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灌装机供瓶机构的设计综述
文章来源:www.www.swedenno1.net   发布者:学生毕业作品网站  

灌装机供瓶机构的设计

摘  要:灌装机是酒水,饮料类等食品加工行业的关键设备之一。目前正向着灌装的高速化,精确化;以及智能化,多功能化方向发展。

本文针对传统罐装机性能比较单一,自动化程度低,通用性差,灌装速度调整不方便,而且难以适用瓶形,液体物料及灌装规格的变化等问题,结合全自动液体旋转灌装的工艺流程,分析了全自动液体灌装机的工作过程及其主要部件的功能,重点介绍了全自动液体灌装机关键工作环节的工作原理及控制要求在全自动灌装,包装生产线中,液体灌装机是包装机械的重要组成部分之一,其主要用在食品,化工等轻工行业中。

全自动液体灌装机实现了灌装生产高速化,精确化,智能化,多功能化以及操作界面人性化的要求。对灌装工作过程进行实时监控及动态管理,提高了液体灌装的自动化水平,提高了生产效率。

关键词:灌装;包装;灌装机;供瓶系统免耕播种机

中图分类号:                  文献标识码:A           文章编号:


0  引言

随着食品工业的发展,人民生活水平的不断提高,食品的需求量和种类与日俱增,食品包装也日渐突出。食品包装机械是对食品进行完成全部或部分包装过程的机器。包装过程包括充填,裹包,封口等主要包装工序,以及与其相关的前后工序,计量等辅助设备。食品包装机械是食品工业生产的一个重要环节。发展食品包装机械化,可以提高劳动生产率,节约大量劳动力,可以降低劳动强度,改善劳动条件,有利于食品卫生,提高生产质量,还可以改善环境卫生,节约原料[1]。

灌装机械是食品包装机械中的一种,通常将液体产品充填到包装容器内的机器称为灌装机械。在自动灌装机中,按照灌装的工艺要求,速度,间距和状态,准确地将待灌瓶送入主转盘升降托瓶台上,是保证灌装机正常而有序地工作的关键。常用的供送装置有链带式,动梁推进式,螺杆和星型拨轮等。供瓶机构是液体灌装机的必要组成部分,它在液体灌装机中起到承上启下的作用,完善的结构设计可以保证灌装动作的顺利完成,实现其自动化操作[8]。我国饮料灌装机械制造业起步晚,建国后基本上采用的是手工灌装,当时国内啤酒厂和汽水厂都是使用国外早期比较落后的设备,工艺落后,灌装速度慢,而且在卫生上也存在很大问题,严重影响了我国饮料行业的发展。改革开放后,随着轻工业的迅速发展,一方面我国先后引进了一些国外灌装生产线,在改造一些饮料生产企业的同时,另一方面我国也在自行研制,这就促进了我国的包装机械行业进入了一个新的发展时期, 开发出各种自动,半自动中小型的灌装机械,提供给国内大批饮料厂,促进了我国饮料业的迅速发展。进入20世纪80年代,我国采用技术贸易结合的方式,引进德国SEN公司20000瓶/小时的啤酒灌装线和日本三菱公司18000瓶/d,时的含气体饮料灌装线的制造技术,到1991年又引进了德国KHS公司36000瓶/d,时的啤酒灌装线及生产技术。

这样,我国不仅能够生产中小型的灌装机,而且开始生产大型灌装机。我们参照国外全自动液体灌装机的先进机型,结合国内液体灌装的实际情况,独立开发设计并制造新型全自动液体灌装生产线,并根据测算,与国外同类产品相比,价格仅是进口设备35%, 并且完全可以代替进口同类产品,具有良好的价格性能比,同时技术水平也上了一个台阶,将我国液体灌装设备制造业的整体水平提高到一个新的水平。我国的灌装机械制造业,经历了仿制,引进技术,消化吸收,创新,自主开发的过程,技术进步及创新的速度很快,而且在不断缩小与国外先进技术之间的差距。秸秆残茬覆盖地表,保护土壤,减少水土流失和土

1  设计原理及机构

1.1  设计原理

1.1.1理瓶机构的工作原理

理瓶机构的工作原理由图3-1可知。电机通过带轮传动带动心轴旋转。

弹片和托架固定在一起,再把托架通过支架固定在底座上面,托架与轴的连接不是固定连接,心轴的旋转不能带动托架和弹片的旋转,弹片在没接触到瓶时处于静止状态。

托盘通过键固定在心轴上,托盘可以随着心轴一起旋转。由于生产过程中将瓶放在托盘上,因此瓶也会随着托盘一起旋转。底座上面安装有档栏,档栏就安装在托盘外面可以保证瓶在旋转过程中不会掉落。

同时瓶在随着托盘转动的过程中碰到弹片,在弹片力的作用下瓶就会向外移动,最后一起运动到档栏上的引导部分,这样就可以将瓶全部按顺序引入传送带。

1-底座  2-转盘 3-托架  4-挡板

1.2  总体设计

分体式小麦免耕播种机结构示意,如图2所示。


1-底座   2-轴   3-带轮  4-托架   5-转盘   6-弹片   7-传送带   8-间歇转盘   9-齿轮        10-传送v带  11-电机   12-支撑杆


1.1.2传送带的工作原理

由于带传动,有一个初张紧力,使带与带轮间有一个压力。当带轮转动时,由于摩擦力的作用,带轮就会给带一个圆周方向的切向力,使带与带轮同步的运动。由于带是连续的,所以带就不断的沿着主动带轮和从动带轮运动。
放在传动带上的物体和传动带带之间也有正压力,传动带运动时,在摩擦力的作用下传动带给它上面的物体一个运动方向的力,使物体运动。

1.1.3间歇转盘机构的工作原理

电机转动带动轮旋转减低转速,轮和短轴之间用键连接,从而短轴开始转动,短轴上连接有不完全齿轮机构的小轮,小轮的转动带动大轮做间歇运动,又由于大轮安装在长轴上,从而长轴也做间歇运动。 长轴做间歇运动那么安装在其上的转盘也做间歇运动,从而由由传送带传送过来的瓶由转盘卡位后,也做间歇运动,从而实现自动化生产

2  关键部件设计

2.1  不完全齿轮的设计及参数选择

根据不完全齿轮机构,选取一对标准直齿轮(传动装置的齿轮1和齿轮2),具体参数为:

中心距:

分度圆半径:                            (4-1)

可得:                     

基圆半径:由式                              (4-1-1)

可得:                     

2.2.1 电机转速的选择

从机构所要实现的运动结构入手,每秒生产一个产品,这样要保证八工位转盘在一秒内完成停止两个动作。经过考虑,在运动循环中,将停止时间定为2/3秒,八工位转动的时间则为1/3秒,转盘与从动轮同轴,有相同的运动情况,故从动轮拨盘转动2/3圈所用的时间为1/3秒。他的转速可以求出:(2/3)r/(2/3)s=1r/s

通过轴之间的传动关系,不难看出,转速仍为一圈每秒。再加上齿轮传动和皮带传动,他们的传动比均为5,可得电动机的同步转速为:

2.3电动机类型和结构形式的选择

电动机主要有Y,YZ,YZR系列,无特殊需要,一般选取Y系列的三相交流异步电动机;而YZ,YZR系列一般用于频繁启动,制动和换向,具有较小的转动惯量和较大的过载能力。我们所设计的灌装机对于工作无特殊要求,选用Y系列三相交流异步电动机。适当加大刀的回转半径,增大刀轴离地间隙。


2.2 传动装置的设计

传动装置就是把动力装置的动力传递给工作机构等的中间设备,常用的传动装置有带传动,链传动和齿轮传动,由于带传动具有缓和载荷冲击,运行平稳无噪声;制造和安装精度不像啮合传动那样严格;且过载时会引起打滑,防止其他零件的损坏;增加带长以适应中心距较大的工作条件等优点,所以选择带传动比较合适。

2.3.1 V带传动的设计及参数选择

确定计算功率;查表得工作情况系数   

2.3.2选择带型

由于,小带轮转速

2.3.3确定带轮基准直径

查表取主动轮基准直径,根据公式,从动轮基准直径为150mm。验证带的速度由          (m/s)   (4-2)

式中:  

D——动轮直径,mm

得V=3.92  所以带的速度合适

2.3.4确定窄V带的基准长度和传动中心距

根据公式  (4-3)

初步确定中心距

根据公式计算所需的基准长度:

  (4-4)

可得

查表选取带的基准长度

计算实际中心距

中心距可调范围:  

3  结论

全自动液体灌装机的应用和市场需求在日益增长,无论是从计量的准确性,还是从灌装的速度方面,都对自动化的要求不断提高。对灌装速度和准确性的要求,主要取决于设备的性能,设备的功能及搭配的合理性直接影响系统的灌装速度。同时,检测设备的技术水平将会进一步表现在控制的准确性上。

本文主要实现对全自动液体灌装机灌装生产线上的机械化。与传统的灌装机的相比,在技术上的创新主要表现在:灌装机的自动化水平。通过对市场的了解和学习发现,目前市面上的灌装机还主要停留在灌装这个部分,而很少是将其前面的供瓶和后面的封盖都作为一个灌装的整体去考虑。

在实际设计过程中,也曾遇到过许多的问题。自己的想法与实际操作相结合所体现的差异,对全自动液体灌装机的整体生产线也有许多问题没有发现,在本方案的设计中,有很多控制方法都是参考或借鉴其它控制系统进行改进设计的,其中不免存在不适之处,这就需要不断的研究改进。

参考文献:

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[4]夏春艳,刘秀娟,程焰,液体灌装机结构综述[J],佳本斯大学学报2000

[5]高德,包装机械设计[M],北学工业出版社,2005

[6]彭青,2006年的萨克米的饮料热灌装[J]机,中国包装工业2007.

[7]谢小鹏,王大成,灌装机控制系统改进设计[J],石油化工设备,2000

[8]张磅,王长伟,刘长建等.低真空灌装机实用技术讲座(一)[J],酿酒,1999 [9]张暗,王长伟,刘长建等.低真空灌装机实用技术讲座(二)们,酿酒,2009

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[15]肖银玲,金辉,机械制图第六版[M],大连理工大学工程图学教研室,2010.

[16]龚桂义,潘沛霖,机械设计课程设计图册第三版,哈尔滨工业大学,2013.

ABSTRACT

He PengxuLi

(College of Mechanical and Electrical Engineering,Tarim University,Alar 843300,China)

Abstract: Liquid filling machine was one of critical equipments in the filed of food processing for beverages.At present,the development tendency of Liquid filling machine was high speed,accurate,intelligent and multifunction.

This paper compared the performance of traditional single.cylinder machine, the lower degree of automation,poor GM,filling speed of adjustment is not convenient,but difficult to apply a bottle—shaped,liquid filling materials and the changes in specifications and other issues,combined with fully automatic liquid filling process processes,analysis of the automatic liquid filling machine of the working process and its main functional parts,focuses on the automatic liquid

filling machine of the key aspects of the work of the working principle and control requirements。

Full-automatic liquid filling machine to achieve the filling of the production of high-speed,precision,intelligence,multi—functional as well as human interface requirements.Work on the filling process of real-time monitoring and dynamic management,increased automation level of liquid filling,increased production efficiency.

Key words: Filling,packaging,filling machine


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