畢業(yè)設(shè)計（論文）-直線型瓶裝液體灌裝機結(jié)構(gòu)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計(論文)題目直線型瓶裝液體灌裝機結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)院專業(yè)班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師成績年月日（4-92）（4-93）計算齒輪的嚙合力圓周力：（4-94）徑向力：Fr2軸向力：（4-96）求水平面支承反力，作水平面彎矩圖軸在水平面內(nèi)受力簡圖如圖4-11所示圖4-11軸在水平面內(nèi)的受力簡圖其中：（4-97）（4-98）（4-99）（4-100）軸在水平面內(nèi)彎矩圖如圖4-12所示圖4-12軸在水平面內(nèi)的彎矩圖求垂直面內(nèi)支承反力，作垂直面內(nèi)彎矩圖軸在垂直面內(nèi)的受力簡圖如圖4-13所示圖4-13軸在垂直面內(nèi)的受力簡圖（4-101）（4-102）（4-103）（4-104）軸在垂直面內(nèi)彎矩圖如圖4-14所示圖4-14軸在垂直面內(nèi)的彎矩圖求支承反力，作軸的合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖（4-105）（4-106）（4-107）（4-108）（4-109）軸的合成彎矩圖如圖4-15所示圖4-15軸的合成彎矩圖軸的轉(zhuǎn)矩圖如圖4-16所示圖4-16軸的彎矩圖2.軸的強度校核計算（4-110）由于d=34mm>16.57mm，故符合該強度要求。4.7滾動軸承的強度校核4.7.1高速軸滾動軸承的強度校核選取軸承型號為6405的深溝球滾子軸承，軸承預(yù)期壽命選取=22000h，n=8500r/min，由Fa=582.3N，F(xiàn)r=199.16N，基本額定靜載荷為C0r=15.2kN，Cr=31kN，則：（4-111）取e=0.26，Y=1.71：（4-112）故徑向當(dāng)量動載荷為：（4-113）（4-114）（4-115）因Cjs=26.48kN<Cr=31kN所以滿足要求。4.7.2低速軸滾動軸承的強度校核選取軸承型號為6405的深溝球滾子軸承，軸承預(yù)期壽命選取=22000h，n=7000r/min，由Fa=202.91N，F(xiàn)r=190.67N，基本額定靜載荷為C0r=24.5kN，Cr=47.5kN，則：（4-116）取e=0.19，Y=2.30則：（4-117）故徑向當(dāng)量動載荷為：（4-118）（4-119）因Cjs=12.95kN<Cr=47.5kN所以滿足要求。4.8本章小結(jié)本章主要涉及供瓶傳送系統(tǒng)的設(shè)計，計算了板式輸送機相應(yīng)的參數(shù)，并計算出了板式輸送機的牽引力，也相應(yīng)的對輸送機的鏈輪做了相關(guān)計算，接著對電動機進行了選取，經(jīng)過考量，選取了三相異步電動機，還包括減速器傳動零件的設(shè)計計算和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及兩種軸的強度校核。第5章執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計和選用5.1動作分析與執(zhí)行件的選用5.1.1動作分析當(dāng)灌裝瓶的進料機構(gòu)將物料送到該位置時，提升缸提升托盤和灌裝瓶。填充。液壓缸推回后，系統(tǒng)返回到下一個工作循環(huán)。灌裝系統(tǒng)要求灌裝穩(wěn)定可靠，滯后較小，建議使用液壓傳動。5.1.2執(zhí)行件的選用選用液壓傳動系統(tǒng)控制液壓和速度，并將系統(tǒng)的油壓和油缸的運動速度控制在一定范圍內(nèi)。它不僅符合使用要求，而且保證了系統(tǒng)的安全和平穩(wěn)運行。5.2設(shè)計分析與方案設(shè)計設(shè)計分析油缸最大工作行程500mm額定工作油壓8MPa移動負載質(zhì)量36kg移動速度控制6m/min加速度的大小2m/s加速和減速時間均為0.3s為了使系統(tǒng)平穩(wěn)可靠地運行，液壓缸的操作可以分成幾個過程。啟動，加速，差速前進，前進，后退，停止。1.液壓元件的選擇和比較該系統(tǒng)只需要確保液壓缸具有一定的壓力和速度。壓力控制可以通過溢流閥，減壓閥進行調(diào)整，還可以通過編碼傳感器進行控制。在速度方面，可以使用節(jié)流閥和速度控制閥來調(diào)節(jié)排量。液壓缸包括雙活塞桿液壓缸，單活塞桿液壓缸，助力缸。機電控制部分主要由單片機和plc進行控制。對較液壓缸的選擇，由于活塞桿缸的運動范圍較大，所以主要用于大型設(shè)備。由于本次課題負荷較小，移動速度也不大，選用符合使用要求的活塞桿液壓缸，不僅制造成本低，而且安裝制造方便。由于工作量不大，變化不大，速度要求不高，所以采用油門速度控制可以滿足使用要求，如果選擇調(diào)速閥，只能安裝在油路上，出口壓力會隨著執(zhí)行環(huán)節(jié)的負荷而變化，成本會很高。2.電氣設(shè)計單片微型計算機的使用控制成本低，控制精度高，所以使用單片微型計算機。3.電動機選型電動機種類雖然有很多。膽識經(jīng)過考慮選用Y系列異步電動機更合適，效率高，功耗較低，性能較好，重量輕，運行可靠，維修方便。5.3機械液壓系統(tǒng)設(shè)計與計算圖5-11.負載移動力分析負載移動阻力為F=500N，慣性力為:，設(shè)負載動摩擦系數(shù)靜摩擦阻力為，，液壓缸在各個工況階段的負載值見表5-2表5-1液壓缸各運動階段負載表運動階段計算公式液壓缸負載液壓缸推力啟動200223加速150166.7快進100111灌裝600666.7縮回100111停止5055.62.運動分析：根據(jù)條件，快進和快退速度，因為此設(shè)定其行程分別為100mm，300mm。3確定液壓缸的參數(shù)：（1）液壓缸工作壓力：（2）確定液壓缸尺寸：選單活塞式液壓缸，并使。因管路中存在壓力損失所以采取差動連接。工進時，在液壓缸回油路部位加上背壓閥，選取背壓閥。由表1－1可知，最大負載為工進階段負載，根據(jù)，可求出液壓缸大腔面積表5-2液壓缸各個工況階段工況計算公式負載液壓缸開啟啟動22322.3______16.67_____加速166.7頂起11111.10.010.95灌裝666.733.30.0041.58縮回啟動22322.3______加速166.716.7______縮回11111.10.011.49停止00000（5-1）根據(jù)GB2348-80圓四舍五入的標(biāo)準(zhǔn)值，得15mm,圓整后取d=14mm,于是液壓缸有效面積為：（5-2）（5-3）按照最低工進速度驗算液壓缸尺寸，查看產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為，因工進速度取最小速度，由，，滿足最低的速度要求。4.計算液壓缸工作階段的工作壓力，流量和功率：在背壓的計算中，發(fā)電由發(fā)電支持，背壓根據(jù)背壓計算。5.液壓缸壁厚和外徑的計算采用無縫鋼管材料，其壁厚根據(jù)薄壁圓筒公式計算：R>=P3/(2D[Q])式中R——液壓缸壁厚（mm）D——液壓缸內(nèi)徑（mm）——試驗壓力——缸筒材料的許用應(yīng)力。于是可得薄壁液壓缸的內(nèi)徑D與其厚度r的比值綜上所述(這里取)6.液壓缸工作行程的確定由題意得液壓缸工作行程為300mm7．缸蓋厚度的確定其有效厚度t根據(jù)強度要求用以下公式計算式中t——缸蓋有效厚度（mm）——缸蓋止口內(nèi)徑（mm）d——缸蓋口的直徑（mm）8.最小導(dǎo)向長度的確定對于普通液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求式中L——液壓缸的最大行程D——液壓缸的內(nèi)徑于是得(這里選取)活塞寬度B一般取，D一般取氣缸蓋滑動支撐面的長度L1根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D進行確定：當(dāng)時，取，D取為了確保最小導(dǎo)長H,必要時可在氣缸蓋與活塞之間增加間隔件K來增加H的值。隔件的長度C由需要的最小引線長度H決定，即，取。9.缸體長度的確定氣缸內(nèi)氣缸的長度應(yīng)等于活塞行程和活塞寬度之和。缸體的長度還必須考慮液壓缸兩端蓋的厚度。5.4液壓系統(tǒng)回路方案設(shè)計（1）調(diào)速回路：調(diào)速回路：液壓系統(tǒng)功率較小，因此采用節(jié)流閥調(diào)速方式?？紤]到進退過程中的兩種工況，建議使用調(diào)速閥來保證調(diào)速的穩(wěn)定性，并且安裝在液壓缸中的調(diào)速閥恢復(fù)阻尼作用，使負載低速運動時比較平穩(wěn)。（2）換向調(diào)速回路和卸荷回路：負載由單桿液壓缸驅(qū)動。根據(jù)工況，系統(tǒng)壓力和流量不大。（3）快速運動回路：為了實現(xiàn)負載的快速進給，選擇三位四通電磁換向閥構(gòu)成液壓缸的差動連接。這種連接的快速移動將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)簡單且相對經(jīng)濟的電路。（4）壓力控制回路：由于液壓系統(tǒng)的流量比較小，因此當(dāng)負載進給時，回油路徑用于節(jié)流，所以定量泵用于供油。比較簡單，經(jīng)濟。5.5選擇液壓元件1.液壓泵的參數(shù)計算取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)k=1.1，則液壓泵的最大流量：根據(jù)提出的液壓系統(tǒng)，回油道節(jié)油路徑的節(jié)流和進油路徑pa的損失，所以液壓泵的工作壓力為：根據(jù)所選擇的單向定量泵，檢查手動選擇型固定葉片泵。泵的額定壓力為，速度為600-2000轉(zhuǎn)/分鐘。最大功率處于快速撤退階段查電工手冊選取1200w的電動機。2.選擇控制元件根據(jù)系統(tǒng)最大工作壓力的最大流量，選擇各種類型閥門的規(guī)格，見表5-3。表5-3選用各類閥的規(guī)格序號控制元件名稱型號規(guī)格技術(shù)數(shù)據(jù)實際流量Q額定流量時壓力損失1

溢流閥卸荷壓力2三位四通閥電磁換向閥3順序閥4單向閥3.輔助元件選用說明濾油器：油泵吸油口需要配置粗過濾器，使用XU-16x100J線間隙式100um進油過濾油流量。5.6液壓系統(tǒng)性能驗算回程中壓力損失上面已經(jīng)確定了管路直徑,并且在管道布置之前，通過入口管和回流管暫時計算長度。油液運動粘度取。確定液壓泵的工作壓力工進時，負載壓力：液壓泵工作壓力：快退時，負載壓力：液壓泵工作壓力：液壓系統(tǒng)的效率由于工作在整個工作周期中占用的時間最長，因此可以使用工作時間來計算系統(tǒng)的效率。工作速度為0.02m/s，液壓缸輸出功率為：液壓缸輸出功率：工進時液壓回路效率：液壓系統(tǒng)效率：式中：取液壓泵效率，液壓缸效率液壓缸效率是液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗算液壓泵輸入功率：液壓缸有效功率：系統(tǒng)總發(fā)熱功率：油箱散熱面積：油液溫升：式中：取，則顯然，溫升超過允許最大值，應(yīng)該改善液體冷卻條件，如采用制冷設(shè)備制冷，同時增大油箱的散熱面積（5-4）℃（5-5）故沒有超過允許溫度升高值25-30℃的范圍。5.7本章小結(jié)本章涉及了執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計，對執(zhí)行系統(tǒng)進行了動作分析，并針對液壓系統(tǒng)進行了設(shè)計與計算，還對液壓系統(tǒng)的回路方案進行設(shè)計，并且選擇液壓元件，還對液壓系統(tǒng)的性能進行驗算，經(jīng)過驗算，符合本次的設(shè)計要求，可以應(yīng)用的本次設(shè)計中。結(jié)論眾所周知，對于罐裝一類的物品比如藥，酒等瓶裝，灌裝機是相對較早的一種器械，而在當(dāng)今社會，隨著社會發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟不斷強大，科學(xué)技術(shù)也在不斷進步的前提下。我們已經(jīng)可以將灌裝機的應(yīng)用形成一個穩(wěn)定的運營體系，并且應(yīng)用范圍很廣，而灌裝機的技術(shù)在不斷的更新升級下也開始向數(shù)字控制化方向發(fā)展。這次通過合理的使用條件和經(jīng)濟性，選擇三相異步電動機作為灌裝機灌裝機和電氣系統(tǒng)設(shè)計的有效部分。不僅增加了使灌裝量的準(zhǔn)確度和速度，而且也增加了工作效率。在本次設(shè)計零件的過程中，我查閱了大量的資料，進行了多次實驗，最后計算出零件最合理的尺寸和形狀，從而確定了最合適的選擇標(biāo)準(zhǔn)。所以，本次設(shè)計的罐裝器械系統(tǒng)可以說是比較完整，擁有結(jié)構(gòu)簡單化，精度準(zhǔn)確化，投入低成本化，生產(chǎn)合理化的優(yōu)點，可以使產(chǎn)品質(zhì)量更好，具有良好的消費市場。參考文獻[1]張景和．自動灌裝機生產(chǎn)線改造的實踐探索[J]．潤滑油，2010，25（6）：55-57．[2]魏國．改進灌裝機提高異形瓶灌裝精度[J]．釀酒科技，2010（3）：68-70．[3]王延峰，李秀峰．多通道定量定時灌裝機的研制[J]．輕工機械，2004（3）：94-6．[4]鄭曉．灌裝機灌裝時間概率計算模型[J]．糧油加工與食品機械，2002（6）：42-44．[5]田光宇．定量灌裝機檢定中的幾點建議[J]．中國計量，2009（10）：114-115．[6]鄭長勇，姜建平，王時勝．飲料灌裝機的單片機控制系統(tǒng)的研制[J]．電子質(zhì)量，2003（10）：8-10．[7]高隆緒．對飲用純凈水生產(chǎn)與灌裝的幾點看法[J]．凈水技術(shù)，2000，19（4）：43-46．[8]ZhangChun-yu．DesignoftheControlPartofaKindofLiquidFillingMachine[J]．LIGHTINDUSTRYMACHINERY，2007，25（2）：75-77．[9]袁紐．運輸機械設(shè)計選用手冊[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：67-80．[10]任金泉．機械設(shè)計課程設(shè)計[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，2002：32-55．[11]濮良貴，紀(jì)名剛．機械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社，2007：190-221．[12]國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO/TC122/SC4，1984[13]樓任東，包裝機械結(jié)構(gòu)參考圖冊，第一版，上海，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1981.[14]Sang-HakLee，JaeNam,Jong-KookPark,Joo-HoLee，DoMin，Hyo-JeongKuh.

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