矿泉水【果汁及纯净水】新式灌装机的设计与工程分析【优秀】【word+9张CAD图纸】【毕设】

矿泉水、果汁以及纯净水新式灌装机的设计与工程分析

新式灌装机的设计与工程分析

矿泉水新式灌装机的设计与工程分析

果汁新式灌装机的设计与工程分析

纯净水新式灌装机的设计与工程分析

新式液体灌装机的设计与工程分析

新式无气液体灌装机的设计与工程分析

矿泉水、果汁以及纯净水新式灌装机的设计与工程分析【优秀】【word+9张CAD图纸】【毕业设计】

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1装配图A0.dxf

2装配图A3.dxf

3中心轴A2.dxf

4大齿轮A1.dxf

5小齿轮A1.dxf

6锥齿轮A1.dxf

7带轮A3.dxf

8拨瓶轮A3.dxf

9螺旋限位器A3.dxf

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无锡太湖学院

毕 业 设 计论 文 任 务 书

一、题目及专题：

1、题目　　       新式灌装机的设计与工程分析         　　

2、专题　                                              　

二、课题来源及选题依据

   随着现代科学技术的飞速发展,人民的生活水平显著提高,消费习惯也发生了巨大的变化。人们开始对消费品的包装提出了更高的要求,而在包装行业中所占比例最大的就是液态产品的包装。因为它涉及各行各业各品种，如饮料、调味品、药品、农药乳剂、化工产品、化妆品等,要满足日益增长的液体产品的需要,就应大力发展液体产品的包装机械。                          

   灌装机是酒水、饮料类等食品加工行业的关键设备之一。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。因此实现灌装机械化和建立现代包装工业，将会更好地适应市场的实际需要，更加合理地利用劳动力，为社会多创造财富。                                                        

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：

① 熟悉液体灌装机的发展历程，并了解国内研究概况、水平、发展趋势及应  

  用前景等；                                                      

② 熟悉灌装机的工作原理以及各个主要部分的工作性能；                

③ 掌握分析完成对各个部件选择与设计的基本思想和开发思路，对系统的各

  个组成机构进行一系列的分析；                                    

④ 掌握对各零部件的选型、计算、结构强度校核的能力；                

⑤ 熟练使用UG绘图软件绘制三维立体图，并绘制出处各部件的装配工程图

  及零件工程图；                                                  

摘  要

在科学技术日益发展的今天，灌装行业越来越受到人们的关注。灌装行业的发展直接影响到液体灌装的精度，精准的灌装量不仅体现了灌装机械的发展水平，也是对消费者权益的一种保护。

本次设计的灌装机主要适应用矿泉水、果汁以及纯净水等无气液体的灌装，它具有操作简单、成本低廉及可批量生产等特点，可适用于一些中小企业的灌装生产。它的主要机构有一下几个：供料装置、供瓶装置、托瓶机构、瓶高调节装置以及灌装阀，此外，它的正常运转还需要靠传动系统的带动。它基本的设计方案是：灌装整体布局是呈立式、旋转型，由洗瓶器出来的瓶子通过传送带传送给供瓶装置，由它分瓶、送瓶给托瓶机构；灌装机的液箱内安装有灌装阀，阀头的喇叭口对准了每一个待灌瓶，液箱内的液体由供料装置供给，液体经供料装置供到液箱中，再通过灌装阀流入每一个空瓶内；待瓶灌满后，再由供瓶装置的星形拨轮拨到传送带然后传送出，运送到下一个工序。

本文从灌装机的基本理论、基本工作原理、基本工作结构以及传动部分的设计上作了阐述，并利用UG软件绘制三维图，从而更直观的反应整体效果。

   关键词：灌装机；灌装阀；星形拨轮；传动装置；

Abstract

   Today, with the development of science and technology , the filling industry has been paid more and more attention. The development of filling industry 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 juice 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 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 device 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 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 theory, 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  录

摘  要III

AbstractIV

目  录V

1 绪论1

1.1本课题的设计内容和意义1

1.2本课题的国内外发展概况1

1.3本课题应达到的要求2

2 液体灌装机主体机构的方案设计3

2.1 灌装机的概述3

2.1.1 液体灌装机的分类3

2.1.2 液体灌装机的选择原则5

2.1.3 灌装的基本方法5

2.2 灌装机的总体方案6

2.3 灌装机的供料装置7

2.4 灌装机的供瓶装置8

2.4.1 螺旋限位装置8

2.4.2 星形拨瓶轮装置8

2.5 灌装机的托瓶机构9

2.6 灌装机的灌装阀10

2.6.1灌装阀的定量方法10

2.6.2 灌装阀的灌装原理12

2.6.3 灌装阀的密封13

3 灌装机传动部分的设计计算14

3.1 电动机的选择14

3.2 减速器的选择15

3.3 带传动的设计15

3.4 中心轴的设计18

3.4.1 中心轴的材料18

3.4.2 中心轴的安装19

3.4.3 中心轴的结构尺寸20

3.4.4 中心轴的计算21

3.4.5 轴上键的选择23

3.5 中心轴齿轮的设计24

3.5.1 齿轮的材料24

3.5.2 齿轮的计算25

3.6 锥齿轮的设计计算30

3.7 本章小结35

4 灌装机的设备调试与维护36

4.1设备调试36

4.2设备维护36

5 结论与展望38

5.1结论38

5.2不足之处及未来展望38

致  谢39

参考文献40

1 绪论

1.1 本课题的设计内容和意义

食品包装是生产生活中必不可少的一个环节，其中液体饮料的灌装占据了很大一块市场。它在人们的生活中占据的地位的提高，也带动了灌装机械的发展。灌装机作为液体包装的主要设备，它的研究水平近年来也随着科技的发展，也有了很大的提高。

近半个多世纪以来，随着人们生产与流通日益社会化、现代化，灌装行业正以崭新的面貌为人们所重视。在国内外，灌装产业已涉及各行各业，对人们生活、国家经济以及国防建设都有深刻的影响，甚至在现实生活中出现了过去难以想象的新场景，灌装机的出现使液体的灌装过程更加方便、快捷，更加自动化。

   我国饮料、乳品、啤酒市场得到长期发展的同时也带动了包装机械业的飞速发展。自从上世纪80年代开始，中国每年都要进口大量的饮料、乳品和啤酒包装机械，至今引进的势头仍然是有增无减。这些机械大多是高速自动化生产线，可靠性强，产量高，部分设备是当今世界最为先进的机型。这些生产线的引进，使中国部分饮料、乳品和啤酒企业的包装水平得以与发达国家同步发展。目前，品包装机械的产值在300亿元人民币左右，而每年进口的食品包装机械约10亿美元。其中饮料、乳品和啤酒包装机械占有相当大的比重[1]。

灌装是食品生产中重要的环节，而矿泉水及其他无气液体饮料在人们的生活中占据了重要的地位，从而也带动了灌装机械的发展。本设计是针对矿泉水、果汁等无气饮料的灌装设备的设计，它的主体部分包括6大部分：供料装置、灌装阀、托瓶机构、供瓶装置、瓶高调节装置以及进出瓶装置，其中进出瓶装置又包括进瓶螺旋限位装置、进瓶拨轮装置以及出瓶拨轮装置。除主体部分外，还有传动部分，本设计主要对进出瓶装置以及传动部分的计算及校核，使之能够符合工作要求，满足生产需要。

大量事实表明，实现灌装行业的机械化和自动化，尤其是实现高度灵活的自动包装线，不仅体现了现代生产的发展方向，同时也可以获得巨大的经济利益。

(a)能增加品种花色，提高产品质量，增强市场的竞争能力；

(b)能改善劳动条件，降低环境污染，改善生活质量；

(c)能节约材料，降低成本，增加材料的利用率；

(d)能提高生产效率，加速产品的不断更新换代。  

1.2 本课题的国内外发展概况

灌装方法的产生源自于人类开始采用容器盛装液体以后。19世纪末到20世纪初之前，人们通常使用水罐或水杓的方法进行人工灌装或直接将容器浸入液料中进行灌装。大约在1980年，美国的Horix、Kiefer和U.S.BottLers等三家公司开始制造容器灌装的机械装置。第一台商业型灌装机是由美国一家名为Kiefer公司制造的，Horix公司也在1920年首次制造了一款重力灌装机，被用于灌装番茄酱，时至今日这家公司仍生产灌装机。20年代初这几家公司着手生产回转式灌装机，其中U.S公司制造纯真空灌装机。20世纪以来，灌装机械工业迅速发展，那时灌装的速度取决于人工将瓶子对准灌装阀，等待瓶子灌完所需的时间。今天，回转式自动灌装机的生产能力己达每分钟2000瓶。

我国在解放前夕几乎没有灌装机械，灌装生产绝大部分处于手工操作阶段，非常落后。之后的70年代初，上海、北京、广州、青岛、烟台等地引进三十多条灌装线，其中有西德Seitz厂、意大利Simonazi公司、美国Merer公司、日本三菱公司，另外还有许多罗马尼亚灌装线。随后，我国广东轻工机械厂、北京酿酒机械厂、上海化工机械厂等许多家仿制了不少灌装线，初步改善了灌装生产的落后面貌，但灌装机械的发展与国际先进水平的差距仍很大[1]。为此，我国应根据自己的国情，吸收国外的先进技术，设计和生产出具有先进水平的灌装机，其发展趋势向高效化、自动化、节能化发展,，力图采用新技术、新材料,如计算机辅助设计、微机控制等，开创一代新型灌装机。

当今灌装机械制造水平的发展水平体现在灌装阀核心技术的发展水平上：从旧时重力灌装到如今先进的抽真空等压灌装、从以前平面阀密封结构到现在锥形阀密封结构。这些变化都体现了世界技术的进步与发展。我国灌装机械制造产业，经历了仿制、引进别国技术、消化吸收、自主创新、开发的过程，技术进步及创新开发的速度变快了，而且在不断缩小与国外先进技术之间的差距。

现代灌装技术的目标是追求自动化、高效、精确。精确的灌装量，灌装过程的高速、可靠，尽量小的液损，以及整条生产线的最优化控制，都由于电子技术的实际应用而成为可能。电子灌装阀灌装技术迅速发展是大势所趋。目前国外灌装机使用的电子阀有三种形式：探针式（液位传感器）电子阀、配置电磁流量计的电子阀、配置定量筒的电子阀。我国一些灌装设备制造厂也在开始研制适合中国国情的电子阀灌装机，但电子阀灌装机在我国的推广使用受到国产包装容器几何形状精度不高和电子器件水平的制约。

1.3 本课题应达到的要求

随着灌装机械竞争加剧，未来灌装行业将根据产业自动化趋势，朝着自主研发技术、高速包装机等方向进行，在技术发展上正朝着以下方向发展：

  （1）机械功能多元化。工商业产品已趋向精致化及多元化，在大环境变化下，多元化、弹性化且具有多种切换功能的包装机各种方能适应市场需求。

  （2）结构设计标准化、模组化。充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型。

  （3）控制智能化。目前包装机械厂家普遍使用PLC动力负载控制器，虽然PLC弹性很大，但仍未具有电脑（含软件）所拥有的强大功能。未来包装机械必须具备多功能化、调整操作简单等条件，基于电脑的智能型仪器将成为食品包装控制器的新趋势。

  （4）结构运动高精度化。结构设计及结构运动控制等事关包装机械性能的优劣，可通过马达、编码器及数字控制（NC）、动力负载控制（PLC）等高精密控制器来完成，并适度地做产品延伸，朝高科技产业的包装设备来研发[2]。

   由于本课题是机械专业的毕业课题，而我国目前包装机械行业的发展空间比较的大，研究包装机械方面的课题对我们个人发展以社会进步都有积极意义，它能培养和锻炼学生综合能力。一方面巩固、增长我们的专业知识，提高我们综合运用知识的能力，为以后的生产工作积累宝贵的经验；另一方面也使我们能在自己的课题上有所发现，有所改进，从而进行创新，提出一些具有建设指导性的意见。

2 液体灌装机主体机构的方案设计

2.1 灌装机的概述  

   灌装机广泛应用于食品工业中的矿泉水、啤酒和果汁饮料等产品的装填灌注，即将送来的空包装容器注满液体后，再分个运送出去。液体灌装机是液体包装生产线的核心设备．液体灌装过程中出现的冒泡、灌不满、液位偏高或偏低、增氧量和瓶颈空气超出标准等现象，都会直接导致液损的增加，从而增加了液体的包装成本。因此，灌装机灌装效果的好坏直接影响到企业的经济效益。下面我们先了解一下液体灌装机的基本要求和工作原理．然后再对影响灌装效果的一些主要因素做分析。

不含气液体灌装机的基本要求：

1、产品在正常工作时，灌装头(阀)在非灌装位置不应有滴漏现象。

2、各管路应畅通，且不应有渗漏现象。

3、产品应达到额定生产能力，在正常工作时，瓶损率应不大于0.05%。

4、产品在正常工作时，灌装容量应不少于公称容量，灌装液位差应不大于?±6mm。

5、灌装合格率应不小于98 %[3]。

液体灌装机是围绕灌装的工艺流程展开的，其工作原理是：从洗瓶机出来的洁净空瓶子由输瓶带送入灌装机的进瓶螺旋，由进瓶螺旋将挨个儿的瓶子以一定间距分开输送，再经进瓶拨瓶轮送至回转台上，使之在回转台上饶回转台中心轴回转。与此同时，液箱内的灌装阀的量杯上端和液箱出液口处阀高调节结构连接，它能随着导轨边旋转边上下运动，当瓶子进入回转台后，灌装阀的量杯沿导轨向下运动，从而使灌装阀的喇叭口紧压瓶口，使量杯中心导管接通，液体沿着导管流入瓶中。当瓶子旋转到一定位置时，量杯此时沿着导轨上升，上升到一定高度使得阀上的喇叭口与瓶口分离，导管被封死，液体不再下流，瓶子里的水也刚好灌至所需高度，然后再经由出瓶口处的拨瓶轮拨传送出去，流入下一步工序，这样便完成了整个灌装过程。

 2.1.1 液体灌装机的分类

  液体灌装机按灌装瓶的主要运动形式分类可分为以下：

  （1）旋转型灌装机

旋转型灌装机如图2.1，空瓶经洗瓶机洗净后由输送带输入灌装机的瓶输送部分，待灌瓶由输送部分或人工送入灌装机进瓶机构，瓶子由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装，转动近一周时瓶子己灌满，然后由转盘送入压盖机进行压盖，然后再由输送带输送成品。其中，瓶子在灌装过程中升降如图2.2。

图2.2 灌装机灌装过程展开示意图

   这种灌装机在食品、饮料行业应用最广泛,如汽水、果汁、啤酒、牛奶等的灌装,此机主要由供料装置、供瓶系装置、灌装阀、托瓶机构、瓶高调节装置、传动系统、机体、自控等部分所组成,其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作的关键[4]。这类灌装机相比于直线型灌装方式而言，在灌装速度精度上都有所提高，效率大大提高了。

 （2）直线型灌装机

　　直线型灌装机的流程图如图2.3，待灌装的空瓶从上一步操作（一般是洗瓶机）沿直线由传送带传送,进行成排灌装，凡送来一排空瓶由推瓶板向前推送一次,到送至灌液管的下方时,阀门打开进行灌装,间歇进行操作。灌完的瓶子再由传送地运至下一步流程，最后包装成品后完成。

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