺寸范围高度20mm---200mm,截面直径〈70mm
(4)系统压力
0.5---3MPa
3.
1.2工艺分析
1.确定机器类型
(1)工位一个工人的位置可以理解为一个工人的工作手册的内容或在生产线的工人..在实际生产中,工人的关注和经验是有限的,所以生产线质量不能设计太大,此外,生产线灌装也不宜太复杂,然后使用选定的单站灌装机由于其相对简单,它可以很好地控制生产成本,而且维护也非常方便
(2)运动形式液体自动灌装机的输送运动形式,大多数采用间歇运动式或者连续运动式两种运动类型连续运动式具有生产批量大,成产效率高的特点,但是其存在结构比较复杂,控制要求精度较高的前提,生产成本较高,而且难于维护间歇运动式生产批量量不是很大,但是结构相对简单,控制也很简单,成本相对较低所以根据厂家设计的要求,此处选用间歇运动式进行供给、运输塑料瓶
2.灌装程序,工艺路线和工位数的设计确定
(1)灌装程序瓶在输送带填充,液压缸推动顶,推到灌装口灌装,灌装完成后,液压缸,再由输送带到下一个操作程序交付
(2)工艺路线也有许多类型的单台液体灌装的工艺流程,如线性分布,和旋转式电源在本设计中,我们需要降低生产成本,提高了灌装机的性能,和控制的方便和效率,因此我们选择线性分布的技术路线
(3)工位数因为我们设计的生产量不是特别大,所以我们打算选择一个站的生产程序从而实现主传动系统,使机器的机械结构大大简化
3.
1.3执行构件运动要求
(1)输送系统运行平稳,并可在指定的时间到指定的加油平台运
(2)施工设备起重设备可以灌装输送带随着灌装瓶的顶部,可以起到很好的辅助作用为了提高灌装效率,设备的运动需要推到相关的塑料瓶在指定位置的时间..
(3)液体灌装灌装操作需要性能稳定,灌装精度也需要高
(4)产品输出灌装完毕,而且集装箱推到灌装过程,并最终交付机制将填充容器输出
3.
1.4机构选型
(1)供液系统的供给机制当灌装机灌装的溶液粘度低,送瓶系统方案可以选择液压泵的合适的模型,在实际的生产灌装机也可以用液位差,使液体接近自身重力灌装完成但高水平的液位差填充时间灌装速度是不确定的因此,液体灌装精度存在很大的影响,不稳定,不易控制液体输入量,也稳定了填充也不利所以在我们的设计中,整个系统将选择一套交付塑料瓶液压供给系统液压系统的优点液压位置没有严格的限制,利用液压系统装置的机械结构安装的布局非常灵活的主动性不要将形成更复杂的灌装系统在运行过程中,它可以实现无级变速控制该运动的匀速运动是均匀的操作更方便,和使用单片机也很容易实现自动化控制液压元件和液压系统和工业生产基地,配件的基础,国家对液压元件进行了规范,我们选择了有关零件的类型时,只是根据不同的模式选择,在相关设备需要维修,也可以迅速补充型,似乎没有太多的麻烦单位质量的输出功率比较大,并具有更好的动态性能因此,液压传动的选择作为执行机构
(2)为供给机制和充灌瓶的设计与选择板式输送机的选择,板输送方式简单,容易设计和维护
(3)对执行机构系统的选择根据设计要求和设计要求的生产过程的分析,我们可以选择液压缸执行机构
3.
1.5传动系统各种传动形式的特点比较
1.带传动带驱动是使用两个或更多个滑轮彼此以磁带作为一个柔性的拉动运动传递部件的间接的形式,它可以采取的皮带和皮带轮或接合到驱动器运动或力在工作之间的摩擦的优点适应传动皮带驱动功率小,结构尺寸比大,传动平稳,噪音低,冲击和振动,可以缓解收入形式的其他驱动器,常用于高速传输但与驱动中心距离变化的范围是比较大的,它不能被应用到驱动更长的距离皮带驱动具有结构简单,成本低,要求不高安装的优点然而,弹性腰带驱动滑动和打滑的情况下,我们不能保证传动比的精度,此外,磨损的结果和撕裂长期过程相关联,具有相对短的驱动寿命一般
2.链传动链条驱动是适用之间的两个或更多个链轮啮合的链条驱动作为柔性拉动元件瞬时传动比链传动还不能确定,并与冲击和振动链驱动器,所以,链驱动通常是更常用的底部高速传输和驱动的场合要求不太严格,不适合于高速传输,并一传动比要求更精确的场合
3.齿轮传动瞬时变速比不改变,并且效率高,体积小齿轮外形尺寸比较小,其圆周速度及功率适用范围比较广、场合也比较多
4.蜗杆传动蜗杆传动带传输速度是比较大的,平滑的运动传递性能特点,但蜗轮的相对低效率和蠕虫需要消耗更多的非铁金属的制造其结构紧凑,体积小,传动比的传动比被确定并平稳,噪音低,并且可以从琐碎的机构构成,以防止发生意外
5.螺旋传动传动平稳,无噪音,无噪比,可以适用于微调,它可以从琐碎的机构进行最大的特点是能够将旋转运动转化为直线运动,并且只需要一个小的转矩,也能够获得大的轴向力
6.连杆机构联动连杆观看的平面以及两种形式的空间联系的可制成连续,均匀运动被转换成一个更复杂的轨迹,就可以实现一些快速复原运动的,但有一些运动的相对位置本论文所设计的灌装机,机械结构简单,且运动平稳的,结合设计要求,所以选用链传动
3.
1.6自动控制系统为了实现系统为液体灌装过程有序,自动化,灌装机,输送系统,以及所有执行系统,需要实时的自动检测装置,并配有自动控制装置中,为了实现有序和自动化生产,提高防效我们打算选用单片机进行系统智能控制
3.
1.7机身为适应系统的运转,以及生产的批量的要求,机身设计要能承载一定载荷,具有稳定性
3.2灌装机的总体结构当灌装机进行造型设计,有两种喂养方式,直线型和旋转型可以选择发送线性灌装容器沿直线运动和定期,灌装结束时,时间停止了旋转式在灌装容器周围的圆周旋转运动过程中液灌装直线灌装机的机械结构相对简单,生产成本低,而且易于维护,但工作效率不为旋转型灌装机好显然,本设计选用直线式是比较符合要求
4.液料供送系统的设计计算和选用
4.1输送管路的设计对输液管大小的测定解决方案存储在储液罐和需要解决运输到输液管,一般储罐和管道敷设灌装机储液罐输液管道之间首先,我们需要设计内径与管道壁厚合理1圆管内径首先,假设输液管管道的的内直径为dm,横截面积为Am,灌装液体在输液管内的流速为um/s,流量体积为vm/s,因为可见,欲求d必须先求v和u为此,又设W----管内质量流量(kg/s)r----液体的密度(kg/m3)bG---每瓶灌装液体的质量(kg)Qmas--灌装机最大的生成能力(pcs/h)故写出维护的前提下,在管的恒定流速,根据该理论,如果增加液体的速度,减小直径和设备的投资成本,从而降低了成本,但在这种情况下,往往要增加输送液体物料所需的功率,但也增加了运行成本因此,在设计中,应根据实际情况,选择适当的速度,和选择一个平衡点,根据系统的设计要求,取u=3m/s所以D==
0.1m=100mm2圆管壁厚输液管需要输送液体,一般要具有耐压、耐腐蚀的特性,圆管的管壁厚度,按照相应的标准规格选用厚度t=5mm
4.2输送液泵的确定液体的输送,需要在单位时间内,会有一定量的液体输送到灌装机储液罐的原材料,可以利用高架罐液位差,也可以用泵作为动力源由于高架罐的存在是不方便控制液体量不足的,按照计算的连续性方程可以知道液体原料的高架罐,在秋天会影响液体的压力和压力可能会导致不稳定管总之,输送泵作为动力源使用,灌装机储液罐为了求出管子的损失压头,首先需要计算出雷诺系数在这个基础之上,查表可得标准弯头阻力系数=
0.75,球心阀全部打开时候的阻力系数=
6.4,进口阻力的系数=
0.5,=1,则可计算阻力损失压头
4.3阀端孔口流量的计算液体充液阀孔体积计算,根据流动的一般公式V=AUm/s其中,A——孔口横截面积(m)U——孔口液体流速(m/s)溶液的流量孔板,灌装阀端孔的截面0-0与储液罐2-2剖面,通过建立伯努利方程可以得到Z++=Z++进行到此我们可以观察到,溶液的流量体积V,主要取决于三个参数孔流通面积、通道流速系数C、孔截面压头H
(1)通道流速系数C当液体原料通过灌装阀通道,降低阻力,通道流量系数C值会更大,但不管多老,总是小于1一般来说,C的值可以通过实验方法测定,并可通过计算法计算如果灌装阀的结构和操作条件是已知的,然后查找表可以通过阻力系数的确定及部分但阀门的各部分阻力系数不仅是为了获得比较困难,彼此之间的影响,使流量系数的速度会降低,这种情况下修改相关系数一般建议之间的校正因子这种修正后的流速系数灌装低粘度的液体,一般取
0.5
(2)孔口出流区使充液流的稳定性,在瓶的尺寸允许的条件下,应尽可能采取大孔的流通面积,对假设的孔口出流区,也应尽可能地增加外周长度浸润的截面不雷诺兹系数,所以当充能更顺利
4.4灌装时间的计算因为测量液体和灌装嘴伸入灌装速度不同,要求不同的距离,所以在灌装过程中的液流V应该是可变的,它是一个功能孔段压头为自定义的定量假设杯子的横截面积,当从喷嘴高度的液体是H,流量公式将相关数据代入公式,可算得灌装时间t=
5.4s,经验证该时间符合实际操作要求
5.瓶装液体自动灌装机的供瓶传送系统设计
5.1输送线方案的选用瓶输送系统需要设计板输送中有着广泛的应用,板输送机可输送各种散状物料或货物的水平或倾斜方向在工业领域,还可以应用于生产线能够运输的相对重量和大的材料或货物的运输,可以在较高的温度下更快一种板式输送机的优点
1.使用范围宽;
2.输送能力;
3.牵引链强度高,可长距离输送;
4.柔性输电线路布局;
5.在输送过程中可加工各种工艺;
6.运行稳定可靠
二、布局形式为了满足灌装生产线的基本要求,布局形式简化,并采用卧式布局,这是线性的瓶装水的自动灌装机的设计三,对刮板输送机的主要部件
1.牵引链;
2.底板;
3.驱动程序;
4.紧零件;
5.机架
5.2电机到减速器的传动设计与计算参考目前的生产实践中,电动机的选择,建议选择电机类型YH100l-2,且速度2700r/min,额定功率,额定电流6A和转弯滑10%,功率因数为
0.
875.
2.1轴转速、功率、扭矩的计算第一轴的转速等于电机转速=2700(轴1相连,电机通过联轴器)二轴的转速的轴与链轮的转速,可从上述输送线的计算学从上能够得出如下表格的数据轴输出功率、转矩、传动比及效率轴号转速输出功率输出转矩传动比效率电机轴2700311轴
27002.97105053.860.99轴
7002.
88392910.
975.
2.2轴的结构设计1.轴的材料因为轴工作环境比较特殊所承载的载荷通常是变载荷,或者变应力,因此材传动部分它是轴之间的动力,实现旋转运动和传输,以及支持是机器运动的重要组成部分由于轴向的工作环境是比较特殊的负载通常是可变荷载,或过敏,所以材料需要具有良好的韧性和强度在表面的轴和轴承相对滑动轴,还需要找到的材料具有良好的耐磨性
2.材料的选择(常用材料和热处理方式的选择)
(1)球墨铸铁吸收冲击的适应性好,应力集中可以转换到更复杂的形状,但韧性低
(2)45钢,正火或调质热处理;轻载或不重要的场合使用Q235,Q275255,普通低碳钢;
(3)合金钢常用的40Cr和合金钢,合金钢可用于重负荷的特性,适用于轻型或磨损的工作环境热处理或杰姆斯火处理,它可以提高合金钢的强度,但应力集中比较敏感,容易发生事故,所以粗糙表面应设计相对较低,在结构设计中,需要设法消除或减少应力集中主轴的刚度,这就要求,是轴的轴的轴,由于合金钢和碳钢低弹性模量,它不应该使用更昂贵的钢
3.一般可以用钢空白一片空白,也需要有铸坯
4.主轴直径计算公式
6、其他相关尺寸
(1)传动组件与轴肩一般又紧密配合;
(2)根据实际业务需要,轴截面应小于车轮的长度,以获得致密的轴向定位,以87
(3)轴向定位需要使用套,肩,领子,弹性圈等部件固定,套筒的选择和定位项圈,项圈直径
5.
2.3轴系部件的设计计算轴系部件包括传动轴,轴承,传动件以及键已知条件轴承是应用于输送线上的,转速,轴颈,轴承所承受的径向载荷R=2000N,轴向载荷为500N,要求使用寿命=5000h⑴求当量动载荷轴类零件包括传动轴,轴承,齿轮和键轴承应用于输电线路,速度,滑动轴承,径向载荷R=N,轴向载荷500N,寿命为5000h在当量动载荷在复杂加载条件下,深沟球轴承,用X和Y根据查表得到的系数在轴承类型的选择是未知的,试算的方法需要暂时=
0.08,则E=
0.22由于轴承温度不高,与工作负荷只有轻微的影响,查表按公式有又因为所以,再用线形插值法可计算得e=
0.23,适用于本设计
5.
2.4链传动设计计算传动形式可分为机械传动,液压传动和电力传动三大类机械传动机械部件来实现传动的运动使用,机械传动分为齿轮传动,链传动,摩擦传动皮带传动传动有许多优点,与带传动相比,链传动没有弹性滑动和打滑现象,此外链传动的平均传动比准确;此外,链传动传递功率大,过载能力比较强,体积小的传输条件相同;张紧力小,作用一个小轴压力;在较高温度,湿度,灰尘,污染和其他环境恶劣链传动的主要缺点只能用于平行轴之间的传动,成本高,易磨损,易伸长,传输的稳定性差,操作将产生附加动载荷,振动,冲击和噪声,不宜用在快速反向传输根据系统的设计要求和传输的形式特征,链传动能够满足需求
(2)如果中心距的选择,它可以减少链条的磨损,可延长生命,但可能会有抖动,和大小相应增加
(3)则链条长度为
(5)Lp圆整,取偶数L=196
(6)计算实际中心距
(7)a的差值为
1.7mm2mm----5mm所以我们是能够选用这样的取值进行验算该取值是在范围内的,我们也能够去选这个值使用4.计算压轴承力Q3.设计链轮的主要尺寸
(1)材料选用45钢,并且需要经过沾火材料要求材料需要有一定的强度和耐磨性,与小链轮材料比大链轮的材料强度与耐磨性
(2)主要尺寸
(3)链轮结构我们以中小直径的链轮为总体结构的设计链轮齿形链轮齿形,一方面需要保证环节顺利地进入和退出啮合,另一方面,减少链条啮合冲击应该接触应力最后的链轮也容易处理
(4)链轮的维护链轮安装注意事项当轴安装,没有摇摆和倾斜,在相同的传动部件,在两链轮端需要保持同一平面当链轮中心距小于50cm,允许偏差1毫米的存在;当链轮中心距大于
0.5米,可以允许偏差2毫米的存在但是链轮的安装过程中,不允许有摩擦传动副,因为如果两轮偏差过大,比较容易产生断链,会增加摩擦,从而加速齿轮的磨损改变链轮时,注意检查和调整偏移量链轮磨损严重,为了保证高效,我们应该更换新的链轮或次新链轮正常情况下,不仅要更换新的链轮或新的链轮,两个新的需要否则,新的链轮或新链轮的磨损过程可以加速,因为网格是不完美的此外,当链轮齿磨损到一定程度也可以及时转向使用,也指调节链轮的使用和延长使用时间,降低成本,提高资源利用率
(3)对链轮的保养,机器存储没有投入生产使用,链轮应拆除,并用煤油清洗最后,涂上机油或黄油,放在干燥的地方为了防止锈病的发生,但也要防止资源浪费
5.
2.5输送线部分的计算
1.原始数据及资料物品重10kg材料塑料制品形状圆柱形最的大横向尺寸需要考虑托盘存在的间隙,可以取最大横向尺寸为700mm设计最大输送能力18000瓶/小时2.输送底板宽度
(1)底部宽度可以选择,然后选择材料的大小,和校准检查全做B-----底板宽度(mm)b-----成件物的最大横向尺寸(mm)
(2)边缘的高度块设计肋高度只需要能够保证地板上的物品和可靠的位置,并可方便地观察灌装容器和包装质量,非常可取的设计H=2800mm还必须要考虑输送过程中,设计挡边来保证输送的方向准确性,以及防止溢出,挡板的高度以及如何设计可以根据实际情况来进行设计3.输送牵引力的计算
(1)输送机单位长度载荷的计算设计对于承载分支
(2)牵引链的最小张力最小张力牵引链的计算,可以把选定的徐与最大张力的10%,但单一的链条张力不小于65N,否则容易出问题最小张力可根据经验计算承载分支的水平投影长度经检验计算,该设计符合实际要求,而且是比较安全的设计
(3)动载荷的计算该板输送机的牵引动力荷载的计算公式,并对公式如下根据现有的灌装机的结构、性能得知,这样设计能够使用
6.灌装系统设计和选用
6.1灌装机的储液箱尺寸确定
6.
1.1储液箱容量的设计计算储罐的设计容量,以保证充填,最低可以填补箱,最大不会溢出所以我们的设计,可确保系统工作液箱的底面将高于定量杯至少,不能大于测量杯的最高水平位置,储液罐也保证足够的液体供给当系统充液停止工作,最高不能超过该水库高75%,当液体完全回到水库,液体不会溢出体外盒储液箱有效容积确定
6.
1.2储液箱箱体结构设计储罐的设计容量,以保证充填,最低可以填补箱,最大不会溢出所以我们的设计,可确保系统工作液箱的底面将高于定量杯至少,不能大于测量杯的最高水平位置,储液罐也保证足够的液体供给当系统充液停止工作,最高不能超过该水库高75%,当液体完全回到水库,液流体盒,长度,宽度和高度尺寸是根据坦克相应的测量确定的有效电容,通常长度,宽度和高度可按1∶1∶1—1∶2∶3的比例在此基础上,结合加热,冷却和热平衡原理,计算了该系统的设计因为,热值是罕见的,因此不影响热平衡的计算在结构上水箱的大小,长度,宽度,高度)900毫米,500毫米,200毫米此外,为了避免液体在柜体内壁,内壁腐蚀,盒子的内壁应进行处理,并可保护样品盒,酸洗和清洗后的塑料内层表面的涂层,可以是电影,使内壁保护不存在什么问题体不会溢出体外盒
6.2储液箱上的其他辅件说明
1.箱子必须保持在上方的压差,压力,充满液体的速度,所以必须确保的空气罐气压为了避免在大气中的杂质的影响的解决方案,我们也必须是在空气中,空气中的元素
2.填充流体的生产和加工,通常不存在的杂质,必须进行过滤,提高了过滤和其他问题,所以在这个环节没有杂质的空气过滤器
3.管道直径,管道的接头部分和浇注系统设计,可以在设计方面,也可以在标准的选择
4.系统的能量的需求也不高,所以也没有设计的电池
6.3罐装方法与定量方法的设计与选用
6.
3.1灌装方法由于液体材料的物理和化学性质有差异,以填补在灌装机的不同要求,需要设计一个目标液体从液体容器的填充设备通常有以下方法
(1)常压灌装该方法适用于填补的压力下,直接压在重量的方法,液体在容器中填充在常压下,其工作程序如下1)空气在液体在容器中的流体,在包装的空气排除2)停止在液体容器中的液体在液体中的定量要求,立即停止3)排除多余的液体排气管残余的液体,在水库室室上部结构在常压灌装,主要用于填充气体的低粘度液体
(2)常压真空灌装方法常压真空灌装灌装是差压式真空和严重性的两种基本方法差分型让罐内的空气,但只有在一个抽真空的容器,两个容器中的液体在压力差的,当然,在一个容器填补重力真空目前主要采用差压式,成水库和液体的容器,然后在一个容器的重力在中国许多不同形式的真空,结构简单和性能真空处理方法如下1真空瓶2)在液态空气3)中的液体4)超过一个流体回来方法填补真空更大的粘度和有毒的液体填充该方法可以快速的占领,而且还与流体接触的容器内的空气,以防止相互作用,为保护产品,也限制了向外分散的有毒气体和液体,改善工作环境,避免风险但它不适用于芳香醇,填充气体
(3)压力的方法储气罐中的压缩空气室和压力容器的气体填充,填充,如此接近,在重力的压力,充满液体的容器压力的方法步骤如下1)升降压;2)在液体中的气体3)中的液体4)释放压力方法填补与压力比较压力的饮料,如矿泉水,啤酒和其他填充,以避免损失的空气
(4)压力的方法为活塞往复运动的压力设备,如气动,液压或机械装置和粘度活塞气缸压力,并自动在容器中填补这种方法有时可以直接应用,如碳酸饮料的瓶子,用自己的力量填充方法的选择,不仅要考虑流体粘度本身,还需要产品的技术要求,认真分析和灌装机械和设备的设计和运行需要注意的是,在灌装过程中,尽量减少必须的液体和空气之间的接触空气和消除剩余的瓶颈的影响
(5)虹吸的方法虹吸方法,适用于低粘度液体灌装填补填充气体通常不具有简单的结构,一点点,但速度相对缓慢叙事,灌装机的参数设计方法,填补
6.
3.2定量方法
(1)定量杯定量方法定量杯定量方法是先将液体注入的第一个乐队确定定量杯,然后填写,如果没有损失的液体,然后每次充液量,相应的体积定量杯应该是相同的
(2)定量方法进行定量定量方法,定量泵的机械压力的定量灌装方法,其中的每单位体积的体积和活塞行程的比例中风
(3)水平的定量方法控制液位定量规则在灌装的灌装容器的水平控制,以量化的价值通过比较三个定量方法,可以知道,第三种方法是直接的影响,因为瓶口的密封程度和精度,精度较难控制,很坏,而且结构简单,在现实中很少事实上,定量选择方法首先必须定量精度和产品,该产品应该更贵错误需要避免的定量方法的选择,考虑到流体本身,而且过程和性能最后,用设计要求,定量杯定量方法
7.控制系统的设计和选用
7.1水箱液位控制在正常情况下,液体材料,必须保持在一定的范围内,在不同的高度,和2探测器检测水平变化的位置,在探测器材料的下限,上限是B,B,和地球是由一个电阻连接发动机驱动的泵和马达的旋转和一个芯片,从而控制直接控制的流体阶段,流体材料上升时,在上限位置c,掩体,记录当时的信号,电机和泵的自动提取当流体的位置限制,如果B仓会自动收到信号,启动发动机,并开始使用如此反复循环控制芯片的附件首先,因为8051内部无ROM,所以外部ROM作为程序存储器的扩展该系统由外部扩展程序存储器2764为8KB,74LS373锁存器P
1.0和P
1.1掩体的两个信号,两个信号4连接状态,如下表所示料位信号及操作状态表程序设计如下主程序延时子程序D10S(延时10秒)
7.2执行系统的控制控制分析设计的瓶装液体灌装充填三个液压缸50,以及填补主要石油在头上下运动,通过驱动板,驱动器和灌装瓶一起移动,移动到的位置,升降机及阀门打开阀门,在占领头的定量灌装灌装过程控制,必须占领的时间而且,在注射过程中的液体不溢出,基于填充速度尽可能加快,当完整的灌装,液压缸必须立即撤回填补最后一步是完成的容器先后通过新的占用体积,空容器的灌装过程,也是好的我们希望能准确、及时地控制安装在入口和出口的集装箱的时间,位置,确保每只50填补和一瓶,同时确保是的,不管容器的形状,并填充头50瓶容器完全一致,否则输出报警,如果没有错误,不排除继续填写液压缸在任何时候需要运输的容器应采取现场,必须准确在填土完成后,还应根据液压缸快速下行,使容器可以很容易地从传送带上,然后下一个填充周期
8.机械液压系统设计与计算
8.1负载移动力的计算分析负载的移动阻力F=500N惯性力考虑到液压缸的摩擦装置(可取液压缸的机械效率=
0.9),则液压缸在各工况阶段的负载值计算如下启动阶段,液压缸负载,液压缸推力加速阶段+,液压缸负载,液压缸推力快进阶段,液压缸负载,液压缸推力灌装阶段,液压缸负载,液压缸推力缩回阶段,液压缸负载,液压缸推力停止阶段-,液压缸负载,液压缸推力
8.2运动分析根据实际条件,前进,后退,准速度加快,因为时间很短,所以突然倒下所以行程取每150毫米和450毫米
8.3确定液压缸的参数
(1)液压缸的工作压力计算2计算确定液压缸液压缸的大小,选择不同的气缸和活塞,使管道中的压力,因管路中有压力损失,因为失去了工作,所以的差异运动的稳定性,因此,在液压缸油必须恢复上面克制,最大负载为工进阶段的负载,根据,可求出液压缸大腔面积=
1.21则液压缸有效面积为根据最低工作速度检查液压缸尺寸的产品,根据样本调速阀的最小稳定流量则满足最低速度要求
8.4计算设计液压缸各工作阶段工作压力、流量和功率根据液压缸的负载图,速度和液压缸的有效面积计算,可我们的工作液压缸的流量,使在每个阶段的压力在计算工进时背压快退时,可背压按
8.5液压缸壁厚和外径的设计计算液压缸的壁厚需按液压缸的强度条件来进行计算本设计采用无缝钢管材料,其壁厚可按薄壁圆筒公式进行计算
8.6确定液压缸工作行程由题意得液压缸的工作行程为250mm
8.7确定缸盖厚度必须考虑到的问题和相应的实际情况,从液压缸作为准厚度取25mm
8.8最小导向长度的确定对于一般的液压缸,最小导向的长度H应该满足需要以下要求于是得H20mm,这里取H=
34.5mm活塞的宽度B,一般取B=
0.6到
1.0D;这里取B=20mm缸盖滑动支撑面的长度根据液压缸内径D确定;当D80mm时,取L1=
0.6到
1.0D,这里取=25mm假设隔套的长度C,其长度由需要的最小导长H决定,即C=H-L+B/2,取C=
148.9缸体长度的确定在灌装头向液压缸的选择应该是平等的宽度和活塞行程除了设计,形状,长度也对液压缸两端的厚度,注意,一般液压缸的长度不应大于内径的20~30倍液压系统的设计
(1)电路因为液压系统功率较小,因此,我们选择了气速工作鉴于在运动有两个条件的目标速度的稳定性,使其实现的速度,我们将安装调节阀,在液压缸油为阻尼,这样的负荷低的速度相对稳定
(2)规例和卸载因为与负载,活塞杆与液压缸驱动的工作条件可以知道根据反冲洗系统和压力不能太大,同时还必须考虑到负载的移动功能,可以自动化的三位四通阀和控制来实现的
(3)快速运动回路负荷需要快速,我们拟用三位四通阀,通过液压缸的方式,在不同的连接这个连接可能在一个快速运动的要求,只有结构简单,具有经济效益,还的控制、维护和成本
(4)控制下的液压系统流量由于相对容易的工作负载,在灌装时,必须通过回油节流调速,解决的过程,提供泵的必须选择选择是相对简单,成本低,使用方便,经济适用
8.10选择液压元件1.液压泵的参数计算我们打算液压系统泄漏系数K=1,那么最大的液压泵流是根据我们开发的水力系统,单是油全油门,然后到油路损耗则液压泵工作压力为根据及已选定的单向定量泵的型号,查询使用手册,选用YB-D型定量的叶片泵该泵的额定压力为9Mpa,转动速度是400-1500r/min,泵额定流量为根据工作情况的综合分析和最大性能的快速撤退,当液压缸效率取
0.8时,然后驱动液压泵的最大输入功率查询电工手册,选用功率为1200w的电动机
8.11液压系统性能验算
(1)回路中的压力损失计算这些计算,我们发现,长度,管道直径,暂时在设置之前,我们假设估计的长度,此外,油的运动粘度
(2)液压泵工作压力的计算确定工进阶段,负载压力液压泵的工作压力快退阶段负载压力液压泵的工作压力
(3)液压系统的效率计算因为在整个管道的填充工作,工作时间最长的是被占领的,系统的效率计算,所以必须与行业内的情况让我们假设,在液压缸的速度,可以计算的性能液压缸的输出功率工进时,液压回路的工作效率4液压系统的发热温升校核验算液压泵的输入功率液压缸的有效功率系统总的发热功率油箱的散热面积油液的温升:显然,在温度增加值这个时间超出了可接受范围,我们需要改善冷却系统,缓解反应温度的增加而增加如果散热器冷却散热器的基础上,如果在同一时间,增加冷却储罐区将有以下影响通过这种方式才能够保证,合理存在的允许温升在25℃左右参考文献
[1]朱龙英.机械原理[M].西安电子科技大学出版社,
2009.
[2]朱龙英、李贵三.机械设计[M].高等教育出版社,
2012.
[3]张毅刚、彭喜元.单片机原理及接口技术[M].人民邮电出版社,
2010.
[4]宋凌珺、岳荣刚等.Pro/ENGINEERWildfire基础教程[M].清华大学出版社,
2012.
[5]艾兴.金属切削用量手册[M].机械工业出版社,
2006.
[6]李益民.机械制造工艺设计手册[M].机械工业出版社,
2005.
[7]孟宪椅等.机床夹具图册[M].机械工业出版社,
2011.
[8]王中发,实用机械设计[J],第一版,北京,北京理工大学出版社2008
[9]吴宗泽,机械结构设计[M],北京,机械工业出版社,2008
[10]张世明,机械原理[M],北京,中央广播大学出版社,2013
[11]李振清,机械零件[M],北京,北京理工大学出版社,2006
[12]国际包装学术讨论会文集[M],北京,2005
[13]中国标准GB4122-83包装通用术语,1983
[14]中国标准GB4122-83包装机械术语,1985
[15]国际标准ISO/TC122/SC4,2004
[16]楼任东,包装机械结构参考图册[M],第一版,上海,上海科学技术出版社,2011致谢经过这次毕业设计的锻炼,我将大学期间学到的知识做了个系统地复习回顾,一方面加深了对知识点的印象,另一方面,增强了实际操作实力现在终于明白,任何一类机械产品的产生蕴含了许许多多工作者的艰辛,每一项机械产品的设计,都是非常繁杂的设计中需要综合考虑产品的性能需求,及稳定性在以后的工作中,我将加强专业技能的学习,所设计的产品一定会向有经验的前辈进行请教,设计完美之后在推行到实际生产中我非常感谢卢倩老师,在毕业设计中给我无微不至的指导附录图名图号图幅张数1总体结构图ZHJC-00-00A012轴的零件图ZHJC-00-01A213三倍增速输送链的结构尺寸图ZHJC-00-02A314链轮零件图ZHJC-00-03A215减速器ZHJC-05-00A116灌装阀部件结构图ZHJC-05-01A217地脚式液压缸ZHJC-05-02A218齿轮ZHJC-05-04A319电路原理图ZHJC-05-05A31。