直線型液體自動灌裝機設計1摘要本文主要介紹了一種為液體飲料生產企業設計的自動灌裝生產線。分析了定量常壓式灌裝設備的國內外現狀，探討了產品的市場開發背景，對設備的基本原理、結構設計以及各個子系統，如供送系統、灌裝系統、控制控制系統以及執行系統的主要功能都作了詳細介紹，論述了設備開發過程中采用的一些關鍵技術；采用單片機控制，系統控制方便準確、穩定可靠；執行機構可靠性高、穩定性好；傳感器的應用更是提高了設備的可靠性；抗干擾設計和一體化的設計簡化了系統結構，降低了重量，節省了成本。本文研究成果及主要工作包括:首先，通過對比和分析完成了對各個子系統環節的選擇與設計的基本思想和開發思路，單片機應用系統的開發，進行了硬件設計和軟件編程；其次，對設備進行了準確度等級的檢測實驗和商品實例分析；最后，對系統的各個組成機構進行了整體一致性地分析和控制。設備具有精度高、速度快、穩定可靠、操作簡單等優點，配以自動式封蓋機能適用于自動化生產，可廣泛應用于食品，醫藥，輕工，化工，紡織，電子，儀表等行業，提高了企業的勞動生產率和計量保證能力，具有較高的應用價值和良好的市場前景。關鍵詞：灌裝；直線型；控制；單片機直線型液體自動灌裝機設計2目錄第1章緒論1.1包裝機械化的重要意義.11.2包裝機械的主要特點及發展動向.21.3包裝機械工業的概況及展望.31.4包裝機械的組成.4第2章灌裝機械2.1概述.62.1.1國內外飲料灌裝機械的發展概況.62.1.2我國飲料灌裝機械制造業概況.72.1.3液體灌裝機械的分類.72.1.4國內外液體灌裝機械的發展趨勢.92.2總體方案設計的基本內容.92.2.1確定功能與應用范圍.92.2.2工藝分析.102.2.3總體布局.102.2.4擬訂主要的工作參數.112.3方案的提出.11第3章總體方案的設計分析和方案的比較與選擇3.1設計分析.123.1.1功能與應用范圍.123.1.2工藝分析.123.1.3對執行構件的運動要求.133.1.4機構選型.133.2灌裝機的總體結構.15第4章液料供送系統的設計計算和選用4.1輸送管路的設計.164.2輸送液泵的確定.174.3閥端孔口流量的計算.204.4灌裝時間的計算:.224.5供液系統原理圖.234.6供液系統所選元件的參數與一些重要參數.24直線型液體自動灌裝機設計3第5章供瓶系統的設計計算和選用5.1輸送線方案的選用.255.2電機到減速器的傳動設計與計算.255.2.1軸轉速功率扭矩的計算.255.2.2直齒圓柱齒輪傳動設計.275.2.3軸的結構設計.335.3鏈傳動設計計算.355.4輸送線部分的計算.405.5軸系部件的設計計算.415.5.1軸的設計計算.425.5.2軸承的選用和計算.485.5.3鍵的校核計算.49第6章灌裝系統設計和選用6.1灌裝機儲液箱的尺寸確定.516.1.1儲液箱容量的計算.516.1.2結構設計.516.2儲液箱上的一些輔件的說明.516.3罐裝方法與定量方法的選用.526.3.1灌裝方法.526.3.2定量方法.53第7章執行系統的設計計算和選用7.1動作分析與執行件的選用.557.1.1動作分析.557.1.2執行件的選用.557.2設計分析與方案設計.557.3機械液壓系統設計與計算.567.4液壓系統回路方案設計.607.5選擇液壓元件.617.6液壓系統性能驗算.62第8章控制系統的設計和選用8.1水箱液位控制.648.2執行系統的控制.67參考文獻.69翻譯中文譯文.77直線型液體自動灌裝機設計4致謝.81直線型液體自動灌裝機設計5第1章緒論11包裝機械化的重要意義近半個多世紀以來，隨著生產與流通日益社會化，現代化，產品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們的普遍重視。現在包裝的基本定義是：對不同批量的產品，選擇某種有保護性，裝飾性的材料或包裝容器，并借助適當的包裝方法實現包裝作業，以達到規定的數量和質量，同時設法改善外部結構，降低生產成本，從而在流通到消費的過程中使之容易儲存搬運，防止產品破損變質，便于識別回收和利用，有吸影力，廣開銷路，不斷促進擴大再生產。無論在國外或國內，包裝工程已經涉及到各行各業，面廣量大，對人民生活，國際貿易和國防建設到帶來了深刻的影響，甚至在現實生活中出現了過去難以想象的新情況：未經包裝出售的商品越來越少，而且包裝上的失敗往往會使好的產品得不到好的銷售。因而不妨這樣說，在將來，沒有現代化的包裝就沒有商品的生產和銷售。可是如果沒有先進的工業與科學技術的綜合發展，也不可能出現現代化的包裝工程。迄今，一些科技發達的國家，在食品，醫藥，輕工，化工，紡織，電子，儀表和兵器等工業部門，已經程度不同地形成了由原料處理，中間加工和產品包裝三大基本環節構成的包裝連續化和自動化的生產加工過程，有的還將包裝材料加工，包裝容器成型和包裝成品儲存系統都聯系起來組成高效率的流水作業線。再者，為使包裝產品更好地進入流通領域，大都配有專門的自動化倉庫，并采用托盤集裝箱運輸。大量事實表明，實現包裝的機械化和自動化，尤其是實現具有高靈敏度和高靈活性的自動化包裝線，不僅體現了現代化生產的方向，同時也可以獲得較大的經濟效益。一能增加各種品種，改善產品質量，增加市場競爭力。現代包裝機械所能完成的工作已經遠超過了簡單地模仿人的動作，甚至可以說在很多場合用巧妙的機械方法包裝出來的產品，不論在式樣，質地或精度等方面，大多是手工無法勝任的。二能改善勞動條件，避免污染危害環境。直線型液體自動灌裝機設計6對一些特殊的包裝物品，實現包裝的機械自動化，便可以大大改善操作條件，避免污染危害環境。至于對需要進行長期，頻繁，重復的以及其他笨重的包裝工作，如果能實現機械化和自動化，則可以大大減輕體力勞動，增加工人健康和提高生產效率。三能節約原材料，減少浪費，降低成本。有一些粉末，液體在手工包裝過程中容易發生起泡，飛濺，外泄等現象，如果改為機械包裝則會大大減少損失。四能提高生產效率，加速產品的不斷更新。機械包裝反對生產能力往往比手工包裝提高幾十倍，甚至是幾百倍，這樣將會更好地適應市場的實際需要，合理地安排勞動力，為社會創造更多的財富。由此可見，實現包裝機械化和建立現代化包裝工業，是關系到國家長遠規劃的一件大事，也是搞好社會主義現代化的一項重要內容。1.2包裝機械的主要特點及發展動向包裝機械的作用是給有關行業提供必要的技術裝備，以完成所需要的產品包裝工藝過程。為了對包裝機的發生和發展找出規律性認識并制定出適當的對策，有必要深入地了解它的一些特點：一包裝機械是特殊的專業機械。包裝機械是特殊的專業機械，種類很多。包裝物品不僅花色品種多，而且多數是可以變化的。而且人們對包裝還提出更高的要求，從而使得包裝機械不斷地提高和改進。包裝不單作為一個獨立的工業部門已經取得的驚人的發展，同時也逐漸地成為一門嶄新的綜合科學。二在發展專用機械的同時，積極開發通用包裝機械。包裝機械在發展專用機械的同時，為滿足現代包裝的實際需要正在不斷擴大其通用能力，積極開發新型的通用包裝機。研制通用包裝機的目的，一是適應被包裝物品，材料和包裝形式的多樣化，二是要照顧制造使用單位的技術力量，設備配置和生產成本。所以人們越來越重視包裝機的通用性。直線型液體自動灌裝機設計7三包裝機械日趨聯動化，高速化，自動化包裝機械日趨聯動化，高速化，自動化，并相應提高自動化水平，使設備功能逐步完善。實踐表明，搞好包裝機械自動化不單脫離不開機電液氣等常規技術手段的相互配合，同時還必須了解和掌握有關尖端技術，盡量吸收和改進包裝機械確有的價值，使之保持一定的生命力。1.3包裝機械工業的概況及展望在世界范圍內，包裝工業的發展比較短。科學技術發達的歐美各國大體上是從本世紀開始初葉起步的，及至50年代才有大的發展。由于社會上的各方面的積極推動和有利配合，終于逐步建立起包裝材料，包裝印刷，包裝機械等生產部門和與之相適應的科研，設計，教育，學術，管理等機構，進而形成了獨立完整的包裝工業體系，而在國民經濟中占有重要的地位。據有關專家預計，2005年我國包裝機械產量將增加到67萬臺(套)，到2010年將增至93萬臺。快速發展的食品加工業，需要大量高品質的包裝機械和食品加工機械，也給包裝機械制造行業帶來了商機。目前我國食品加工能力還遠不能滿足需要，因此在提高農副產品深加工能力的同時，食品機械和包裝設備的需求就必然加大。據有關方面預計，到2005年國內市場食品機械和包裝設備的總需求應為650億元左右，即每年保持12以上的增長率才能滿足市場需求。同時，這兩個行業將淘汰部分低產量高能耗的生產設備，爭取使新型高效設備所占比例達到60。由于中國國產機械的技術和質量還無法滿