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啤酒
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16头啤酒灌装生产线总体结构设计,16,啤酒,灌装,生产线,总体,灌装机
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编号xxxxxx毕业设计（论文）题目：16头啤酒灌装生产线总体结构设计学院机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：教授）（职称：）2017年5月27日xxxxx本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）16头啤酒灌装生产线总体结构设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：学号：作者姓名：2017年5月27日Error!Notextofspecifiedstyleindocument.I摘要科学技术日益发展的当前社会，灌装行业开始进入人们的视线。在这里面起主要作用的就是灌装机。它的技术水平可以体现出食品加工行业整体的发展情况和水平，同时液体灌装的产量和质量受到灌装行业发展的直接影响，较高的生产效率和成品品质足以体现出一台灌装机的设计发展水平。，因此灌装机在液体食品加工行业已经有了举足轻重的地位，本次设计的灌装生产线主要适用于啤酒的灌装生产，总体结构布局为旋转型。主要由灌装机、压盖机、星轮等一系列零部件组成。主要工作过程为洗净的瓶子由传送带传送入星轮，通过星轮的拨动挨个送入灌装生产线的灌装机部分，瓶子由上瓶机构做升降运动依次与灌装液箱中的灌装阀接触，液体由供料机构送入灌装阀再灌装进啤酒瓶中。整个生产线的正常运转由齿轮和带传动系统支持。以往的灌装生产机械存在结构单一、功能单一、受灌装容器的尺寸的限制较大和无法适用于多种类型液体的缺陷。因此本文主要对这些功能缺陷进行研究，设计出与以往不同灌装头数、不同灌装速度、不同传动系统的灌装机械，本灌装生产线结构简单易懂，操作起来较方便，能够满足中小型食品加工企业的生产需求。关键词：灌装生产线；压盖装置；星形拨轮；传动系统Error!Notextofspecifiedstyleindocument.IIABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,thefillingindustrybeginstoenterpeoplessight.Themainroleinthisisthefillingmachine.Itcanreflecttheleveloftechnologyinfoodprocessingindustryoveralldevelopmentlevelandatthesametime,theyieldandqualityoffillingliquidfillingisdirectlyinfluencedbythedevelopmentoftheindustry,highproductionefficiencyandqualityoftheproductsisenoughtoreflectafillingmachinedesigndevelopmentlevel.Therefore,fillingmachineintheliquidfoodprocessingindustryhasapivotalposition,Thedesignoffillingproductionlineismainlyapplicabletothefillingofbeerproduction,theoverallstructureofthelayoutoftherotarytype.Mainlybyfillingmachine,cappingmachine,wheelandaseriesofparts.Themainworkprocessforcleaningbottlesconveyedbytheconveyorbeltintothewheel,fillingmachineintothefillingproductionlinebyshiftingonebyoneofthestarwheel,contactthebottlefillingvalvemovementbybottlebodyinturnandfillinginthetank,theliquidfeedingmechanismintothefillingvalveandthenfillingintothebeerbottle.Thenormaloperationofthewholeproductionlineissupportedbythegearandbeltdrivesystem.Inthepast,thefillingmachinehasthedefectsofsinglestructure,singlefunction,largelimitationofthesizeofthefillingcontainer,andthedefectthattheutilitymodelcannotbeappliedtovarioustypesofliquid.Therefore,thispaperfocusesonthefunctionofthesedefectsisstudied,designedwithdifferentfillingmachinefillingheadnumber,differentfillingspeedsanddifferenttransmissionsystem,thefillingproductionlinehastheadvantagesofsimplestructure,convenientoperation,smallandmedium-sizedfoodprocessingenterprisestomeetproductionrequirements.Keywords:fillingproductionline;glanddevice;starwheel;transmissionsystemError!Notextofspecifiedstyleindocument.III目录摘要.IABSTRACT.II目录.III第1章绪论.11.1本课题的研究内容和意义.11.2国内外的发展概况.11.3本课题应达到的要求.2第2章灌装生产线的概述.32.1灌装生产线的类型.32.1.1直线型灌装机.32.1.2旋转型灌装机.32.1.3自动化灌装机.42.2灌装的基本原理.42.2.1灌装的基本方法.42.2.2定量方法.62.3本章小结.8第3章灌装生产线总体及各部件方案.93.1灌装生产线总体.93.2灌装生产线的供料机构.93.3灌装生产线的供瓶机构.103.3.1分件供送螺杆.103.3.2星轮.103.4灌装生产线的压盖机.113.5灌装线的生产线的传动系统.113.6本章小结.12第4章灌装生产线传动部分选择及计算.134.1选择电动机.134.2减速器的选择.144.3灌装机与压盖机的主轴设计.144.3.1主轴的材料选择.144.3.2主轴的结构.164.3.3轴的校核计算.174.3.4轴上的键的选择.184.4传动系统直齿锥齿轮的设计.194.4.1直齿锥齿轮的材料选择.194.4.2直齿锥齿轮的计算.19Error!Notextofspecifiedstyleindocument.IV4.4.3轴承的选取.284.5本章小结.28第5章灌装生产线设备的调试与后期维护.295.1设备调试.295.1.1环境要求.295.1.2主要部件的调整.295.2操作维护保养.29第6章结论与展望.316.1结论.316.2不足之处及未来展望.31参考文献.32致谢.33Error!Notextofspecifiedstyleindocument.Error!Notextofspecifiedstyleindocument.1第1章绪论1.1本课题的研究内容和意义当今社会，随着科学技术越来越多地运用到人们的生活中，经济飞速地发展，人们在消费品方面的需求程度的进步，灌装行业逐步步入大众的视线，灌装产业深入社会的各行各业，灌装机的出现更是推动了灌装行业的发展。人们的生活重心从一开始的传统食品慢慢转向液体类食品。人们在食品消费方面的需求正在逐渐放大，因此从二十世纪七十年代末期开始，每年都要从海外引入国内大量的饮料，液体灌装机械等设备，至今进口的趋势还在直线上升。这些机械中的大部分生产线都是自动化无需人工操作控制的高速生产线，因此与普通生产线比起来产量大，且具备高可靠性。这些生产线的引入，从一定意义上促使了我国食品行业中局部饮料、奶制品和啤酒生产企业包装自动化程度的提高，让其发展速度能够跟上发达国家的脚步。经过多年的发展，中国液体灌装的生产水平也获得了比较大的提高，其中一些食品配套生产设备（塑料饮料瓶、无菌包装成型设备和商标贴标机）吸取了国外先进技术后也获得了长足的发展。这些生产线已经能够满足大部分企业的生产需要，有些设备的技术能力完全能够取代海外出口国内的设备，甚至海外从我国进口的设备数量也每年在上升。至今为止，食品包装机械的产值大约为300亿人民币，从海外引入的食品包装机械在这些产值中占了约三十分之一。这些数字能够反应出在新世纪中食品行业在人们生活中所占的地位，食品加工行业在社会的发展中扮演着越来越重要的角色。1.2国内外的发展概况发展现代科学技术使得液体食品的包装不在局限于传统的加工灌装方式，开始向自动化、高速化方向发展。人们逐渐对消费的要求也变得比以往更严格，甚至对产品的外包装也提出了标准。在19世纪末20世纪初以前，人们那时通常使用的灌装方法是将容器浸入液料进行灌装，但这种方法存在卫生的问题。大约在1980年美国的Horix、Kiefer和U.S.BottLers等三家公司开始投入制造容器灌装的机械装置。这些公司中Kiefer公司制造了世界上第一台作为商业用途的灌装机。随着时间的推进，旧的灌装机的技术已经满足不了当时的社会生产需求，于是20世纪初新的结构样式的灌装机（旋转式灌装机）又由这几家公司动手研究生产出，而这里面U.S.BottLers公司制造的是纯真空灌装机。到目前为止，制造出的旋转式自动灌装机的灌装速度已经达到每分钟2000瓶。在我国灌装机械起步时间与国外相比相差较多，当时绝大部分的灌装生产都是采用人工进行灌装的操作方式，这与国外采用自动控制的生产方式进行灌装的速度相差巨大，因此产量常年得不到提高。20世纪70年代初，国外多家在灌装机械发展方面处于领先地位的公司的具有先进生产技术的灌装线被我国多地食品生产企业引进，用于在灌装生产方面的研究和食品加工。紧接着,我国许多家公司都仿制了很多灌装生产线用于灌装生产，可是核心的灌装线制造技术仍然掌握在国外公司手中，我国自主研制的灌装生产线依然有生产速度慢、生产过程中耗能高、次品率高的缺陷。为了解决这些问题，做到我国研xxxxxx学位论文2制的灌装生产线技术水平的真正提高，需要实地考察国外优秀的灌装生产线，大胆采用新的技术，新的材料用于灌装线的建设。如今灌装技术的目标朝着自动化、高效率、精确度高方向发展。而这一切的实现都需要凭借电子技术的应用。1.3本课题应达到的要求啤酒和其他碳酸饮料作为食品包装的标志性产物，与人们的生活息息相关，早已密不可分。在本次毕业设计中应该充分理解整个啤酒灌装生产线的工作过程，以及主要零部件的工作原理。通过对啤酒灌装生产线的每道工序的分析，来理解各部件的选择理念并确定符合自身设计能力的基础设计方案。在设计产品的同时要详细地了解灌装线工作的原理以及各过程的详细工作流程，结合对灌装机的总体结构和布置进行考虑，在保证产品的功能的基础的前提下，尽可能提高灌装的生产效率。在工作过程中发现问题，将所学知识运用到实际工作中，考验自身是否能够在原有的基础上提出可实现的意见，并实现创新。Error!Notextofspecifiedstyleindocument.Error!Notextofspecifiedstyleindocument.3第2章灌装生产线的概述2.1灌装生产线的类型液体灌装机械不只包括一种生产灌装设备，有些是用来清洗灌装容器的，有些是用来贴商标的，因此需要设计出不同形式的灌装设备来应对不同生产要求的灌装生产。液体灌装生产线是液体包装生产的核心设备，灌装机灌装效率的优劣直接影响到企业的经济收益。其中就啤酒灌装线而言，按照总体结构的不同和灌装型式的不同一般可分为三种灌装机1。2.1.1直线型灌装机定量灌装，上盖，将瓶盖拧紧，贴商标，待装盒装箱，1推瓶板，2限位拨，3、11、13传送带，4传送盘，5瓶子，6上盖机构，7料斗，8拧紧机构，9商标盒，10浆糊盒，12-推料板，14储液箱，15灌装管图2.1直线型灌装机总体结构图从总体结构图中可以看出此灌装机的工作方式为间歇灌装，此种类型的灌装机结构不够稳定，用料较省，因此制造方便，但是由于其整个生产工作线较长的特点，所需的占地面积较大。最大的缺陷就是由于是间歇运动，灌装周期较长，灌装的效率会大大受到折扣，一般只有无气液料灌装采用此方法。其局限性较大，只适用于小型规模的灌装生产。2.1.2旋转型灌装机图2.2旋转灌装机俯视图图2.3旋转灌装机展开示意图xxxxxx学位论文4洗净的瓶子由传送带传送送入进瓶星轮，瓶子通过进瓶星轮的拨动挨个送入灌装生产线的灌装机部分，瓶子由上瓶机构做升降运动依次与灌装液箱中的灌装阀接触。与此同时灌装阀开始工作，所需灌装的液体通过灌装阀流入啤酒瓶内，同时啤酒瓶与灌装机一起随着主轴转动，大约转动300度后啤酒瓶再星轮拨动进入压盖机进行压盖。再通过星轮拨入输出带输出成品。此旋转式灌装机不论在机械构造上，还是在性能上都在原先的技术上更进一步，它拥有准确的灌装量调节装置，且有机械和电气过载自动保护的装置。为了避免在灌装过程中因灌装阀的流速较快造成的液体翻泡现象，可以采取灌装阀口深入灌装瓶进行灌装的方式2。这类的灌装机在灌装行业中主要应用于果汁、调味品、洗涤用品、农药产品、医药类产品、石油产品等液体成品的灌装。而在本设计中主要应用于啤酒的灌装。与直线型灌装机相比具有占地面积小，不需要定位感应的优点，在总体结构上也比直线型更稳定。旋转型灌装机的灌装速度较快，不需要停顿，但在兼容性上直线型灌装机表现得更好。旋转型灌装机适用于中大型规模的生产，考虑到课题的要求，本次设计采用的就是旋转型灌装机。2.1.3自动化灌装机自动化灌装机一般分为：单机自动机和联合自动机，自动灌装机主要采用机械传动控制的方式，可以自动控制灌装容器的清洗、液体食品的灌装、灌装容器的压盖、贴商标和成品的装箱等一系列的工作。另外还能根据选取的灌装的方法的不同、不同结构样式的关闭装置及不同工作原理的定量装置等分成许多种分类方法。详细内容见表2-1表2-1灌装机的分类方法3序号分类型式型式、技术特性、灌装方法1按自动化程度分手工灌装机半自动灌装机单元自动灌装机液体包装联合自动机2按机械结构分单排式多排式旋转式旋转式3按灌装方法分真空灌装变液位的压力下灌装在液位高度不变的压力灌装在压力下灌装4按关闭装置分旋塞式阀门式滑阀式气阀式5按定量装置分定量杯定量液位高度定量定量泵定量安瓶定量2.2灌装的基本原理2.2.1灌装的基本方法常压灌装常压灌装，又称重力灌装，常压状态下，由于液体自身的重力作用会自动流进灌装容器中完成灌装，这类灌装方法属于最简单也是人们最开始时使用的灌装方法。目前为止流动性很好的液体灌装还在采用此方法。这种方法一般适用于不含气、不易挥发的液Error!Notextofspecifiedstyleindocument.Error!Notextofspecifiedstyleindocument.5体产品。如矿泉水、白酒、酱油、牛奶等4。图2.4常压工作图压力灌装压力灌装，是借助外界的压力，如机械压力、大气压等将液体食品压入灌装容器中。当压力灌装用于流动性较差的液体灌装时的灌装速度较快。所以一些粘稠性物料（牙膏、番茄酱、豆瓣酱、香脂）可以采用压力灌装，而有些受到容器结构和材料的限制的液体也适合采用压力灌装5。图2.5压力灌装图负压灌装当灌装容器内的气体被抽空，与外部形成压力差时进行灌装的方法，能减少灌装时进入容器内的空气，因此可以用于液体食品生产时的保鲜。同时灌装的速度也比一般的灌装方法快，适用于易变质的液体灌装，如果汁、果酱等。xxxxxx学位论文61.真空室2.吸气管3回液管4.灌装阀5.吸液管6.储液箱图2.6负压灌装图等压灌装等压灌装法也叫作压力重力式灌装法，也就是在往灌装容器内部充气，使其内部压力高于大气压力，当容器内的气压和灌装液箱内的气压相同时，依靠所灌装液体自身的重力流进包装容器内部。此方法可减少灌装过程中液体中二氧化碳的流失和防止气泡，保留了液体的品质亦可提高灌装过程的定量精度6。此方式广泛用于啤酒、汽水、含汽酒等含丰富二氧化碳的液体。图2.7等压灌装工作图虹吸法灌装虹吸法是使用虹吸管将液料从贮液箱吸入容器内，直到两个容器的液位相等。此方法很早以前就出现，属于最早的灌装方法，主要用到的原理就是虹吸原理。早期因为它设备简单、原理易懂，所以被人们广泛使用，但是发展至今由于其效率低，无法适应如今科学日益发展的现代社会。灌装生产速度也无法满足人们的需求。1虹吸管2浮子3灌装阀4灌装头5储液杯6储液箱7进液阀8进液管图2.8虹吸法灌装工作图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.Error!Notextofspecifiedstyleindocument.72.2.2定量方法在考虑灌装方法的同时也要顾及到定量的方法，这与灌装的精确度息息相关，不仅影响到成品的品质还影响企业的经济效益。常见的定量方法一般有以下四种：定量杯定量法先将所需灌装的啤酒倒入测量杯内进行测量，测量完成之后再从测量杯中将啤酒倒入所灌装的啤酒瓶中。如图2.7所示。图2.9定量杯定量法工作图控制液位定量法通过控制啤酒瓶内液体的高度来达到所需的啤酒灌装量，如图2.8所示。图2.10控制液位定量法工作图定量泵定量法通过外部压力如机械压力等将啤酒溶液压入活塞缸内进行定量，再注入啤酒瓶内，灌装量等于活塞缸内啤酒溶液的量，如图2.11所示。图2.11定量泵定量法工作图电子式计量法xxxxxx学位论文8此方法属于现代计量方法，在这中需要用到负载传感器，通过负载传感器一边灌装一边测量啤酒重量，此方法的灌装精度较高，如图2.12所示。图2.12电子式计量法工作图综上四种方法，定量杯定量法的定量精度较高，但因其结构较复制，所以制作成本也比其他几种要高。2.3本章小结本章主要简述了灌装生产线的类型和各种灌装方法、定量方法的原理，对灌装生产线的形成一个初步的认识，产生初步的设计理念。Error!Notextofspecifiedstyleindocument.Error!Notextofspecifiedstyleindocument.9第3章灌装生产线总体及各部件方案3.1灌装生产线总体本次设计的为旋转型灌装生产线，主要由传送带、供瓶机构、灌装机、压盖机、供料机构、传动系统等部分组成。这条生产线主要是用于啤酒的灌装生产，特点是灌装机的回转盘上有16个瓶位，可同时进行多瓶啤酒的灌装，适用于于中小规模的啤酒灌装生产。如图3.1所示，洗净的瓶子由传送带传送入进瓶星轮，通过进瓶星轮的拨动挨个送入灌装生产线的灌装机部分，瓶子由上瓶机构做升降运动依次与灌装液箱中的灌装阀接触，液体由供料机构送入灌装阀再灌装进啤酒瓶中。图3.1灌装生产线总体结构3.2灌装生产线的供料机构所需灌装的液料通过泵的吸取将其从储液箱抽出，通过管道流入到液箱中,再从液箱中的灌装阀灌装进入待灌容器中，整个供料系统按照此流程工作。一般在正式工作前还需要做准备工作，这是由之前提到的灌装时所采用的方法决定的，因灌装方法的不同，有时需要对储液箱进行抽气和充气工作。不同的灌装方法对应着不同的供料系统，不同的供料系统，灌装生产的速度和精度也有区别。总而言之，需要结合各方面的因素如液体的特性、产品加工的工艺要求、灌装机的结构特性等进行衡量选择。一般分为如下四大类：常压法灌装供料机构，即常压状态下进行灌装，此系统设计较简单真空法灌装供料机构，即需要将储液箱或者灌装容器中的气体抽空才能进行灌装，供料机构传送带灌装机压盖机供瓶机构传动系统xxxxxx学位论文10一般有两种，一种是将储液箱和灌装容器都抽空，依靠液体自身重力流入灌装容器中；另一种是只将灌装容器抽空，凭借容器内部和外部的形成的压力差和灌装液体自身的重力一起将灌装液体压入灌装容器内7。等压法灌装供料机构，即需要向储液箱和灌装容器内充气，当二者的压力相同时，凭借液体自身的重力流入容器内。压力法灌装供料机构，即需要借助外部的压力将液体压入容器内。其中如需要延长产品的保质期，减少液体的含氧量可以采用真空法，亦可根据实际情况将几种供料系统结合，做到灌装生产效率和产品质量的最大化。3.3灌装生产线的供瓶机构灌装生产线上的供瓶机构主要由两种构成，一种是分件供送螺杆，一种就是星轮。此方法取代了以往的人工送瓶，实现了生产效率的最大化。3.3.1分件供送螺杆如今，在食品包产业内，早已广泛采用多种不同类型的分件供送螺杆装置进行食品的生产包装。使用其的目的是按照所供送的物体的工艺要求，将规则或者不规则的物件以相同的速度、规则的方向和间距依次有序地输送到所要求的位置。在这过程中还可能需要按照实际生产要求完成间距调整、方向的调整、高度的调整等一系列的工作。为了适应日新月异的生产需求带来的包装容器的变化和生产设备的结构调整，分件供送螺杆的种类和功能也需要随之发生改变，并朝着多样性、通用性和高速化发展，且扩大在其他多个领域内的发展。分件供送螺杆如图3.2所示。图3.2分件供送螺杆从结构上看，有助于将啤酒瓶顺利地进入螺杆的工作区段，而另一端具有与啤酒瓶相同半径的圆弧过渡角，这样设计能方便与星轮同步衔接，而且为了使刚进入螺杆工作区段的啤酒瓶能平稳运动，设计成螺距相同的形状，这样啤酒瓶能更加平稳地进入工作区；且根据星轮的节距通常都大于两只啤酒瓶在传送带上相邻运动时的中心距，为减少啤酒瓶在出螺杆时由于自身惯性运动往前移动所产生的影响，为了啤酒瓶能平稳地与星轮衔接，需要采取多种方式，这样才能保证啤酒瓶能平稳地进入灌装机的上瓶机构，不至于出现误差，产生灌装精度的影响8。Error!Notextofspecifiedstyleindocument.Error!Notextofspecifiedstyleindocument.113.3.2星轮星轮是将从分件供送螺杆输送出来的啤酒瓶准确地拨送到灌装机的回转台上和从压盖机上出来的瓶子拨送到出传送带上。星轮一般等较软如酚醛层压板的材料制作，这样可以防止在与啤酒瓶接触时损坏啤酒瓶。星轮与星轮之间连接杆的距离按照啤酒瓶的高度确定。星轮中心内部的孔的大小根据转轴的直径确定。星轮如图3.3所示。图3.3星轮3.4灌装生产线的压盖机液体食品设生产结束成成品时，需要装进相应的包装容器并进行密封，防止其与外界空气直接接触（因空气中微生物较多，易受空气微生物的侵蚀而变质），以此来达到长期保存、销售和使用的目的。之前大致介绍了灌装时所采用的方法，而在这其中最为重要的就是瓶口的密封，如不能进行良好的瓶口密封，就算所用来灌装的容器再严密，也无法达到全年保存的目的。所以这也是啤酒灌装线中最重要的一道工序，这个环节做得不到位，前面的任何工作都会无用，任何劳动都会付之东流。此次设计的压盖机能够同时进行八个瓶子的压盖工作，比原先的四个工作压头多了四个，具有上盖效率高，上盖速度快，密封好，可以使瓶子与瓶盖之间几乎做到零间隙，在压盖过程中做到所灌装液体的零泄漏。压盖机如图3.4所示，压盖头如图3.5所示。图3.4压盖机图3.5压盖头xxxxxx学位论文123.5灌装线的生产线的传动系统本次设计的灌装生产线采用一台电动机，若干带轮和两对圆锥齿轮作为生产线的动力输出系统，这样设计的好处是能够保证啤酒瓶的输入、灌装、压盖等工作能保证在同一速度上，不会产生这一批次发啤酒瓶输送入，上一批次的还未完成灌装与压盖工作的现象，减少了因灌装瓶子在机器中的累积所产生的生产效率的流失，可以提高机器工作时的稳定性，增加机器寿命。传动系统如图3.6所示。图3.6传动系统3.6本章小结本章主要介绍了灌装生产线的总体结构及其他各部件的选择和设计原理，对各部件的结构和功能有一个较详细的理解，形成一个比较深刻的认识，给之后的设计改进和运动过程的计算作为一个铺垫。Error!Notextofspecifiedstyleindocument.Error!Notextofspecifiedstyleindocument.13第4章灌装生产线传动部分选择及计算4.1选择电动机在工业生产上一般都是三相交流电源，所以在设计生产过程中无特殊的要求时，都应该对应选择三相交流异步电动机。其中最常见的就是Y系列笼式三相异步交流电动机，特点就是工作效率高，结构相对简单，因此价格也较低，维护起来也更方便。可适用于各种不同的场合（不易燃易爆、没有腐蚀气体的环境等）9。因为电动机按照不同的方式可分为多类型，见表4-1所示，所以一般需要在按照实际的生产环境中选择电动机的结构型号。表4-1电动机的结构形式电动机的分类方式结构形式安装位置不同卧式电动机立式电动机防护方式不同开启式电动机防护式电动机封闭式电动机防爆式电动机在选择电动机功率的额定功率的时候要考虑电动机发热、过载和起动能力等三方面的因素。对于一般的电动机只要载荷无较大的变化，且能够在常温下长期运转的电动机，只需要确定电动机的额定功率就可以了。工作时电动机所需功率由机器工作时的工作阻力和运动过程中所需要的详细参数wP来确定。工作功率按以下公式计算所得出：（KW）或（KW）（4.1）950wwn10Fvw式中：F卷筒牵引力，N；v输送带的速度，m/s；T工作机主动轴的输出转矩，Nm；工作机主动轴的转速或卷筒轴的转速，r/min；wn因传动系统在传动过程中会有功率损耗，所以电动机的输出功率按照以下公式计算得出：（4.2）w（4.3）n.321式中：工作机主动轴所需功率，KWwP从电动机到灌装生产线之间的总效率，其中为各传动副和联轴n.321xxxxxx学位论文14器及各对轴承的效率，具体数值见机械设计课程设计。结合实际生产要求、实际运行的可行性，以及环保节能、后期维修保养所产生的费用和在整个生产线建设的预算成本等，综合考虑选择Y90S4型号的电动机，其额定功率为1.1KW，同步转速为1500r/min，满载转速1400r/min。4.2减速器的选择减速器是独立闭封的，是属于原动机和工作机之间的传动装置，是用来降低转速和增大转矩的，还有一种与之相反的是用来提高转速的，被称为增速器。减速器的种类也很多，按照不同的分类方式也可以分成多种不同的种类10。具体见表4-2。表4-2减速器种类分类方式种类名称传动的形式不同齿轮减速器蜗杆减速器行星减速器传动的级数不同单级减速器多级减速器传动的布置方式展开式分流式同轴式根据之前所选的电动机的型号，其满载转速为1400r/min，灌装生产线的生产能力40005000瓶/小时，因为本次所设计的灌装机的灌装阀数为16个，能同时进行16瓶啤酒的灌装。所以灌装机主轴的转速为（4.4）=4000500016=250312.5所以主轴转速为5r/min6r/min。由此得出灌装满一瓶的时间为0.9s，在根据本次设计中所设计的输送带的长度为850mm，计算得出输送带的速度为59mm/s。在选择减速器时首先需要假设工作主轴上大带轮与减速器上小带轮的传动比，5i电动机的小带轮与减速器上大带轮的传动比，再根据减速器上输入的转速为2i700r/min，输出的转速为25r/min。因此根据以上的条件，本次设计选择CW型的减速器，减速器的型号为CW63-20-IFJB/T7935-1999，该型号的减速器的额定输入转速为750r/min，额定的输入功率为1.32KW，计算出额定的输入转矩为252Nm。因为之前选择的电动机的功率为1.1KW，因此选择该型号的减速器可以符合设计要求。4.3灌装机与压盖机的主轴设计4.3.1主轴的材料选择本次设计中用来制造主动轴的材料主要以碳钢为主，钢轴的毛坯大多是以轧制圆钢和锻件为原加工材料的。由于碳钢的价格低廉，而且碳钢的对应力相对比较集中，并且其敏感性低，所以可以考虑采用机械行业中比较常用的热处理或化学处理的方法来提高其耐磨特性以及抗疲劳强度特性，所以综上所述，工业上广泛采用碳钢作为制造轴的材料，而在这些材料中Error!Notextofspecifiedstyleindocument.Error!Notextofspecifiedstyleindocument.15最常用的是45钢。注意点是在常温下工作，一般低于200的时候，各个种类的碳钢和合金钢的弹性模量都几乎相同，所以与轴的弯曲和扭转强度相比，轴的强度和耐磨性更适合作为选择钢的种类和加工方式时的依据11。但选择方式并不单一，在特殊生产环境下，也可以不按前面的依据。例如强度较低的钢材的刚度增加了主动轴的截面积后刚度就比未增加前的高出许多。工业中各种用来提高轴的特性如提高疲劳强度方面的方法，如淬火等热处理方法以及滚压等外表面强化处理方法，都已经在实际运用中取得了显著的效果。铸铁和球墨铸铁容易做成复杂的形状，可用来制造外形复杂的轴。表4-3中主要列出了轴的常用材料和对应的主要力学性能。本次设计采用45钢作为材料。表4-3轴的常用材料及其主要力学性能抗拉强度极限B屈服强敌极限S弯曲疲劳极限1-剪切疲劳极限1-许用弯曲应力1-材料牌号热处理毛坯直径/mm硬度/HBSMPa备注100400420225Q235-A热轧或锻后空冷10025037539021517010540用于不重要和受载荷不大的轴100170217590295255140正火回火1003001622175702852451355545调质20021725564035527515560应用最广泛10073554035520040Cr调质10030024128668549033518570用于载荷较大而无很大冲击的重要轴10027030090073543026040CrNi调质10030024027078557037021075用于很重要的轴20Cr渗碳淬火回火60渗碳5662HRC64039030516060用于要求强度及韧性xxxxxx学位论文16均较高的轴4.3.2主轴的结构在轴结构设计过程中，主要包括轴结构的设计和与其它部件的连接，这些需要根据整个机器的功能来综合考虑。主轴的结构设计主要由机器运转过程中的轴起的作用，安装在轴上的零件数量和施加在轴上的载荷方向、大小等因素决定，同时也要考虑到轴的生产工艺和实际工作环境等因素。由于影响轴的结构的因素比较多，因此轴的结构形式都是需要按照实际生产要求设计，随着实际情况的改变而改变，并不是标准件。在整个设计过程中，有必要对针对不同情况产生的突变因素和后期的工作过程进行具体分析。但无论如何设计轴的结构应符合下列条件:轴的零件组装需要精确的工作位置；轴部件易于拆卸和调整；轴应该有良好的生产过
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