1、摘 要氣動（pneumatic）是氣動技術或“氣壓傳動與控制”的簡稱氣動技術是以空氣壓縮為動力源，以壓縮空氣為工作介質，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術，是現實各種生產控制，自動控制的重要手段之一，其中氣壓傳動是以空氣為介質進行能量傳動的一種傳動形式由于氣壓傳動具有節能，高效，廉價，無污染等優點因此近年來在國內外發展較快。氣動技術其主要的優點氣動控制結構簡單，輕便，安裝維護見到，壓力等級低，故使用安全。工作介質是取之不盡，用之不竭的空氣，排氣處處理簡單，不污染環境，成本低輸出力及工作速度的調節非常容易,利用空氣的可壓縮性，可以存儲能量，實現集中供氣,可以在段時間釋放能量,以獲得間隙運動中高速的

2、響應,可實現緩沖，對沖擊負載有較強的適應能力，在一定的條件下，可使用氣動裝置有自保能力。在食品加工與灌裝中,氣動技術發揮了其應有的作用在液壓與氣壓傳動中相比對于食品行業罐裝流水線需要安全,可靠,少污染的傳動裝置，液壓傳動雖然動力大 適合機械加工，汽車制造，等重輕工行業.同時不能保證嚴格的傳動比，這就是由于液壓介質的可壓縮性和不可避免的泄露等因素引起，對于食品行業食品的衛生十分的重要，在效益上液壓傳動需要投入的資本比較大，原配件保養以及維護投入比較大，而氣壓傳動所需要的動力是空氣相對與液壓來說比較低廉，無污染，取之不盡。在元件及設備維護上比較容易維護，所以我選用了氣動技術作為罐裝的主要的傳動裝置

3、。在灌裝方式的選擇上我選擇了壓力灌裝,壓力灌裝主要適用于粘稠物料的灌裝。可以提高灌裝速度如食品中的番茄司,肉糜,煉乳,糖水,果汁等,正適合課題的需要，在控制中運用，用節流調速閥控制進料,出料的速度。在全自動灌裝系統中設計了復位,手動自動,調速,急停按鈕,來實現系統中自動與手動的轉換，突發事件的應急措施。在系統中運用到了雙氣控滑閥，分水減壓閥采用的是日本SMC公司產品，而消聲器，梭閥，旋轉汽缸，節流調速閥等采用的是費斯特公司產品。關鍵詞：氣動技術，全自動灌裝，雙氣控滑閥 目 錄摘 要I第1章緒論11.1 課題研究背景11.2本課題設計的內容21.3本課題設計的目的和意義2第2章全自動灌裝系統的設

4、計42.1壓力罐裝技術的概述42.2 采用氣壓傳動控制罐裝的優點42.3 系統設計的基本步驟52.4系統控制方案6第三章 系統硬件設計83.1氣壓元件氣缸的選型83.2 雙氣控滑閥的選型93.3 空氣過濾器的選型93.4 單向閥（或門型梭閥）的選型103.5 消聲器的選型113.6 壓力表的選型113.6調節磁性開關12 3.7氣動技術在全自動灌裝控制系統的原理圖12第4章 氣動控制全自動灌裝系統的仿真134.1 FluidSIM軟件概述134.2 FLUIDSIM編程軟件的操作方法134.3全自動灌裝系統的工作原理154.3 系統中設置了按保護急停開關174.4控制系統中還設計了手動與自動1

5、75.結論19致 謝20參 考 文 獻2118第1章緒論1.1 課題研究背景人們利用空氣的能量完成各種工作的歷史可以追溯到遠古，但作為氣動技術應用，大約開始于1776年，jlhn Wilkinson 發明了能產生lat左右壓力的空氣壓縮機，1880年，人們第一次利用氣缸做成氣動剎車裝置，將它成功的運用到火車的制動上，20世紀30年代初，氣動技術成功的運用在自動門的開閉及各種機械的鋪助動作上，進入到60年代尤其是70年代初，隨著工業機械化和自動化的發展，氣動技術才廣泛應用在生產自動化的各個領域，形成現代氣動技術。l 氣動技術在工業領域的運用1、汽車制造業現在汽車制造也的生產線，尤其是主要工藝的焊

6、接生產線，幾乎無一例外的采用了氣動技術，如；車身在每個工序的移動，車身外殼被真空盤吸起和放下，在指定工位的加緊和定位，點焊機焊頭的快速接近，減速軟著陸后的變壓控制點焊，都采用了各種特殊的氣缸及相應的氣動控制系統，高頻率的點焊，力控的準確性及完成整個工序的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動技術應用之一，另外，搬運裝置中使用的高速氣缸，（最大速度達3m|s）復合控制閥的比例控制技術都代表了當今世界氣動技術的新發展。2、電子，半導體制造業 在彩電，冰箱等家電用器產品的裝配生產線上，在半導體芯片，印刷電路等各種電子產品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不一，形狀各異的氣缸，氣爪，還可以看到許多靈巧的

7、真空吸盤將一般氣爪很難得抓起的顯像管，紙箱等物品輕輕地吸住，運送到指定位置上，對加速限制十分嚴格的芯片搬運系統，采用了由SIN氣缸，這種氣缸具有特殊的加速度機構，可以平穩地將盛滿睡的水杯從A點送到B點，并保證水不溢出，為了提高試驗效率和追求準確度試驗結果，摩托羅拉才用了由SMC小型汽缸和控制閥構成的攜帶式電話的性質壽命試驗裝置，不僅可以隨意地改變按鍵頻率度，還可以根據需要，隨意改變案件的力度，對環境潔凈度要求高的場所，可以選用潔凈系類的氣動元件，這種系列的氣缸，氣閥及其他元件有特殊的密封措施。3、生產自動化的實現20世紀60年代，氣動技術主要用于比較繁重的作業領域作為鋪助傳動，現在，在工業生產

8、的各種領域，為了保證產品質量的均一性，為了能減輕單調或繁重的體力勞動，提高生產效率，為了降低成本，都已廣泛使用氣動技術，在縫紉機，自行車，手表，洗衣機，自動和半自動機床等許多行業的零件加工個組裝生產線上，工件的搬運，轉位，定位，加緊，進給，裝卸，裝配，清洗，監測，等許多工序中都用到氣動技術，氣動木工機械可完成掛膠，壓合，切割，拋光，開槽， 組裝等血多作業，自動噴氣織布機，自動清洗機，煉金機械，印刷機械，建筑機械，農業接卸，只寫機械，塑料生產線客人造革生產線，玻璃生產線等血多場合，都大量使用了氣動技術。4、包裝自動化的實現 氣動技術還廣泛的應用于化肥，桓公，糧食，食品，藥品等血多行業，實現粉裝，

9、粒狀，塊狀物料的自動劑量包裝；用于煙草行業的自動卷煙和自動包裝等許多工序；用于對粘稠液體（如尤其，幽默，化妝品，牙膏等）和有毒氣體的自動計量罐裝。1.2本課題設計的內容本設計方案容量式壓力罐裝又稱機械壓力罐裝而其中采用最多的就是活塞泵的容量式罐裝法。（1）系統控制方案的確定：氣動全自動罐裝系統是有氣缸,雙氣控滑閥,氣源,等氣壓元件組成 ，需要正確設計出氣控制系統氣動回路圖；用氣動技術控制電磁閥，從而使罐裝系統按流程自動工作。利用FLUIDSIM軟件對氣動回路進行仿真。（2）系統硬件的設計： 完成了對消聲器的選型；雙氣控滑閥的選型；氣缸的選型；梭閥的選型；單向調節流閥的選型；壓力表的選型。（3）

10、系統軟件的設計：1、根據系統工作過程畫工作流程圖。2、設計氣動原理圖圖并調試。本設計中選用了目前運用最多的FLUIDSIM軟件，氣動圖的編程能直觀明了的設計出罐裝系統控制的要求，此軟件支持全部的通用氣動原理圖的編輯，并且具有強大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時間。還可以直觀的看到所要達到的效果，很好的模擬了原理圖的工作與氣動元件的工作原理。1.3本課題設計的目的和意義20世紀60年代，氣動技術主要用于比較繁重的作業領域作為輔助傳動，現在，在工業生產的各種領域，為了保證產品質量的均一性，為了能減輕單調或繁重的體力勞動，提高生產效率，為了降低成本，都已廣泛使用氣動技術，在

11、縫紉機，自行車，手表，洗衣機，自動和半自動機床等許多行業的零件加工個組裝生產線上，工件的搬運，轉位，定位，加緊，進給，裝卸，裝配，清洗，監測，等許多工序中都用到氣動技術，氣動木工機械可完成掛膠，壓合，切割，拋光，開槽， 組裝等血多作業，自動噴氣織布機，自動清洗機，煉金機械，印刷機械，建筑機械，農業接卸，只寫機械，塑料生產線客人造革生產線，玻璃生產線等血多場合，都大量使用了氣動技術；有助于提高生產力以及生產效率，對于現如今的工業生產來說無疑是一種新的科技技術。采用氣動技術控制全自動灌裝系統，由于氣動技術氣動控制結構簡單，輕便，安裝維護見到，壓力等級低，故使用安全。工作介質是取之不盡，用之不竭的空

12、氣，排氣處處理簡單，不污染環境，成本低。可靠性高，使用壽命長，電器元件的有效動作次數約為數萬次，而SMC的一般磁通閥的壽命大于3000萬次，小型閥超過1億次。利用空氣的可壓縮性，可以存儲能量，實現集中供氣，可以在段時間釋放能量，以獲得間隙運動中高速的響應,可實現緩沖，對沖擊負載有較強的適應能力，在一定的條件下，可使用氣動裝置有自保能力。由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供應，遠距離輸送。從工作效率，環境保護，產業需求來看氣動控制是一種十分適合于食品生產，包裝。在全自動灌裝設計中，我根據系統所需要的工作環境，工作動力，以及節能，環保，高效出發。選擇了氣動控制作為主要的控制方式。在灌裝方式的選擇上

13、我選擇了壓力灌裝，壓力灌裝主要適用于粘稠物料的灌裝。 可以提高灌裝速度如食品中的番茄司，肉糜，煉乳，糖水，果汁等，正適合課題的需要，在控制中運用，用節流調速閥控制進料，出料的速度。 第2章全自動灌裝系統的設計2.1壓力罐裝技術的概述壓力灌裝主要適用于粘稠物料的灌裝。可以提高灌裝速度如食品中的番茄司， 肉糜，煉乳，糖水，果汁等。日用品中的冷霜，牙膏，香脂，發乳， 鞋油，醫藥中的軟膏以及工業上用的潤滑脂，油漆，油料，膠液等另外：某些液體，如；醫藥用的葡萄糖液，生理鹽水，袋血漿等，因采用軟性無毒無菌塑料袋或復合材料袋包裝，其注液管道軟細，阻力大，也要采用壓力灌裝。因此，壓力灌裝應用場合十分廣泛由于采

14、用的壓力和計量方法的不同，壓力灌裝有種多樣形式，其中應用最廣的是容積式壓力灌裝(容積式壓力灌裝又稱機械壓力灌裝)。由各種定量泵。所要設計的灌裝系統正是液體，壓力灌裝正好適合這個灌裝系統。2.2 氣壓傳動與液壓傳動的比較氣動技術的主要優點和缺點： 1、優點（1）氣動控制系統之結構簡單，輕便，安裝維護見到，壓力等級低，故使用安全。（2）工作介質是取之不盡，用之不竭的空氣，排氣處處理簡單，不污染環境，成本低。（3）輸出力及工作速度的調節非常容易，氣功多年工作速度一般（50500mm/s，）比液壓和起點方式的動作速度快。（4）可靠性高，使用壽命長，電器元件的有效動作次數約為數萬次，而SMC的一般磁通閥

15、的壽命大于3000萬次，小型閥超過1億次。（5）利用空氣的可壓縮性，可以存儲能量，實現集中供氣，可以在段時間釋放能量，以獲得間隙運動中高速的響應,可實現緩沖，對沖擊負載有較強的適應能力，在一定的條件下，可使用氣動裝置有自保能力。（6）全氣動控制具有防火，防爆，耐潮等能力，與液壓方式相比氣動控制可高溫使用。（7）由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供應，遠距離輸送。2、 缺點（1）由于空氣有壓縮性，氣缸的動作速度容易隨負載的變化而變化，采用氣液壓聯動可以克服這種缺陷。（2）氣缸在低速運動時，由于摩擦力占推動力的比例較大，氣缸的低速穩定性不如液壓缸。（3）雖然在許多應用場合，氣缸的輸出力能滿足工作要

16、求，但其輸出力比液壓小。液壓傳動的主要優點：1、液壓傳動之所以在工程實際中應用廣泛，是以為它與機械傳動等相比，具有許多有優點：液壓傳動可以在運動過程中方便實現大范圍的無極調速，調速范圍可以達到1000：1，液壓傳動裝置可以在極低的速度下輸出很大的力，列如，液壓馬達當轉速達到1r|min時仍具有良好的特性，這是電器傳動很難達到的。2、在暑促相同的功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小，質量輕，結構緊湊，慣性小由于液壓系統中的壓力比電樞磁場中單位面積上的磁力大3040倍，液壓傳動裝置的體積和質量只占相同功率電機的12%左右。3、液壓傳動易于實現自動化，特別是采用電液和氣液傳動時，可以實現復雜的自動控制

17、。4液壓裝置易于實現過載保護，當液壓系統超負荷是，液壓油可以經溢流閥排回油箱，系統得到過載保護。5易于設計，制造，液壓元件已實現了標準還，系統化和通用化，液壓系統的設計制造和使用都比較方便，液壓元件的排布也有很大的靈活性。液壓傳動缺點： 1不能保證嚴格的傳動比，這就是由于液壓介質的可壓縮性和不可避免的泄露等因素引起。2系統工作時，對于溫度的變化較為敏感，液壓介質的黏性隨溫度的變化而變化，從而使液壓系統在高溫和低溫下都具有良好的工作穩定性，3在液壓傳動中，能量需要兩次變換，且液壓在傳動過程中有流量和壓力的損失，所以系統能量損失較大。4元件的制造精密度高，造價高，對于使用和維護提出了較高的要求。5

18、出現故障時，比較難找和排除，對于維修人員的技術水平要求較高。流體傳動是以流體為工作介質進行能量傳遞，轉換和控制的傳動，它包括液體傳動和液壓傳動，液體傳動以液體為工作介質，包括液壓傳動和液力傳動，液壓傳動是利用液體的壓力能進行能量傳遞，轉換和控制的一種傳動形式，該傳動形式具有很多突出的有點，在民國經濟中得到了廣泛的應用。在液壓與氣壓傳動中相比對于食品行業罐裝流水線需要安全，可靠，少污染的傳動裝置，液壓傳動雖然動力大 適合機械加工，汽車制造，等重輕工行業.同時不能保證嚴格的傳動比，這就是由于液壓介質的可壓縮性和不可避免的泄露等因素引起，對于食品行業食品的衛生十分的重要，在效益上液壓傳動需要投入的資

19、本比較大，原配件保養以及維護投入比較大，而氣壓傳動所需要的動力是空氣相對與液壓來說比較低廉，無污染，取之不盡。在元件及設備維護上比較容易維護，所以我選用了氣動技術作為罐裝的主要的傳動裝置。2.3 系統設計的基本步驟全氣動罐裝系統設計與調試的主要步驟，如下在氣壓控制系統的設計過程中主要要考慮以下幾點：1.深入了解和分析氣壓傳動的特點以及所需要的原配件。2.確定氣壓傳動設備。根據氣控罐裝系統的功能要求，確定系統所需的罐裝方式設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、傳感器等，常用的輸出設備有氣源，氣缸，雙氣控滑閥，節流調速閥，消聲器，梭閥，傳感器，磁性開關，以及壓力計等。3.根據罐裝方式選擇真確的氣壓

20、設備。4.根據罐裝方式與氣壓原理設計真確的接線圖。5.設計全氣動罐裝系統。6.將原理圖輸入FLUIDSIM進行軟件測試，查找錯誤，使原理圖更加完善。7.全氣動罐裝系統整體調試，可通過FLUIDSIM軟件進行系統的演示，可展示此全自動灌裝系統的自動/手動的切換，復位，以及急停保護等功能。2.4系統控制方案一、全自動罐裝系統需要先選擇一個罐裝方式：本設計方案容量式壓力罐裝又稱機械壓力罐裝而其中采用最多的就是活塞泵的容量式罐裝法。如圖所示2- 1。1、其工作原理見圖 1 旋轉閥3上開有夾角為90°的兩個孔其中一個為進料口 ，另一個為出料口。2、旋轉閥3作往復轉動.當其進料口與料斗1的料口相

21、通時.出料口與下料管6 隔斷.活塞2向左移動. 將物料吸入計量室5。3當旋轉閥3轉動使其出料口與下料管6相通時.進料口與料斗1 隔斷. 活塞2向右移動.物料在活塞2的推動下經下料管6流入包裝容器。4、灌裝容積為計量容積的體積.通過調節活塞行程的大小即可調節灌裝容積。2.5 氣動技術在全自動灌裝控制系統的原理圖 圖2-1 容積式壓力灌裝原理 第三章 系統硬件設計3.1氣壓元件氣缸的選型由于氣缸的應用十分的廣泛，根據使用條件不同，其結構，形狀也有許多形式，分類也很多。（1）按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向分，可以分為單作用氣缸和雙作用氣缸，單作用氣缸的特點是壓縮空氣只有一個方向的運動是氣壓傳動，只

22、能使活塞向一個方向運動，復位靠彈簧或者其他外力，雙作用氣缸的特點是壓縮空氣可使活塞向兩個方向運動。（2）按結構特點分， 可分為活塞氣缸，葉片氣缸，薄膜氣缸，柱塞氣缸，擺動氣缸，等氣缸。（3）按結構方式分1.固定氣缸：氣缸安裝在機體上固定不動，有耳座，凸緣，和法蘭等方式。2.軸銷氣缸：缸體圍繞一個固定軸可做一定角度的擺動。3.回轉氣缸：缸體固定在機體的主軸上，可隨機床主軸作高速旋轉運動，這種氣缸長用于機床上氣動卡盤中，以實現工件的自動裝卡.。4.嵌入氣缸：氣缸做在夾具本體內。（4）按氣缸的功能分1.普通氣缸， 主要是指活塞單作用氣缸和雙作用氣缸，用于無特殊使用要求的場合，如一般的驅動，定位，加緊

23、裝置的驅動等。（5）特殊氣缸 它包括氣-液阻尼缸，薄膜氣缸，沖氣氣缸，伸縮氣缸，回轉氣缸，擺動氣缸等。在本設計中所要求的不是很特殊 所以我選用的 普通氣缸中的雙作用氣缸FESTO系列產品型號選用費斯托 DSNU-8-25-P-A 氣缸.。如圖3-1。 圖3-1 費斯托 DSNU-8-25-P-A 氣缸 3.2 雙氣控滑閥的選型換向型方向控制閥的功能是改變氣流通道，使氣體流動方向發生變化，從而改變氣動執行元件的運動方向，它與液壓的同類閥相似，按常用控制方式有加壓控制和差壓控制兩種。加壓控制是制所加的控制信號壓力是逐漸上升的，當氣壓增加到閥芯的動作壓力時，主閥換向。差壓控制是利用氣壓作用在閥芯兩端

24、不同的面積上所產生的壓力差來使閥換向的一種控制方式。雙氣控滑閥控制換向氣壓傳動中的氣壓控制換向閥與液壓傳動中的氣壓控制換向一樣，也由氣壓控制。我選用的是日本SMC公司生產的：型號為 VFRA3000 如圖3-2。 圖3-2 雙氣控滑閥3.3 空氣過濾器的選型空氣過濾器又名分水過濾器或空氣過濾清器,他是啟動系統最常見的一種空氣凈化裝置,安裝在使用壓縮空氣的設備氣動系統氣源入口處，其作用是過濾出壓縮空氣中的水分子，油分子，以及雜質微粒，以達到氣動系統要求的凈化程度，過濾的原理是根據固體物質和空氣分子的大小和質量不同，利用慣性，隔絕和吸附的方法將水分子，油滴和雜質與空氣分離。本設計程序采用的是MS系

25、列 MS4-LF。如圖3-3。 圖3-3 MS系列空氣過濾器 3.4 單向閥（或門型梭閥）的選型單向閥（如圖 3-4）是指氣流只能向一個方向流動而不能反向流動的閥單向閥的工作原理，結構和圖形符號與液壓閥中的單向閥基本相同，只不過氣動單向閥中，閥芯和閥座之間有層膠墊，這是一種軟質密封。或門型梭閥 在氣壓傳動系統中，當兩個通路P1和P2均可以與通路A相通，而不允許兩個同時相通是，就要采用或門梭閥，由于閥芯像織布的梭子一樣來回運動所以稱為梭閥，相當與一個單向閥的組合閥。在這個設計系統中選用的 或門梭閥型號為：或門 os-1/4-B。 圖3-4 梭閥 3.5 消聲器的選型 壓縮空氣高速通過氣動元件排入

26、大氣時，會產生刺耳的噪音，可達到100120db，這種噪音使得工作環境惡化，損害人體健康，一般噪音高于85db時，都必須設法降低，為此，通常在氣動元件氣口處安裝消聲器。在設計系統中選用的型號為 U-1-B。如圖3-5。 圖3-5 消聲器 3.6 壓力表的選型 壓力表用來顯示氣源供氣是產生的壓強的大小，以便保護氣動回路的安全控制壓力，一旦罐內的壓力過大時及時控制空氣壓縮機斷電不再供氣。型號：MA-15-10-QS-4，如圖3-6。 圖3-6壓力表 3.6調節磁性開關調節磁性開關通常是用來調節氣控元件來實現速度，容量，長度，重量的開關元件由兩位三通的磁通閥來實現。選用的是日本SMC公司生產的型號為 DL-12。如圖3-7。 圖3-7磁性開關3.7全自動灌裝控制系統的原理圖全自動灌