粉料氣流分裝機(jī)畢業(yè)設(shè)計論文

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：粉料氣流分裝機(jī)的設(shè)計系（院）：學(xué)生姓名：專業(yè)：班級：指導(dǎo)教師：月日誠信承諾本人__________聲明，本論文及其研究工作是由本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立完畢，論文所運用的一切資料均符合論文著作規(guī)定，且在參考文獻(xiàn)中列出。簽名：日期：摘 要粉料分裝機(jī)重要用于多個粉類物料的定量分裝，特別是在醫(yī)用藥粉的分裝上應(yīng)用廣泛，裝量小規(guī)定精度高。本文介紹了多個粉料分裝機(jī)的工作原理和發(fā)展前景，并對所設(shè)計的氣流式粉料分裝機(jī)的工作原理進(jìn)行了介紹，對分裝機(jī)進(jìn)行了整體構(gòu)造的設(shè)計與計算。本分裝機(jī)整體機(jī)構(gòu)重要涉及：分裝頭部件和主傳動機(jī)構(gòu)。分裝頭部件采用氣流式分裝頭，運用真空完畢吸粉和吹粉過程。主傳動系統(tǒng)通過主電機(jī)來驅(qū)動，通過一種原則減速器，再經(jīng)由一種間歇運動變速器產(chǎn)生間歇運動，最后通過一系列的齒輪傳動將運動傳遞到輸送帶、分瓶撥輪機(jī)構(gòu)帶動對應(yīng)部件的運動。兩個部分的運動之間是互相協(xié)調(diào)的，通過控制面板來控制。本設(shè)計設(shè)計合理、構(gòu)造簡樸、工效高、操作維護(hù)方便，不會造成二次污染。核心詞：粉料；分裝機(jī)；氣流；分裝頭；間歇運動機(jī)構(gòu)AbstractThepowdermaterialrackingmachineismainlyusedinmanykindsofpowderclassmaterialinthequotasubpackage,inparticularitiswidelyusedinthemedicinalpowdersubpackage,andtheinstalledcapacityissmall,requiredaccuracyishigh.Thisarticleintroducestheworkingprincipleandtheprospectsfordevelopmentseveralkindsofpowdermaterialrackingmachines.ThisarticlealsointroducestheworkingprincipleoftheairdistributingheadPowderMeterialRackingMachine,anddescribesthedesigningandcalculationtothestructureofthewholemachine.Thismachinemainlyincludestwoparts:SubpackageforeheadandMasterdrivesystem.Thedistributingheadpartadoptsairflowdistributinghead,usingvacuumsuctionpowderandpowderblowingprocess.Themasterdrivesystemactuatesthroughthehostelectricalmachinery,topassthroughastandardgearbox,andthenpassthroughaincompletegearboxwhichisusedtocreatintermittentmotion.Atlastthroughaseriesofgear-meshingthemotionisdeliveriedtothemovingpartsincludingtheconveyerbelt,theInstitutionsforbottlesandtheRollerCypriotinstitutions.ThemotionofthetwopartsisregulatedbytheControlpanel.Thedesignisreasonable,thestructureissimple,theworkefficiencyishigh,theoperationandmaintenanceisconvenient,anditwillnotcausethetwopollution.KeyWords：Powdermaterial;Rackingmachine;Airdistributinghead;Intermittentmotionorganization.目 錄13502摘要I13502AbstractIITOC\o"1-3"\h\u摘 要 I第一章緒論 11.1課題研究背景與意義 11.2分裝機(jī)介紹 11.2.1分裝機(jī)介紹 11.2.2分裝機(jī)分類 31.3國內(nèi)外發(fā)呈現(xiàn)狀 51.3.1國外發(fā)展?fàn)顩r 51.3.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 61.3.3存在的問題 61.4本課題重要研究內(nèi)容 7第二章分裝機(jī)整體設(shè)計方案 82.1技術(shù)參數(shù) 82.2工藝方案擬定 82.3總體布局 82.4本章小結(jié) 9第三章分裝系統(tǒng)的設(shè)計 103.1分裝頭的設(shè)計 103.1.1分裝頭的工作原理 103.1.2分裝盤的設(shè)計 103.2攪粉筒的設(shè)計 113.3裝粉筒的設(shè)計 123.4粉劑吸附隔離塞的改善 133.5本章小結(jié) 14第四章傳動系統(tǒng)的設(shè)計 154.1主電機(jī)的選擇 154.2原則減速器的選擇 154.3不完全齒輪變速裝置的設(shè)計 164.3.1傳動齒輪的設(shè)計及校核 164.3.2軸的設(shè)計及校核 184.3.3減速器中軸承的選擇及校核 224.4帶輪及帶輪軸的構(gòu)造設(shè)計 234.4.1帶輪及平帶的選擇 234.4.2帶輪軸的設(shè)計 244.4.3帶輪軸上軸承的選擇 254.4.4軸承座的設(shè)計 254.5傳動系統(tǒng)中兩種錐齒輪的設(shè)計校核 264.5.1長軸端錐齒輪的設(shè)計校核 264.5.2減速箱與間歇運動變速器之間錐齒輪的設(shè)計校核 284.6撥瓶轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu) 294.7其它零件 304.8本章小結(jié) 31第五章機(jī)架的設(shè)計 325.1機(jī)架的慣用材料 325.1.1鍛造機(jī)架慣用材料 325.1.2焊接機(jī)架的慣用材料 325.1.3非金屬機(jī)架慣用材料 325.2有關(guān)的構(gòu)造設(shè)計 33結(jié)論與展望 34參考文獻(xiàn) 35附錄 37致謝 46第一章緒論1.1課題研究背景與意義隨著我國經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展以及人們對醫(yī)療健康的重視程度越來越高，醫(yī)藥市場持續(xù)快速擴(kuò)大。醫(yī)藥工業(yè)銷售收入從的1686億元增加至的9539億元，復(fù)合增加率為21.23%[1]。自從我國國民經(jīng)濟(jì)增加和國家對制藥行業(yè)強(qiáng)制性推行GPM(藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范)認(rèn)證制度后來，藥品包裝機(jī)械的發(fā)展獲得了長足的進(jìn)步，規(guī)模化、自動化等高技術(shù)含量的設(shè)備開始出現(xiàn)，據(jù)理解，現(xiàn)在我國生產(chǎn)制藥裝備的公司己達(dá)800余家，產(chǎn)品品種規(guī)格超出3000種。但這與國際先進(jìn)水平相比還存在著很大的差距，國產(chǎn)醫(yī)藥包裝機(jī)械不能完全滿足商品化和國際化的發(fā)展規(guī)定，對于先進(jìn)的藥品包裝設(shè)備仍重要依賴于進(jìn)口。因此研究高水平的醫(yī)藥包裝機(jī)械，不僅能滿足速度、精度、質(zhì)量、衛(wèi)生條件等方面的規(guī)定，并且能適應(yīng)多品種、多規(guī)格的需要[2]含有重要意義。在藥劑生產(chǎn)中，粉針劑所占市場份額較大，粉針劑重要指固體物料的粒度在1mm下列的集合體。這種劑型有助于增進(jìn)藥品的溶解與吸取、提高藥品的生物運用度，并且容易制成其它劑型，以適應(yīng)多個給藥途徑的需要由于藥品包裝的衛(wèi)生規(guī)定很嚴(yán)格，釆用填充機(jī)械能夠有效避免人手和藥品的直接接觸，減少了對產(chǎn)品的污染,同時由于機(jī)械填充速度快，藥品在空氣中停留時間短，也會減少被污染的機(jī)會，有助于藥品的衛(wèi)生[3]。因此本課題針對粉針劑這種藥品的充填裝置進(jìn)行設(shè)計，其研究成果含有廣泛應(yīng)用性。此設(shè)計能滿足藥量計量精確、填充速度快、衛(wèi)生性、廣泛合用性等規(guī)定。1.2分裝機(jī)介紹1.2.1分裝機(jī)介紹分裝機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，從食品分裝加工到藥劑分裝加工，尚有建筑材料的分裝加工，到處都有分裝機(jī)的影子。分裝機(jī)在日常的生產(chǎn)生活中扮演著重要的角色。在諸多行業(yè)，諸如醫(yī)藥、食品、粉末冶金等行業(yè)，我們需要對粉體進(jìn)行定量加料或者分裝。現(xiàn)在粉體定量包裝過程中存在速度比較低，誤差相對較大，環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點。我們需要設(shè)計高性能的粉體加料系統(tǒng)，在提高粉體的定量生產(chǎn)效率、節(jié)省資源、改善工作環(huán)境、加強(qiáng)環(huán)保和安全生產(chǎn)等方面進(jìn)行改善。因此，對粉體加料分裝系統(tǒng)開展構(gòu)造設(shè)計、性能分析以及應(yīng)用研究，含有很大的現(xiàn)實意義和重要的實用價值。不大于一定粒徑的顆粒組合我們普通叫做粉體。它是一種干燥、分散的固體粒子構(gòu)成的細(xì)小顆粒,和普通的顆粒不完全相似?？偟膩碇v粉體比顆粒的粒徑尺寸更加細(xì)微。粉體的分類如表1-1所示[5]。表1-1粉體的分類粉體類粉體顆粒粗粒塊狀不規(guī)則塊體顆粒直徑范疇≥200目200目-3mm3mm-12mm≥12mm纖維,絞索狀在需要進(jìn)行定量包裝的物料中,粉體占有相對比較大的比例。粉體的宏觀體現(xiàn)由它的基本物理特性所決定。在粉體解決過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)的兩個問題是偏析和架橋。由于粉體流動過程中的不暢通造成了粉體的偏析和架橋。偏析是由于粉體流動時粒度分布不均勻造成的。同時,由于偏析致使顆粒較大的粉粒分散在邊沿并且浮在粉體的表層。所謂的架橋是指粉體在自由卸料的時候,由于微小顆粒相繼排出而大顆粒由于互相的支撐作用形成的球表面。在粉體的運輸和包裝過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)由于粉體阻塞料斗的排料口,從而造成無法正常工作。分裝機(jī)作為粉針劑生產(chǎn)中最為核心的設(shè)備將不停受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，其之因此受關(guān)注是由于分裝機(jī)還沒能像其它制劑設(shè)備那樣得到快速發(fā)展，同時粉針劑在藥品市場合占份額的潛在性也同樣受到關(guān)注。分裝機(jī)從整體構(gòu)造上來分，重要有氣流式分裝機(jī)和螺桿式螺旋下料分裝機(jī)。從其應(yīng)用對象上來分又有液體分裝機(jī)、粉料分裝機(jī)和大顆粒分裝機(jī)。多個分裝機(jī)的工作原理和構(gòu)造都有其不同之處。氣流式分裝機(jī)，原理是運用真空吸取定量容積粉劑，再通過凈化干燥壓縮空氣將粉劑吹入抗生素瓶內(nèi)。螺桿式分裝機(jī)，原理是通過控制螺桿的轉(zhuǎn)速，來量取定量粉劑再分裝到抗生素瓶內(nèi)。粉料分裝機(jī)的計量方式重要分三種：體積定量、稱重定量和螺桿旋轉(zhuǎn)定量方式。1.2.2分裝機(jī)分類1、步進(jìn)電機(jī)螺桿粉劑分裝機(jī)國內(nèi)的分裝機(jī)重要是采用自動雙頭螺桿分裝機(jī)，對國產(chǎn)自動雙頭螺桿式分裝機(jī)而言，現(xiàn)在為止大致可分為3個技術(shù)時期：第1代為螺桿裝量由步進(jìn)電機(jī)與集成電路控制的技術(shù)；第2代為螺桿裝量由步進(jìn)電機(jī)與PLC控制的技術(shù)；第3代為螺桿裝量由伺服電機(jī)與PLC控制的技術(shù)。控制技術(shù)方面已經(jīng)非常成熟，只是在針對不同性質(zhì)的粉料分裝時，對螺桿的規(guī)定不同，因此在諸多分裝機(jī)上都是在分裝不同的粉料時換不同螺距的分裝螺桿，采用不同規(guī)格的螺桿、粉杯、下料嘴組合，來完畢對不同性質(zhì)的粉料的分裝。螺桿分裝機(jī)特別合用于粉針劑分裝機(jī)。步進(jìn)電機(jī)螺桿粉針劑分裝機(jī)械事制藥工業(yè)自動化流水線中的重要設(shè)備之一。現(xiàn)在應(yīng)用的分裝機(jī)有齒輪單頭螺桿分裝機(jī)或氣流式分裝機(jī)，他們均以傳統(tǒng)的機(jī)械方式來控制粉針劑的裝量精度。以應(yīng)用較廣的齒輪式單頭螺桿分裝機(jī)為例，由于機(jī)械齒輪傳動中不可避免的間隙和慣性，使裝量誤差高達(dá)±7%以上，藥粉容易散落在外，造成損耗。每分鐘分裝瓶數(shù)僅達(dá)60瓶左右，加上調(diào)節(jié)裝量大小必須停機(jī)用人力進(jìn)行，更進(jìn)一步地影響了分裝效率。該類型分裝機(jī)的動作是這樣實現(xiàn)的：它由送粉盒、螺旋送料口、空瓶輸入和成品輸出系統(tǒng)、瓶塞震動給料器及真空吸盤、撥瓶盤和導(dǎo)向凸輪、機(jī)殼、電源、分裝頭所構(gòu)成。在分裝頭的上方設(shè)有一種步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與分裝頭的下粉軸相連接。步進(jìn)電機(jī)軸插入下粉軸端部的開口螺紋孔內(nèi)，然后通過螺母緊固，并經(jīng)下粉軸下端的吊軸與裝粉螺桿連在一起。步進(jìn)電機(jī)受控制系統(tǒng)設(shè)定的脈沖數(shù)控制。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動時，帶動裝粉螺桿旋轉(zhuǎn)。由于步進(jìn)電機(jī)是將輸入電脈沖變換成角位移的控制電機(jī)，角位移與輸入脈沖數(shù)成嚴(yán)格的正比例。輸入脈沖停止時，步進(jìn)電機(jī)能立刻鎖定，這樣它就沒有積累誤差，因而精確地控制了裝粉螺桿的旋轉(zhuǎn)度數(shù)，從而確保了粉針劑的裝量精度。這種構(gòu)造由于采用了步進(jìn)電機(jī)與分裝頭的連接，消除了已有齒輪傳動中不可避免的間隙和慣性，使得粉針劑裝量精度從±7%提高到±3%。分裝速度從每分鐘60瓶提高到了120瓶，減少了藥料的損耗。鏈霉素，氨芐青霉素優(yōu)品率從原來70%提高到99.7%，且減輕了勞動強(qiáng)度。圖1-1分裝機(jī)示意圖圖1-1是螺桿式分裝機(jī)的機(jī)構(gòu)示意圖。這種構(gòu)造的分裝頭能夠以較高精度完畢某些藥粉的分裝，但是對另某些物理性質(zhì)不同的材料，例如，流速極快的粉和有粘稠度的粉來說，分裝起來就有了一定的困難，只能靠變化螺桿的螺距、攪拌葉角度和粉嘴式樣來解決是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，不是漏粉而引發(fā)裝量超出規(guī)定，就是螺桿粘上好多藥粉而無法分裝，因此，需要更換下料螺桿和噴嘴，來確保分裝的正常進(jìn)行。因此該分裝頭尚有一定的局限性。2、氣流式粉劑分裝裝置氣流分裝機(jī)是粉針生產(chǎn)中的一種分裝設(shè)備。氣流分裝機(jī)的填充藥粉原理是運用真空定量吸入藥粉，再經(jīng)壓縮空氣吹出藥粉裝瓶，如圖1-2所示。工作時，分量盤按順時針方向間歇旋轉(zhuǎn)，分量盤圓周上均勻分布8個定量孔，當(dāng)定量孔處在垂直向上工位時完畢真空定量吸入藥粉，定量孔轉(zhuǎn)到垂直向下工位時完畢壓縮空氣吹出藥粉裝瓶。分量盤和調(diào)量毛刷是該機(jī)直接接觸藥粉的核心部件，其中調(diào)量毛刷是采用極細(xì)的不銹鋼絲束制成，通過密排鋼絲之間的間隙對真空（吸入藥粉時）或壓縮空氣（吹出藥粉時）進(jìn)行過濾、分流、細(xì)化，使之均勻分散柔和地作用于藥粉上，確保藥粉在吸入和吹出的過程中穩(wěn)定成型，不松散，不飛揚，從而完畢分裝操作。即相稱于一種微孔過濾器。由于其過濾孔徑達(dá)成微米級，且受到分量盤定量孔空間限制，無法制成這樣小的過濾器，因此采用這種構(gòu)造來實現(xiàn)過濾功效。圖1-2氣流式分裝機(jī)分裝原理1.3國內(nèi)外發(fā)呈現(xiàn)狀國內(nèi)的分裝機(jī)重要是采用自動雙頭螺桿分裝機(jī)，對國產(chǎn)自動雙頭螺桿式分裝機(jī)而言，現(xiàn)在為止大致可分為3個技術(shù)時期：第1代為螺桿裝量由步進(jìn)電機(jī)與集成電路控制的技術(shù)；第2代為螺桿裝量由步進(jìn)電機(jī)與PLC控制的技術(shù)；第3代為螺桿裝量由伺服電機(jī)與PLC控制的技術(shù)。控制技術(shù)方面已經(jīng)非常成熟，只是在針對不同性質(zhì)的粉料分裝時，對螺桿的規(guī)定不同，因此在諸多分裝機(jī)上都是在分裝不同的粉料時換不同螺距的分裝螺桿，采用不同規(guī)格的螺桿、粉杯、下料嘴組合，來完畢對不同性質(zhì)的粉料的分裝。1.3.1國外發(fā)展?fàn)顩r國外粉針劑分裝機(jī)發(fā)展大致經(jīng)歷了簡樸機(jī)械化、初級自動化、自動分裝生產(chǎn)線、計算機(jī)控制的高度自動化生產(chǎn)線等幾個發(fā)展階段。現(xiàn)在，美國、日本、德國的粉針劑分裝機(jī)普遍引入計算機(jī)控制，提高了生產(chǎn)效率及自動控制的精確性和可靠性。日本早在昭和代開發(fā)出粉針劑分裝機(jī)，提高了藥品分裝的衛(wèi)生性[6]。德國制造商Wueste在新型容積式粉末、顆粒充填機(jī)的基礎(chǔ)上研制出了一種Preminer旋轉(zhuǎn)式真空粉末充填機(jī)。該機(jī)通過重量檢測裝置持續(xù)檢測每個充填頭的輸出量，使容積密度偏差及時得到賠償。控制系統(tǒng)釆用微機(jī)控制，并設(shè)有一種產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫顯東屏,可顯示配料和在最小及平均重量范疇以內(nèi)的運行參數(shù)。這種機(jī)型特別合用于粉針劑、巧克力粉和調(diào)味粉等難充填產(chǎn)品的包裝[7]。荷蘭Calumatic公司已研發(fā)出有8個分裝頭的螺桿分裝機(jī)，其最高速度為300瓶/min，重要運動均使用控制電機(jī)完畢,并帶有檢測和保護(hù)系統(tǒng)，自動化程度高，但在后期使用中發(fā)現(xiàn)，這種分裝機(jī)只合用于物性較好的粉針劑，并且很難變化充填規(guī)格。近年B+S公司研發(fā)出高速單/雙頭螺桿式分裝機(jī)(300瓶/min)，把傳統(tǒng)的雙軌雙頭式輸送方式改為一軌雙頭的形式，它的成功重要靠伺服電機(jī)的應(yīng)用[8]。1.3.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r我國粉針劑分裝機(jī)部分程度上己與現(xiàn)在國際上最新技術(shù)進(jìn)展實現(xiàn)了同時，但總體水平還是存在很大差距[9]。大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)含量較低，產(chǎn)品差別程度低，成熟產(chǎn)品技術(shù)易模仿和剽竊,造成低水平重復(fù),妨礙了對分裝機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。在產(chǎn)品研發(fā)的資金來源、實驗條件、產(chǎn)品的穩(wěn)定性、自動控制和人性化設(shè)計等方面也沒有達(dá)成國際領(lǐng)先水平。國內(nèi)制藥公司使用的分裝機(jī)，一類是國外引進(jìn)設(shè)備，另一類就是八十年代后期，國內(nèi)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)公司為主生產(chǎn)的國產(chǎn)設(shè)備。國外設(shè)備由于成套引進(jìn)價格較高，維護(hù)、使用不便，增加了生產(chǎn)投資成本。基于這一因素，國內(nèi)藥機(jī)設(shè)備制造廠紛紛研制國產(chǎn)設(shè)備，但由于自動化水平較低,工藝落后,難以被制藥公司選用[10]。1.3.3存在的問題國內(nèi)大多數(shù)藥廠所釆用的機(jī)型均為國產(chǎn)螺桿式分裝機(jī)，其存在的問題重要有下列幾個方面：(1)生產(chǎn)能力很難達(dá)成技術(shù)指標(biāo)值。例如，雙頭螺桿式分裝機(jī)的生產(chǎn)能力是在抱負(fù)狀態(tài)下擬定的，普通雙頭螺打桿式分裝機(jī)生產(chǎn)能力名義指標(biāo)為120瓶/min，但是達(dá)成這個能力的前提條件是粉針劑的流動性較好、裝量要不不大于0.5g且所裝容量在2-l0ml范疇。只要其中一項條件發(fā)生變化，其生產(chǎn)能力便會下降。但是，能滿足上述3個條件的粉針劑只是部分品種，因此，必然有部分分裝機(jī)的生產(chǎn)能力處在低于120瓶/min的狀況。由于此因素，國內(nèi)分裝機(jī)只能在名義生產(chǎn)能力指標(biāo)的80%-90%狀態(tài)下正常生產(chǎn)，分裝機(jī)的生產(chǎn)能力是達(dá)不到預(yù)期值的。(2)藥品規(guī)格變化的適應(yīng)性差。大規(guī)范GMP改造時期粉針劑生產(chǎn)線所配備的分裝機(jī)規(guī)格普通為中檔裝量或7ml抗生素瓶，但近幾年隨著藥品包裝規(guī)格趨于低等裝量與大容量瓶子規(guī)格的變化，當(dāng)時的設(shè)備配備與現(xiàn)狀已難以匹配。普通來說，分裝機(jī)瓶子直徑的增大或裝量的減小都可造成產(chǎn)量對應(yīng)減少，特別是裝量越小其控制分裝精度越難,因此往往只有通過減少速度的辦法來確保分裝精度?？梢?，裝量或瓶子規(guī)格變化會造成生產(chǎn)能力減少。(3)計量精度低。對于采用螺桿式的粉針劑計量與充填系統(tǒng)，計量螺桿旋轉(zhuǎn)的傳動過去多為機(jī)械傳動，其構(gòu)造比較復(fù)雜，調(diào)節(jié)繁鎖，并且計量精度很難達(dá)成原則。1.4本課題重要研究內(nèi)容本課題以粉針劑分裝機(jī)的間歇計量與持續(xù)充填裝置為對象,設(shè)計出一種適合粉針劑分裝的高速度、高精度、低能耗的裝置。本產(chǎn)品涉及醫(yī)藥、食品、化工行業(yè)中精細(xì)粉劑的分裝裝置，是一種氣流式分裝裝置。該設(shè)計重要涉及料斗、攪拌部分、傳動機(jī)構(gòu)、進(jìn)瓶拔輪和氣流式分裝頭。它們裝在機(jī)架上，進(jìn)瓶拔輪兩鄰拔齒節(jié)圓的弦長與雙排氣流式分裝頭的軸向亮相鄰分裝空的孔距相等，進(jìn)瓶拔輪的安裝軸與氣流式分裝頭的安裝軸垂直，兩軸心的水平等于進(jìn)瓶拔輪分度圓半徑。它的構(gòu)造簡樸、性能可靠。工效高、價格低，是適合我國國情的一種好的分裝粉劑的裝置。第二章分裝機(jī)整體設(shè)計方案2.1技術(shù)參數(shù)1、機(jī)器技術(shù)性能：該設(shè)計要適應(yīng)多個藥粉的分裝，重要用于流動性較好的抗生素等粉針劑；分裝機(jī)裝量范疇大，調(diào)節(jié)裝量有粗調(diào)和細(xì)調(diào)；2、分裝機(jī)重要技術(shù)參數(shù)(1)生產(chǎn)能力：30~120瓶／分；(2)裝量范疇：0.06~5克/瓶，裝量誤差≤±3％；(3)合用于5~25ml規(guī)格的瓶子。3、對設(shè)計的規(guī)定本設(shè)計應(yīng)符合GMP規(guī)定，合用于結(jié)晶粉、噴霧干燥粉、冷凍干燥粉等藥品。2.2工藝方案擬定粉針劑生產(chǎn)工藝流程大致以下：準(zhǔn)備玻璃瓶、膠塞、藥粉→裝粉→蓋膠塞→軋鋁蓋→貼簽。裝粉是粉針劑生產(chǎn)的核心工序；分裝后要及時蓋塞以免引發(fā)二次污染，因此裝粉與蓋塞是在同一裝置上先后進(jìn)行的。軋蓋是防繃彈的手段，但為避免污染，軋蓋與裝粉、蓋塞分開進(jìn)行。本設(shè)計重要考慮送瓶、藥粉的分裝及膠塞輸送與蓋塞等裝置。根據(jù)工藝流程和生產(chǎn)規(guī)定可擬定，粉針分裝機(jī)平面工藝布置如圖2-1。圖2-1粉針平面工藝布置2.3總體布局根據(jù)設(shè)計規(guī)定和以上擬定的工藝方案，粉針分裝機(jī)總體上應(yīng)涉及以下構(gòu)造：(1)貯瓶進(jìn)瓶裝置（涉及貯瓶盤、送瓶轉(zhuǎn)盤及進(jìn)瓶軌道等）；(2)主工作盤部件（涉及分裝轉(zhuǎn)盤及有關(guān)定位裝置）；(3)喂料與分裝裝置（涉及喂料送粉機(jī)構(gòu)、分裝頭等）；(4)出瓶機(jī)構(gòu)；(5)動力與傳動系統(tǒng)；(6)機(jī)架部件（用以連接和支承各部分，內(nèi)部安裝有關(guān)傳動部分）。圖2-2整體示意圖技術(shù)方案：如圖2-2所示，涉及輸送部件、進(jìn)瓶撥輪和排氣流式分裝頭，它們裝在機(jī)架上，進(jìn)瓶撥輪為二進(jìn)一停間歇式，進(jìn)瓶撥輪兩相鄰撥齒節(jié)圓的弦長與雙排氣流式分裝頭的軸向兩相鄰分裝孔的孔距相等，進(jìn)瓶撥輪的安裝軸與雙排氣流式分裝頭的安裝軸垂直，兩軸心的水平距離等于進(jìn)瓶撥輪的分度圓半徑，不大于氣流式分裝頭的半徑+瓶的高度（R分+h瓶＞H＞R分）。采用一種進(jìn)瓶撥輪，實現(xiàn)雙排氣流式粉劑的單排分裝。所述的進(jìn)瓶撥輪為二進(jìn)一停間歇式即進(jìn)瓶撥輪每轉(zhuǎn)兩個齒停止一次亦即每次進(jìn)二個瓶再停歇一次，停歇期間配合雙排氣流式分裝頭完畢裝粉工序，進(jìn)瓶撥輪只需一種。本設(shè)計中重要介紹了進(jìn)瓶裝置、分裝裝置、傳動系統(tǒng)和機(jī)架的設(shè)計。2.4本章小結(jié)本章重要介紹了分裝機(jī)的整體設(shè)計方案，涉及擬定工藝路線，分析工作過程，從而對總體進(jìn)行布局。第三章分裝系統(tǒng)的設(shè)計粉劑分裝充填系統(tǒng)是氣流分裝機(jī)的重要構(gòu)成部分。粉劑分裝充填系統(tǒng)功用是充填粉劑，通過攪拌和分裝轉(zhuǎn)盤進(jìn)行粉劑定量，在真空和壓縮空氣輔助下周期性地將粉劑分裝于瓶內(nèi)。粉劑分裝充填系統(tǒng)重要由裝粉筒、攪粉斗、粉劑分裝轉(zhuǎn)盤、傳動裝置、升降機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。3.1分裝頭的設(shè)計3.1.1分裝頭的工作原理氣流式分裝頭屬于容積計量式，是運用氣流原理實現(xiàn)真空吸取定量容積的粉針劑，再通過凈化干燥、壓縮空氣等工序?qū)⒎蹌┐等肟股仄績?nèi)，從而完畢一定容積的粉針劑計量分裝。在這種分裝系統(tǒng)中，分裝頭中的分裝孔與高壓和負(fù)壓氣源相連。進(jìn)粉時負(fù)壓接通，將與排氣流式分裝頭相連的料斗中的粉劑吸入分裝孔一定容積的粉腔內(nèi)，裝粉時，負(fù)壓關(guān)閉，高壓氣流接通，將粉腔內(nèi)的粉劑吹出粉腔進(jìn)入停歇中的進(jìn)瓶撥輪的瓶子內(nèi)。3.1.2分裝盤的設(shè)計粉劑分裝轉(zhuǎn)盤是氣流分裝機(jī)實現(xiàn)定量分裝的重要部件。分裝轉(zhuǎn)盤是由不銹鋼制成的圓柱體，分裝轉(zhuǎn)盤上有8等分分布單排（或2排）直徑一定的光滑圓孔,即分裝孔。圓孔中有可調(diào)節(jié)的粉劑吸附隔離塞，通過調(diào)節(jié)隔離塞頂部與分裝盤圓柱面的距離（即孔深)就可調(diào)節(jié)粉劑充填量。分裝轉(zhuǎn)盤后端面有與裝粉孔數(shù)相似且和裝粉孔相通的圓孔，靠分派盤與真空和無菌壓縮空氣相連,實現(xiàn)分裝頭在間歇回轉(zhuǎn)中的吸粉和卸粉。如圖1-1所示，其工作工程為：圖3-1粉劑分裝轉(zhuǎn)盤(1)吸粉:圓盤轉(zhuǎn)至計量孔(處在料斗下方)一端面闊接通真空一從料斗中吸入粉末；(2)吹粉:圓盤轉(zhuǎn)至計量孔(處在容器上方)一端面閥接通壓縮空氣一計量孔吹出粉末至容器中。3.2攪粉筒的設(shè)計攪粉筒位于裝粉筒前下方，頂部通過方口與裝粉筒相連，下部與粉劑分裝轉(zhuǎn)盤相連。重要由上連接板、前后擋板和活動密封塊、左擋板和刮板、右擋板和活動密封塊、水平放置的4片攪拌葉片所構(gòu)成。攬拌葉片每吸粉1次旋轉(zhuǎn)1圈，其作用是將裝粉筒落下的藥粉保持疏松并壓進(jìn)粉劑分裝轉(zhuǎn)盤的定置分裝孔中。攪拌葉片的設(shè)計成敗將決定計量速度與精度的控制效果。圓柱體的攪袢葉片只能松動粉杯上部分的粉體，對于粉杯底部與分裝盤之間間隙空間不起任何作用，只能合用普通裝量規(guī)格與流動性行較好的粉體分裝。當(dāng)計量高點性粉針劑或裝量規(guī)格小時，圓柱體的攪拌葉片將會使大量粉劑黏結(jié)在粉杯底部，不能完畢下粉過程，此時應(yīng)設(shè)計一種在攪拌同時能讓粉體產(chǎn)生向上遞升作用的攬拌葉片構(gòu)造。當(dāng)計量裝量規(guī)格大、爽滑性較差的粉體或裝置高速度運行時，使用普通攪拌葉片會出現(xiàn)粉杯底部與攪粉筒之間間歇斷粉，嚴(yán)重時裝量不易控制，此時應(yīng)設(shè)計一種在掠袢的同時能把粉體向下方傳遞的構(gòu)造。本設(shè)計中分裝的對象為高點性粉針劑,所覺得了使攪拌葉片能讓粉體產(chǎn)生向上遞升的作用，所設(shè)計的攪拌葉片旋轉(zhuǎn)方向與分裝回旋轉(zhuǎn)相反，其構(gòu)造如圖3-2所示。圖3-2攪拌葉片3.3裝粉筒的設(shè)計裝粉筒由不銹鋼圓筒體和內(nèi)裝單獨驅(qū)動貼近筒體底部的雙葉垂直攬拌器構(gòu)成。筒上部有裝粉口,筒底靠前部位開有方口與攪粉斗相連。裝粉筒如圖3-3所示，攪粉斗如圖3-4所示。圖3-3裝粉筒圖3-4攪粉斗3.4粉劑吸附隔離塞的改善粉劑吸附隔離塞有活塞柱和吸粉柱，其端部濾粉部分用燒結(jié)金屬或細(xì)不銹鋼纖維壓制的隔離刷，外罩不銹鋼絲網(wǎng)。充填量的凋節(jié)由粉劑隔離塞在分裝孔的位置擬定，可調(diào)節(jié)吸粉柱端部螺桿在螺母上的位置或旋轉(zhuǎn)吸粉柱端部的滑塊嵌入有阿基米德曲線凹槽的裝量調(diào)節(jié)盤的角度來實現(xiàn)裝量的調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在，原機(jī)所用的調(diào)量毛刷是捆綁式不銹鋼絲束構(gòu)造，其如圖3-5所示。該毛刷構(gòu)造簡樸，使用方便。在工作時，壓縮空氣和真空從毛刷一側(cè)吹過，透過毛刷分流過濾，完畢吸入和吹出藥粉過程。其構(gòu)造就像我們生活中擦地用的拖把同樣。捆綁式毛刷的局限性之處，在于手工捆綁時無法確保不銹鋼絲束均勻分布，造成鋼絲分布疏密不勻，且絲束整體外形輪廓圓不規(guī)范。在使用時，壓縮空氣或真空從毛刷側(cè)面出入，造成氣流強(qiáng)度不均勻，藥粉受力不均難以成型，在吸入和吹出藥粉時易飛散開，造成原料藥粉浪費，影響生產(chǎn)成品率。同時，由于不銹鋼絲束疏密不均，鋼絲間間隙大小不一，經(jīng)常產(chǎn)生脫絲、開叉現(xiàn)象，使用時易造成藥粉顆粒堵塞，不僅影響裝量精度，并且清洗比較困難。圖3-5捆綁式毛刷構(gòu)造示意圖改善后調(diào)量毛刷構(gòu)造改為套管式，如圖3-6所示。其原理是將調(diào)量毛刷端部制成套管形式，把不銹鋼絲束箍在套管內(nèi)，通過拉緊作用，使鋼絲在套管內(nèi)自動均勻緊密排列，達(dá)成疏密均勻，外形輪廓圓規(guī)范。然后端部收口，使不銹鋼絲束緊密牢固地箍在套管內(nèi)。與原捆綁式相比，改善后的毛刷鋼絲經(jīng)拉緊、壓實、收口后在套管內(nèi)排列緊密均勻，不銹鋼絲束外輪廓圓規(guī)范，不會產(chǎn)生松散開叉或脫絲現(xiàn)象，使用時氣流由調(diào)量桿側(cè)面小孔(φ3mm)進(jìn)出，經(jīng)由中心小孔(φ2mm)透過不銹鋼絲束芯部作用于藥粉上，受力均勻，吸附性好，不易堵塞，拆裝方便，使用壽命長。圖3-6改善后的毛刷構(gòu)造示意圖3.5本章小結(jié)本章重要講述了分裝機(jī)分裝裝置的設(shè)計。分裝裝置是分裝機(jī)的重要工作部分，氣流式分裝機(jī)的分裝系統(tǒng)重要工作器件是分裝盤。第四章傳動系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)部傳動系統(tǒng)是該分裝機(jī)的重要動力來源。電機(jī)的轉(zhuǎn)動傳遞傳來通過一種原則齒輪減速箱，將轉(zhuǎn)動速度降到本機(jī)器所需要的速度，然后再通過一種能產(chǎn)生間歇運動的變速器，輸出的運動才是系統(tǒng)需要的運動，再運動通過各級傳動傳遞到各個工作部件，帶動機(jī)器的運轉(zhuǎn)。4.1主電機(jī)的選擇主電機(jī)為輸送帶、滾塞機(jī)構(gòu)和撥輪機(jī)構(gòu)提供動力。三個部件的功率均未知，現(xiàn)預(yù)計來進(jìn)行計算：傳送帶輪消耗的功率約為=100W，取功率系數(shù)=10有P=10×=1kW根據(jù)規(guī)定選用電動機(jī)型號如表4-1所示:表4-1電動機(jī)型號及性能參數(shù)型號額定功率/kW滿載時轉(zhuǎn)速/r.min-1電流/A效率/%YEJ100L1-42.214205.081該電機(jī)的安裝尺寸如表4-2所示。表4-2電動機(jī)的安裝尺寸機(jī)座號HABCDEFGGD100L1001601406328608247由于分瓶機(jī)構(gòu)的功率未知，只懂得輸送帶裝置的消耗功率，且功率比較大，取功率系數(shù)10，以確保電機(jī)功率的足夠大。4.2原則減速器的選擇根據(jù)所選電機(jī)的轉(zhuǎn)速1420r/min-1，再參考所需的轉(zhuǎn)速40r/min-1，因此所選的減速器的傳動比為i==35.5根據(jù)輸入功率查機(jī)械設(shè)計手冊第四卷表16-2-39DCZ型減速器公稱輸入功率得：傳動比為i=35.5的減速器，其公稱中心距a=160mm。查機(jī)械設(shè)計手冊第四卷表16-2-30可知該原則減速器的外形及尺寸。4.3不完全齒輪變速裝置的設(shè)計4.3.1傳動齒輪的設(shè)計及校核1）選定齒輪的類型、精度等級、材料級齒數(shù)a.本變速器為一級齒輪變速，采用直齒圓柱齒輪傳動。b.本變速器的輸入轉(zhuǎn)速為原則齒輪的低速輸出端，速度不高，故選用7級精度。c.材料選擇。查機(jī)械設(shè)計手冊擬定主動輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。d.齒輪齒數(shù)試選z1=z2=232）按齒面接觸強(qiáng)度來設(shè)計由公式3-1:a.試選載荷系數(shù)為Kt=1.3b.齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩=4.775×10４N.mmc.取齒寬系數(shù)φd=0.3d.查機(jī)械設(shè)計手冊取材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2e.查機(jī)械設(shè)計手冊按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim=600MPaf.由式g.查機(jī)械設(shè)計手冊查得齒輪的基礎(chǔ)疲勞壽命系數(shù)=0.90h.取齒輪的失效率為1%，安全系數(shù)S=1由式=540MPa3）計算a.計算齒輪的分度圓直徑d1t==57.64mmb.圓周速度==0.0905m/sc.齒寬b==25.90mmd.計算齒寬與齒高之比b/h模數(shù)mt===2.83mm齒高=5.64==10.22e.計算載荷系數(shù)根據(jù)=0.09.5m/s齒輪精度為7級查機(jī)械設(shè)計手冊得動載系數(shù)Kv=1.02所選齒輪為直齒輪，假設(shè)＜100N/mm，查機(jī)械設(shè)計手冊得=1.2根據(jù)齒輪的工作場合查表取使用系數(shù)=1.25齒輪精度為7級精度，齒輪相對于支撐非對稱分布時帶入數(shù)據(jù)得=1.421由b/h=10.22，=1.421查機(jī)械設(shè)計手冊得=1.30故載荷系數(shù)=1.989f.按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由式d1=d1t帶入數(shù)據(jù)得d1=66.42mm=30.89mm取b=31mmg.計算模數(shù)m=2.887mm取整得齒輪的模數(shù)m=3mm，=69mm4）驗算帶入數(shù)據(jù)得：Ft==90.47N/mm＜100N/mm經(jīng)驗算模數(shù)m=3mm，齒寬b=31mm的齒輪滿足強(qiáng)度規(guī)定。5）變速器齒輪的有關(guān)數(shù)據(jù)兩嚙合齒輪的模數(shù)m1=m2=3mm齒數(shù)z1=7（全齒時為23齒），z2=23，兩齒輪的中心距a=69mm主動齒輪為不完全齒輪，起構(gòu)造示意圖如4-1所示：圖4-1不完全齒輪4.3.2軸的設(shè)計及校核1）主動軸的尺寸設(shè)計及校核a.初步估算軸的最小直徑d選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)解決，由于軸徑不大，做成實心軸。由表4-3取=110，軸的轉(zhuǎn)速n=40r/min，將各數(shù)據(jù)帶入公式4-1中得：mm(4-1)表4-3軸材料的[τT]及A。值軸的材料45[τT]/MPa23～45A。126～103P——軸傳遞的功率，kW[τT]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，/MPaA。——系數(shù)，下述狀況時，[τT]取較大值，A。取較大值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小軸向載荷、軸只作單向旋轉(zhuǎn)；反之，[τT]取較小值，取A。=103由于兩個齒輪大小同樣，其中主動齒輪為不完全齒輪，為了確保主動齒輪的剛度規(guī)定，將齒輪做成實心的。b．?dāng)M定軸上零件的裝配方案該軸為本變速器的輸入軸，輸入軸端與一錐齒輪相連接，安裝齒輪需要有軸肩，還要通過鍵來固定周向的相對運動。軸上尚有軸承、不完全齒輪等部件，通過對軸上部件的合理布置擬定軸的構(gòu)造如圖4-2所示：圖4-2變速器主動軸該軸的一端裝一種錐齒輪與原則減速箱的輸出軸上的主齒輪嚙合，將運動傳遞到間歇運動變速箱中，在箱體中的部分通過平鍵連接與一不完全齒輪相連接。兩處平鍵的尺寸查機(jī)械設(shè)計手冊（GB/T1095—1979）鍵槽用鍵銑刀加工，軸與不完全齒輪連接的平鍵型號：b×h=87（GB/T1095—1979）鍵槽用鍵銑刀加工，長為25mm。軸端與錐齒輪連接處的平鍵型號b×h=55（GB/T1095—1979）鍵槽用鍵銑刀加工，長為14mm。為確保良好的對中性，則帶輪輪轂的公差配合為：H7/n6。取軸端倒角為1×45°，各軸肩處加工出退刀槽。c．主動軸的受力校核對軸進(jìn)行受力分析并畫彎矩圖，如圖4-4所示：對整個軸進(jìn)行受力分析，列方程有：（4-2）以左邊軸承為支點列方程有：（4-3）以右邊軸承為支點列方程有：（4-4）對軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)受力分析列方程有：齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為：動力輸入端錐齒輪所受的徑向力即為該軸右端垂直于軸的力F14-3軸的受力、彎矩、扭矩圖F1值大小由公式4-5得：（4-5）有=1706.82N將帶入式4-5中得由式4-2計算出轉(zhuǎn)矩M1=M2=T=該軸的彎矩、扭矩圖如圖4-3所示：進(jìn)行校核時，普通只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面D）的強(qiáng)度，根據(jù)式4-6及上述計算成果，并取α=0.6，軸的計算應(yīng)力：mm3（4-6）——軸的計算應(yīng)力，MPaW——軸的抗彎截面系數(shù)，mm3D——軸的直徑，mm前已經(jīng)選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)解決，由表15-1查得[δ-1]=60MPa，因此，<[]因此安全合理。通過對軸上零件的合理布置，根據(jù)軸承的型號以及所擬定的齒輪的寬度等數(shù)據(jù)來擬定軸的各段直徑及各軸段寬度如圖4-4所示：圖4-4變速箱主動軸的外形尺寸2）從動軸的尺寸設(shè)計及校核從動軸的構(gòu)造與主動軸構(gòu)造相似，從動軸的尺寸構(gòu)造如圖4-5所示：圖4-5變速箱從動軸的外形尺寸該軸的輸出端通過平鍵連接與始終齒輪相配合。該平鍵的型號通過查機(jī)械設(shè)計手冊得：b×h=55（GB/T1095—1979）鍵槽用鍵銑刀加工，長為25mm。軸中與從動齒輪配合的軸段與齒輪的配合也采用平鍵連接，平鍵型號為：b×h=87（GB/T1095—1979）鍵槽用鍵銑刀加工，長為25mm。為確保良好的對中性，則帶輪輪轂的公差配合為：H7/n6。取軸端倒角為1×45°，各軸肩處加工出退刀槽。軸的校核過程同主動軸的校核，經(jīng)校核從動軸設(shè)計安全合理。4.3.3減速器中軸承的選擇及校核該間歇運動變速器中需要用兩對軸承，變速器的輸入端是一對錐齒輪的嚙合，有軸向力也有徑向力，規(guī)定輸入軸上的軸承能夠承受一點軸向載荷的同時還要能夠承受一定的徑向載荷，因此選擇圓錐滾子軸承。從動軸的輸出端是三個直齒輪額度嚙合，即使沒有軸向力，但是由于齒輪和軸的重力全部是由軸承來承當(dāng)?shù)?，因此從動軸上的軸承也規(guī)定既能承受軸向載荷，又能承受徑向載荷，故也選圓錐滾子軸承，四個軸承的型號相似。表4-4軸承的型號軸承基本尺寸基本額定載荷計算系數(shù)軸承代號dDTBCCrC0reYY03204215151225.028.20.371.60.9軸承所受的軸向力無視不計對主動軸的軸承進(jìn)行壽命校核：當(dāng)量動載荷的計算：由表4-4得e=0.37，Y=1.6，Y0=0.9對于圓錐滾子軸承查表得徑向動載荷系數(shù)X=0.4由軸的受力分析時得到的軸承處所受的徑向力FN中較大的是FN2=12776N根據(jù)錐齒輪的受力有錐齒輪所受的徑向力軸承的當(dāng)量動載荷P=(4-7)式中X—徑向動載荷系數(shù)Y—軸向動載荷系數(shù)—沖擊載荷系數(shù)根據(jù)所受的載荷性質(zhì)為輕微沖擊選用=1.2查表得可得X=0.4，Y=1.6故有=5.55kN則軸承的壽命計算由公式4-8得：（4-8）對于圓錐滾子軸承有ε==62743.6h≈7.2年滿足設(shè)計規(guī)定的三年時間。故軸承壽命滿足設(shè)計規(guī)定。4.4帶輪及帶輪軸的構(gòu)造設(shè)計4.4.1帶輪及平帶的選擇傳送帶采用平帶傳動，帶的型號及帶輪餓尺寸形狀均可查機(jī)械設(shè)計手冊來擬定。查表13-1-49選用帶的厚度為5mm，帶輪的直徑選為140mm。平帶選用三層棉帆布參考層數(shù)為n=4，則帶的厚度δ=4.8mm。查機(jī)械設(shè)計手冊表13-1-49覆膠帆布帶單位截面積傳遞功率P0得P0=0.05kW。傳送帶的功率約為100W，則有A=（4-9）為包角修正系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計手冊表13-1-47得=1.0為傳動布置系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計手冊表13-1-48得=1.0則有A=2cm2帶寬b==42mm查機(jī)械設(shè)計手冊表13-1-38，可取帶寬b=40mm同樣由表13-1-38可擬定帶輪的寬度為50mm圖4-6帶輪同時取帶長為mm，中心距a=920mm，帶輪直徑d=140mm，查機(jī)械設(shè)計手冊表13-1-41擬定帶輪的內(nèi)孔直徑D=18mm，輪緣寬度取50mm腹板厚度取S=12mm，最后擬定的帶輪的構(gòu)造如圖4-6所示。4.4.2帶輪軸的設(shè)計根據(jù)帶輪的構(gòu)造，帶輪的運動是通過錐齒輪傳遞來的運動驅(qū)動的。帶輪軸兩端用軸承來支撐固定，軸承安裝在軸承座內(nèi)，將軸承座通過支架固定在工作臺上。選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)解決，由于軸徑不大，做成實心軸。數(shù)據(jù)查表4-3由公式4-1得：P——軸傳遞的功率，kW[τT]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa——系數(shù)，下述狀況時，取較大值，取較大值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小軸向載荷、軸只作單向旋轉(zhuǎn)；反之，取較小值，取=103取軸的最小直徑d=16mm軸的構(gòu)造設(shè)計如圖4-7所示：圖4-7帶輪軸的構(gòu)造尺寸帶輪軸的校核與減速箱主動軸的校核相似，經(jīng)校核，帶輪軸滿足強(qiáng)度規(guī)定，能夠使用。4.4.3帶輪軸上軸承的選擇該軸的軸承選用圓錐滾子軸承，內(nèi)徑為d1=25mm選用型號如表4-5所示：表4-5軸承的型號軸承基本尺寸基本額定載荷計算系數(shù)軸承代號dDTBCCrC0reYY03290525421212915.020.00.321.914.4.4軸承座的設(shè)計帶輪軸兩端的軸承放在軸承座中，然后將軸承座通過支架固定在工作臺上，起到支撐帶輪軸運轉(zhuǎn)的功效。軸承座的構(gòu)造如圖4-8所示：圖4-8軸承座的構(gòu)造4.5傳動系統(tǒng)中兩種錐齒輪的設(shè)計校核4.5.1長軸端錐齒輪的設(shè)計校核三個長軸上的錐齒輪嚙合均是傳動比為1:1的傳動，兩對錐齒輪的尺寸數(shù)據(jù)相似，因此只需設(shè)計并校核其中的一種齒輪滿足使用規(guī)定即可。為設(shè)計方便三處的錐齒輪采用同一構(gòu)造的錐齒輪。直齒圓錐齒輪尺寸的初步擬定：按齒根彎曲強(qiáng)度計算：（4-10）現(xiàn)按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計：1）參數(shù)選用由公式——功率，單位kW；——轉(zhuǎn)速，單位r/min；得齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=31.83N.m 查機(jī)械設(shè)計手冊表14-1-81?。篕A=1.35查機(jī)械設(shè)計手冊表14-3-34取=1.50齒形系數(shù)=c而變?yōu)橄禂?shù)為1直齒輪查機(jī)械設(shè)計手冊表14-3-24得：β=0，c=0==2.95u=1查機(jī)械設(shè)計手冊表13-3-28?。?500MPa錐齒輪材料選用45鋼，正火解決。2）計算由公式4-10得：=68.25mm取=69mm有δ1=δ2=選m=3mm則有z1==23mm錐距R==48.79mm齒寬系數(shù)查表取=1/5齒寬b==10mm齒寬b=×=12.73mm齒頂高h(yuǎn)a=ha*×m=3mm齒高h(yuǎn)=（2ha*+c*）×m=6.75mm齒根高h(yuǎn)f=h-ha=3.75mm齒頂圓直徑da=d+2ha×cosδ=69+2×3×=73.27mm齒根腳tanθf===0.0769外錐AK==30.26mm該錐齒輪的外形尺寸如圖4-9所示：圖4-9錐齒輪的外形尺寸4.5.2減速箱與間歇運動變速器之間錐齒輪的設(shè)計校核電機(jī)的運動通過變速器減速之后通過錐齒輪嚙合將運動傳遞到間歇運動變速器中，下面將對這對錐齒輪進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計和校核。按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，由公式4-10：d1=50經(jīng)計算=72mm錐距R1==50.92mm齒寬=12.73mm齒頂高=3mm齒高=6.75mm齒根高=3.75mm齒頂圓直徑=76.27mm齒根腳tanθf===0.0736外錐AK==33.879mm取=34mm錐齒輪的外形尺寸如圖4-10所示：圖4-10錐齒輪4.6撥瓶轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)撥瓶轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)安裝在裝粉工位和蓋塞工位；重要由撥瓶盤、傳動軸、幾個等分嚙合的電磁離合器以及剎車盤構(gòu)成的過載保護(hù)機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。其作用是通過間歇機(jī)構(gòu)的控制，精確地將輸送的玻璃瓶送至分裝轉(zhuǎn)盤和蓋塞頭下進(jìn)行裝粉和蓋膠塞。定位槽寬度比瓶子半徑大1.5mm左右；為使瓶子容易進(jìn)入定位槽，r1比r2稍大；由于分裝轉(zhuǎn)盤與分度盤同時旋轉(zhuǎn)定位槽數(shù)與分度盤端面的滾子數(shù)相對應(yīng)。圖4-11撥瓶轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)4.7其它零件圖4-12所示為機(jī)器左側(cè)的一種豎軸，該軸頂端（右端）與一錐齒輪配合，與其嚙合配對的錐齒輪帶動帶輪軸的轉(zhuǎn)動；該軸的底端（左端）也與一錐齒輪配合，與其嚙合的錐齒輪帶動機(jī)器底部一根橫軸的轉(zhuǎn)動，即帶動如圖4-13所示的軸的轉(zhuǎn)動。中間有鍵槽的軸段與始終齒輪配合，該處齒輪嚙合為本軸的動力輸入。圖4-12機(jī)器右邊一豎軸構(gòu)造圖4-13所示軸安放在機(jī)器的最底部，通過軸承座來固定和支撐，軸承座固定在機(jī)架上。該軸的右端與一錐齒輪配合，然后與圖4-12所示的軸底端的錐齒輪相嚙合，來傳遞運動；該軸的左端也與一錐齒輪相嚙合，帶動如圖4-14所示的軸的轉(zhuǎn)動。圖4-13機(jī)器底部一橫軸圖4-14所示軸位于機(jī)器的左端，本軸帶動的是分瓶撥輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動通過平鍵連接來固定撥輪機(jī)構(gòu)與該軸的周向運動，在軸的最上端（左端）通過一螺釘和一墊片來固定撥瓶機(jī)構(gòu)相對于軸的軸向運動。螺釘連接的構(gòu)造如圖4-15所示：圖4-14機(jī)器左端一豎軸圖4-15軸端的螺釘連接構(gòu)造圖4-14所示的軸上一共有三個軸承，底部的軸承是為了確保軸的剛度而加設(shè)的，通過軸承套固定在機(jī)架上。在軸的上半部分通過一種套杯將軸固定在工作臺上，套杯內(nèi)有兩個圓錐滾子軸承，由于該軸不僅要承受軸向的重力，尚有錐齒輪嚙合時的徑向力和軸向力，用圓錐滾子軸承會使得機(jī)器的綜合性能有所提高。軸上套杯的構(gòu)造如圖4-16所示，套杯通過螺栓固定在工作臺上。圖4-16套杯的內(nèi)部構(gòu)造4.8本章小結(jié)本章重要針對進(jìn)瓶、撥瓶、下粉的部分進(jìn)行傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計。該設(shè)計重要采用帶輪傳動，通過電機(jī)連接減速器并連接帶及帶輪，從而實現(xiàn)減速效果。第五章機(jī)架的設(shè)計機(jī)器中的部件或大型零件都應(yīng)有機(jī)座支承，多個傳動件也必須加以保護(hù)并與外界隔開，以免零件損傷或造成人身或設(shè)備安全事故，因此也應(yīng)有箱體或殼體加以保護(hù)并支持各傳動部件。機(jī)器中的樣一種零件，它能夠支撐零件或部件并保持與它們之間的聯(lián)系，以及包容傳動體的箱體統(tǒng)稱為機(jī)架零件，如機(jī)器中的箱體，儀器儀表的殼體，機(jī)床的床身，立柱，其它機(jī)器中的底座及發(fā)動機(jī)機(jī)體等。5.1機(jī)架的慣用材料5.1.1鍛造機(jī)架慣用材料鑄鐵、鑄鋼、鍛造鋁合金1）鑄鐵；鑄鐵是鍛造機(jī)架的最佳材料，鑄鐵的流動性好，鍛造辦法成熟，毛坯質(zhì)量穩(wěn)定。鑄鐵中加入少量合金元素可提高其耐磨性，鑄鐵中的片狀石墨增大了阻尼作用，有吸振作用，因而其動態(tài)剛度較好。根據(jù)材料對比優(yōu)選HT200作為底座材料。2）鑄鋼；鑄鋼有良好的塑性和韌性，較好的焊接性和切削加工性。但鍛造時排除鋼水中的氣體和雜質(zhì)比較困難，容易產(chǎn)生斷裂，多用于重型機(jī)架。3）鍛造鋁合金；重量輕，有較好的塑性，低溫韌性和耐熱性，慣用作輕型機(jī)架。5.1.2焊接機(jī)架的慣用材料鋼材焊接性能的優(yōu)劣決定于鋼中含碳量，普通是含碳量低的鋼，焊接性能優(yōu)于含碳量高的鋼。慣用鋼16Mn，19Mn，20號鋼，20Cr等。5.1.3非金屬機(jī)架慣用材料1）混凝土機(jī)架，混凝土的彈性模量小，內(nèi)阻尼大，熱膨脹系數(shù)低，抗壓強(qiáng)度較好，耐腐蝕，經(jīng)濟(jì)性好和生產(chǎn)周期短等特點。2）塑料，塑料有重量輕，防腐蝕和絕緣等優(yōu)點，用注射模可制成形狀較復(fù)雜的塑料材料而無需后繼加工，大大簡化了工藝和生產(chǎn)過程。3）花崗巖，組織穩(wěn)定，幾乎不會在變形，加工簡樸，能夠獲得較高而又穩(wěn)定的精度。導(dǎo)熱系數(shù)和膨脹系數(shù)均很小，對溫度不敏感，不導(dǎo)電，無磁性，耐腐蝕，吸振性好。使用中維護(hù)簡樸，成本低，但脆性較大，不能承受沖擊載荷。5.2有關(guān)的構(gòu)造設(shè)計本分裝機(jī)中的機(jī)架是用來安裝軸承、間歇運動變速器和支撐工作臺的，由H型鋼支架構(gòu)成，對機(jī)架的剛度規(guī)定不是很高。構(gòu)造如圖5-1所示：圖5-1支架的構(gòu)造輸料支架大部分采用角鋼，型號均采用邊寬30mm，厚度4mm的角鋼，其接頭均采用焊接。構(gòu)造如圖5-2所示。機(jī)架受到工作臺以及固定在工作臺上的部件的壓力作用，會發(fā)生一定的變形，這里不對機(jī)架進(jìn)行剛度穩(wěn)定性的校核，只設(shè)計其構(gòu)造。圖5-2輸料支架構(gòu)造結(jié)論與展望本文在對國內(nèi)外的粉料分裝機(jī)的綜合分析的基礎(chǔ)上，并對多個分裝機(jī)的構(gòu)造進(jìn)行比較，提出了步進(jìn)電機(jī)控制的螺桿型粉料分裝機(jī)的整體設(shè)計方案。本分裝機(jī)的動力系統(tǒng)分兩個部分：分裝頭部分和主傳動部分。分裝部件與主傳動系統(tǒng)的運動是互不干涉的，各自有自己的動力驅(qū)動來源，但是兩個系統(tǒng)的運動又是互相配合的。分裝部件中，步進(jìn)電機(jī)帶動下料螺桿旋轉(zhuǎn)下料，攪拌電機(jī)帶動攪拌器旋轉(zhuǎn)進(jìn)行攪拌。主傳動系統(tǒng)由主電機(jī)來驅(qū)動，通過一種原則減速器，然后再通過一種產(chǎn)生間歇運動的變速箱，將運動傳遞到分瓶撥輪機(jī)構(gòu)、輸送帶機(jī)構(gòu)和滾塞機(jī)構(gòu)帶動整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。通過對步進(jìn)電機(jī)的控制，使其能夠與主傳動系統(tǒng)的運動形成一定的配合：分裝頭下料時，主傳動系統(tǒng)間歇；主傳動系統(tǒng)運動，分裝頭間歇，停止下料。最后完畢粉料的持續(xù)的自動分裝。本分裝機(jī)含有下列特點：（1）下料螺桿采用了變螺距形式，能夠適應(yīng)多個性質(zhì)不同的粉料的分裝。（2）攪拌器的攪拌葉片采用了雙斜面式的攪拌，在對粉料進(jìn)行攪拌的同時，不僅能夠起到攪拌粉料，避免粉料結(jié)塊的作用，還能夠?qū)Ψ哿袭a(chǎn)生或向上或向下的作用力，配合變螺距螺桿，使得分裝機(jī)對粉料份的適應(yīng)性增強(qiáng)。參考文獻(xiàn)[1] 中國醫(yī)藥市場發(fā)展藍(lán)皮書[N],SFDA南方醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)研究所,,11(3):2[2]劉筱霞.包裝機(jī)械[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,:2,1[3]顧金梅,欒振輝.粉體物料定量給料系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].工礦自動化,,1:40-41[4]沈志康.試論我國粉體物料自動計量充填機(jī)械的發(fā)展戰(zhàn)略[J].當(dāng)代包裝和食品機(jī)械——全國包裝和食品機(jī)械及有關(guān)技術(shù)發(fā)展研討會論文集,[5]方玉瑩.粉狀物料供料裝置的設(shè)計[J].農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械,1999(5):5—9.[6]葉濤,黃之初,車勇.中國粉體技術(shù)[J].我國粉體機(jī)械及裝備數(shù)字化的研究進(jìn)展,2[7]李冬.粉料輸送系統(tǒng)的電氣設(shè)計藝探討,,2:19-20[8] FI耀華.分裝機(jī)發(fā)展趨勢及其研發(fā)思路[J].機(jī)電信息,5[9]叢文.我國醫(yī)藥包裝機(jī)械與世界的差距不容無視[N].中國包裝報,,2 (1):8[10]張志.藥粉分裝設(shè)備控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].河北工業(yè)大學(xué).12[11]抗生素玻璃瓶粉劑分裝聯(lián)動線[S].制藥裝備行業(yè)標(biāo)委會,6[12] 第2期綜述中國粉體技術(shù)摘要[J].山東:中國粉體技術(shù),,2[13]張德豐.MATLAB/Simulink建模與仿真實例精講[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,[14] GWheeler,AMantrala,SAshmore,et.IntegrationofvirtualPrototypingwithinstrumentedtestingofvehieles.NorthAmericanMDIUsersConferencepapers[15]陳立平,張立清等.機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析及ADAMS應(yīng)用系_M].北京:清華大學(xué)出版社,,1[16]秦勇.臺達(dá)自動化系列平臺在高速螺桿分裝機(jī)上的集成應(yīng)用[J].[17]蓋國勝.粉體工程[M].北京:清華大學(xué)出版社,,12:778-779[18]張加林,李榮蘭.粉末物料的螺旋輸送與充填[C].北京:中國機(jī)械工程學(xué)會,,10[19] JL-A3型綜合粉體測試儀報告[R].中國化工機(jī)械網(wǎng)[20]姚日生.制藥工程原理與設(shè)備[M].北京:高等教育出版社,, 1[21]U?H?漢森,J?彼得森,P?克勞尼澤.裝填粘性粉料的工藝辦法和設(shè)備[P].瑞典:阿斯特拉公司1995,2[22] I.HANAND,Y.LEE.CHAOTICDYNAMICSofREPEATEDIMPACTSINVIBRATORYBOWLFEEDERS.JournalofSoundandJournalofSoundandVibration[J],,249(3):529-541[23]陳中奎,垂直驅(qū)動式壓電振動給料器的設(shè)計及實驗研究[D].吉林大學(xué),[24]孫智慧,戴夢德,徐克非.基于ADAMS的粉體振動給料系統(tǒng)的建模和仿真[J].包裝工程,,02:33-35[25]朱復(fù)華.螺桿設(shè)計及其理論基礎(chǔ)[M].北京:輕工業(yè)出版社,1984[26]張文軍,官炳政,徐中洲,翟福新,李路波,劉彥峰,尹玉雷,董忠華.振動式螺旋給料器[P].山東:軟控股份有限公司,,6[27]步進(jìn)電機(jī)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用[28]陽斌.伺服技術(shù)在枕式包裝機(jī)中的應(yīng)用[J].食品與機(jī)械,,5[29]黎海青,郭百巍,徐紅.基于ADAMS與SIMULINK的舵機(jī)虛擬樣機(jī)建模和仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,11[30] NakaoMasayuki,TanataShuji,hatamuraYotaro.Ultraprecisefeedercontrolledbyknowledgeofdeviarionfeddingposition.NipponKikaiGakkaiRonbunshu,Chen/TransactionsoftheJapanSocietyofMechanicalEngneers,1996,2:779-786[31] G.H丄im,2ntheconveyingvelocityofavibratoryfeeder.ComputerandStructures,1997,62(1):197-203[32] .S.B.Choi,D.H.Lee.Modalanalysisandcontrolofabowlpartsfeederactivatedbypiezoelectricactuators.JournalofSoundandVibration,:452-458[33]張長森.粉體技術(shù)及設(shè)備[M].上海:華東理工大學(xué)出版社,1:324?325[34]許林成.包裝機(jī)械原理與設(shè)計[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1988,9 ?[35] TimothySGlenn,NesbittWHagood.Developmentofatow-sidedpiezoelectricrataryultrasonicmotorforhightorque.SPIE,1997,30(41):326-338附錄附錄一：英文資料及翻譯DesignandRealizationofLiquidFillingMachineIntelligentControlSystemDeminZhang,ShiboLiTianjinKeyLaboratoryforControlTheory&ApplicationsinComplicatedSystemTianjinUniversityofTechnology391,BinshuiXidao,XiqingDistrict,Tianjin,300384,China@qq.ComI.INTRODUCTIONThefillingmachinefrombelongtothecategoryofpackagingmachinery,Isthematerialforfillingmachinery.Isoneofthemostimportantaspectsofthefillingproductionline.China'spackagingmachineryhavingdevelopedintotheliquidfoodindustryhasasignificantimpactontheworldandgreatmarketshareintheindustry.Ithasdevelopedintotheliquidfoodindustryandhasasignificantimpactontheworldandgreatmarketshareintheindustry[1].Sotheliquidfillingmachinemarketisdevelopmentpotential.Atpresent,variousfillingmachineproductionfactoryproductionoffillerinbottletypefillingcapacity,efficiency,suitablescopeanddegreeofautomation,etc,eachhaveadvantagesanddisadvantages.Toagreatextentrestrictstheproductionqualityandproductionefficiency.Usingfillingmachinecannotonlyimprovethelabourproductivity,reduceproductloss,ensurethequalityofpackaging,butalsocanreducethepollutionofproductionenvironmentandpackedmaterialofeachother.Therefore,modernpackagingindustrygenerallyadoptsthemechanizedfillingmachine.Thisfillingmachineisusedforgasdrinks(beer,soda,sparklingbeer,coke)filling.AdoptHOLLYSYSLMPLCcontrolsthefillingmachine.CPUmoduleisresponsiblefortheswitchquantitycontroloffillingmachinesystem,Includingthemovementoffillingheadsolenoidvalve,cylindercontrolofelectromagneticvalve,startorstop.Andhavetoallkindsofphotoelectricswitches,liquidlevelsensordetection,etc.Thismachineisequippedwithhighprecisionautomaticisobaricfillingvalve,fillingspeed,bottledliquidlevelheightisstable,andairpressureisconstant.Thelargestfillingcapacityis1250ml;theminimumfillingcapacityis240ml,suitableforglassbottles,PET,cans,etc.thecontrolformincludesautomaticcontrolandmanualcontrol[2].Themachinedrivesystemusesfrequencyconversionmotor,Canaccordingtotheproductionofcannedreasonabletoadjustmotorrotationspeed.Hydrauliccylinderisequippedwithliquidlevelautomaticcontroller,ifintheprocess,therehaveunfilledbottlephenomenon,themachinecanimmediatelyautomaticallystopfilling.ThisdesignisbasedontheresearchoffillingmachineofProgrammableLogicController(PLC)controlsystem,integratedProgrammableLogicController(PLC),frequencyconvertercontrolandtheapplicationofcomputertechnology,moreparagraphsofthefrequencyconverterspeedcontrolbyPLC,makethespeedofthemotorasfeedbacksignaldetectedchanges,soastoachievecontrolofthefillingmachinefillingspeed,makethefillingmachineprogrammingconvenient,andimprovetheefficiencyofindustrialproduction.Atthesametimemakefillingmachinemaintenanceconvenient,savingthetimeofadjustmentprogram,increasetheflexibleoffillingmachine,stableandreliablerunningatthesametime.Fillingmachineforfillingmaterialisfrombelongstothecategoryofmachinery,packagingmachinery,isanimportantpartofthefillingproductionline.Chinapackagingmachineryhasdevelopedintotheworldofliquidfoodindustryhasasignificantimpactandmaximummarketshareofindustry.Therefore,thedevelopmentofliquidfillingmachinehaspotentialmarket.Fillingmachineproductionofvariousfillingmachinemanufacturerspresentinfillingcapacity,efficiency,appropriatebottletyperangeanddegreeofautomationhasitsadvantagesanddisadvantages,greatlyrestrictstheproductqualityandproductionefficiency.Fillingmachineisakindofpackagingmachinery,widelyusedinfood,chemical,pharmaceuticalandotherindustries.Usingfillingmachinecannotonlyimprovelabourproductivity,reducethelossofproducttoensurethequalityofpackaging,andcanreducetheproductionenvironmentisloadedwithcross-contaminationofmaterials.Thus,modernpackagingindustryisgenerallymechanizedfillingmachine.II.SYSTEMCOMPOSITIONA.TheStructureoftheControlSystemUsingPLCasthecontrolsystemofthemaincontroldevice,sensorasthedetectingdevice,frequencyconverterasthemotorspeedcontroldeviceandaconnectedtoacomputerthroughacommunicationprotocolorconnectedwithHT7A00Tman-machinehuman-computerinterface.Fig.1ThecontrolsystemstructureTomonitortheproductionlineandrecorddataprocessingproducts,thefillercontrolsystemconsistsofamainProgrammableLogicController(PLC)and3auxiliaryexpandProgrammableLogicController(PLC),mainPLCisLM3106A,fillingmachine,checkoutswitch,panelbuttons,invertermotorcontrolandelectromagneticvalve.ByProgrammableLogicController(PLC)accordingtothedetectionofsensorsignalbyeditingprogramtocompleteaseriesofactionssuchasfillingFig.1.B.TheControlSystemAlgorithmMotorspeedsignalofthissystemisturnedintoelectricalsignalbythetransmitterandloadedintothecontroller.Onthebasisofthesignal,ProgrammableLogicController(PLC)automaticshowsadata.Aftercomparingthetwospeeds,basedonthedeviationofthecontrolsignalithavebeentakentofrequencyconversiongovernor,Inordertoadjustspeedofthemotor,ithavetoeliminatethespeeddeviationwiththeactualdata.Bymodifyingthedeviationcausedbythemechanicaldisturbance,productionlineofthemotorspeedconstant,atthesametimetoensuretheproductionlineefficiency.Thissystemisaclosed-loopcontrolsystembasedonmotorspeed.ThissystemusestheProporti