408型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)論文

1、. . . . 40-8型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)前言對(duì)40-8型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其包括：進(jìn)瓶撥輪裝置、出瓶撥輪裝置、螺旋限位器裝置；本文主要對(duì)星型拔瓶輪、螺旋限位器、進(jìn)瓶欄板結(jié)構(gòu)、進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，并要了解設(shè)備的調(diào)試和維護(hù)。星形撥瓶輪是將灌裝機(jī)的限位機(jī)構(gòu)送來的瓶子，準(zhǔn)確地送入灌機(jī)中的升降機(jī)構(gòu)或灌滿的瓶子從升降機(jī)構(gòu)取下送入傳送帶的機(jī)構(gòu)。將定量的液體物料(簡稱液料)充填入包裝容器的機(jī)器稱為灌裝機(jī)械。因?yàn)樗嗳氲囊后w具有流動(dòng)性，所以所用的容器一般為剛性容器，如聚脂瓶、玻璃瓶(或罐)、金屬罐、復(fù)合紙盒等。輸送鏈帶、分件供送螺桿、星形撥輪和弧形導(dǎo)板相結(jié)合用于容器的輸入；同時(shí)撥輪也用于容器

2、的輸出。螺旋限位器在包裝工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)以廣泛應(yīng)用多種類型的分件供送螺桿裝置，可按某種工藝要求將規(guī)則或不規(guī)則排列的容器、物件以確定的速度、方向和間距分批或逐個(gè)地送到給定的工位。本設(shè)計(jì)主要用來分件單列供送正圓柱形的典型組合裝置，此分件供送裝置是整個(gè)灌裝設(shè)備的“咽喉”，其結(jié)構(gòu)特性的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、工作效率、總體布局和自動(dòng)化水平。關(guān)鍵詞：星型拔輪機(jī)構(gòu)、螺旋限位、進(jìn)瓶攔板、包裝AbstractAutomatic filling of the gland 40-8 joint machine design include: Pull out the gear devices into the bo

3、ttle, the bottle Pull out the gear devices limit screw device; In this paper, a bottle of brandy round of star-shaped, spiral spacing, and steeplechase bottle into the structure, design and calculation, and to understand the commissioning and maintenance of equipment. Dial star-shaped bottle filling

4、 machine round is to limit the agency sent the bottle, filling machine accurately into the take-off and landing or a bottle filled with the bodies removed from the lift conveyor belt into the body. Quantitative liquid materials (referred to as liquid) into the packaging container filling machine fil

5、ling machinery called. Because the number to be filled with liquid with liquid,Therefore, the general container used for rigid containers, such as PET bottles, glass bottles (or cans), metal cans, cartons and other composites. Conveyor belt, sub-items for delivery screw, star-shaped and arc-shaped g

6、uide plate Pull out the gear combination for the importation of container; Pull out the gear At the same time, the output is also used in containers. Spiral limit in the field of packaging industry, is now widely applied to various types of sub-items for delivery screw device, a process may require

7、rules or irregular array of containers, objects to determine the speed, direction and distance individually or in batches to a given position. The design is mainly used to separate sub-items for delivery are typical combination of cylindrical device, the sub-items for deliveryDevice throughout the f

8、illing equipment is the "throat", the structural characteristics of a direct impact on product quality, work efficiency, the overall layout and level of automation.Key words: star-shaped bodies out round, spiral limit, into the bottle to stop board, packaging目錄摘要1Abstract2前言31緒論41、1灌裝機(jī)的發(fā)展4

9、2總體設(shè)計(jì)方案52、1啤酒灌裝機(jī)的工作原理52、2液體灌裝機(jī)的分類與選擇62、2、1液體灌裝機(jī)的分類62、2、2液體灌裝機(jī)的選擇62、3灌裝的基本方法72、4機(jī)型的適用圍82、4、1適用機(jī)型82、4、2灌裝壓蓋方式82、5工藝分析102、5、1灌裝機(jī)的類型與灌裝方式的選用102、5、2包裝程序與工藝路線113星型拔瓶輪設(shè)計(jì)與計(jì)算133.1星形撥瓶輪方案的確定133.2撥瓶輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算143. 3包裝容器與撥瓶輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)163. 4撥瓶輪主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算183. 5傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)204 螺旋限位器設(shè)計(jì)與計(jì)算214. 1螺旋限位器方案確定214. 2螺旋限位器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算244.

10、 3螺桿螺旋線展開圖305進(jìn)瓶欄板結(jié)構(gòu)316設(shè)備調(diào)試與維護(hù)326. 1整機(jī)要求326. 2撥輪機(jī)構(gòu)326. 3螺旋限位機(jī)構(gòu)326. 4進(jìn)瓶欄板機(jī)構(gòu)326. 5潤滑336. 6維護(hù)基本要求336. 7安全技術(shù)操作規(guī)程347總結(jié)35致36參考文獻(xiàn)37前 言本畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書是根據(jù)2009年理工大學(xué)琴島學(xué)院機(jī)電系下達(dá)工作組的設(shè)計(jì)任務(wù)編寫的。課題為40-8型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)題目是進(jìn)出瓶的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)工作量大，專業(yè)圍廣，要求高。對(duì)畢業(yè)、踏上工作崗位的我們來說，是一次對(duì)于我們專業(yè)的巨大考驗(yàn)，也是對(duì)我們參加工作前的一次很好歷練。這既提高了我們的專業(yè)要求，還培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我

11、們學(xué)完了大學(xué)的全部課程之后進(jìn)行的。這是我們對(duì)我們所學(xué)課程的一次深入的綜合性，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的良好訓(xùn)練，故在我們大學(xué)的學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。本設(shè)計(jì)書重點(diǎn)說明了灌裝機(jī)進(jìn)出瓶的工作原理與相應(yīng)的拔輪、進(jìn)瓶攔板的等等的設(shè)計(jì)，并且包括設(shè)計(jì)任務(wù)書要求的英語資料和相應(yīng)的的中文翻譯。由于能力有限，設(shè)計(jì)定有許多不足之處，望老師給予批評(píng)指導(dǎo)。1緒 論1.1灌裝機(jī)的發(fā)展我國飲料、乳品、啤酒市場得到長足發(fā)展的同時(shí)也帶動(dòng)了包裝機(jī)械業(yè)的發(fā)展速度。自從上世紀(jì)八十年代開始，中國每年都要進(jìn)口大量的飲料、乳品和啤酒包裝機(jī)械，至今引進(jìn)的勢(shì)頭仍然是有增無減。這些機(jī)械大多是高速自動(dòng)化生產(chǎn)線，可靠性強(qiáng)，產(chǎn)量高，部分設(shè)備是當(dāng)今

12、世界最為先進(jìn)的機(jī)型。這些生產(chǎn)線的引進(jìn)，使中國部分飲料、乳品和啤酒企業(yè)的包裝水平得以與發(fā)達(dá)國家同步發(fā)展。與此同時(shí)，中國包裝機(jī)械的生產(chǎn)也取得了長足的進(jìn)步，部分灌裝、封口一體設(shè)備已經(jīng)達(dá)到較高水平，包括塑料飲料瓶、酸奶杯、無菌包裝成型設(shè)備和貼標(biāo)機(jī)在的包裝生產(chǎn)線水平也得到了提升，已經(jīng)可以滿足中型企業(yè)的需要，部分已經(jīng)可以替代進(jìn)口設(shè)備，并且出口量逐年提高。 品包裝機(jī)械的產(chǎn)值在300億元人民幣左右，而每年進(jìn)口的食品包裝機(jī)械約10億美元。其中飲料、乳品和啤酒包裝機(jī)械占有相當(dāng)大的比重。1.2課題背景飲料包裝 (液體灌裝機(jī))目前中國飲用水、碳酸飲料、茶飲料的前處理設(shè)備國產(chǎn)品基本上可以滿足需要，中、低速理瓶、裝箱設(shè)備

13、也有相匹 配的產(chǎn)品可供選擇，在熱液體灌裝機(jī)方面，各設(shè)備廠都能解決設(shè)備在熱灌裝環(huán)境下的控制、密封等工藝要求。美星、達(dá)意隆公司也解決了無菌冷灌裝的問題。不過無論是碳 酸飲料、瓶裝水、果汁還是茶飲料，也無論是PET瓶、金屬罐還是利樂包，中國著名飲料企業(yè)的包裝生產(chǎn)線基本上是引進(jìn)設(shè)備的天下。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)背景包裝是食品生產(chǎn)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，而啤酒與其他碳酸飲料在人們的生活中已占據(jù)了重要的地位，從而也帶動(dòng)了灌裝機(jī)械的發(fā)展。鑒于做本設(shè)計(jì)的學(xué)生屬機(jī)電工程學(xué)院，所學(xué)的專業(yè)是包裝工程，再者我國目前包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展空間比較的大，研究包裝機(jī)械方面的課題對(duì)他們個(gè)人和社會(huì)都有積極意義，是對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和鍛煉，

14、尤其是總體設(shè)計(jì)更是如此。一方面鞏固、增長學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)他們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，為以后的工作積累經(jīng)驗(yàn)，另一方面也希望他們能在自己的課題上有所發(fā)現(xiàn)、改進(jìn)、創(chuàng)新，提出一些建設(shè)性的意見。40-8型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)設(shè)計(jì)，題目綜合性強(qiáng)，需要學(xué)生有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和廣博的知識(shí)面與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。所以，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中學(xué)生可以充分發(fā)揮其主動(dòng)性，積極性，培養(yǎng)了他們的綜合分析問題和解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生由知識(shí)型向智能型轉(zhuǎn)化。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是進(jìn)出瓶系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體要求如下： 全面了解40-8型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)的工作原理，各部件的功能，在此基礎(chǔ)上完成進(jìn)出瓶系統(tǒng)設(shè)計(jì)；包括：進(jìn)瓶撥輪裝置、出瓶撥輪裝置、螺旋限位器裝置；

15、 了解灌裝機(jī)的工作原理，根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)瓶撥輪裝置、出瓶撥輪裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；了解螺旋限位器裝置的設(shè)計(jì)原理，并進(jìn)行螺旋限位器裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 要求學(xué)生發(fā)揚(yáng)協(xié)作與團(tuán)隊(duì)精神，與團(tuán)隊(duì)同學(xué)共同完成整機(jī)的設(shè)計(jì)。2總體設(shè)計(jì)方案2.1啤酒灌裝機(jī)的工作原理啤酒作為一種口味獨(dú)特的風(fēng)味飲料深受 廣大老百姓的喜歡，近年來由于受釀酒原材料 漲價(jià)的影響，啤酒的釀造成本隨之增高而啤 酒的市場競爭越來越激烈啤酒生產(chǎn)廠家為了 爭奪啤酒的市場份額一方面對(duì)啤酒的銷售價(jià) 格不敢輕易提價(jià)一方面部加強(qiáng)管理努力消 化原材料漲價(jià)帶來的負(fù)面影響。啤酒灌裝機(jī)是 啤酒包裝生

16、產(chǎn)線的核心設(shè)備啤酒灌裝過程中 出現(xiàn)的冒酒、灌不滿、液位偏高或偏低、增氧 量和瓶頸空氣超出標(biāo)準(zhǔn)等現(xiàn)象，都會(huì)直接導(dǎo)致 酒損的增加，從而增加了啤酒的包裝成本，因 此灌裝機(jī)灌裝效果的好壞直接影響到企業(yè)的 經(jīng)濟(jì)效益。下面我們先了解一下啤酒灌裝機(jī)的 基本要求和工作原理然后再對(duì)影響灌裝效果 的一些主要因素做分析。 1 啤酒灌裝機(jī)的基本要求 (輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))  (1)液位精度合格率(液位差不大于 ±6mm) 最低液位時(shí)的容量應(yīng)達(dá)到公稱容量的985以 上)見下表。   (2

17、)啤酒損失率不大于O6。  (3)灌裝增氧量：一次抽真空時(shí)不大于 O15mgL，二次抽真空時(shí)不大于004mgL。  (4)瓶頸空氣體積不大于2mL。  2.啤酒灌裝機(jī)的工作原理 啤酒的灌裝工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟。基本上可 以分為七部分。 灌裝機(jī)是圍繞灌裝的工藝流程展開的，其工作原理是：從洗瓶機(jī)出來的潔凈瓶子由輸瓶帶送入灌裝機(jī)的進(jìn)瓶螺旋，經(jīng)進(jìn)瓶星輪送至回轉(zhuǎn)臺(tái)的托瓶氣缸上并升高瓶口在定中裝置的 導(dǎo)向下緊壓灌裝閥的下料口，形成密封。瓶子 在被抽真空后，貯液缸的背壓氣體(CO，)被沖 人瓶中，當(dāng)瓶中氣體壓力與

18、貯液缸氣體壓力 相等時(shí)，液閥在液閥彈簧的作用下開啟此時(shí) 啤酒通過回氣管上傘型反射環(huán)的導(dǎo)向作用自 動(dòng)沿瓶壁灌入玻璃瓶，玻璃瓶中的CO，通過 回氣管被置換回貯液缸當(dāng)酒液上升到一定 高度并將回氣管口封閉時(shí)自動(dòng)停止下酒。然 后將液閥和氣閥關(guān)閉，排掉瓶頸部位的壓力氣 體以防止帶氣酒液在玻璃瓶下降時(shí)的噴涌，這 樣便完成了整個(gè)灌裝過程。  2.2液體灌裝機(jī)的分類與選擇2.2.1液體灌裝機(jī)的分類液體灌裝機(jī)的分類液體灌裝機(jī)按灌裝原理可分為常壓灌裝機(jī)、壓力灌裝機(jī)和真空灌裝機(jī)。常壓灌裝機(jī)是在大氣壓力下靠液體自重進(jìn)行灌裝。這類灌

19、裝機(jī)又分為定時(shí)灌裝和定容灌裝兩種，只適用于灌裝低粘度不含氣體的液體如牛奶、葡萄酒等。壓力灌裝機(jī)是在高于大氣壓力下進(jìn)行灌裝，也可分為兩種：一種是貯液缸的壓力與瓶中的壓力相等，靠液體自重流入瓶中而灌裝，稱為等壓灌裝；另一種是貯液缸的壓力高于瓶中的壓力，液體靠壓差流入瓶，高速生產(chǎn)線多采用這種方法。壓力灌裝機(jī)適用于含氣體的液體灌裝，如啤酒、汽水、香檳酒等。真空灌裝機(jī)是在瓶中的壓力低于大氣壓力下進(jìn)行灌裝。這種灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，效率較高，對(duì)物料的粘度適應(yīng)圍較廣，如油類、糖漿、果酒等均可適用。液體灌裝機(jī)的流程2.2.2液體灌裝機(jī)的選擇 灌裝機(jī)的選擇：合理選擇灌裝機(jī)是保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途

20、徑。一般來說，應(yīng)密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，盡量選擇質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便、體積小、重量輕的灌裝機(jī)。灌裝機(jī)知識(shí)在選擇灌裝機(jī)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則。   為生產(chǎn)工藝服務(wù)的原則。首先應(yīng)根據(jù)灌裝物料的性質(zhì)（粘度、起泡性、揮發(fā)性、含氣性等）選擇適宜的灌裝機(jī)，以滿足生產(chǎn)工藝要求。例如對(duì)于芳香較濃的酒液，為避免揮發(fā)性芳香物質(zhì)受到損失，一般應(yīng)采用容杯式或常壓灌裝機(jī)；對(duì)于果汁類料液，為了減少與空氣接觸，保證產(chǎn)品質(zhì)量，一般應(yīng)采用真空加汁類灌裝機(jī)。其次，應(yīng)使灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力和前后工序的加工、包裝機(jī)械的生產(chǎn)能力相匹配。  生產(chǎn)率高和產(chǎn)品質(zhì)量好的原則。生產(chǎn)率的高低直接反映生產(chǎn)線的生產(chǎn)能

21、力。所以生產(chǎn)率越高，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益越好。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)選擇設(shè)備精度高、自動(dòng)化程度也高的灌裝機(jī)。但是設(shè)備的售價(jià)也相應(yīng)提高，增大了產(chǎn)品的單位成本。因此在選擇灌裝機(jī)時(shí)，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，對(duì)相關(guān)的因素進(jìn)行綜合考慮。   工藝圍寬的原則。灌裝機(jī)的工藝圍是指其適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。工藝圍越寬，越能提高設(shè)備的利用率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，即利用同一設(shè)備可以灌裝多種物料和多種規(guī)格。因此為了適應(yīng)酒水、飲料行業(yè)多品種、多規(guī)格的生產(chǎn)要求，應(yīng)選擇工藝圍盡可能寬的灌裝機(jī)。2.3灌裝的基本方法一 灌裝方法 由于液料的物理、化學(xué)性質(zhì)各有差異，對(duì)灌裝也有不同的要求。液體物料由貯液裝置灌入包裝容器中，常

22、采用如下幾種方法。（1）常壓法灌裝。是指在大氣壓下直接依靠被灌液料的自重流入包裝容器的灌裝方法。常壓灌裝的工藝過程為：1、進(jìn)液排氣，即液料進(jìn)入容器，同時(shí)容器的空氣被排出；2、停止進(jìn)液、即容器的液料達(dá)到定量要求時(shí)，進(jìn)液自動(dòng)停止；3、排除余液，即排除排氣管中的殘液。常壓法主要用于灌裝粘度地、不含氣的液料如牛奶、白酒、醬油、藥水等。（2）等壓法灌裝。是利用貯液箱上部氣室的壓縮空氣給包裝容器充氣，使兩者的壓力接近相等，然后使液料靠自重流入包裝容器的灌裝方法。等壓灌裝的工藝過程為：1、充氣等壓；2、進(jìn)液回氣；3、停止進(jìn)液；4、釋放壓力，即釋放瓶頸殘留的壓縮氣體至大氣，以免瓶突然降壓而引起大量冒泡，影響包

23、裝質(zhì)量和定量精度。等壓法適用于含氣飲料，如啤酒、汽水等的灌裝，可以減少所含二氧化碳的損失。（3）真空灌裝法。是在低于大氣壓力條件下進(jìn)行灌裝的方法。它有兩種基本方式：一種是壓力真空式，即讓貯液箱部處于常壓狀態(tài)，只對(duì)包裝容器抽氣使其形成一定的真空度，液體依靠兩容器的壓力差，流入包裝容器并完成灌裝；另一種是重力真空式，即讓貯液箱和包裝容器都處于接近相等的真空狀態(tài)，液料靠自重流入該容器。目前，國常采用壓力真空式。其設(shè)備簡單，工作可靠。真空法灌裝的工藝過程為：1、瓶抽真空；2、進(jìn)液排氣3、停止進(jìn)液；4、余液回流，即排氣管中的殘液經(jīng)真空室回流至貯液箱。真空法適用于灌裝粘度低一些的液料（如油類、糖漿等）、含

24、維生素的液料（如蔬菜汁、果子汁等）和有毒的液料（如農(nóng)藥等）。此法不但能提高灌裝速度，而且能減少液料與容器殘存空氣的接觸和作用，故有利于延長某系產(chǎn)品的保質(zhì)期。此外，還能限制氣體和液體的逸散，從而改善操作條件。但對(duì)灌裝配置的、含有芳香性氣體的液體是不適宜的，因?yàn)槌闅鈺?huì)增加液香的損失。 （4）虹吸法灌裝。虹吸法灌裝應(yīng)用虹吸原理使液體料經(jīng)虹吸管由儲(chǔ)液箱被吸入容器，直至兩者液位相等為止。此法適合灌裝低粘度不含 氣的液料，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，但灌裝速度低。（5）壓力法灌裝。壓力法灌裝是借助機(jī)械或氣液壓等裝置控制活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，降粘度較高的液體物料從儲(chǔ)料缸吸入活塞缸，然后再強(qiáng)制壓入待灌裝的容器，這種方法有時(shí)也用于含

25、氣體之類飲料的灌裝，由于其中不含膠體物質(zhì)，所形成的泡沫容易消失，故可依靠本身所具有的氣體壓力直接灌入未經(jīng)預(yù)先充氣的瓶，從而大大提高了灌裝速度。2.4機(jī)型的適用圍2.4.1適用機(jī)型40-8型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)設(shè)計(jì)適用于含汽飲料（啤酒、汽水等）的灌狀并完成壓蓋的任務(wù)，適用于中型飲料廠使用。40-8型自動(dòng)灌裝壓蓋聯(lián)合機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 適用圍 ：本機(jī)適用用于含汽飲料(啤酒,汽水等)的灌裝，適用于中型飲料廠使用。灌裝方式 : 等壓灌裝； 生產(chǎn)能力 : 6000-8000瓶/小時(shí)；瓶口形式 : 標(biāo)準(zhǔn)皇冠形瓶口； 公程容量 : 640 ml；適應(yīng)瓶形 : 按國標(biāo)形式； 工作制 : 每年300天, 每天兩班；

26、生產(chǎn)類型 : 成批生產(chǎn)。 2.4.2灌裝壓蓋方式灌裝、壓蓋機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置與PLC可編程控制、變頻無級(jí)調(diào)速、人機(jī)界面等現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)手段完整的結(jié)合，形成機(jī)電一體化。 1、控制部分改造方案 國很多啤酒廠家現(xiàn)使用的灌裝、壓蓋機(jī)的控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度參差不齊;所有手動(dòng)按鈕和工藝開關(guān)都設(shè)置在一個(gè)操作箱的面板上，PLC控制器大都為日本OMRON公司或三菱公司的早期產(chǎn)品，設(shè)備連鎖控制、保護(hù)設(shè)置少，加之啤酒灌裝的現(xiàn)場環(huán)境惡劣，潮濕度大，使開關(guān)等接觸觸點(diǎn)銹蝕嚴(yán)重，系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)部分故障率較高，造成設(shè)備控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性低，設(shè)備正常運(yùn)行周期短等現(xiàn)象。 以實(shí)際改造的鴨綠江啤酒的灌裝、壓蓋機(jī)的控制系統(tǒng)為例，介紹

27、改造方法，闡明改造這類設(shè)備的控制思想和思路;根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際工藝條件，重新編寫了PLC的運(yùn)行程序。針對(duì)啤酒灌裝、壓蓋機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際狀況，并根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際工藝條件，重新設(shè)計(jì)了設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)。這種改造方法和思路同樣可以應(yīng)用與其他液體介質(zhì)灌裝設(shè)備的改造。 1.1系統(tǒng)硬件配置 使用日本三菱公司的FX2N128MRPLC替換原系統(tǒng)使用的2臺(tái)OMRON公司的C60PPLC，原系統(tǒng)的PLC由于是老型號(hào)產(chǎn)品，和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)需要配置特殊的通訊轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)需要增加外部I/O輸入點(diǎn)時(shí)，擴(kuò)展模塊備件較難尋。FX2N128MRPLC是集成128點(diǎn)I/O的箱體式控制器，具有運(yùn)算速度快，指令豐富、性能價(jià)格比高、聯(lián)機(jī)編程

28、簡單、擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)，是三菱FX系列中功能最強(qiáng)的小型控制器。 (1)采用三菱公司的900系列的970GOT人機(jī)觸摸屏替換原系統(tǒng)使用的面板按鈕并監(jiān)控顯示設(shè)備的運(yùn)行工作參數(shù)。970GOTHMI為高亮度的16色顯，通過匯流連接和FX2N128MRPLC的CPU直接連接，實(shí)現(xiàn)快速回應(yīng)。具有許多維護(hù)功能，如列表式編輯功能、梯形圖監(jiān)控(故障查找)功能、系統(tǒng)監(jiān)控功能等用來查找故障和維護(hù)PLC系統(tǒng)。 (2)灌裝、壓蓋機(jī)的變頻器在改造中沒有更換，現(xiàn)場檢測(cè)信號(hào)的手段仍然采用開關(guān)式檢測(cè)，因檢測(cè)開關(guān)長期工作在濕度很大的場合，因此選擇電容式的接近開關(guān)，根據(jù)PLCI/O端子的接線方式，選擇PNP型的接近開關(guān)。 1.2系統(tǒng)

29、程序設(shè)計(jì) PLC控制器的程序設(shè)計(jì)重點(diǎn)和核心是圍繞著酒缸的旋轉(zhuǎn)速度控制和酒缸上60個(gè)瓶位相關(guān)位置的檢測(cè)移位、破瓶、空瓶瓶位相關(guān)位置的檢測(cè)移位和相關(guān)灌裝閥等的控制。其中的瓶位移位檢測(cè)程序中，采用了三菱PLC位左移指令，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行條件輸入每一次由OFF-ON變化時(shí)，執(zhí)行N2位移動(dòng)，N2為移動(dòng)的位數(shù)。 (1)瓶位移位子程序 413LDX055;機(jī)器計(jì)數(shù)脈沖測(cè)量檢測(cè)輸入點(diǎn) 414PLSM49;主電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量檢測(cè)輸入點(diǎn)取上升沿微分后的位M49 416PLFM301;主電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量檢測(cè)輸入點(diǎn)取下降沿微分后的位M301 418LDIM590;進(jìn)瓶個(gè)數(shù)檢測(cè) 419ANIX005;連鎖保護(hù)點(diǎn) 420ANIX006;

30、緊急停車保護(hù) 421OUTM50;進(jìn)瓶瓶位是否有瓶檢測(cè) 422LDM49;主電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量檢測(cè)輸入點(diǎn) 423SFTLM50M500K60K1 瓶位移位檢測(cè) 采用PLC位左移指令，這條指令是整個(gè)子控制程序的核心之一，主電機(jī)和瓶位檢測(cè)開關(guān)同步檢測(cè)移動(dòng)的酒瓶，主電機(jī)每轉(zhuǎn)一周，正好對(duì)應(yīng)酒缸轉(zhuǎn)過一個(gè)瓶位，PLC部單元對(duì)應(yīng)這60個(gè)瓶位的單元為M500M559，單元個(gè)數(shù)用第一個(gè)字母K設(shè)置為K60，每次變化一位用第二個(gè)字母K設(shè)置為K1，M50反應(yīng)了瓶位的空、缺位置，并將檢測(cè)到的這個(gè)位置以電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率移位下去，在部相應(yīng)的單元置“1”或“0”，控制相應(yīng)的閥門和攪拌瓶蓋的電機(jī)的開與停。系統(tǒng)在連續(xù)檢測(cè)90個(gè)空瓶位后，

31、停止攪拌瓶蓋的電機(jī)的運(yùn)行，檢測(cè)瓶位的個(gè)數(shù)可以根據(jù)用戶的要求任意設(shè)定。 432LDX052 出瓶位檢測(cè) 回轉(zhuǎn)酒缸通過壓力往瓶背壓裝酒的過程中，空瓶在背壓后，可能由于瓶子本身裂紋等原因?qū)е峦蝗槐浚@就需要檢測(cè)出爆瓶瓶子的位置，在這個(gè)瓶位的位置進(jìn)行打開吹掃電磁閥，噴出壓縮空氣，將瓶位上的碎瓶片吹離位置，在連續(xù)吹掃幾個(gè)瓶位后，在打開噴射電磁閥，噴射出高壓水注，在對(duì)破瓶位置周圍瓶位連續(xù)噴射幾個(gè)瓶位。 (2)實(shí)現(xiàn)爆瓶檢測(cè)、控制的步進(jìn)控制 482LDX055;機(jī)器計(jì)數(shù)脈沖測(cè)量檢測(cè)輸入點(diǎn) 483PLSM49;主電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量檢測(cè)輸入點(diǎn)取上升沿微分后的位M49 485PLFM309;主電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量檢測(cè)輸入點(diǎn)取下

32、降沿微分后的位M309 486LDIM70;破瓶位置檢測(cè) 487ANIM071;連續(xù)破瓶位置檢測(cè) 488ANIX052;進(jìn)瓶位置 489SFTLM52M600K20K1 破瓶檢測(cè)和瓶位檢測(cè)開關(guān)同步檢測(cè)移動(dòng)的破瓶，主電機(jī)每轉(zhuǎn)一周，正好對(duì)應(yīng)酒缸轉(zhuǎn)過一個(gè)瓶位，PLC部單元對(duì)應(yīng)這20個(gè)破瓶位的單元為M600M619，單元個(gè)數(shù)用第一個(gè)字母K設(shè)置為K20，每次變化一位用第二個(gè)字母K設(shè)置為K1，M52反應(yīng)了破瓶的位置，并將檢測(cè)到的這個(gè)位置以電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率移位下去，在部相應(yīng)的單元置“1”或“0”，控制相應(yīng)的噴射和吹掃電磁閥開與停。連續(xù)噴射和吹掃電磁閥的開聽、停時(shí)間可以根據(jù)工藝要求任意設(shè)定。 系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行可靠

33、的保障就是控制進(jìn)出瓶蓋的同步跟蹤，既準(zhǔn)確檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)開關(guān)、破瓶檢測(cè)開關(guān)和進(jìn)瓶檢測(cè)開關(guān)三個(gè)條件。 (3)970GOT人機(jī)觸摸屏操作終端機(jī)的軟件采用三菱公司的GTWORKS軟件包，其中GTDesigner是一個(gè)用與整個(gè)GOT9000系列的繪圖套裝軟件。該軟件包操作簡單，事先可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上組態(tài)并仿真調(diào)試，完畢后下載至人機(jī)操作終端機(jī)。同時(shí)，因?yàn)槿藱C(jī)界面又具有觸摸屏的作用，將常用的開關(guān)設(shè)在顯示屏上，方便操作。還可并以增加一些功能，如設(shè)置報(bào)警信息等。 2、改造后控制系統(tǒng)功能 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)器為自動(dòng)控制，根據(jù)進(jìn)出瓶帶上瓶的滿缺，按設(shè)定速度或慢速運(yùn)行，進(jìn)瓶檔瓶，無瓶不下蓋，爆瓶自動(dòng)沖洗，灌裝位置自動(dòng)

34、背壓，下蓋輸蓋系統(tǒng)的自動(dòng)開停和安全保護(hù)等動(dòng)作的協(xié)調(diào)聯(lián)鎖。原來所有按鈕的操作改造后都在觸摸屏上進(jìn)行。3、控制系統(tǒng)檢測(cè)狀態(tài)的監(jiān)控功能 進(jìn)瓶檢測(cè)開關(guān)和破瓶檢測(cè)開關(guān)通過檢測(cè)每個(gè)壓瓶部分上面的小鐵片的位置，產(chǎn)生光電脈沖輸出，再有PLC采集，由于每個(gè)壓瓶部分上面的小鐵片的位置是活動(dòng)的，在機(jī)器運(yùn)行一段時(shí)間后，壓瓶部分上面的小鐵片和檢測(cè)開關(guān)的位置發(fā)生位移，造成檢測(cè)開關(guān)誤判斷，如沒瓶判斷為有瓶，爆瓶漏檢、誤檢等造成輸出失誤，使PLC產(chǎn)生誤動(dòng)作，造成如背壓、爆瓶吹、洗、瓶蓋攪拌系統(tǒng)控制失靈等故障現(xiàn)象。 在改造前的日常生產(chǎn)過程中，碰到這種現(xiàn)象時(shí)，操作工只能將各個(gè)功能開關(guān)或按扭打到手動(dòng)控制檔位，使機(jī)器設(shè)備工作在無監(jiān)控

35、狀態(tài)下，機(jī)器失去自動(dòng)控制功能。造成了很大的生產(chǎn)原料如氣、水、酒的浪費(fèi)。只能在生產(chǎn)的間歇，才能由維修鉗工和電工根據(jù)檢測(cè)開關(guān)上的小發(fā)光二極管的亮和滅通過調(diào)整位移距離只有58mm的檢測(cè)開關(guān)的安裝位置，來修正檢測(cè)開關(guān)和小鐵片的間隙。這種檢測(cè)手段非常落后，調(diào)整后的效果反應(yīng)致后，不能與時(shí)反應(yīng)調(diào)整結(jié)果。 針對(duì)這種檢測(cè)狀況，結(jié)合改造后的灌裝、壓蓋機(jī)控制系統(tǒng)的配置，新增了這部分檢測(cè)功能，并集成在人機(jī)觸摸屏中，完成瓶位檢測(cè)。 在人機(jī)觸摸屏的界面分頁顯示屏上，可以分別時(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示60個(gè)瓶位的狀態(tài)和爆瓶時(shí)的瓶位狀態(tài)，有瓶、無瓶、爆瓶、背壓開關(guān)等檢測(cè)開關(guān)、攪拌電機(jī)等電磁閥的開關(guān)狀態(tài)都以不同顏色來顯示，非常直觀。 在需要

36、修正檢測(cè)開關(guān)和小鐵片的位置時(shí)，可以在正常生產(chǎn)的條件下，不停機(jī)，由維修人員只要根據(jù)顯示屏上的瓶位狀態(tài)，就可以在線調(diào)整，并馬上看到調(diào)整后的效果。在日常維修中，也可以用它作為狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備，觀察輸出設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。 增加這套系統(tǒng)功能的是為保證灌狀壓蓋機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)正常運(yùn)行而專門設(shè)計(jì)的。 2.5工藝分析2.5.1灌裝機(jī)的類型與灌裝方式的選用將加工后的食品物料按預(yù)定量充填到包裝容器（瓶、罐、盒、桶、袋、軟管等）的裝置稱為裝料或充填機(jī)械。充填酒水與飲料等液體產(chǎn)品的裝料機(jī)械通常稱為灌裝機(jī)，液體的灌裝分為手工灌裝和機(jī)械灌裝兩種。因?yàn)椴捎脵C(jī)械化灌裝不僅可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少產(chǎn)品的損失，保證包裝質(zhì)量，而且可以

37、減少生產(chǎn)環(huán)境與被裝物料的相互污染。因此，現(xiàn)代化酒水生產(chǎn)行業(yè)一般都采用機(jī)械化灌裝機(jī)。灌裝機(jī)的分類-不同的裝填物料（含氣液體、不含氣液體、膏狀體等）和不同的包裝容器（瓶、罐、盒、桶、袋等），使用灌裝機(jī)的品種也不盡一樣，通常灌裝機(jī)的分類方法如下表。灌裝機(jī)的選擇-合理選擇灌裝機(jī)是保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。一般來說，應(yīng)密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，盡量選擇質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便、體積孝重量輕的灌裝機(jī)。在選擇灌裝機(jī)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則。為生產(chǎn)工藝服務(wù)的原則。首先應(yīng)根據(jù)灌裝物料的性質(zhì)（粘度、起泡性、揮發(fā)性、含氣性等）選擇適宜的灌裝機(jī)，以滿足生產(chǎn)工藝要求。例如對(duì)于芳香較濃的酒液，為避免揮發(fā)性芳香

38、物質(zhì)受到損失，一般應(yīng)采用容杯式或常壓灌裝機(jī)；對(duì)于果汁類料液，為了減少與空氣接觸，保證產(chǎn)品質(zhì)量，一般應(yīng)采用真空加汁類灌裝機(jī)。其次，應(yīng)使灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力和前后工序的加工、包裝機(jī)械的生產(chǎn)能力相匹配。生產(chǎn)率高和產(chǎn)品質(zhì)量好的原則。灌裝機(jī)生產(chǎn)率的高低直接反映生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力。所以生產(chǎn)率越高，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益越好。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)選擇設(shè)備精度高、自動(dòng)化程度也高的灌裝機(jī)。但是設(shè)備的售價(jià)也相應(yīng)提高，增大了產(chǎn)品的單位成本。因此在選擇灌裝機(jī)時(shí)，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，對(duì)相關(guān)的因素進(jìn)行綜合考慮。工藝圍寬的原則。灌裝機(jī)的工藝圍是指其適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。工藝圍越寬，越能提高設(shè)備的利用率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，即利用同一設(shè)備可

39、以灌裝多種物料和多種規(guī)格。因此為了適應(yīng)酒水、飲料行業(yè)多品種、多規(guī)格的生產(chǎn)要求，應(yīng)選擇工藝圍盡可能寬的灌裝機(jī)。符合食品衛(wèi)生的原則。由于酒水、飲料行業(yè)的特殊衛(wèi)生要求。因此所選灌裝機(jī)在結(jié)構(gòu)上直接接觸物料的部件應(yīng)便于裝拆和清洗，不允許有死角。而且要有可靠的密封措施，嚴(yán)防雜物混入和物料散失。在材料上，對(duì)直接接觸物料的零部件要盡可能采用不銹鋼或無毒材料。使用安全，維修方便的原則。灌裝機(jī)的操作、調(diào)整應(yīng)方便省力，使用安全可靠。而且其結(jié)構(gòu)應(yīng)便于拆裝組合，零部件應(yīng)通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，另外還應(yīng)優(yōu)先選擇價(jià)格低、重量輕、體積小的灌裝機(jī)。2.5.2包裝程序與工藝路線碳酸飲料的包裝以可口可樂和百事可樂為代表的碳酸飲料，仍然是中

40、國飲料中產(chǎn)量最大的品種，盡管增幅放慢，但絕對(duì)數(shù)量每年仍有較大增長。 PET瓶是碳酸飲料最主要的包裝形式。中富和紫江是可口可樂和百事可樂碳酸飲料的PET瓶供應(yīng)商。兩家企業(yè)均有數(shù)十套進(jìn)口的兩步法設(shè)備，采用集中制造瓶坯，分散制瓶供應(yīng)就近可樂灌裝廠的生產(chǎn)方式。由于碳酸飲料瓶價(jià)格已經(jīng)完全透明，因此利潤很薄，制瓶企業(yè)主要以量取勝，高速設(shè)備的使用成為必然。在瓶坯生產(chǎn)方面，72模腔的注塑機(jī)已經(jīng)開始使用。中富和紫江二個(gè)制瓶廠也開始采取更為靈活務(wù)實(shí)的設(shè)備采購方式，開始與不同的制瓶設(shè)備供應(yīng)商合作。吹瓶速度達(dá)每小時(shí)2萬瓶的高速吹瓶機(jī)裝機(jī)量不斷增加。 鋁制二片罐場份額雖然在逐年下降，但仍然有一定的?場。目前中國生產(chǎn)鋁制

41、兩片罐的企業(yè)全部是外資控股企業(yè)，設(shè)備也全部是引進(jìn)的全自動(dòng)生產(chǎn)線。并且經(jīng)過不斷的更新，生產(chǎn)速度普遍得到提高。 雖然有寶翼這一鋼制兩片罐生產(chǎn)企業(yè)，但中國的兩片罐仍然以鋁制罐占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。目前在國際上，美國仍然以鋁制罐為主，歐洲則傾向于鋼制罐的生產(chǎn)，雖然中國的鋁制罐用鋁板基本上依靠引進(jìn)，價(jià)格昂貴，但改造現(xiàn)有的鋁罐生產(chǎn)線為鋼制罐也需要巨額投資，在二片罐?場持續(xù)低迷的情況下，企業(yè)缺乏投資的熱情。 兩片罐生產(chǎn)線由于涉與的技術(shù)非常復(fù)雜，工藝要求極為嚴(yán)格，目前中國沒有類似的設(shè)備，特別是受低迷?場的影響，機(jī)械設(shè)備開發(fā)企業(yè)也缺乏開發(fā)相關(guān)生產(chǎn)線的積極性。 茶和果汁飲料的包裝 熱灌裝仍是目前茶和果汁飲料最主要的生產(chǎn)和灌

42、裝工藝。 熱灌裝PET瓶、金屬三片罐、利樂包，是茶和果汁飲料的三大包裝形式。 部分茶和果汁生產(chǎn)企業(yè)外購熱灌裝PET瓶，如統(tǒng)一；部分飲料企業(yè)自己生產(chǎn)PET瓶，如康師傅和娃哈哈；還有部分飲料企業(yè)與制瓶企業(yè)合作，由制瓶企業(yè)在飲料廠里裝機(jī)吹瓶，如可口可樂工廠。無論是哪種方式，生產(chǎn)熱灌裝PET瓶的設(shè)備主要是加拿大HUSKY、法國西得樂的二步法設(shè)備，以與意大利SIPA的一步法設(shè)備。 熱灌裝曾經(jīng)是專業(yè)制瓶企業(yè)的最大利潤來源，但隨著價(jià)格的透明，熱灌裝PET瓶的價(jià)格在不斷下降，利潤空間被不斷壓縮。為了提高PET瓶的熱灌裝溫度，使用二步法設(shè)備的企業(yè)大多與一家企業(yè)合作，改善瓶口的成型工藝，使灌裝溫度可以提高到93度

43、。 3星型拔瓶輪設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1星形撥瓶輪方案的確定3.1.1星形撥瓶輪原理此機(jī)構(gòu)是將灌裝機(jī)的限位機(jī)構(gòu)送來的瓶子，準(zhǔn)確地送入灌機(jī)中的升降機(jī)構(gòu)或灌滿的瓶子從升降機(jī)構(gòu)取下送入傳送帶的機(jī)構(gòu)。將定量的液體物料(簡稱液料)充填入包裝容器的機(jī)器稱為灌裝機(jī)械。因?yàn)樗嗳氲囊后w具有流動(dòng)性，所以所用的容器一般為剛性容器，如聚脂瓶、玻璃瓶(或罐)、金屬罐、復(fù)合紙盒等。如圖3.1所示，輸送鏈帶、分件供送螺桿、星形撥輪和弧形導(dǎo)板相結(jié)合用于容器的輸入；同時(shí)撥輪也用于容器的輸出。圖3.1 供送螺桿與行星撥輪組合簡圖1分件供送螺桿 2弧形導(dǎo)板3行星撥輪 4圓柱形容器3.1.2星形撥瓶輪結(jié)構(gòu)星形撥輪的結(jié)構(gòu)雖然簡單，齒槽形狀

44、確實(shí)千變?nèi)f化。圖3.2所示的四種形狀都能滿足將灌裝容器送入灌裝機(jī)中的升降機(jī)構(gòu)要求，但是性能、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)以與穩(wěn)定性的要求不同，要確定那種方案必須根據(jù)設(shè)計(jì)的要求而定。瓶子從輸送帶送過來將堆擠到一起，因此就應(yīng)該設(shè)計(jì)相應(yīng)的可以起到瓶的限位機(jī)構(gòu)的作用。在這次課題中運(yùn)用了分件供送螺桿裝置，這就要求在設(shè)計(jì)撥輪槽時(shí)采用一定弧度可以起到限時(shí)、限位的作用。(a)和(b)適合供送單個(gè)圓柱形容器，（c）適合供送單個(gè)長方形容器，（d）適合供送多個(gè)多種體形的容器。從制造角度看，本設(shè)計(jì)根據(jù)容器外形和輸送方式，宜采用（b）方案。34 / 34圖3.2典型星形撥輪簡圖撥輪的尺寸要求以能很平穩(wěn)的輸送瓶子。如圖3.3所示，通過類比

45、實(shí)驗(yàn)，Rc與灌裝機(jī)主體中的撥瓶螺桿有關(guān)。 若撥輪的外接圓與灌裝機(jī)主體中撥瓶螺桿的外接圓相交，則Rc尺寸大于瓶子半徑。撥輪通常用不銹鋼或酚醛樹脂板制作，成雙平放緊固在主軸端部，其高度和間距可根據(jù)被供送瓶罐的主題部位與其中心位置加以適當(dāng)調(diào)整。圖3.3撥輪截面圖3.2撥瓶輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算3. 2. 1撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù)）確定設(shè)要設(shè)計(jì)星形撥輪齒數(shù)為Zb，灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力為Q，撥輪主軸轉(zhuǎn)速為，依據(jù)單位時(shí)間供瓶數(shù)應(yīng)等于出瓶數(shù)（不考慮灌裝過程中出現(xiàn)爆瓶現(xiàn)象）。則（3.1）式中，Zb齒數(shù)；Q生產(chǎn)能力，瓶/時(shí)；轉(zhuǎn)速，/min。撥瓶輪齒數(shù)由確定。已知灌裝機(jī)得生產(chǎn)能力Q瓶/時(shí)，初步確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速與灌裝機(jī)大

46、轉(zhuǎn)盤主軸轉(zhuǎn)速的比例為i5.大轉(zhuǎn)盤主軸轉(zhuǎn)速根據(jù)計(jì)算得出n13/min.則可以確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速n15/min.撥瓶輪齒數(shù)Zb:選取撥輪齒數(shù)Zb8。3. 2. 2撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定設(shè)撥輪節(jié)圓半徑為Rb, Cb為行星撥輪的節(jié)距，因?yàn)槿萜饕缘乳g距定時(shí)供送，則 （3.2） （3.3）對(duì)于旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)來講，Cb應(yīng)等于灌裝閥的節(jié)距。在確定灌裝機(jī)整體尺寸時(shí)確定的灌裝閥節(jié)距尺寸Cb126mm，Rb160mm。用Cb帶入驗(yàn)算： （3.4）用Rb帶入驗(yàn)算： （3.5）根據(jù)檢驗(yàn)，對(duì)Cb,Rb進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后確定Cb126mm，Rb160mm。3. 2. 3撥瓶輪其它尺寸的確定在本課題中灌裝容器是啤酒瓶，因此撥瓶輪的

47、材料在選擇上應(yīng)選用對(duì)酒瓶不會(huì)造成有磨損，擊碎的現(xiàn)象。故選用尼龍1010材料。其結(jié)構(gòu)如圖3.4所示圖3.4撥瓶輪裝配結(jié)構(gòu)圖1撥輪 2撥輪盤 3撥輪軸 4傳動(dòng)齒輪圖3.5撥瓶輪結(jié)構(gòu)示意圖撥輪中的尺寸h和Rc均由容器瓶的高度和直徑來確定。它與灌裝機(jī)中撥輪盤花齒尺寸有關(guān)，撥輪的尺寸以能很平穩(wěn)地 輸送瓶子為原則，可用類比或?qū)嶒?yàn)來決定。設(shè)計(jì)時(shí)尺寸Rc地決定方法；因?yàn)镽c與灌裝機(jī)主體中地?fù)芷枯喕ūP有關(guān)，若撥輪外接圓與灌裝機(jī)主體中撥瓶花盤地外接圓相切時(shí)Rc等于瓶子半徑；若與灌裝機(jī)主體中撥瓶花盤地外接圓相交，則尺寸Rc大于瓶子的半徑。而且撥輪在往灌裝機(jī)大轉(zhuǎn)盤撥瓶子的時(shí)候，為了能使瓶子均勻穩(wěn)定地輸送到大轉(zhuǎn)盤而不被

48、撥回來，尺寸Rc也應(yīng)大于瓶子的半徑，這可以由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知。由已知給定的參數(shù)瓶子半徑R40mm，則可確定尺寸RcR+(23)mm，即Rc42mm。如圖3.5所示，h的高度是由瓶高來確定的，瓶子確定的高度是280mm，撥瓶輪的厚度可以根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)按設(shè)計(jì)者給定的值。撥瓶輪給的厚度是10mm，容器瓶從輸送帶過來瓶底離下?lián)芷堪宓木嚯x確定為25mm，設(shè)該課題給定的容器瓶瓶頸為105mm，直徑為70mm的瓶身高出上撥瓶板為25mm，保證瓶子的重心在兩齒的中心附近。h28020252510585mm3. 3包裝容器與撥瓶輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖3.6 容器瓶與撥瓶輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析撥輪的結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮齒槽形狀。

49、在包裝容器的供送過程中，容器在末端堆擠在一起，要使不同形狀的包裝容器順利導(dǎo)入撥輪齒槽，即齒槽不與撥輪發(fā)生碰撞，必須合理確定齒槽形狀。為此，要分析被供送包裝容器與撥輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)?？梢杂煤喕嫹ū硎緭芷枯喤c容器瓶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。實(shí)用中，多將星形撥輪與分件供送螺桿組合在一起，對(duì)此應(yīng)指出一些特殊的設(shè)計(jì)要求。設(shè)撥輪的節(jié)圓直徑（半徑為）,齒槽數(shù)為,主軸轉(zhuǎn)速, 則=320 （3.6） =15 （3.7）對(duì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，等于灌裝閥的節(jié)距至于能否取整數(shù)，則與整個(gè)川東部據(jù)有關(guān)。在此前提下，決定不僅要考慮撥輪的外輪廓尺寸和齒槽的結(jié)構(gòu)形式，也要便于等分提高制造精度。 實(shí)踐表明，為合理設(shè)計(jì)星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式，必須深

50、入研究它同被供送瓶罐的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。如圖3.6所示，通過撥輪主軸O取一靜坐標(biāo)系，在通過該點(diǎn)與任一齒槽中心C取一動(dòng)坐標(biāo)系。初始時(shí)二系的橫縱坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)重合，其次由C一點(diǎn)引節(jié)圓切線分別截取兩個(gè)線段，令=。已論證<。 設(shè)星形撥輪以等角速度做逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t轉(zhuǎn)過角度=,相應(yīng)的齒槽中心移至,而瓶罐中心以初速度等加速度移至,令=,由于其末速度= =，因此a= - （3.8）=+ （3.9）式中，在此過程中瓶罐相對(duì)撥輪的運(yùn)動(dòng)軌跡即為-。若以瓶罐中心絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡上的點(diǎn)極坐標(biāo)（）表示它的動(dòng)坐標(biāo)系中的位置。以圖示幾何關(guān)系寫出 （3.10） （3.11）此即瓶罐與撥輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，借以上兩式畫出瓶罐的

51、相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡與其外輪廓線，是以確定撥輪齒槽的形狀尺寸，同時(shí)做出是否需切齒修整的判斷。但是，要想從根本上解決兩者互不干涉的問題，應(yīng)進(jìn)一步運(yùn)用解析法加以剖析。 設(shè)齒槽半徑（即瓶罐主題部位半徑）所對(duì)應(yīng)的撥輪中心角為，瓶罐相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡終點(diǎn)的切線與該點(diǎn)撥輪矢徑的夾角為，那么保證嚙入不干涉的基本條件應(yīng)是 （3.12）由于 （3.13）借（3.10）和 （3.14）應(yīng)用羅比塔法則導(dǎo)出 （3.15）代入式（3.10）,得 （3.16） （3.17）將（3.15）帶入（3.14） （3.18）總之，當(dāng)為定值時(shí)，通過調(diào)整可達(dá)到瓶罐嚙入撥輪齒槽（其外輪廓形狀尺寸與瓶罐嚙合部分完全一致）不產(chǎn)生任何干涉的目的。在這方面

52、，與分件供送螺桿的轉(zhuǎn)速變化毫無關(guān)系10。3. 4撥瓶輪主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3. 4. 1軸材料的確定根據(jù)其受力情況和傳動(dòng)精度等要求進(jìn)行。軸的失效形式一般有斷裂、磨損、超過允許的變形與磨損等。因此軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列條件：a.足夠的強(qiáng)度；b.足夠的剛度；c.不產(chǎn)生危險(xiǎn)的振動(dòng)；d.結(jié)構(gòu)和選材合理。撥瓶輪主軸在大轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，速度根據(jù)灌裝機(jī)生產(chǎn)效率不同而變，并且裝有滑動(dòng)軸承，所以可選用合金鋼和碳鋼。45調(diào)質(zhì)鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳剛制造軸。其中最常用的為45鋼。3. 4. 2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定

53、出軸的合理外形，和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置與形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以與軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向與分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)性時(shí)又要隨著具體情況的不同而異，所以，軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)中，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。3.7軸結(jié)構(gòu)示意圖軸尺寸的確定：根據(jù)灌裝機(jī)整機(jī)的要求以與撥瓶輪結(jié)構(gòu)的要求最終確定主軸各尺寸如圖3.7所示。軸上零件的固定方法為了保證零件在

54、軸上有固定的位置，必須將零件在徑向、軸向和周向予以固定。a.軸上零件的徑向固定：一般靠零件孔與軸徑的配合性質(zhì)來保證，配合表面為圓柱形。b.軸上零件的軸向固定：用軸肩固定，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，可承受較大的軸向力。c.軸上零件的周向固定：鍵槽起到齒輪的周向固定和撥瓶板的定位作用。d.確定軸上的圓角和倒角尺寸1。3. 5傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)3. 5. 1選擇齒輪的材料由輪齒的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)使齒面具有較強(qiáng)的抗磨損，抗點(diǎn)蝕，抗膠合與抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對(duì)輪齒材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。常用的齒輪材料有鋼，鑄鐵和非金屬材料等。在本課題里齒

55、輪為輕載，低或中速、精度較高下工作，齒輪選用鋼做材料。為使齒輪具有足夠的抗磨損與抗點(diǎn)蝕的能力，齒面的硬度應(yīng)為250350HBS。3. 5.2主要尺寸的確定設(shè)計(jì)灌裝機(jī)時(shí)為了防止瓶托在升降時(shí)與齒輪產(chǎn)生干涉，撥輪板直徑與大轉(zhuǎn)盤不發(fā)生碰撞，齒輪的分度圓尺寸在確定時(shí)與撥輪板的直徑相等。如圖3.7所示分度圓直徑d1312mm。齒數(shù)z：根據(jù)d1m·z ，模數(shù)m已確定m2，則zd/m312÷2156齒數(shù)也可以根據(jù)傳動(dòng)比來確定，大轉(zhuǎn)盤主軸上的大齒輪分度圓直徑d21200，大齒輪的齒數(shù)z2600，傳動(dòng)比i5，同樣可以確定齒數(shù)z1120。全齒高：式中：ha齒頂高 hf齒根高 正常齒標(biāo)準(zhǔn) ，求得h4.5mm。圓整h4mm。齒寬b：由齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式可知，輪齒愈寬，承載能力也愈高，因而輪齒不宜過窄；但增大齒寬又會(huì)使齒面上的載荷分布更趨不均勻，故齒寬系數(shù)硬取得適當(dāng)。因?yàn)楣嘌b機(jī)在工作時(shí)載荷很小，傳動(dòng)速度不是很大。所以可以選越小的齒寬系數(shù)2。圖3.7傳動(dòng)齒輪圖4 螺旋限位器設(shè)計(jì)