开题报告-直线型低粘度液体灌装机设计

题目直线型低粘度液体灌装机的设计

来源工程实际1、研究目的和意义矿泉水、啤酒、果汁等饮品；酱油、醋等调味品；口服液、注射液等医疗用品，像这样低粘度的液体在日常生活中必不可少，因此将这些液体如何有效的灌装到不同的容器中就显得尤为重要，研究此直线型低粘度液体灌装机的目的就是为了改变传统的灌装机，使其全自动化，从而提高灌装的效率和灌装的精确度，进而提高产品的生产效率，满足人们的需求量。2、国内外发展情况（1）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：①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。②高速度、高产量：碳酸饮料灌装机的灌装速度最高达2000灌/分，德国H&K公司、SEN公司、KRONES公司，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50~100头，灌装速度最高达1500灌/分。③技术含量高、可靠性高：全线的自控水平高和全线效率高。在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数、计量精确。集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现。④整套供应能力强[1]：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。（2）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[2]，主要设备包括灌装机、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：18/430/640/660/8；灌装速度：罐(瓶)/分：150、300、500、600。聚酯瓶灌装生产线基本与玻璃瓶灌装机[3]通用，经过调整后，可以一机两用，灌装能力为250ml瓶为24000瓶/时；1250ml瓶为720瓶/时。中小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40~200瓶（罐）/分。3、研究/设计的目标：设计一种结构简单、成本低、工作稳定性较好、方便控制的直线型液体自动灌装机。（1）灌装对象：低粘度不含气体的液体饮料（如矿泉水、饮料）（2）灌装瓶参数：灌装瓶体积600ml，灌装液体净含量550ml，灌装瓶直径60mm（3）灌装瓶材料：塑料（4）灌装时间：10s/次灌装机械的主要技术指标：灌装液体的粘度：μ≤1Pa·s（2）灌装速度：v=6次/min（3）系统压力：P（0.5～3MPa）4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：（1）主要研究内容灌装系统的设计，确定灌装方法及定量方法（2）设计方案方案一：定量方法采用定量杯定量法[4]，原理图如图1所示：图1定量杯定量法控制原理图A为供料管道，D为电磁阀，B、C两条横线表示允许料位变化的上下限，即灌装的容量550ml，所以在两处不同的位置安装了两个料位检测器，来控制灌装的容积。其中B处于下限料位，C处于上限料位，B、C通过电阻与大地相连。电机带动泵供料，单片机控制电机转动，供料时，料位上升，当达到上限时，C处的料位器得到信号，此时电机和泵停止供料，当料位处于下限位时，B处的料位器得到信号，灌装阀D关闭，同时启动电机并开始供料。如此反复循环，来实现定量灌装的目的。方案二：如图2所示图2定量杯定量法原理图两种方案的原理相同，但方案二的定量精度相对较低，灌装时定量瓶底部会残留液体，使定量不准确。所以两种方案相比较，选择方案一进行设5、方案的可行性分析：这种灌装机仅针对低粘度的液体进行灌装，综合所查阅的资料，以及啤酒厂、矿泉水厂等大量的投入与使用，相信此方案是可行的。6、该设计的创新之处（1）执行系统采用液压传动控制，使灌装系统在灌装时更稳定可靠，迟滞小（2）控制系统采用的是单片机控制[5]，从而控制水箱液位，进而使定量灌装更加精确7、设计产品的主要用途和应用领域：（1）产品主要用途：该直线型灌装机主要针对低粘度的矿泉水、饮料等液体进行灌装生产，根据客户的需求不同，可选取不同的灌装瓶进行灌装，如塑料瓶、玻璃瓶等。（2）产品的应用领域随着现代科学技术的发展，人民生活水平的提高，人们的消费习惯也随之相应的变化，同时对消费品的包装提出了更高的要求，而液态产品的包装在包装行业中占有很大比例，这是由于液体包装涉及的行业广泛、品种繁多；如饮料方面的汽水、果汁、牛奶、矿泉水、蒸馏水、啤酒、果酒等；调味品方面的酱油、醋、味精液等；医药行业的口服液、注射液等。8、时间进程第四周初步拟定方案，书写开题报告第五周明确整体设计思路并进行液料供送系统的设计计算第六周对传动系统进行设计计算及其强度校核第七周设计灌装系统，选择定量方式第八周进行控制系统的计算及选用第九周绘制装配图第十周绘制装配图第十二周绘制零件图第十三周绘制电路图及手绘零件图第十四周修改装配图第十五周撰写说明书并修改第十六周整理材料，准备答辩9、参考文献：1张文明．全自动液体灌装机[J]．机电一体化，2003，9（6）：46-49．2申志勇．影响啤酒灌装机灌装效果的因素分析[J]．包装与食品机械，2005（5）：18-23．3魏国．改进灌装机提高异形瓶灌装精度[J]．酿酒科技，2010（3）：68-70．4田光宇．定量灌装机检定中的几点建议[J]．中国计量，2009（10）：114-115．5郑长勇，姜建平，王时胜．饮料灌装机的单片机控制系统的研制[J]．电子质量，2003（10）：8-10．6王延峰，李秀峰．多通道定量定时灌装机的研制[J]．轻工机械，2004（3）：94-96．7张景和．自动灌装机生产线改造的实践探索[J]．润滑油，2010，25（6）：55-57．8高隆绪．对饮用纯净水生产与灌装的几点看法[J]．净水技术，2000，19（4）：43-46．9曾荣江，征风，李玉琳．一种药液灌装机进瓶机构控制系统的研究与设计[J]．化工自动化及仪表，2010，37（6）：90-92．10郑晓．灌装机灌装时间概率计算模型[J]．粮油加工与食品机械，2002（6）：42-44．11谢小鹏，王大成．灌装机控制系统改进设计[J]．石油化工设备，2000，29（5）：51-52．12赵汉雨，刘存祥，霍志军．全自动称重式液体灌装机设计[J]．中国制药装备，2008（5）：46-49．13宋如琛，王秀胜．一种实用的称重式液体灌装机[J]．液压与气压，2003（6）：25-26．14ZhangChun-yu．DesignoftheControlPartofaKindofLiquidFillingMachine[J]．LIGHTINDUSTRYMACHINERY，2007，25（2）：75-77．15HeLing．FactorsofBeverageManufactureLineDesign[J]．LIGHTINDUSTRYMACHINERY，2000（3）：18-21．16SunMao-quan，YANWei-yue．ControlSystemofaGravimetric(Weighting)Fluid-fillingMachine[J]．LIGHTINDUSTRYMACHINERY，2007