毕业设计论文液体药品灌装机的设计与制造.docx

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1、液体药品灌装机的设计与制造摘要本文主要介绍了一种为液体药品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、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；执行机构可靠性高、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。本文研究成果及主要工作包括: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商品实例分析;最后，对系统的各个组成机

2、构进行了整体一致性地分析和控制。执行机构可靠性高、稳定性好优点，配以自动式封盖机能适用于自动化生产，可广泛应用于食品，医药，化工，纺织等行业，提高了企业的劳动生产率和计量保证能力，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；传动；全套图纸加V信153893706或扣 3346389411IIDesign and manufavture of liquid Drug filling MachineABSTRACTBeer beverage filling production line automation in foreign developed country developm

3、ent level is higher， and in our country is still at the starting stage.This design system to design a production capacity of 20000 bottles / h beer filling production line， in order to improve production efficiency， ensure the filling production line smooth filling production， according to productio

4、n requirements and production capacity selection of single models and for filling plant layout design， and then on the bottle conveying system and a transmission box system design， while design a bottle conveying system of electrical control， selects the Mitsubishi PLC on bottle conveying chain moto

5、r speed control， mainly on the bottle conveying speed automatic adjustment. Finally I chose to filling and capping machine drive system design， according to its production capacity， in order to ensure the smooth filling bottled， choose a suitable transmission ratio， reasonable design， reliable trans

6、mission system， which comprises a belt wheel， worm gear drive， gear drive.Key words：Filling And CappingMachine; Machine Design目录第一章绪论1第一节研究液体药品灌装机的重要意义1第二节液体药品灌装机的主要特点及发展动向2第三节灌装机械工业的概况及展望3第四节灌装机械的组成4第二章灌装机械5第一节概述5一、国内外药品灌装机械的发展概况5二、我国药品灌装机械制造业概况6三、国内外液体灌装机械的发展趋势6第二节总体方案设计的基本内容7一、确定功能与应用范围7二、工艺分析7三、

7、总体布局8四、拟订主要的工作参数9第三章设计方案分析及确定10第一节设计分析10一、功能与应用范围10二、工艺分析10三、对执行构件的运动要求11四、机构选型11第二节灌装机的总体结构13第四章液料供送系统的设计计算和选用13第一节输送管路的设计13第二节输送液泵的确定14第三节阀端孔口流量的计算15第四节灌装时间的计算18第五节供液系统所选元件的参数与一些重要参数19第五章供瓶系统的设计计算和选用20第一节输送线方案的选用20一、板式输送机的优点20二、布置形式20三、板式输送机的主要部件20第二节电机到减速器的传动设计与计算20一、轴转速、功率、扭矩的计算21二、直齿圆柱齿轮传动设计22三

8、轴的结构设计26第三节链传动设计计算28第四节输送线部分的计算32一、原始数据及资料32二、底板宽度32三、牵引力的计算32第五节轴系部件的设计计算34一、轴系部件34二、轴的设计计算34三、轴承的选用和计算38四、键的校核计算39第六章灌装系统设计和选用40第一节灌装机储液箱的尺寸确定40第二节储液箱上的一些辅件的说明41第三节罐装方法与定量方法的选用41总结44参考文献45致谢47附录1 外文资料1附录2 中文翻译34第一章绪论第一节研究液体药品灌装机的重要意义近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化，现代化，药品灌装正以崭新的面貌崛起，受到人们的普遍重视。现在灌装的基本定义是：对不同

9、批量的产品，选择某种有保护性，装饰性的材料或灌装容器，并借助适当的灌装方法实现灌装作业，以达到规定的数量和质量，同时设法改善外部结构，降低生产成本，从而在流通到消费的过程中使之容易储存搬运，防止产品破损变质，便于识别回收和利用，有吸影力，广开销路，不断促进扩大再生产。无论在国外或国内，灌装工程已经涉及到各行各业，面广量大，对人民生活，国际贸易和国防建设到带来了深刻的影响，甚至在现实生活中出现了过去难以想象的新情况：经灌装出售的商品越来越多，而且灌装上的失败往往会使好的产品得不到好的销售。因而不妨这样说，在将来，没有现代化的灌装就没有商品的生产和销售。可是如果没有先进的工业与科学技术的综合发展，

10、也不可能出现现代化的灌装工程。迄今，一些科技发达的国家，在食品，医药等部门，已经程度不同地形成了由原料处理，中间加工和产品灌装三大基本环节构成的灌装连续化和自动化的生产加工过程，有的还将灌装材料加工，灌装容器成型和灌装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。再者，为使灌装产品更好地进入流通领域，大都配有专门的自动化仓库，并采用托盘集装箱运输。大量事实表明，实现灌装的机械化和自动化，尤其是实现具有高灵敏度和高灵活性的自动化灌装线，不仅体现了现代化生产的方向，同时也可以获得较大的经济效益。一能增加各种品种，改善产品质量，增加市场竞争力现代灌装机械所能完成的工作已经远超过了简单地模仿人的动作，

11、甚至可以说在很多场合用巧妙的机械方法灌装出来的产品，不论在式样，质地或精度等方面，大多是手工无法胜任的。二能改善劳动条件，避免污染危害环境对一些特殊的灌装物品，实现灌装的机械自动化，便可以大大改善操作条件，避免污染危害环境。至于对需要进行长期，频繁，重复的以及其他笨重的灌装工作，如果能实现机械化和自动化，则可以大大减轻体力劳动，增加工人健康和提高生产效率。三能节约原材料，减少浪费，降低成本有一些液体在手工灌装过程中容易发生起泡，飞溅，外泄等现象，如果改为机械灌装则会大大减少损失。四能提高生产效率，加速产品的不断更新机械灌装的生产能力往往比手工灌装提高几十倍，甚至是几百倍，这样将会更好地适应市场

12、的实际需要，合理地安排劳动力，为社会创造更多的财富。由此可见，实现灌装机械化和建立现代化灌装工业，是关系到国家长远规划的一件大事，也是搞好社会主义现代化的一项重要内容。第二节液体药品灌装机的主要特点及发展动向灌装机械的作用是给有关行业提供必要的技术装备，以完成所需要的产品灌装工艺过程。为了对灌装机的发生和发展找出规律性认识并制定出适当的对策，有必要深入地了解它的一些特点。一灌装机械是特殊的专业机械灌装机械是特殊的专业机械，种类很多。灌装物品不仅花色品种多，而且多数是可以变化的。而且人们对灌装还提出更高的要求，从而使得灌装机械不断地提高和改进。灌装不单作为一个独立的工业部门已经取得的惊人的发展，

13、同时也逐渐地成为一门崭新的综合科学。二在发展专用机械的同时，积极开发通用灌装机械灌装机械在发展专用机械的同时，为满足现代灌装的实际需要正在不断扩大其通用能力，积极开发新型的通用灌装机。研制通用灌装机的目的，一是适应被灌装药品，材料和灌装形式的多样化，二是要照顾制造使用单位的技术力量，设备配置和生产成本。所以人们越来越重视灌装机的通用性。三灌装机械日趋联动化，高速化，自动化灌机械日趋联动化，高速化，自动化，并相应提高自动化水平，使设备功能逐步完善。实践表明，搞好灌装机械自动化不单脱离不开机电液气等常规技术手段的相互配合，同时还必须了解和掌握有关尖端技术，尽量吸收和改进灌装机械确有的价值，使之保持

14、一定的生命力。第三节灌装机械工业的概况及展望在世界范围内，灌装工业的发展比较短。科学技术发达的欧美各国大体上是从本世纪开始初叶起步的，及至50年代才有大的发展。由于社会上的各方面的积极推动和有利配合，终于逐步建立起灌装材料，灌装机械等生产部门和与之相适应的科研，设计，教育，学术，管理等机构，进而形成了独立完整的灌装工业体系，而在国民经济中占有重要的地位。据有关专家预计，2015年我国灌装机械产量将增加到67万台(套)，到2020年将增至93万台。快速发展的药品加工业，需要大量高品质的灌装机械和药品加工机械，也给灌装机械制造行业带来了商机。目前我国药品加工能力还远不能满足需要，因此在提高药品深加

15、工能力的同时，药品机械和灌装设备的需求就必然加大。据有关方面预计，到2015年国内市场药品机械和灌装设备的总需求应为650亿元左右，即每年保持12以上的增长率才能满足市场需求。同时，这两个行业将淘汰部分低产量高能耗的生产设备，争取使新型高效设备所占比例达到60。由于中国国产机械的技术和质量还无法满足要求，对国外此类设备的进口需求将增加。随着我国经济形势持续高速发展，人民生活水平不断提高，人们对医疗健康的需求越来越高，因此带动了医药行业的快速发展，并由此推动了对制药机械需求的增长，促进了制药装备工业的繁荣。据统计，2013年前3个季度，我国制药机械制造业产品销售收入达到了l415亿元，实现利润达

16、到2573。今后要运用系统工程的观点，进一步统筹规划，分工发展食品，医药等部门急需的灌装机械以及相关的灌装配套设备，还须抓好灌装材料加工和成型机械，灌装检测装置以及灌装基础件的生产，并且充分利用现有条件全面开展产品的系列化，零部件的通用化和标准化等工作，以加快灌装机械更新换代的步伐。第四节灌装机械的组成灌装机械由动力机、传动部分和执行部分等构成。为便于掌握和研究灌装机械的工作原理与结构性能，通常又将灌装机械分成以下9个组成要素。一被灌装物品的计量与供送系统被灌装物品的计量与供送系统是指将被灌装物品进行计量，整理，排列，运输到预定的工位的装置系统。有的还完成被灌装物品的成型和分割。二被灌装材料的

17、整理与供送系统灌装材料的整理与供送系统是指将灌装材料进行定长切断或整理排列，并逐个输送到预定的工位的装置系统。有的在供送过程中还完成制袋或灌装容器的竖立，定型，定位。三主传动系统住传动系统是指将灌装物品和灌装材料由一个灌装共位传送到下一个工位的装置系统。单工位灌装机则没有主传动系统。四灌装执行机构灌装执行机构是指直接进行裹包，填充，封口，贴标，捆扎和容器成型等灌装操作的机构。五成品输出机构成品输出机构是指将灌装品从灌装机上卸下，定向排列并输出的机构。有的机械的成品输出由主传动系统完成或靠重力卸下。六动力机与传动系统动力机与传动系统是指将动力与运动传递给执行机构和控制元件，使之实现的预定动作的装

18、置系统。七控制系统控制系统由各种自动和手动控制装置等组成，是现在灌装机的重要组成部分，包括灌装过程及其参数的控制，灌装质量，故障与安全的控制等。八机身机身用于支撑和固定有关零部件，保持其工作时要求的相对位置，并起一定的保护，美化外观等作用。九灌装机械的辅助件和设备辅助机械包括灌装材料，灌装件和相关机械和设备。第二章灌装机械第一节概述将液体灌装到灌装容器内的装置称为灌装机械或灌装设备。液体灌装容器主要有玻璃、金属罐以及用塑料或任性复合材料制成的各种杯、管、瓶、袋等。在我国目前广泛采用玻璃瓶和塑料瓶。其主要特点是较重，成本低，化学稳定性好，可以长时间保存，无毒，可清洗，可以回收。现在正在进行研制新

19、型灌装材料。采用机械化的灌装方法不仅可以提高劳动生产力，减少产品损失，保证灌装质量，而且可以减少生产环境与被灌装液体的相互污染。一国内外药品灌装机械的发展概况国外自动化药品灌装设备较为完善，机电一体化、管理与自动控制一体是当前自动化药品灌装发展的一大趋势。药品灌装机械是伴随药品工业的产生而产生，并追随药品工业的发展而进步的。1890年，美国研制出玻璃灌装机械，1902年市场上出现压力灌装机械，1912年发明了封口机械，不久灌装机械和封口机械合为一体。在20世纪末，德国制造出手动灌装机。德国的灌装机械在计量、制造、技术性能方面均属于世界一流。该国生产的药品、自动化药品灌装成套设备生产速度快、自动

20、化程度高、可靠性好。只要体现在：工艺流程的自动化、生产效率高，满足交货短期和降低工艺流程成本的要求；设备具有更高的柔性化和灵活性。主要体现生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以适应产品更新替代的需要；利用计算机和仿真技术提供的成套设备，故障率低，可以进行远程诊断服务；对环境污染少，主要是包括噪音、粉尘和废弃物的污染。意大利生产的灌装机械中，40%是食品灌装机械，如糖果灌装机、茶叶灌装机、药品灌装机等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。意大利灌装行业最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验组装、调整和用户需求分析等。日本的药品

21、灌装机械，虽然以中小药品灌装机为主，但设备体积小、精度高、易于安装、操作方便、自动化程度高。二我国药品灌装机械制造业概况我国药品包装设备的生产厂家在60年代初到70年代末只有几家，其生产能力处于一种引进国外技术并加以仿制的阶段。如70年代，广州轻工机械设计研究所消化吸收西德、日本、美国、意大利等国的进口设备，开发出一条8000瓶/小时的洗瓶、灌装、压盖、贴标生产线。进入20世纪80年代后，我国先后引进生产能力为2万-4万瓶/h的生产技术，当时的生产厂家才十几家，仍然和国外的生产能力有很大的差距。到90年代起，中国的药品、自动化药品灌装设备制造水平、规模进入了一个崭新阶段，此时的药品加工设备厂家

22、已达600多个，然而这些企业只要还是靠引进国外的生产线技术并在国内加以仿制。引进国外的技术需要很大的资金，而且还存着很多弊端。如设备元件不是标准件，万一发生故障，就需要到国外去购买而浪费金钱和时间。在药品生产旺季，损失时不可估量的，所以先进的自动化药品灌装设备越来越受我国生产厂家的重视。三国内外液体灌装机械的发展趋势（一）灌装机械制造水平的发展体现在灌装阀核心的发展上：从机械阀到等压阀，再到电子阀。这些都体现了技术的进步和发展。（二）灌装机械向大型化发展。为适合食品药品工业的大生产，以获取规模经济利润，灌装机械向高速化，高生产能力化发展。（三）灌装机械结构趋向于简单合理。灌装机械产品结构越来越

23、简单，零部件在减少，设备可靠性在提高，成本降低，操作简单，维修方便。（四）灌装机械在向多功能发展。能够使用用户改变灌装容器，改变灌装液体的需要。更换部件也能适应封口形式的变化，产品的适应性提高，市场竞争力加强。（五）灌装机械的光机电的一体化。先进的控制系统用于灌装机械中，人机界面，故障自我诊断，实现了设备运行的智能化。（六）灌装机械技术的精确，高效，自动化。精确的灌装量，灌装过程的高速，可靠，尽量少的液损，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的迅速发展是大的趋势。目前国外使用的电子灌装阀有三种形式：探针式电子阀，配置电磁流量计的电子阀，配置定量筒的电子

24、阀。我国的一些灌装设备厂也在研制设计一些符合我国国情的电子灌装阀，但是电子灌装阀在我国的推广使用受到了国产灌装器容器几何形状精度不高和电子元件水平的制约。第二节总体方案设计的基本内容一确定功能与应用范围早期的灌装机械功能单一的居多数，这样可以简化设计，并且比较容易成功。若将多台机械和多道工序合成由一台灌装来完成，可以取得明显的经济效益。确定灌装机的功能与应用范围，需要注意两个问题：（1）可靠性。在一般情况下，功能增加灌装操作环节变多，故障发生的可能性也相应增大。因此，只有在单功能灌装的操作都相当稳定可靠的情况下，才能考虑将它们组成多功能的多功能灌装机。（2）适应性。任何灌装机的应用范围都是有限

25、的，机器的功能越多，结构就越复杂。因此，常将多功能灌装机设计成组合的形式，也可以根据用户的不同需要灵活增加或改装一些组合部件。二工艺分析工艺分析是研究，分析和确定所设计的灌装机械完成预计灌装工序的工艺方法。需要考虑的几个问题：（一）灌装方法1、把保证灌装质量放在首要位置。不论选用何种灌装方法，都要保证灌装质量。2、当有多种方法可以选择时，应选用容易实现的方案。（二）机器类型1、根据灌装执行机构的多少选择机械类型。2、根据生产率的高低选择机械类型。（三）灌装程序，灌装工艺和工位数1、灌装程序是指：完成灌装操作的先后顺序。灌装方式往往决定了灌装程序。2、灌装工艺路线：包括灌装材料和灌装物品的供送路

26、线，以及他们在灌装过程中的传送路线，灌装成品的输出线。（四）运动要求和机构选型根据已定的功能，应用条件和范围，工艺方法，分析和确定对执行机构的运动要求，进而完成机构的选型及其综合。三总体布局总体布局是指灌装机的有关组件，部件在整机中相对空间位置的合理配置。（一）布置执行机构布置执行机构是布置被灌装物品的计量与供送系统、灌装材料整理和供送系统、主传送系统、灌装执行机构和成品输出机构。根据包装工艺路线图将各个执行构件布置在预定的工作位置上。（二）布置传动系统布置传动系统，包括安排动力机、变速与调速装置、传动装置、操作与控制装置以及辅助装置等的位置。布置传动系统时须注薏的问题:1）选用的方案应力求结

27、构简单、传动链短、传动精度和传动效率较高，且容易配置。2）充分利用机体和支承机架的内部空间，将动力机和传动件尽量布置在内部和侧面，以缩小机体外型。3）在布置传动件时应使各执行机构动作协调。4）为了便于调试，机械传动的手动调整装置安装在操作者能够观察到有关执行机构工作情况的位置。（三）布置操作条件1）常用操作件尽量布置在操作者近旁，当机器的外型较大时而须在几个位置操作时，可采用联动的措施。2）包装机工作台面的高度一般在700-900mm之间的范围内选取。3）操作者应经常注意包装操作最集中和最易发生故障的部位。4）温度、压力、转速、计数等仪表，以及信号灯、报警器、安全阀和有关铭牌等，都应布置在操作

28、者容易观察、安全可靠、便于维护的位置。（四）选择支承形式灌装机的支承件有底座、箱体、立柱、横梁等。支承件的作用是使各有关零部件正确定位并保持其相对位置。对支承件的要求是:1）足够的刚度，支承件在承受最大载荷时的变形不超过允许值。2）足够的抗振性，使机器能稳定可靠地工作。3）重量适中。力求节省材料，容易搬运。4）便于零部件安装调试，操作保养和机器的吊运安装。5）外型美观，给人以调和、匀称、稳定、安全的感觉。四拟订主要的工作参数本设计由灌装药品厂提出。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：灌装低粘度的液体药品灌装规格：灌装体积为500ml，直

29、径27mm。灌装材料：玻璃瓶/塑料瓶灌装能力：10，0000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，方便控制灌装机械的主要技术指标：（1）灌装液体粘度小于1Pa.s（2）灌装速度6次/min（3）灌装容器尺寸范围：高度20mm-200mm，截面直径70mm（4）系统压力：0.5-3MPa第三章设计方案分析及确定第一节设计分析一功能与应用范围用途：灌装液体药品灌装规格：灌装体积为500ml，直径27mm。灌装材料：塑料瓶/玻璃瓶。灌装能力：10，0000瓶/天。设计要求：结构简单，成本低，工作稳定性较好，方便控制。灌装机械的主要技术指标：（1）灌装液体粘度小于1Pa

30、s（2）灌装速度6次/min（3）灌装容器尺寸范围：高度20mm-200mm，截面直径70mm（4）系统压力：0.5-3MPa二工艺分析（一）确定机器类型1、工位所设计的生产线批量不是较大，而且整条生产线的灌装动作也不是较多，所以用单工位的灌装机。因为其结构较为简单，可以控制成本。2、运动形式液体灌装机的运动有间歇式和连续式两种运动类型。连续性的生产量较大，但其结构复杂，而且控制要求精度较高。间歇式的生产量不是很大，而且结构简单，成本低。所以根据设计要求，选用间歇式。（二）确定灌装程序，工艺路线和工位数1、灌装程序灌装瓶运动到位后，由推动液压缸将其顶起，进行灌装，灌装完成后再将其推到下一个生

31、产工位。2、工艺路线单工位的液体灌装工艺路线有多种，如直线型分布，依照工艺顺序将生产线布置成直线，也可以将其分布成立体型等等。设计要求中指出要降低生产成本，要求控制方便，所以选用直线型的工艺路线。3、工位数因为生产批量不是很大，所以选用单工位。这样就可以省去主传动系统，简化了结构。三对执行构件的运动要求1、输送系统要求运动平稳，工作噪声较小，在规定的时间内将灌装瓶输送到指定的灌装平台上。2、顶起部件的运动要求可以将灌装平台和其上部的灌装瓶顶起，并起支撑的作用。输送部件运动要求在规定的时间内将物体推到规定的位置。3、液体灌装要求灌装动作要稳定，而且对灌装精度有较高的要求。4、成品输出，灌装完成后

32、还要将灌装瓶推送到指定的下一条生产线上，再由输送机构将其输出。四机构选型（一）供送液体系统的机构灌装低粘度的液体，所以液体的供送可以选用液压泵，也可以借助高液位依靠液体的自身重力完成灌装。但采用高液位灌装时，灌装速度是变量，而且对灌装的精度有较大的影响，同时对灌装的稳定性也不利。所以选用一套液压供送装置进行供送。（二）供送灌装瓶系统的机构参考现有的的输送机械，选用板式输送机。（三）执行机构系统的选型根据工艺分析和设计要求，可以选用液压缸、气压缸做执行机构。液压系统的优点：1、布置不受严格的空间位置限制，系统布局安装有很大的灵活性，能够组成复杂的系统。2、可以在运用过程中实现无极调速。3、运动均

33、匀平稳。4、操作控制方便，省力，容易实现自动控制。5、液压元件是工业基础件，已经标准化，系列化和通用化。6、单位质量输出功率大，动态性能好。气压执行也具有上面的优点，但气压传动有冲击，不利于系统的稳定性控制。所以选用液压传动作为执行机构。（四）传动系统各种传动形式的特点比较：1、带传动：带传动的功率不大（可以用于中小功率），结构尺寸比其它传动形式大，但传动平稳，能缓冲吸收冲击震动，常用于高速传动中。中心距变化范围大，可以用于较远距离的传动，噪音小，结构简单，成本低，安装要求不高。2、链传动：链传动的瞬时传动比是变化的，而且有冲击震动，所以不适合于高速传动及传动比要求准确的场合，一般多用于底速传

34、动及传动要求不太严格的场合。中心距变化范围大，可以用于较远距离的传动，在高温，油，酸等恶劣条件下工作，轴承和轴的作用力小。3、齿轮齿轮传动：齿轮传动的瞬时传动比是不变化的，而且效率高，体积较小。外形尺寸小，圆周速度及功率范围广。圆柱齿轮的设计加工容易，但速度高时有噪音；斜齿圆柱齿轮传动平稳，噪音小，承载能力高；人字齿轮基本上同斜齿圆柱齿轮相同，它对轴承不产生轴向力；锥齿轮加工困难，开式齿轮传动磨损大。4、蜗杆传动：蜗杆传动速度比大，传递运动平稳，但效率低，消耗有色金属。结构紧凑，外形尺寸小，传动比大，传动比不变，无噪声，可以做成自琐机构。5、摩擦轮传动：传动平稳，噪声小，有过载保护作用，可以在

35、运行中平稳地调整传动比，广泛地应用于无级调速。6、高副传动：可以实现较为准确的要求的运动参数，结构简单，成本低。7、螺旋传动：能将旋转运动变成直线运动，并能够以较小的转距得到较大的轴向力，传动平稳，无噪声，无噪声比大，可以用于微调，可以做成自琐机构。8、平面连杆机构，空间连杆机构：可以由连续匀速运动转换成轨迹较为复杂的运动，可实现急回运动，有一定位置度或相对位置的运动，低副运动，有利于润滑，可传递较大动力。综上所述，本次设计选用链传动。（五）自动控制系统为实现灌装生产的有序化和严格控制生产节奏，供液系统，输送系统和执行系统需要配备自动控制装置，以实现生产的有序化和自动化，所以选用单片机进行系统

36、控制。（六）机身为适应系统的运转，并考虑生产的批量，底座与箱机架都采用了槽钢。第二节灌装机的总体结构根据灌装容器的传送形式，灌装机可以分为直线型和旋转型两种。前者灌装容器沿直线作周期性的间隙移动，在停歇时完成灌装。后者，灌装容器绕圆周作回转运动，同时进行灌装。直线型灌装机结构简单，成本低，但工作稳定性不如旋转型灌装机。第四章液料供送系统的设计计算和选用第一节输送管路的设计一输液管尺寸的确定从储液槽到灌装机储液箱的输液管路一般均用圆管铺设.首先要合理选择它的内径和壁厚1、圆管内径设输液管的内径为d(m)，截面积为A()，液体在管内的流速为u(m/s)，体积流量为v()，由于:故得: (4.1)可

37、见，欲求d必须先求v和u。为此，又设:W-管内质量流量（kg/s）-液体的密度（）-每瓶灌装液体的质量（kg）-灌装机最大的生成能力（pcs/h）所以得出：（4.2）所以：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。根据系统的设计要求，取u=3m/s所以由式（4.2）得：2、圆管壁厚圆管的壁厚一般根据系统的耐压和耐腐蚀等条件，按标准规格选用，选:t=5mm。第二节输送液泵的确定要在单位时间内给灌装机储液箱输送一定数量的液体原料，必须借助高位槽或输送泵作动力源。因为高位槽不方便控制液体的量，而且根据连续性方程可知高位槽中的液体原

38、料在下落时会影响供液的压力，所以用输送泵作动力源给灌装机储液箱供液。为合理确定输液泵的功率，应运用能量守恒定律，亦即流体力学的柏努力方程求解:为了求管子损失压头，需要算出雷诺系数其中：由于，可知液体在管内是紊流的，动能修正系数可取=1.另外，若取管子绝对粗糙度=0.2，经查表得摩擦系数=0.035，则直管阻力损失压头:又查表得标准弯头阻力系数=0.75，球心阀全开时阻力系数=6.4，进口阻力系数=0.5，出口阻力系数=1，则局部阻力损失压头:取=0，=3 ，故损失压头:代入有关数值，可得泵的压头则输液泵所需的轴功率：第三节阀端孔口流量的计算液料经灌装阀孔口的体积流量用通式表示为式中-孔口的流通

39、面积（）-孔口的流速（m/s）液料流速可由灌装阀端孔口截面与储液槽液面之间所建立的柏努力方程式得求:设储液箱液面的表面积为，其速度折算系数为，按流体连续性原理得相应的流速同样，设某段的截面面积为，其速度折算系数为=，按流体力学的连续性原理得相应的流速：显然：将以上的，带入，经整理得：解出：为简化分析计算：令，并取灌装阀的孔口截面压头和流速系数代入可得:由此可见，液料体积流量V主要取决于三个参数：通道流速系数C，孔口流通面积，孔口截面压头H。1、通道流速系数C液料经灌装阀通道所受到的阻力越小，C值就越大，但它小于1。通常，C值用实验的方法确定，也可以通过计算的方法算出。若已知灌装阀的结构及操作条

40、件，通过查表可以确定出各段的阻力系数和。不过阀中各部位的阻力系数不仅难以求出，而且相互之间又有影响，结果使得流速系数降低，要行修正。一般建议取修正系数=0.77-0.87之间。这样修正后的流速系数：对灌装低粘度的液体，一般取c=0.5。查参考表，集合设计要求，取c=0.5。2、孔口流通面积在瓶口尺寸允许的条件下应尽可能地取较大的，并且尽量增加该截面的浸润周边长度，以将少雷诺系数，从而使得液体流动更加稳定。3、孔口截面压头H它包括两项：一是，孔口截面的静压头，它除受自由出流或淹没出流的影响外，更重要的是取决于储液箱和灌装瓶内的气压差。另一个是孔口截面位压差，它除受定量方法的影响外，更重要的是取决

41、于储液箱内自由液面对灌装阀端面孔口截面的高度。综合上面的计算，得出：取用V=3m/s。第四节灌装时间的计算根据定量方法的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。若管口伸至瓶颈部分，随定量杯内的液位逐渐降低，液体流速也会相应降慢，故此灌装过程属于不稳定的管口自由流出出液，即液料体积流量V为变量，它是孔口截面位压头的函数。设定量杯的截面积为定值，当内存液料距离管口的高度为Z时，其瞬时流量将上式转换为则定量杯所存的液料全部注入瓶内所需的灌装时间式中：-定量杯冲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）带入有关数据计算得：根据设计要求分析可得，可以满足使用要求。第五

42、节供液系统所选元件的参数与一些重要参数1液压泵型号规格 CB-B500排量 500ml/r压力 2.5mpa转速 1450r/min效率 0.93驱动功率 6.5kw表面尺寸 174*120*185mm2节流阀型号规格 LF-B32H公称压力 31.5mpa公称流量 200L/min质量 15kg3溢流阀型号规格 YF3-10B-*通经 10mm额定流量 63ml/s调压范围 0.5-16mpa卸荷压力 0.45mpa质量 1.9kg4电磁换向阀型号规格 CE系列通径 10额定压力 16mpa通过流量 605阀端口流量 110ml/s6灌装时间 6s7管路直径 100mm8管路壁厚 5mm第五

43、章供瓶系统的设计计算和选用第一节输送线方案的选用板式输送机在工业部门中应用广泛。它可以沿水平方向或倾斜方向输送各种散装物料或成件物品，它也可以用于流水线生产。可以输送比较沉重的，较大的物料或成件物品，也可以在较高的温度环境下输送物快。一板式输送机的优点1、使用范围广泛2、输送能力大3、牵引链的强度高，可以作长距离的输送4、输送线路布置灵活5、在输送过程中可以进行各种工艺的加工6、运行平稳可靠二布置形式为满足灌装工艺要求，简单布置形式，采用水平布置形式。三板式输送机的主要部件1牵引链2底板3驱动部分4张紧部分5机架第二节电机到减速器的传动设计与计算设计一级减速器，具体设计计算如下：参考现有的生产

44、线上的电机，选用电机为：YH100L2，转速2700r/min，额定功率3kw，电流6A，转差率10%，功率因数0.87。在确定中间传动机构主要参数时，计算过程采用的是参考资料机械设计，在本节以下计算过程中所有计算公式均出自该参考资料。一轴转速、功率、扭矩的计算第一根轴的转速为电机的转速，=2700（轴1通过联轴器与电机相联）第二根轴的转速为与链轮相联的轴的转速。从上面输送线的计算可以得知=700传动比为各轴功率的计算：第一根轴第二根轴=2.88kw轴的扭矩计算：从上可以得出如下表格的数据表4.1 ？轴号转速n(r/min)输出功率输出转矩传动比效率电机轴2700311轴27002.9710505386099轴7002.88392910.97二直齿圆柱齿轮传动设计1、选择齿轮材料查表10-1大小齿轮均用45号钢，调质2、按齿面接触疲劳强度来计算确定齿轮传动精度等级估取圆周速度为=查表选取公差等级为8级小轮分度圆直径，由公式可得齿宽系数查表10-7，按齿轮相对轴承为非对称布置，可取=小轮齿数，在推荐值17-20中选则。=17大轮齿数=圆整，取齿数比传动比误差=误差范围在的范围内，所以合适。小轮转矩由前面的计算可知载荷系数K使用系数，查表10-2得=1动载荷系数，查图10-8得初值=齿向载荷分布系数，查表10-4得=齿向载荷分配系数，由下式及得查