直线型低粘度液体饮料灌装机设计【4张图/10300字】【优秀机械毕业设计论文】

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直线型低粘度液体饮料灌装机设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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A0-总装配图.dwg

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关键词：: 线型粘度液体饮料灌装设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。42页。10300字左右。

图纸共4张，如下所示
A0-总装配图.dwg
A1-减速器.dwg
A1-水箱.dwg
A3-低速级大齿轮.dwg

摘要

主要介绍了一种为液体饮料生产企业设计的自动灌装生产线。分析了定量常压式灌装设备的国内外现状，探讨了产品的市场开发背景，对设备的基本原理、结构设计以及各个子系统，如供送系统、灌装系统、控制系统以及执行系统的主要功能都作了详细介绍，论述了设备开发过程中采用的一些关键技术：采用继电器控制，系统控制简单方便；执行系统可靠性高、稳定性好；传感器的应用更是提高了设备的可靠性；抗干扰设计和一体化的设计简化了系统结构，降低了重量，节省了成本。
首先，通过对比和分析完成了对各个子系统环节的选择与设计的基本思想和开发思路；其次，对设备进行了准确度等级的检测实验和产品实例分析；最后，对系统的各个组成机构进行了整体一致性的分析和控制。设备具有精度高、速度快、稳定可靠、操作简单等优点。可广泛应用于饮料、药剂等低粘度液体的灌装，具有较高的应用价值和良好的市场前景。

关键词：灌装；直线型；低粘度

Abstract

Mainly introduces a kind of liquid beverage manufacturing enterprise design for the automatic filling line. Analyzes the quantitative atmospheric type filling equipment situation at home and abroad, and explore the product's market development background of equipment, the basic principles, structural design and the various subsystems, such as for conveying system, filling system, control system and implement the main functions of the system are discussed in detail, the equipment used in the process of development of some key techniques: use relay control, simple and convenient control system; Execution system reliability, high stability; Sensor applications more is to improve the reliability of equipments; Anti-interference design and the design of unifinication of simplified systems structure, reduce the weight, saving the cost.
Research results and main work include: first, through the comparison and analysis of each subsystem completed the selection and design of the link a basic idea and developing thinking; Secondly, the accuracy level of equipment of detection experiments and product example analysis; Finally, the system component agencies the overall consistency of analysis and control. Equipment has high accuracy, speed, stable and reliable, simple operation etc. Can be widely applied in beverage, pharmacy, etc low viscosity fluid filling, it has higher application value and good market prospect.

Key words ：filling；linear；low liquid

摘要 I
Abstract II

第1章绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.1.1 课题研究的背景 1
1.1.2 课题研究的目的和意义 1
1.2 国内外饮料灌装机械的发展概况 2
1.2.1 国外饮料灌装机的发展情况 2
1.2.2 国内饮料灌装机的发展情况 2
第2章灌装机械的总体结构设计 4
2.1 方案的提出 4
2.2 方案的拟定 4
2.2.1 灌装机类型的选择 4
2.2.2 灌装方法的选择 5
第3章液料供送系统的设计 6
3.1 输送管路的设计 6
3.2 灌装时间的计算 7
第4章传动系统的总体设计 9
4.1 板式输送机的设计计算 9
4.1.1 参数的选择和确定 9
4.1.2 牵引力的计算 9
4.1.3 输送机链轮的设计 11
4.2 电动机的选择 12
4.3 传动系统的运动和动力参数计 13
4.4 减速器的传动零件的设计计算 13
4.4.1 选定齿轮类型及材料 13
4.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 14
4.4.3 按齿根弯曲疲劳强度校核 16
4.4.4 几何尺寸计算 17
4.5 轴的结构设计 17
4.5.1 高速轴的设计及联轴器的选取 17
4.5.2 低速轴的设计及联轴器的选取 19
4.6 轴的强度校核 20
4.6.1 高速轴的强度校核 20
4.6.2 低速轴的强度校核 25
4.7 滚动轴承的强度校核 29
4.7.1 高速轴滚动轴承的强度校核 29
4.7.2 低速轴滚动轴承的强度校核 29
第5章控制系统的设计和选用 30
5.1 电器元件的选择 30
5.2 电气控制线路的设计 31
结论 34
致谢 35
参考文献 36

直线型低粘度液体饮料灌装机设计

内容简介：: I 摘要主要介绍了一种为液体饮料生产企业设计的自动灌装生产线。分析了定量常压式灌装设备的国内外现状，探讨了产品的市场开发背景，对设备的基本原理、结构设计以及各个子系统，如供送系统、灌装系统、控制系统以及执行系统的主要功能都作了详细介绍，论述了设备开发过程中采用的一些关键技术：采用继电器控制，系统控制简单方便；执行系统可靠性高、稳定性好；传感器的应用更是提高了设备的可靠性；抗干扰设计和一体化的设计简化了系统结构，降低了重量，节省了成本。首先，通过对比和分析完成了对各个子系统环节的选择与设计的基本思想和开发思路；其次，对设备进行了准确度等级的检测实验和产品实例分析；最后，对系统的各个组成机构进行了整体一致性的分析和控制。设备具有精度高、速度快、稳定可靠、操作简单等优点。可广泛应用于饮料、药剂等低粘度液体的灌装，具有较高的应用价值和良好的市场前景。关键词：灌装；直线型；低粘度 a of at s of as of in in of of is to of of of of of a of of of be in it 录摘要 . I . 1 章绪论 . 1 课题研究的背景及意义 . 1 课题研究的背景 . 1 课题研究的目的和意义 . 1 国内外饮料灌装机械的发展概况 . 2 国外饮料灌装机的发展情况 . 2 国内饮料灌装机的发展情况 . 2 第 2 章灌装机械的总体结构设计 . 4 方案的提出 . 4 方案的拟定 . 4 灌装机类型的选择 . 4 灌装方法的选择 . 5 第 3 章液料供送系统的设计 . 6 输送管路的设计 . 6 灌装时间的计算 . 7 第 4 章传动系统的总体设计 . 9 板式输送机的设计计算 . 9 参数的选择和确定 . 9 牵引力的计算 . 9 输送机链轮的设计 . 11 电动机的选择 . 12 传动系统的运动和动力参数计 . 13 减速器的传动零件的设计计算 . 13 选定齿轮类型及材料 . 13 按齿面接触疲劳强度设计 . 14 按齿根弯曲疲劳强度校核 . 15 几何尺寸计算 . 17 轴的结构设计 . 17 高速轴的设计及联轴器的选取 . 17 低速轴的设计及联轴器的选取 . 18 轴的强度校核 . 20 高速轴的强度校核 . 20 低速轴的强度校核 . 25 滚动轴承的强度校核 . 29 高速轴滚动轴承的强度校核 . 29 低速轴滚动轴承的强度校核 . 29 第 5 章控制系统的设计和选用 . 30 电器元件的选择 . 30 电气控制线路的设计 . 31 结论 . 34 致谢 . 35 参考文献 . 36 V . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 of !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of 未定义书签。 of 未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 of 未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of 未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 to 未定义书签。 to 未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of of 未定义书签。 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等；农药乳剂、化工产品的各种瓶装、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灌装机械。国内外饮料灌装机械的发展概况国外饮料灌装机的发展情况在饮料灌装机械设备方面，美国、德国、日本、意大利和英国的制造水平相对较高。这些设备呈现出新的发展动向：多功能同一台设备，可进行茶饮料、咖啡饮料和果汁饮料等多种饮料的热灌装；均可进行玻璃瓶与聚酯瓶的灌装。高速度、高产量：碳酸饮料灌装机的灌装速度最高达 2000 罐 /分，德国 H&K 公司、司、司，其灌装机的灌装阀分别达到 165 头、 144 头、 178 头。非碳酸饮料灌装机的灌装阀 50100 头，灌装速度最高达 1500 罐 /分。技术含量高、可靠性高：全线的自控水平高和全线效率高 3。在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数 4、计量精确。集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现。整套供应能力强：如一条饮料包装线，由微电脑件、控制软件、包装封盖配套组合，现实生产力与理论科技相结合。国内饮料灌装机的发展情况我国饮料灌装设备基本是在引进设备和技术的基础上发展起来的，经过引进和消化吸收，我国饮料灌装水平已有很大提高，特别是 150 瓶（罐） /分以上生产能力的灌装生产线基本可以成套供应，目前南京轻工机械厂、合肥轻工机械厂和广东轻工机械厂已能提供生产能力高达 600 瓶 /分的玻璃瓶和 600 罐 /分的易拉罐饮料或啤酒灌装生产线，主要设备包括灌装机 5、封罐机（压盖机、旋盖机）、纸箱包装机和杀菌机。灌装能力如下：灌装机 /封罐机头数： 18/4 、 30/6、 40/6、 60/8 ；灌装速度 6：罐 (瓶 )/分： 150、 300、 500、600。聚酯瓶灌装生产线基本与玻璃瓶灌装机 7通用，经过调整后，可以一机两用，灌装能力 8为 250为 24000 瓶 /时； 1250为 720 瓶 /时。中小3 规模的非充气饮料灌装线包括玻璃瓶灌装生产线和易拉罐灌装生产线，生产能力 40200 瓶（罐） /分 9 4 第 2 章灌装机械的总体结构设计方案的提出本设计由灌装水厂提出，设计要求 :对现有的直线型液体灌装机做一些技术上的改进 ,使直线型灌装生产线性能有大的提高 . 用途：包装低粘度的不含气体的液体饮料（如矿泉水、饮料等）包装规格：灌装矿泉水。灌装瓶规格：灌装体积为 550口直径 60 包装材料：塑料瓶灌装能力： 100000 瓶 /天灌装时间 : 12s/次设计要求：结构简单，成本低，工作稳定性较好，方便控制方案的拟定灌装机类型的选择按灌装瓶的主要运动形式可将灌装机分成：旋转型灌装机、直线型灌装机等。 1. 旋转型灌装机待罐瓶由传送系统（一般经洗瓶机由输送带输入或人工送入灌装机进瓶机构），瓶子由灌装机转盘带动绕主轴旋转运动进行连续灌装，转动近一周时瓶子以灌满，然后由转盘送入压盖机进行压盖。这种灌装机在食品饮料行业应用最广泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌装，此机主要由供料系统、供瓶系统、灌装阀、大转盘、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。 2. 直线型灌装机灌装瓶沿着平直的直线运动，进行成排灌装。凡送来一排空瓶由推瓶板5 向前推送一次，到送至灌装管的下方时，阀门打开进行灌装，间歇进行操作。这种灌装机相对旋转灌装机来讲，结构比较简单，制造方便，但占地面积比较大，而且间歇运动，生产能里的提高也受到一定限制，因此一般只用于无气液料类额灌装。方法比较：根据原始数据及灌装要求，选择直线型灌装机比较合理。灌装方法的选择各种液体产品的物理性质和化学性质均不相同，在灌装过程中，为了使产品的特性保持不变，必须采用不同的灌装方法。一般灌装机常采用下列几种灌装方法： 1. 常压法常压法也称纯重力法，即在常压下，液料依靠自重流进包装容器内。大部分能自由流动的不含气液料都可用此方法灌装，例如：白酒、矿泉水等低粘度液体。 2. 等压法等压法也称压力重力式灌装法，即在高于大气压的条件下，首先对包装容器充气，使之形成与储液箱内相等的气压，然后再依靠被灌装液料的自重流进包装容器内。这种方法普遍用于含气饮料，如：啤酒、汽水等的灌装。采用此种方法的灌装，可以减少这类产品中所含二氧化碳的损失，并能防止灌装过程中过量的起泡而影响产品质量和定量精度。 3. 压力法利用机械压力或气压，将被灌物料挤入包装容器内，这种方法主要用于灌装粘度较大的稠性物料，例如：番茄酱、牙膏等，有时也可用于汽水类软饮料的灌装，这时靠汽水本身的气压直接灌入未经充气等压的瓶内，从而提高了灌装速度，形成的泡沫因汽水中无胶体尚易消失，对灌装质量有一定影响，但不算太大。方法比较：考虑液体本身的工艺性能，如粘度、重度、含气性、挥发性等因素，采用常压法进行灌装。 6 第 3 章液料供送系统的设计输送管路的设计从储液槽到灌装机储液箱的输液管路一般均用圆管。设计时，首先要合理选择它的内径和壁厚。 1. 圆管内径、圆管的截面积 A = 4d2 u = 得： d = 4中 A 圆管截面积， d 输液管的内径， m； u 液料在管内的流速， m/s； V 体积流量， m3/s；可见，欲求 d 必先求 V 及 u。为此写出： V = （ 3 式中 W 管内质量流量， kg/s；液料密度， kg/ 每瓶灌装液料的质量， kg/ 灌装机最大生产能力， h；将数据代入公式（ 3中即： V = 40003600 1000 = m3/s 流速 u 可根据文献 17表得：自来水的流速 u=3m/s，则： 7 d = 4 = 20 在流量保持定值的条件下，虽然提高流速会使管径和设备投资费用都相应减少，但往往要增加输送液料所需的动力和操作费用。 2. 圆管壁厚圆管的壁厚一般根据他的面耐压和耐腐蚀等条件，按标准选用取 b=5 灌装时间的计算根据定量方法和灌装阀管口伸至瓶内位置的不同对灌装时间影响也不同。设定量杯的横截面积为定值内存液料距离管口的高度为 Z 时，其瞬时流量： q = g(z) 将上式转换为： g(z)则定量杯所存的液料全部注入瓶内所需的灌装时间： t = g(z)2g( （ 4 式中定量杯中充满液料时距离管口的高度， m；定量杯流完液料时距离管口的高度， m；将相关数据代入公式（ 4得： t =21460103)420103)2 208 ( 03 10+3 03 10+= s 根据设计要求可知，灌装时间满足使用要求。 9 第 4 章传动系统的总体设计板式输送机的设计计算参数的选择和确定 1. 底板宽度的确定对于有挡边的板式输送机： B = b+ （ 100150）式中 B 底板宽度， mm b 成件物品的最大横向尺寸，： B = 120+150 = 270. 挡边高度由文献 18表 13取挡边高度为 100. 运行速度由文献 18表 13取板式输送机运行速度 v=s 牵引力的计算 1. 输送机单位长度载荷的计算（ 1）对于承载分支 q = 2）对于空载分支 q = 中 q 承载分支上单位长度的载荷， kg/m q 空载分支上单位长度的载荷， kg/m 行走部分单位长度的质量， kg/m 底板上单位长度物料的质量， kg/m 10 B 底板宽度， m A 底板重量系数，由文献 18表 13得 A=40 单位物重， kg a 成件物的距离， m 则： 60 m 11kg/m q = 1 = m q = m 2. 牵引链的最小张力牵引链的最小张力可以取所选用的许用张力的 5 ，但单根链条的张力不得小于 500N 最小张力值可依据经验计算：（ 300B +2g 式中牵引链的最小张力， N 承载分支的水平投影长度， m g 重力加速度， g=：（ 300 30） 500 3. 牵引力的计算 P = 中 P 电动机功率， 1 功率备用系数，一般取驱动装置的传动效率， =： F = 1000 14 1 输送机链轮的设计根据减速器的输出轴进行设计计算。输送链水平布置，按低速设计。 1. 选择链轮齿数取从链轮齿数 1，大链轮的齿数为 z2=00/90 2. 确定计算功率由文献 20表 9得文献 20图 9得排链，则计算功率： = . 选择链条型号和节距根据 00r/文献 20图 9选 05B，其主要参数如表 4示表 4链的规格和主要参数号节距 p 滚子直径链节内宽轴直径链板高度距拉载荷 mm 5B 8 5 3 . 计算链节数和中心距初选中心距 3050)p=(3050) 8=240 400 00应链长节数为： 2(z22 链长节数 42 节。查文献 20表 9到中心距计算系数链传动的最大中心距为： a = (z2+ = . 计算链速 v，确定润滑方式 v = 000 = 700218601000 = m/s 12 由 v=s 和链号 05B，查文献 20图 9用定期人工润滑。 6. 计算压轴力效圆周力为： 1000 1000 链轮水平布置时的压轴力系数： 7. 链轮的主要尺寸 (1) 分度圆直径 d d = 80z )2= 82) 齿顶圆直径 da d+ 5 = 3) 齿根圆直径 df d = 4) 齿高 ha 5) 最大轴凸缘直径 dg p() 电动机的选择设计一级直齿圆柱齿轮减速器，根据输送机的牵引力 F=14行速度 v=s，初步计算出输送机所需的功率 P=14，选用型号为三相异步电动机，其额定转速 n=2880r/额定功率大转矩 T=m，传递效率 =外形尺寸：长宽高 =380 205 245 13 传动系统的运动和动力参数计传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算传动比： i = 2880700 = 轴（减速器高速轴） 2880 r/1 = c 式中 c 联轴器传递效率，查文献 19表 3 c=： 3 1 = 9550 9550 kN轴（减速器低速轴） 700 r/2 = c g 式中 g 8 级精度圆柱齿轮的传递效率，取 g=： 2 = 9550 9550 上述计算结果汇总见表 4 减速器的传动零件的设计计算选定齿轮类型及材料 1. 输送机为一般工作机器，速度不高，故选用 8 级精度。 2. 材料选择：由文献 20表 10择小齿轮材料 40质）硬度为280齿轮材料 45 钢（调质）硬度为 240者硬度差为 40 3. 初选小齿轮齿数 7，大齿轮齿数 z2=i17=整后取 0。 14 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式计算即： d 1 ( H)23 （ 4 1. 确定公式内的各计算数值 (1) 试选载荷系数 (2) 计算小齿轮传递的转矩。 9550 kN3) 由文献 20表 10取齿宽系数，两支承相对小齿轮做不对称布置取 d=1。 (4) 由文献 20表 10得材料的弹性影响系数 (5) 由文献 20图 10齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限00大齿轮的接触疲劳强度极限 50 (6) 计算应力循环次数。 60 602880 1(28300 15) = 010 09 (7) 由文献 20图 10接触疲劳寿命系数 (8) 计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1 安全系数 S=1 则： H1 = 00 = 540 H2 = 50 = 473 计算 (1) 试算小齿轮分度圆直径入 H中较小的值。 031 (23= 5 (2) 计算圆周速度 v。 v = 000 = 880601000 = m/s (3) 计算齿宽 b。 b = d 1 4) 计算齿宽与齿高之比 b/h。模数 : 齿高 : h = mm 5) 计算载荷系数。根据 v=s， 8 级精度，由文献 20图 10得动载荷系数齿轮；由文献 20表 10得使用系数；由文献 20表 10插值法查得八级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，由 b/h= 文献 20图 10 故载荷系数 K = 1 6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 d： 7) 计算模数 m。 m = 按齿根弯曲疲劳强度校核由弯曲疲劳强度的设计公式 16 m 2F)3 1 确定公式内的各计算数值 (1) 由文献 20图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 00齿轮的弯曲疲劳强度极限 802) 由文献 20图 10弯曲疲劳寿命系数 3) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S= : F1 = F2 = 4) 计算载荷系数 K K

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