500ml啤酒定量灌装机构设计【含5张PDF图纸+CAD制图+文档】
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一、选题依据 1、研究领域机械结构设计、CAD2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值灌装饮料在国际市场上的迅速发展，对饮料生产技术的进一步开发与研究，起到一定的推动作用，事实上，液体产品及饮料的生产技术中，灌装是重要的环节，而灌装技术和设备的优劣则直接影响到产品的质量，进而影响整体的生产效益。为了提高产品的质量，各种先进的灌装系统不断的得到开发研究。灌装设备设计的基础概念， 以卫生为首要从生产及经济效益来看，能准确快捷地把产品灌装到容器里是至关重要的。目前人们对于食品卫生的要求不断提高，因此自动化的食品灌装变得越来越普遍和重要，而如何提高灌装的精度，降低灌装过程中的损耗是食品灌装行业的研究方向。如何进行液体定量灌装是一项有实际应用价值的技术，其发展直接影响到关键机构运行的稳定性和精确性。同时，液体定量灌装也带来了巨大的经济效益：（1）改善产品质量，加强市场竞争能力；（2）能改善劳动条件，避免污染危害环境；（3）能节约原材料减少浪费，降低成本；（4）能提高生产效率，加速产品的不断更新。3、目前研究的概况和发展趋势在现代科学技术的突飞猛进的进步下，带动了机械行业的飞速发展，同时随着自动化和智能化技术在机械行业中的广泛应用，使得人类社会快速的步入到自动化时代，灌装机行业也因此受益匪浅。灌装机械属于包装机械中的一种机械，它的发展是在我国改革开放以后快速发展起来的一个新的机械行业，随着人们生活需求，包装机械每年都以较快的速度增长，给包装机械的成长带来了无限前景。从灌装机技术角度来看，主要表现在科技含量高、可靠性强，全自动化控制和生产效率高等特点。在加工过程中实时在线检测装置和计量装置配备齐全，实现自动检测各项参数指标、计量精确无误。灌装机械是集成了机、电、气、光、磁为一体机械设备，其中德国占有该领域较好的主导地位。就生产效率方面来看美、日、德、意作为世界四大包装机械制造强国，都比较重视用户和市场需要，其以增加生产率作为设备制造的重要目标。德国目前饮料灌装速度可高达 1200 瓶/h，香烟包装 12000 支/min。集制袋、称重、充填、抽真空、封口等与一体的世界上最高速的茶叶包装机械速度达到 350 袋/min。意大利生产的小剂量颗粒包装机采用机械转鼓式计量，连续式封合并裁切，一机多工位，包装速度可达 120袋/min。以啤酒饮料灌装设备为例由德国克朗斯公司制造的易拉罐包装线能实现高达7.2 万瓶/h。国外设计师所设计的灌装机械力求零部件不断减少、产品的可靠性不断提高、产9品的成本逐渐下降，随着灌装设备结构的不断简化，使得设备的操作及维修更加方便。例如，德国的贴标机大大的减少了转换部件数量，设备的使用和维护更加方便。灌装的计量方式和灌装机的控制方式的技术的发展水平很好的展示了我国灌装机械制造的进步，其计量方式的发展经历了从固定的气缸驱动计量到现代的脉冲控制伺服电机的转动来计量，使得计量更加准确，计量大小的规格适合产品的灵活多变。灌装机的控制方式从传统的按钮和继电器控制到触摸屏和可编程逻辑控制器（PLC） 程序控制，这些技术的发展都体现出了灌装机技术的提高和进步。经过近几十年的技术不断提升，我国灌装机行业取得了一定的成绩，灌装机械的发展来看，走的是一条典型的“引进技术、消化吸收、自主创新、逐步国产化”的道路。国内灌装机生产厂家大多在仿制的基础上通过结合高新技术，发展出了自己的特色近年来，我国的灌装机械不断地向高自动化程度及高集成性方向发展，结构上， 在不影响产品功能的前提下，力求结构的简单；控制系统上，逐步的实现从继电器控制向 PLC 控制转换；同时为了操作更加方便，触摸屏越来越多地被使用。国内灌装机械在技术进步及创新不断提高加快的情形下，渐渐地与国外先进技术间的差距越来越小3。然而，罗金刚指出5我国的灌装机械与国外的灌装机械仍然存在着差距：（1）在产品的结构方面，我国的灌装机械的性能相比于国外的灌装机产品的质量要低，且灌装机的稳定性和可靠性较差，外观造型不够美观。（2）国外灌装机电气元件选用较为优良，国内灌装机选用的元器件中较多质量差，寿命短，可靠性低，从而影响了产品整体的质量。（3）国产灌装机机械性能较为落后，大多速度慢、结构的稳定性差、灌装精度低； 另外很大一部分国内灌装机的控制水平低、自动性差、故障率较高。灌装机械未来的发展趋势主要体现以下几个方向：（1）灌装机械设备趋向大型化。（2）灌装机械结构设计简单合理。（3）灌装设备向多功能化发展。（4）灌装机械向光、机、电、气、磁一体化方向发展。（5）运行速度高速化、高产量。（6）设计绿色化。（7）智能化。总之，我们需要引进、消化、吸收国外先进技术，并结合国内灌装机的优势走创新的道路，加强相关技术的研发，这样我国灌装机才能得到进一步发展，才能追赶上甚至超越其他国家，以此在世界上占有举足轻重的地位。二、论文（设计）研究的内容 1.重点解决的问题 （1）灌装机构的方案设计 （2）灌装机构的结构设计 2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路） （1）确定课题的研究目的，研究内容，以及目前研究现状及其发展趋势； （2）灌装阀的选择：确定灌装的结构，确定相关灌装阀的主要参数； （3）导轨滑块机构的确定：确定导轨滑块机构的结构，确定相关的主要参数； （4）灌装机构的工作原理及主要组成，进行罐装机构的设计过程概述，确定灌装机构的选择； （5）进行灌装机构主要部件的设计计算及校核：灌装阀设计、导轨滑块机构设计； （6）设计出灌装机构的整体装配图。 3.本论文（设计）预期取得的成果 （1）一套完整的灌装机构的装配图及零件图； （2）一份灌装机构设计说明书； （3）一篇外文文献翻译。 三、论文（设计）工作安排 1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）； （1）查阅、整理参考文献，并结合一些具体事例，学习掌握灌装机构的工作原理，进行灌装机构方案设计。 （2）罐装机构的设计、选型、校核计算。设计参数： 灌装速度：60-100 瓶/分钟灌装定量：500ml 2.论文（设计）进度计划 第 1-4 周 明确毕业设计任务，查阅并整理参考文献撰写开题报告。第 5 周 上交开题报告终稿，拟定定量灌装机构设计方案。 第 6-7 周 动力系统和灌装机构设计及组成元件选择计算。 第 8 周 灌装机构组成元件结构设计。第 9-10 周 绘制相关图纸及校核计算。 第 11-12 周 绘制设计对象的 3D 图纸并检查修改所有设计图纸。 第 13 周 书写毕业设计说明书，翻译与本设计相关的英文文献。第 14 周 准备毕业设计答辩。 四、需要阅读的参考文献 1 袁守彬，王文武，王一冰，苏阳.液体装量自校正灌装系统设计J. 长春工业大学 2015.06-0039-04 2 龚雨豪,祝熔杰,郑秀丽. 精密定量灌装进出料口的设计与分析J. 科技信息,2013(20):142. 3 庆波. 高效率灌装机的关键结构设计与研究D.南京理工大学 2015.03.22 4 孙智慧,徐克非.包装机械M.印刷工业出版社, 2010 5 罗金刚. 油辣椒制品自动灌装机关键机构研究D.贵州大学,2016. 6 黄颖为. 包装机械结构与设计M. 化学工业出版社, 2007 7 陈军阳. 称重式灌装系统的应用J. 机电工程技术, 2011, 7: 28-29+98 8 张德芹,徐世许,吴光强. 基于 PLC 的定量灌装控制系统J. 工业控制计算机, 2014, 8: 127-128 9 张彩芹.浅谈流体食品智能生产线研发前景J.包装世界,2013(01):25-26. 10肖世耀,李湘伟.FluidSIM-P 在定量灌装试验台气动系统改进中的应用J.流 体传动与控制,2015(05):42-47. 11李明,李丽娟,杨松,程国清. 全自动液体定量灌装机控制系统设计J.包装工程, 2013, 5: 78-81+85 12 张晶 . 食用 油灌 装机械 的发展 和现 状J. 无 锡中 粮工程 科技有 限公司2013.07-0063-04 13方弄玉,傅沈文,邹心遥,罗旭,吴楚珊.基于 Profibus-DP 的液体灌装-装箱一体机设计J.计算机测量与控制,2015,23(09):3119-3122. 14李长坤,吴波,牛灿,苟利军,王杜.灌装参数对活塞式灌装系统灌装效果影响的试验研究J.包装工程,2013,34(17):125-128. 15 De-sheng ZHANG,Wei-dong SHI,Bin CHEN,Xing-fan GUAN.Unsteady flow analysis and experimental investigation of axial-flow pumpJ. Journal of Hydrodynamics,2010,(2):35-43 16N.Ertrk,A.Vernet R.Castilla,P.J.Gamez-Montero,J.A.Ferre.Experimental analysis of the flow dynamics in the suction chamber of an externa lgear pumpJ.International Journal of Mechanical Sciences,2011(2):135-144 17Jaykumar Patel,Prof.Alpeshkumar Patel,Mr. aviprakash Singh.Development of PLC Based Process Loop Control for Bottle Washer MachineJ. Procedia Technology Volume 14,2014,(7)365-371 附：文献综述文献综述1、选题的目的和意义灌装饮料在国际市场上的迅速发展，对饮料生产技术的进一步开发与研究，起到一定的推动作用，事实上，液体产品及饮料的生产技术中，灌装是重要的环节，而灌装技术和设备的优劣则直接影响到产品的质量，进而影响整体的生产效益。为了提高产品的质量，各种先进的灌装系统不断的得到开发研究。灌装设备设计的基础概念， 以卫生为首要从生产及经济效益来看，能准确快捷地把产品灌装到容器里是至关重要的。目前人们对于食品卫生的要求不断提高，因此自动化的食品灌装变得越来越普遍和重要，而如何提高灌装的精度，降低灌装过程中的损耗是食品灌装行业的研究方向1。龚雨豪等人指出2如何进行液体定量灌装是一项有实际应用价值的技术。其发展直接影响到关键机构运行的稳定性和精确性。同时，液体定量灌装也带来了巨大的经济效益：（1）改善产品质量，加强市场竞争能力；（2）能改善劳动条件，避免污染危害环境；（3）能节约原材料减少浪费，降低成本；（4）能提高生产效率，加速产品的不断更新。2、灌装机的分类及组成灌装机分类41）根据灌装方法分类（1）常压灌装机。在常压下将液体产品充填到包装容器内的机器称常压灌装机， 它只适宜灌装低黏度不含气体的液体产品，如白酒、醋、酱油等。（2）负压灌装机。先将包装容器抽气形成负压，然后再将液体产品充填到包装容器内的机器称负压灌装机。负压灌装机分为两种： 1 压差式负压灌装机。储液箱内处于常压，只对包装容器抽气使之形成负压， 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内的机器，称为压差式负压灌装机。 2 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充填到包装容器内的机器，称为重力式负压灌装机。负压灌装机适用于灌装含维生素的饮料、有毒的农药和化工试剂等。（3）等压灌装机。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的机器称为等压灌装机。它适用于灌装含汽饮料和含汽酒类，例如汽水、可口可乐、啤酒、汽酒等。它可以保证灌装产品的质量和计量精度。（4）压力灌装机。压力灌装机是利用外部的机槭压力将液体产品充填到包装容器内的机器。它适用于灌装黏稠性物料，例如牙膏、番前酱、豆瓣酱、香脂等。2）根据灌装机中包装容器的传送形式分类（1）直线型灌装机。在灌装时，包装容器由一个工位直线式间歇地运动到另一个工位，并在停歇时完成灌装的机器称直线型灌装机。（2）旋转型灌装机。这种类型的灌装机在包装容器进入灌装工位后，围绕工作台回转一周，作等速回转运动，并完成灌装。灌装机组成6灌装机主要由供料装置、托瓶机构、托瓶升降机构、灌装瓶高度调节机构等组成。定量灌装分类：定量灌装技术在灌装行业中应用广泛，液体定量灌装多用容积式定量法。肖世耀, 李湘伟指出10常用的容积式定量法有控制液位定量法、定量杯定量法、定量泵定量法， 其中定量杯定量法是将液料先注入定量杯中，然后再进行灌装的。要改变每次的灌装量，只需改变调节管在定量杯中的高度或更换定量杯，这种方法避免了瓶子本身的制造误差带来的影响，故定量精度较高。3、国内外发展状况随着现代社会科技的发展和人们物质水平的提高，促进了包装行业的高速发展， 也给包装机械行业带来史无前例的前景与挑战。包装机械是包装工业的根本，其先进程度决定了包装行业的发展水平。灌装机械属于包装机械中的一种机械，它的发展是在我国改革开放以后快速发展起来的一个新的机械行业，随着人们生活需求，包装机械每年都以较快的速度增长，给包装机械的成长带来了无限前景5。在灌装设备上：就生产效率方面来看美、日、德、意作为世界四大包装机械制造强国，都比较重视用户和市场需要，其以增加生产率作为设备制造的重要目标。德国目前饮料灌装速度可高达 1200 瓶/h，香烟包装 12000 支/min。集制袋、称重、充填、抽真空、封口等与一体的世界上最高速的茶叶包装机械速度达到 350 袋/min。意大利生产的小剂量颗粒包装机采用机械转鼓式计量，连续式封合并裁切，一机多工位， 包装速度可达 120 袋/min。以啤酒饮料灌装设备为例由德国克朗斯公司制造的易拉罐包装线能实现高达 7.2 万瓶/h。就设备结构上：国外设计师所设计的灌装机械力求零部件不断减少、产品的可靠性不断提高、产品的成本逐渐下降，随着灌装设备结构的不断简化，使得设备的操作及维修更加方便。例如，德国的贴标机大大的减少了转换部件数量，设备的使用和维护更加方便。设备功能上：灌装机对产品对象的适应性更广，其市场竞争力逐步增强。同一台灌装设备，可满足不同液体以及不同容器规格的灌装，其工艺范畴更广。零部件更换也能够适应封口形式的变化3。我国灌装设备的制造水平与发达国家相比还存在比较大的差距，国内灌装机生产企业规模小，且很多生产企业主要还是靠引进国外的技术和生产线，或在此基础上对同类产品进行仿造，有的企业的灌装生产线的电气设备控制系统还是传统的继电器一接触器控制方式，生产效率低，响应慢，故障率高，可靠性差，且生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低，生产成本增加13。目前国内玻璃瓶灌装机和易拉罐灌装机都已经达到 20 世纪 90 年代初的国际水平，生产能力可分别达到 1200040000 瓶/ 小时和 1800036000 罐/小时9。从灌装机技术角度来看，主要表现在科技含量高、可靠性强，全自动化控制和生产效率高等特点。在加工过程中实时在线检测装置和计量装置配备齐全，实现自动检测各项参数指标、计量精确无误。灌装机械是集成了机、电、气、光、磁为一体机械设备，其中德国占有该领域较好的主导地位5。国外对液体灌装系统进行了大量研究，自动化程度高，灌装效果好。国内液体灌装系统起步较晚，在液体灌装过程中大多存在滴漏和起泡现象。滴漏现象容易对灌装容器和机器造成污染，影响产品的清洁度；起泡现象则会影响产品外观14。目前中国灌装机械对国外高端技术的依赖程度还比较高，对于关键和核心的零部件不能自主生产，这些同样制约了中国灌装机械工业持续、健康、稳定的发展。根据数据统计显示，我国每年要花费大量的资金作为机械装备的购买。由于购买外国设备成本高，运行维护费用大，维修麻烦等问题。经过近几十年的技术不断提升，我国灌装机行业取得了一定的成绩，灌装机械的发展来看，走的是一条典型的“引进技术、消化吸收、自主创新、逐步国产化”的道路。国内灌装机生产厂家大多在仿制的基础上通过结合高新技术，发展出了自己的特色我国在食品灌装机械业已经获得了可喜的业绩。例如，国内第一条 5 万瓶/小时高速啤酒灌装生产线由南京轻机集团自主研发生产在而成已经在百威英博啤酒集团有限公司已经在生产上使用，完成了我国在啤酒行业拥有了本国自主研发和制造的高速灌装生产线，使得我国啤酒包装装备行业有一个新的高度。灌装的计量方式和灌装机的控制方式的技术的发展水平很好的展示了我国灌装机械制造的进步，其计量方式的发展经历了从固定的气缸驱动计量到现代的脉冲控制伺服电机的转动来计量，使得计量更加准确，计量大小的规格适合产品的灵活多变。灌装机的控制方式从传统的按钮和继电器控制到触摸屏和可编程逻辑控制器（PLC） 程序控制，这些技术的发展都体现出了灌装机技术的提高和进步5。定量灌装技术在
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