定量泵式灌装机设计说明书【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 I 摘要 当前，在制药包装机械领域内，小容量液体灌装机发展缓慢，在大产量分 包装作业中，高速灌装机基本上是进口机器。目前，国内机器可在灌装计量方 式、生产效率、机器的运转稳定性、表面处理、电器元件选型方面进行研发，消化吸收国外厂家的先进技术，作为重点开发方向。设备整机设计应简洁流畅， 外部零件光滑，无毛刺，经倒角或圆角处理，便于清洁。灌装机的工作面应尽 可能简洁或架空，以减少洁净空气阻力，提高层流效果。设备应用层流罩罩 住，层流罩门开启应有报警装置，操作人员在灌装机工作时，尽量不接触或者 少接触机器上任 何零部件。设备上应有手持开关，可以点动机器，或者联动机 器。在缺塞时整机停机，无瓶不灌装，电磁振荡器送塞顺畅自如，震荡功率可调整。主机具无级调速、计数装置、倒瓶剔除、剔除空瓶功能。可选择在线秤重功能。在自动控制方面，使用并行总线采集和输出信号，可编程控制器处理信号，带通讯接口，通过人机界面监测运行状况，可在线修改运行参数。 现在的高速灌装机的灌装运行方式一般是排列成直线式或者是旋转式 跟踪多头灌装，加塞机构一般都采用真空吸塞，直线式加塞，而且主机都可以 无级调速。小容量液体灌装机器还有互换性要求，要 求机器在很短的时间内， 更换最少的规格件，就可以使 25制瓶一台机器上完成灌装加塞，而直线式灌装机可以满足互换性的要求。 目前国内 在积极地开发恒压控制技术，但这种技术开发难度大，主要是自动控制技术不成熟，而且开发研制的前期投入高，开发人才匾乏，限制了时间压力法的推广应用。因此，金属 /陶瓷活塞泵计量灌装法是目前国内药机重点开发的技术，其市场风险较小，也是应重点推广的技术。 本课题在现有定量泵式灌装机的基础上，设计出一种更适合小型化妆品企业食品 包装的定量泵式灌装机。作者首 先针对定量泵式灌装 机的发展 现状提出了设计方案，其次 进行了总体结构设计、典型零件的设计与校核及对轴的加工工艺的概述，最后分析了 定量泵式灌装机 的经济效益。 关键字： 定量泵 灌装机 压力灌装 结构设计 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 t in of of in is At be in , of of of of as a be or be ay be or to be to or in no is a In of LC of be On of a of of by a of of of of 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 i 目录 第一章 绪论 . 1 究的背景和意义 . 3 究的背景 . 3 究的意义 . 3 量泵式灌装机 简介 . 4 课题研究的主要内容 . 4 量泵式灌装机 的特点 . 4 课题研究的创新点 . 4 第二章 定量泵式灌装机 总体设计 . 6 量泵式灌装机 的设计思想 . 6 装机整体设计方案的选择 . 6 量泵式灌装机 的技术条件 . 6 量泵式灌装机 的总体设计 . 6 量泵式灌装机 工艺流程 . 7 量泵式灌装机 的进瓶 装置 . 8 装机 的灌装方式 . 8 2 量泵式灌装机灌装阀的设计 . 9 量泵式灌装机 的升瓶 装置 . 10 量泵式灌装机 的活塞 装置 . 9 量泵式灌装机 的主要技术参数 . 12 量泵式灌装机 的保护与维修 . 12 第三章 定量泵式灌装机 典型零件的设计与校核 . 14 机的选择 . 14 送装置电机的选择 . 14 动装置的总传动比 . 15 传动装置的设计 . 15 轮的选择与校验 . 16 速器 选择与校验 . 26 的选择 与校验 . 错误 !未定义书签。 第四章 轴的加工工艺 . 31 第五章 定量泵式灌装机 社会经济效益分析 . 28 文献综述 . 32 致 谢 . 34 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文 2 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3 第一章 绪论 究的背景 和意义 究的背 景 灌装机构是用于向容器灌装液体，使其达到由可截断该液体的空气排出孔高度所规定的液 质、制成方法等的不同，以及产品物理化学性要求的不同，灌装机构的性能、结构也千差万别 于世界啤酒工业的发展给液体灌装机械工业、企业带来了一系列影响，德国、美国、日本、意大利等国液体灌装工业、企业加速发展对外贸易，向外转移设备和技术 样进一步推进了灌装机械的发展，随之而来各种各样新型的灌装机相继问世 . 从 1902 年到 1980 年，经过近 80 年发展，灌 装机已经由机械化进人自动化时代 中体现在液体灌装 机的心脏 灌装阀上 于机械阀效率低、漏损高，液阀演变为弹簧自动控制 1980年以后，电动阀投人使用，随着自动化程度的提高，整机的传动系统、液、气控制系统、送盖系统者撇了改进 体灌装设备正朝 高速度、高精度、自动化灌装 方向发展 采用压力灌装、电动阀灌装、微机监控灌装生产线来提高灌装谏度、精度和自动化程度 . 究的意义 “包子有馅不在褶上 ”这句话 随着时代的发展， 已经不再灵验 。 越来越多的企业 、客户 开始重 视产品的包装，包装的好坏将直接影响产品的质量和企业的经济效益。 据估计 ， 食品 包装材料销售额将与 食品 销售额平行增长 ， 降 低包装重量的负面效应将会被高价值的高分子新材料和低包装所平衡食品包装销售额的增幅可能会比食品 还要大。 此外，考虑到 食品 包装的特殊性，如何解决这些问题，各国的生产企业都进行了很多尝试。其中，利用 定量泵式灌装包装机制造的灌装 包装取得了很好的效果。 变速装置 又可以通过控制步进电机的运行步数而达到精确控制齿轮泵的转数，从而实现精确计量的目的 ，灌装容量范围很大，且可方便地任意调整，适 应各种大小容器 装机械经过多年的奋斗，取得了长足的进步。但是从整体上看和外国的设备还是存在着很大的差距，如产量不高、运行不稳定、零部件标准化低等 。面对诸多的发展机遇和挑战，包括作者在内，我们在提高自身水平的同时，明确今后发展思路很有必要。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文 4 量泵式灌装机 简介 所谓 定量泵式灌装机即压力法灌装机，压力法灌装机是利用外部的机械压力将液体产品充填到包装容器内部的机器。它适用于灌装粘稠性物料，例如：牙膏、番茄酱、豆瓣酱、香脂等。 全自灌装 贴标 包 装机是 近年开发使用的一种多功能多用途包装机型，它集灌装、充填物料、抽真空、充气、旋盖、贴标 等功能于一体，在一台机械设备上具备了一条包装生产线的功能 1。对食品生产等使用厂家来说，无需事先制盒或向制盒厂订购包装盒，把多个工序集中在一起一次完成。可见这类机型的性能强，适用性广，包装形式多样，可广泛应用于各种食品、 化妆品、药品 等包装领域。 定量泵式灌装机采用轮盘式灌装 ，本机的主运动方向为立式，故占地小，结构紧凑，适于小件多品种产品的生产。 课题研究的主要内容 本课题的 主要 研究 内容 是 在现有 定量泵式 灌装 机 的 基础上，设计一个结构较为简单、产品生产效率适中 、质量合格 定量泵式灌装机 。 研究整机的连续化生产； 定量充填器配合完成精确充填。 作者具体设计分析了 定量泵式灌装机 的 传动系统、瓶子升降 机构、 灌装机构、计量活塞机构、送瓶出瓶 机构 等 各个组成部分的结构以及 性能 特点，最终设计出一种适合 高粘度流体灌装 包装 的 定量泵式灌装机 。 量泵式灌装 机的 发展趋势 近年来，我国包装机虽然采用了一些 具有智能控制功能的仪表，但总体来说，大多数还是低水平的机电控制，还没有带有数据储存、采集、修正功能的机器。 反观技术领先国家的包装产 业发展，以 德国 的 包装机械制造厂商和设计部门 为例，他们近年为适应客户多元化、高效率的 要求 开始着重于 ： （ 1） 提高流程自动化 ： 每个机械手均由单独电脑控 制，一台包装机械为完成复杂的包装动作，需由多个机械手完成；机械手对材质及厚度具有 高分辨能力。 （ 2）努力 寻求提高生产率 的 途径 ， 降低工艺流程成本 。 （ 3） 采用连续工作或多头工作方式 、降低废品率、提供故障分析系统、使产品生产机械和包装机械一体化。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 5 （ 4） 适应包装市场变化 、 注重设备柔性灵活性 （ 量的灵活性 、构造 灵活性 、供货 灵活性 ）。 纵观国际包装业发展情况，推动包装业技术 发展的主要动因有经济形势变化、人口结构变化、市场区别性、消费与市场安全考虑、包装材料与容器制品的发展、包装机械设备进步、数字化技术、电子组合技术等。 今后用户最希望的包装机械性能可归纳为：柔性与组合性好；操作速度高；劳工时间少（包括维修、改型）；自动化程度高；可靠性高；占地空间小；节省资源。 为此，中国包装机械企业必须重视采用各种先进技术，努力开发机械、电子、气液、生物、光、磁等在包装中的应用。重点在工作效率、资源利用、节省资源、高性能上下功夫，淘汰一批高消耗低效率的产品。作为现代制造业，必须加快产业的 信息化改造。 课题研究的创新点 本课题 研究 的创新点在于 ： 1、 全自动灌装机有一套严格的工艺程序，何时进瓶、出瓶，什么时候灌装头上升、下降，什么时候灌装，灌装料量多少，进瓶时的传送带速度，出瓶时的传送带速度，加速时间，减速时间等，都有严格的要求。系统不但有高精确度的时间和液位控制，而且还有调速、汽缸进出、 升降等功能。 2、 根据工艺的要求，除了能实现全自动化外，还能实现手动操作。为了满足上述要求，如果采用常规的仪表和继电控制，那么，系统不但复杂、繁琐，而且可靠性等也相应降低。采用 ，不仅能有效地解决上述问题，而且在触摸屏上能显示灌装速都通过触摸屏保存。度、产量，能调整每步工艺之间的时间，系统的可靠性、可操作性、可视性都有了很大的提高。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文 6 第 二 章 定量泵式灌装机 总体设计 定量泵式灌装机 的 设计思想 定量泵式灌装机 是现代包装产业比较先进、比较 理想的包装设备之一，与其它包装设备相比，有着许多不可替代的优越性。经过 灌装 包装 的 食品 ，不仅实现了产品对包装运输的基本要求 ，还具有很高的 方便性和适用性 ， 适于再次使用 、销售商储运及销售展示等 。 根据 本课题的研究内容和 要求 ,作者 综合考虑 了 生产的 安全性、实用性、经济性的同时 ,注重 了 定量泵式灌装 包装 机器设计的创新 ,在满足 各方面技术 要求的同时 ,寻求 了一种 更经济的设计方法 。 量泵式灌装机 整体 设计 方案的选择 定量泵式灌装机 包装机的主要结构包括：加热机构、成型机构、充填机构、热合机构、传动机构、供送机构、电子控制系统等。 塑料片材经加热辊加热后，随即被真空成型辊的凹模吸入成型为泡状， 在 被冷却定型 的同时 ， 食品 自动充填到泡状容器中。当运行到热封辊处，被铝箔覆盖、封合， 随后脱模。 此 类型 包装机能够 用一台机器 实现流水线的快速生产，可以有效的提高生产效率 ，同时降低了工人的劳动强度、生产成本，是包装行业优质的机器设备。可 广泛 应用于医药行业。 量泵式灌装机 的 技术条件 按照中华人民共和国机械行业标准对作者设计的 定量泵式灌装机 包装机进行技术条件的测定 1： 1、 包装机应能根据用户要求 ， 在一定范围内对包装板块尺寸 、 包装物件排列方式作适当调整。 2、 包装机气控系统、真空系统、冷却系统不 得有渗漏现象。 3、 包装机正常运转时 ， 各运动部位和机构的动作转换应灵活可靠 ,无卡滞现象。 4、 包装机 应有打批号装置 。 5、 包装机正常工作时无异常声 ， 其工作噪声不大于 85) 。 6、 包装成品外观质量应符合表 2要求。 7、 电气系统安全可靠 , 操作时应灵敏准确。 8、 包装机的电路系统应有连续可靠的接地电路 ， 并应符合 1996 中 9、 包装机的动力电路导线与保护电路之间施加 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 7 小于 1 10、 包装机应能承受 50000 无击穿或闪烁现象。 11、 包装机上应有清晰醒目的操纵、润滑、安全或警告等多种标志 ,安全标志应符合 894和 6179 的规定。 12、 包装机应装有安全防护装置并应符合 1994 中第 4 章规定。 13、 包装机与被包装物及包装材料相接触的表面应采用不锈、无毒及化学性能稳定的材料制造。 14、 包装机润滑系统、气控系统不得污染被包装物。 15、 包装机可用度 (A) 值不小于 85%。 16、 包装机从开始使用起到第一次大修 , 累计工作时间不少于 8000h。 17、 涂漆表面应完整、光亮、色调均匀 ,不允许有斑点、皱纹、起泡、脱落和明显划伤等缺陷。 18、 外露不锈钢零件表面应平整、光洁。 19、 其它外露零件表面应作防锈处理。 量泵 式灌装机 的总体设计 量泵式灌装机 工艺 流程 本研究的 定量泵式灌装机 包装机应用于 大黏度流体如酱类 的 包装，此 压力灌装 包装 工艺 流程为 ： 瓶子经传送带传入，星型拨轮将传送带上的瓶子转入灌装转盘，托平机构利用升成轨道托起瓶子。活塞往复运动将储酱缸内的液料压入灌装阀，升起的瓶子顶开灌装阀，活塞将液料压入瓶中，经降瓶机构轨道瓶子转出，星型拨轮将瓶子拨回传送带上， 完成整个包装过程。 图 1 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文 8 图 2 量泵式灌装机 的 进瓶 装置 定量泵式灌装机 是灌装生产线中的一部分，前面要连接瓶子清洗机器，瓶子通过传送 带传入定量泵式灌装机，在通过传送带传到下一步工序。关于瓶子送传送到到灌装转盘，作者设计了星型波轮结构，将瓶子拨入灌装轨道。 装机 的 灌装 方 式 灌装 方法可分为以下四种： 常压灌装：在常压下将液体产品填充到包装容器中。它只适宜灌装低黏度不含气的产品，如白酒、醋、酱油等。 负压灌装：先将包装容器抽气形成负压，然后再将产品填充到包装容器内。其中压差式负压灌装机储液箱内处于常压，只对包装容器抽气时之形成负压，依靠储液箱和待灌容器之间的压力差将液体产品充填到包装容器 ；重力式负压灌装机将储液箱和包装容器都 抽气形成负压，液体产品依靠本身的自重填充到包装容器内。 等压灌装：先向包装容器充气，使其内部的气体压力和储液箱内的气体压力相等，然后将液体产品充填到包装容器内。它适用于灌装含气饮料和含气的酒类，例如汽水、可口可乐、啤酒、汽酒等。它可以包装灌装产品的质量和计量精度。 压力灌装：压力灌装是利用外部的机械压力将液体产品充填到包装容器。它适用于灌装粘稠性物料，例如牙膏、番茄酱、豆瓣酱、香脂等。 针对此次 食品 黏度大的特点，作者拟采用压力灌装 。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 9 量泵式灌装机灌装阀的设计 图 3 灌装阀结构 活塞式灌 装阀的结构如图所示。灌装阀中有圆柱形滑阀 5，在滑阀上有月牙形凹槽，凹槽的大小能同时覆盖酱箱下面的通道 ，使储酱箱和活塞体相通。当滑阀上升时 ，储酱箱的通道 塞体上的通道 相通。灌装机工作时，活塞杆在凸轮的作用下下降，通道 相通，液料由储酱箱 1底部的通道 的月牙形凹槽 6和通道 当空瓶进至瓶托上，瓶托由凸轮作用上升，瓶口顶住灌装头 8和滑阀 5上升，滑阀覆盖住通道 A，同时接通灌装阀通道 。此时活塞在凸轮的作用下上升，将活塞计量室 内液料压入瓶内，瓶内的空气由灌装头上的空隙排出，当活塞上移到最高点处完成一次灌装。 紧接着装满酱料的瓶子在凸轮作用下向下移动，同时滑阀 5在弹簧作用下复位，滑阀弧形凹槽再次接通通道 ，储酱箱的酱料有储酱箱流入活塞内，活塞杆也同时在凸轮作用下下移，进行下一次灌装。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文 10 量泵式灌装机 的 升瓶 装置 瓶子需按灌装过程需要，由瓶托把瓶子升到规定位置，灌装满后再降下来，由后面的星型拨轮送至下工位或压盖机上。 图 4 灌装阀结构 弹簧 1 保证升瓶机构平稳运行，减少震动，避免瓶子受到冲击。 滚轮 2使升瓶机构沿轨道 3正确 运行。 另外还可采用气动式瓶子升降机构，这种瓶子升降机构在发生事故时，瓶子会卡住，压缩空气好比弹簧一样白压缩，从而使瓶子不会被挤坏。因此比不带气缸，只是考曲线板升降的老式刚性升降机构安全可靠。由于下降采用曲线板控制，运动平稳，这点又优于只用气动升降，而无曲线板的纯气动升降机构。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 11 量泵式灌装机 包装 机的 活塞 装置 图 4 灌装阀结构 1 2 3 4 5 6 7正常工作时，活塞的运动工程如图 4所示：活塞在定圆柱凸轮的作用下做垂直 移动。当滚轮 2沿 塞下降，酱料被吸入活塞体内。当滚轮沿线路 塞停止运动。滚轮沿线路 活塞压酱到空瓶内或回流到储酱箱内。 图 5 活塞导轨机 构 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文 12 量泵式灌装机 包装机的主要技术参数 定量泵式灌装机 包装机的主要 技术指标 为： 30 10010量法 220公斤 380V/50装瓶颈 20800 宽 高） 1244 3591 200量泵式灌装机 包装机的 保护与维修 为延长机器的使用寿命，保证包装产品质量， 应定期对机器进行必要的维护和保养。维修和保养的内容主要包括清理、 润滑、调整、检查和修理 1。 1、 清理 对机器在使用中产生的一些灰尘和余屑应及时进行清理，否则会干扰机器的正常工作。清理的重点应是辊子、热封和成型部件，因为这些部件最容易粘接熔化的塑料膜和灰尘。如果辊子上沾有熔化的薄膜或其它污垢，就会影响辊子的正常运转，甚至会使包装材 料粘附在辊子上无法前进；如果热封和成型部件粘上熔化的薄膜，会降低成型和热封效率及包装封合质量，因此应经常对这些部件进行清理。 2、 润滑 良好的润滑对机器的正常运转是非常重要的。应严格按照机器的润滑表或使用说明书的要求，使用规定的润滑剂定期进行润滑。经常摩擦的部位，应每天滴 1润滑油；链轮和链条应保持有一层油膜；轴承应定期补充油脂。润滑油池要保持一定的油面高度，并按规定定期更换润滑油。有些机器备有自动 加油装置，对这些装置要经常进行检查，以避免由于喷咀堵塞、油管损坏或其它原因导致的运动机构卡死现象。 3、 调整 机器调整正确与否，与机器的正常运转和包装质量的保证有很大关系。机器大修后，投产前，应进行全面仔细地调整。热成型温度、加热时间，将直接影响成型容器的质量及生产效率，在保证成型质量的前提下，应尽量缩短加热买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 13 时间，以提高生产效率。一般在实际操作时，先根据塑料膜的种类和厚度仔细进行调整试验，将塑料片在确定的加热条件下能成型具有较锐棱角的正方形容器而没有可见的缺陷出现时所需的加热时间为最短的加热时间。盖封时的加热温度、封合时间和施加压力对容器的封口质量有很大影响，同样也要调整适当。各执行部件的动作必须协调同步，才 能保证机器平稳高效运转。 4、 检修 在机器运转期间，要经常进行检查，以便及时发现故障并随时排除。如机器有不正常的噪音和撞击 声，应及时停机检查；发现螺钉松动、链条松弛，应及时紧固和张紧；冷却系统工作不正常或有漏水现 象，应及时维修。特别是在清理和润 滑时，可以认真检查机器各运动部 件的磨损情况，并及时更换磨损件。买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文 14 第 三 章 定量泵式灌装机 包装机 典型零件 的 设计与校核 机的 选择 送装置电机的选择 1、 选择电动机类型 按已知工作效率 和要求， 考虑同类型包装机械的选用情况，作者 选用 相异步 32 2、 选择电动机的容量 工作机所需功率按如下公式 1000 计算， 式中， F=700N（根据 药用包装学中的相关数据 ） ， v=30 90 s，工作机的效率w=入上式得： 电动机的输出功按下式计算 式中， 为电动机至工作机轴的传动装置总效率 由 2， 由 机械设计课程设计手册 表 链传动效率 95.0b，滚动轴承效率 995.0c， 8级精度齿轮传动效率 97.0g，联轴器效率 98.0c，则 故， 0 1 2 . 3 30 . 9 W 因载荷平稳，电动机额定功率 需略大于 可， 所以 选电动机的额买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 15 定功率 3、 确定电动机的转速 根据本机选用的麦奇电机微型齿轮减速电机相关参数， 减速比为 40， 工作机轴转速为W 1410n 3 5 . 2 5 r / m i 动装置的总传动比 传动装置的总传动比 5 . 2 5i 5 . 8 7 5 轮 的设计 设计计算内容 一、 初始条件 名称 数值 单位 电机功率 千瓦（ W） 小带轮转速 转 /分（ r/ 大带轮转速 转 /分（ r/ 初定轴间距 220 毫米（ 二、 设计结果 名称 数值 单位 带形 A 无 小带轮基准直径 毫米（ 大带轮基准直径 毫米（ 带长 毫米（ 实际轴间距 毫米（ 小带轮包角 度 V 带的根数 5 无 带轮宽度 毫米（ 单根 V 带的预紧力 牛顿（ N） 作用在轴上的力 牛顿（ N） 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文 16 三、 带轮轮缘参数 名称 符号 数值 单位 带轮结构形式 无 实心轮 无 辅板厚度 无 无 无 槽型 无 A 无 基准宽度 毫米（ 基准线上槽深 毫米（ 基准线下槽深 毫米（ 槽间距 e 毫米（ 槽间距上偏差 无 毫米（ 槽间 距下偏差 无 毫米（ 第一槽对称面至端面的距离 f 毫米（ 第一槽对称面至端面的距离上偏差 无 毫米（ 第一槽对称面至端面的距离下偏差 无 毫米（ 轮 的 设计与 校核 设计计算内容 结果 1、 选择齿轮材料和热处理、精度等级、齿轮齿数 考虑到具体应用环境和生产效率等因素，要求结构紧凑，使用寿命较长， 齿面啮合类型 选择为 硬齿面 ，大小齿轮材料用40面淬火，齿面硬度 45 508 级精度。 齿轮 1布置形式 为 非对称布置（轴钢性较大） ； 齿轮 2 布置形式 为 悬臂布置 。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 17 一、设计信息 设计者 安琪 设计单位 林大学 设计日期 008计时间 2:34:33 二、设计参数 传递功率 P=3 (传递转矩 T=(齿轮 1 转速 (r/齿轮 2 转速 (r/传动比 i=动机载荷特性 微振动 工作机载荷特性 匀平稳 预定寿命 H=10000 (小时 ) 三、布置与结构 结构形式 式 齿轮 1 布置形式 间轴上两齿轮（异侧啮合） 齿轮 2 布置形式 臂布置 四、材料及热处理 齿面 啮合类型 齿面 热处理质量级别 Q=轮 1