本科畢業設計（論文）題目：粉料氣流分裝機的設計系（院）：學生姓名：專業：班級：指導教師：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師指導下獨立完畢，論文所運用的一切資料均符合論文著作規定，且在參考文獻中列出。簽名：日期：摘 要粉料分裝機重要用于多個粉類物料的定量分裝，特別是在醫用藥粉的分裝上應用廣泛，裝量小規定精度高。本文介紹了多個粉料分裝機的工作原理和發展前景，并對所設計的氣流式粉料分裝機的工作原理進行了介紹，對分裝機進行了整體構造的設計與計算。本分裝機整體機構重要涉及：分裝頭部件和主傳動機構。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。主傳動系統通過主電機來驅動，通過一種原則減速器，再經由一種間歇運動變速器產生間歇運動，最后通過一系列的齒輪傳動將運動傳遞到輸送帶、分瓶撥輪機構帶動對應部件的運動。兩個部分的運動之間是互相協調的，通過控制面板來控制。本設計設計合理、構造簡樸、工效高、操作維護方便，不會造成二次污染。核心詞：粉料；分裝機；氣流；分裝頭；間歇運動機構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分裝機介紹 11.2.1分裝機介紹 11.2.2分裝機分類 31.3國內外發呈現狀 51.3.1國外發展狀況 51.3.2國內發展狀況 61.3.3存在的問題 61.4本課題重要研究內容 7第二章分裝機整體設計方案 82.1技術參數 82.2工藝方案擬定 82.3總體布局 82.4本章小結 9第三章分裝系統的設計 103.1分裝頭的設計 103.1.1分裝頭的工作原理 103.1.2分裝盤的設計 103.2攪粉筒的設計 113.3裝粉筒的設計 123.4粉劑吸附隔離塞的改善 133.5本章小結 14第四章傳動系統的設計 154.1主電機的選擇 154.2原則減速器的選擇 154.3不完全齒輪變速裝置的設計 164.3.1傳動齒輪的設計及校核 164.3.2軸的設計及校核 184.3.3減速器中軸承的選擇及校核 224.4帶輪及帶輪軸的構造設計 234.4.1帶輪及平帶的選擇 234.4.2帶輪軸的設計 244.4.3帶輪軸上軸承的選擇 254.4.4軸承座的設計 254.5傳動系統中兩種錐齒輪的設計校核 264.5.1長軸端錐齒輪的設計校核 264.5.2減速箱與間歇運動變速器之間錐齒輪的設計校核 284.6撥瓶轉盤機構 294.7其它零件 304.8本章小結 31第五章機架的設計 325.1機架的慣用材料 325.1.1鍛造機架慣用材料 325.1.2焊接機架的慣用材料 325.1.3非金屬機架慣用材料 325.2有關的構造設計 33結論與展望 34參考文獻 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濟高速的發展以及人們對醫療健康的重視程度越來越高，醫藥市場持續快速擴大。醫藥工業銷售收入從的1686億元增加至的9539億元，復合增加率為21.23%[1]。自從我國國民經濟增加和國家對制藥行業強制性推行GPM(藥品生產質量管理規范)認證制度后來，藥品包裝機械的發展獲得了長足的進步，規模化、自動化等高技術含量的設備開始出現，據理解，現在我國生產制藥裝備的公司己達800余家，產品品種規格超出3000種。但這與國際先進水平相比還存在著很大的差距，國產醫藥包裝機械不能完全滿足商品化和國際化的發展規定，對于先進的藥品包裝設備仍重要依賴于進口。因此研究高水平的醫藥包裝機械，不僅能滿足速度、精度、質量、衛生條件等方面的規定，并且能適應多品種、多規格的需要[2]含有重要意義。在藥劑生產中，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，以適應多個給藥途徑的需要由于藥品包裝的衛生規定很嚴格，釆用填充機械能夠有效避免人手和藥品的直接接觸，減少了對產品的污染,同時由于機械填充速度快，藥品在空氣中停留時間短，也會減少被污染的機會，有助于藥品的衛生[3]。因此本課題針對粉針劑這種藥品的充填裝置進行設計，其研究成果含有廣泛應用性。此設計能滿足藥量計量精確、填充速度快、衛生性、廣泛合用性等規定。1.2分裝機介紹1.2.1分裝機介紹分裝機的應用非常廣泛，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，到處都有分裝機的影子。分裝機在日常的生產生活中扮演著重要的角色。在諸多行業，諸如醫藥、食品、粉末冶金等行業，我們需要對粉體進行定量加料或者分裝。現在粉體定量包裝過程中存在速度比較低，誤差相對較大，環境污染嚴重等缺點。我們需要設計高性能的粉體加料系統，在提高粉體的定量生產效率、節省資源、改善工作環境、加強環保和安全生產等方面進行改善。因此，對粉體加料分裝系統開展構造設計、性能分析以及應用研究，含有很大的現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、分散的固體粒子構成的細小顆粒,和普通的顆粒不完全相似。總的來講粉體比顆粒的粒徑尺寸更加細微。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。粉體的宏觀體現由它的基本物理特性所決定。在粉體解決過程中,經常會出現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,經常會出現由于粉體阻塞料斗的排料口,從而造成無法正常工作。分裝機作為粉針劑生產中最為核心的設備將不停受到業內人士的關注，其之因此受關注是由于分裝機還沒能像其它制劑設備那樣得到快速發展，同時粉針劑在藥品市場合占份額的潛在性也同樣受到關注。分裝機從整體構造上來分，重要有氣流式分裝機和螺桿式螺旋下料分裝機。從其應用對象上來分又有液體分裝機、粉料分裝機和大顆粒分裝機。多個分裝機的工作原理和構造都有其不同之處。氣流式分裝機，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。螺桿式分裝機，原理是通過控制螺桿的轉速，來量取定量粉劑再分裝到抗生素瓶內。粉料分裝機的計量方式重要分三種：體積定量、稱重定量和螺桿旋轉定量方式。1.2.2分裝機分類1、步進電機螺桿粉劑分裝機國內的分裝機重要是采用自動雙頭螺桿分裝機，對國產自動雙頭螺桿式分裝機而言，現在為止大致可分為3個技術時期：第1代為螺桿裝量由步進電機與集成電路控制的技術；第2代為螺桿裝量由步進電機與PLC控制的技術；第3代為螺桿裝量由伺服電機與PLC控制的技術。控制技術方面已經非常成熟，只是在針對不同性質的粉料分裝時，對螺桿的規定不同，因此在諸多分裝機上都是在分裝不同的粉料時換不同螺距的分裝螺桿，采用不同規格的螺桿、粉杯、下料嘴組合，來完畢對不同性質的粉料的分裝。螺桿分裝機特別合用于粉針劑分裝機。步進電機螺桿粉針劑分裝機械事制藥工業自動化流水線中的重要設備之一。現在應用的分裝機有齒輪單頭螺桿分裝機或氣流式分裝機，他們均以傳統的機械方式來控制粉針劑的裝量精度。以應用較廣的齒輪式單頭螺桿分裝機為例，由于機械齒輪傳動中不可避免的間隙和慣性，使裝量誤差高達±7%以上，藥粉容易散落在外，造成損耗。每分鐘分裝瓶數僅達60瓶左右，加上調節裝量大小必須停機用人力進行，更進一步地影響了分裝效率。該類型分裝機的動作是這樣實現的：它由送粉盒、螺旋送料口、空瓶輸入和成品輸出系統、瓶塞震動給料器及真空吸盤、撥瓶盤和導向凸輪、機殼、電源、分裝頭所構成。在分裝頭的上方設有一種步進電機，步進電機與分裝頭的下粉軸相連接。步進電機軸插入下粉軸端部的開口螺紋孔內，然后通過螺母緊固，并經下粉軸下端的吊軸與裝粉螺桿連在一起。步進電機受控制系統設定的脈沖數控制。當步進電機驅動時，帶動裝粉螺桿旋轉。由于步進電機是將輸入電脈沖變換成角位移的控制電機，角位移與輸入脈沖數成嚴格的正比例。輸入脈沖停止時，步進電機能立刻鎖定，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度數，從而確保了粉針劑的裝量精度。這種構造由于采用了步進電機與分裝頭的連接，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，氨芐青霉素優品率從原來70%提高到99.7%，且減輕了勞動強度。圖1-1分裝機示意圖圖1-1是螺桿式分裝機的機構示意圖。這種構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遠不夠的，不是漏粉而引發裝量超出規定，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是粉針生產中的一種分裝設備。氣流分裝機的填充藥粉原理是運用真空定量吸入藥粉，再經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，分量盤圓周上均勻分布8個定量孔，當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。分量盤和調量毛刷是該機直接接觸藥粉的核心部件，其中調量毛刷是采用極細的不銹鋼絲束制成，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）進行過濾、分流、細化，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，因此采用這種構造來實現過濾功效。圖1-2氣流式分裝機分裝原理1.3國內外發呈現狀國內的分裝機重要是采用自動雙頭螺桿分裝機，對國產自動雙頭螺桿式分裝機而言，現在為止大致可分為3個技術時期：第1代為螺桿裝量由步進電機與集成電路控制的技術；第2代為螺桿裝量由步進電機與PLC控制的技術；第3代為螺桿裝量由伺服電機與PLC控制的技術。控制技術方面已經非常成熟，只是在針對不同性質的粉料分裝時，對螺桿的規定不同，因此在諸多分裝機上都是在分裝不同的粉料時換不同螺距的分裝螺桿，采用不同規格的螺桿、粉杯、下料嘴組合，來完畢對不同性質的粉料的分裝。1.3.1國外發展狀況國外粉針劑分裝機發展大致經歷了簡樸機械化、初級自動化、自動分裝生產線、計算機控制的高度自動化生產線等幾個發展階段。現在，美國、日本、德國的粉針劑分裝機普遍引入計算機控制，提高了生產效率及自動控制的精確性和可靠性。日本早在昭和代開發出粉針劑分裝機，提高了藥品分裝的衛生性[6]。德國制造商Wueste在新型容積式粉末、顆粒充填機的基礎上研制出了一種Preminer旋轉式真空粉末充填機。該機通過重量檢測裝置持續檢測每個充填頭的輸出量，使容積密度偏差及時得到賠償。控制系統釆用微機控制，并設有一種產品數據庫顯東屏,可顯示配料和在最小及平均重量范疇以內的運行參數。這種機型特別合用于粉針劑、巧克力粉和調味粉等難充填產品的包裝[7]。荷蘭Calumatic公司已研發出有8個分裝頭的螺桿分裝機，其最高速度為300瓶/min，重要運動均使用控制電機完畢,并帶有檢測和保護系統，自動化程度高，但在后期使用中發現，這種分裝機只合用于物性較好的粉針劑，并且很難變化充填規格。近年B+S公司研發出高速單/雙頭螺桿式分裝機(300瓶/min)，把傳統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的應用[8]。1.3.2國內發展狀況我國粉針劑分裝機部分程度上己與現在國際上最新技術進展實現了同時，但總體水平還是存在很大差距[9]。大多數產品技術含量較低，產品差別程度低，成熟產品技術易模仿和剽竊,造成低水平重復,妨礙了對分裝機的技術創新和發展。在產品研發的資金來源、實驗條件、產品的穩定性、自動控制和人性化設計等方面也沒有達成國際領先水平。國內制藥公司使用的分裝機，一類是國外引進設備，另一類就是八十年代后期，國內以鄉鎮公司為主生產的國產設備。國外設備由于成套引進價格較高，維護、使用不便，增加了生產投資成本。基于這一因素，國內藥機設備制造廠紛紛研制國產設備，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存在的問題國內大多數藥廠所釆用的機型均為國產螺桿式分裝機，其存在的問題重要有下列幾個方面：(1)生產能力很難達成技術指標值。例如，雙頭螺桿式分裝機的生產能力是在抱負狀態下擬定的，普通雙頭螺打桿式分裝機生產能力名義指標為120瓶/min，但是達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生變化，其生產能力便會下降。但是，能滿足上述3個條件的粉針劑只是部分品種，因此，必然有部分分裝機的生產能力處在低于120瓶/min的狀況。由于此因素，國內分裝機只能在名義生產能力指標的80%-90%狀態下正常生產，分裝機的生產能力是達不到預期值的。(2)藥品規格變化的適應性差。大規范GMP改造時期粉針劑生產線所配備的分裝機規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格趨于低等裝量與大容量瓶子規格的變化，當時的設備配備與現狀已難以匹配。普通來說，分裝機瓶子直徑的增大或裝量的減小都可造成產量對應減少，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。可見，裝量或瓶子規格變化會造成生產能力減少。(3)計量精度低。對于采用螺桿式的粉針劑計量與充填系統，計量螺桿旋轉的傳動過去多為機械傳動，其構造比較復雜，調節繁鎖，并且計量精度很難達成原則。1.4本課題重要研究內容本課題以粉針劑分裝機的間歇計量與持續充填裝置為對象,設計出一種適合粉針劑分裝的高速度、高精度、低能耗的裝置。本產品涉及醫藥、食品、化工行業中精細粉劑的分裝裝置，是一種氣流式分裝裝置。該設計重要涉及料斗、攪拌部分、傳動機構、進瓶拔輪和氣流式分裝頭。它們裝在機架上，進瓶拔輪兩鄰拔齒節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瓶拔輪分度圓半徑。它的構造簡樸、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。第二章分裝機整體設計方案2.1技術參數1、機器技術性能：該設計要適應多個藥粉的分裝，重要用于流動性較好的抗生素等粉針劑；分裝機裝量范疇大，調節裝量有粗調和細調；2、分裝機重要技術參數(1)生產能力：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規格的瓶子。3、對設計的規定本設計應符合GMP規定，合用于結晶粉、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工藝流程大致以下：準備玻璃瓶、膠塞、藥粉→裝粉→蓋膠塞→軋鋁蓋→貼簽。裝粉是粉針劑生產的核心工序；分裝后要及時蓋塞以免引發二次污染，因此裝粉與蓋塞是在同一裝置上先后進行的。軋蓋是防繃彈的手段，但為避免污染，軋蓋與裝粉、蓋塞分開進行。本設計重要考慮送瓶、藥粉的分裝及膠塞輸送與蓋塞等裝置。根據工藝流程和生產規定可擬定，粉針分裝機平面工藝布置如圖2-1。圖2-1粉針平面工藝布置2.3總體布局根據設計規定和以上擬定的工藝方案，粉針分裝機總體上應涉及以下構造：(1)貯瓶進瓶裝置（涉及貯瓶盤、送瓶轉盤及進瓶軌道等）；(2)主工作盤部件（涉及分裝轉盤及有關定位裝置）；(3)喂料與分裝裝置（涉及喂料送粉機構、分裝頭等）；(4)出瓶機構；(5)動力與傳動系統；(6)機架部件（用以連接和支承各部分，內部安裝有關傳動部分）。圖2-2整體示意圖技術方案：如圖2-2所示，涉及輸送部件、進瓶撥輪和排氣流式分裝頭，它們裝在機架上，進瓶撥輪為二進一停間歇式，進瓶撥輪兩相鄰撥齒節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）。采用一種進瓶撥輪，實現雙排氣流式粉劑的單排分裝。所述的進瓶撥輪為二進一停間歇式即進瓶撥輪每轉兩個齒停止一次亦即每次進二個瓶再停歇一次，停歇期間配合雙排氣流式分裝頭完畢裝粉工序，進瓶撥輪只需一種。本設計中重要介紹了進瓶裝置、分裝裝置、傳動系統和機架的設計。2.4本章小結本章重要介紹了分裝機的整體設計方案，涉及擬定工藝路線，分析工作過程，從而對總體進行布局。第三章分裝系統的設計粉劑分裝充填系統是氣流分裝機的重要構成部分。粉劑分裝充填系統功用是充填粉劑，通過攪拌和分裝轉盤進行粉劑定量，在真空和壓縮空氣輔助下周期性地將粉劑分裝于瓶內。粉劑分裝充填系統重要由裝粉筒、攪粉斗、粉劑分裝轉盤、傳動裝置、升降機構等構成。3.1分裝頭的設計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、壓縮空氣等工序將粉劑吹入抗生素瓶內，從而完畢一定容積的粉針劑計量分裝。在這種分裝系統中，分裝頭中的分裝孔與高壓和負壓氣源相連。進粉時負壓接通，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，裝粉時，負壓關閉，高壓氣流接通，將粉腔內的粉劑吹出粉腔進入停歇中的進瓶撥輪的瓶子內。3.1.2分裝盤的設計粉劑分裝轉盤是氣流分裝機實現定量分裝的重要部件。分裝轉盤是由不銹鋼制成的圓柱體，分裝轉盤上有8等分分布單排（或2排）直徑一定的光滑圓孔,即分裝孔。圓孔中有可調節的粉劑吸附隔離塞，通過調節隔離塞頂部與分裝盤圓柱面的距離（即孔深)就可調節粉劑充填量。分裝轉盤后端面有與裝粉孔數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,實現分裝頭在間歇回轉中的吸粉和卸粉。如圖1-1所示，其工作工程為：圖3-1粉劑分裝轉盤(1)吸粉:圓盤轉至計量孔(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片攪拌葉片所構成。攬拌葉片每吸粉1次旋轉1圈，其作用是將裝粉筒落下的藥粉保持疏松并壓進粉劑分裝轉盤的定置分裝孔中。攪拌葉片的設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格與流動性行較好的粉體分裝。當計量高點性粉針劑或裝量規格小時，圓柱體的攪拌葉片將會使大量粉劑黏結在粉杯底部，不能完畢下粉過程，此時應設計一種在攪拌同時能讓粉體產生向上遞升作用的攬拌葉片構造。當計量裝量規格大、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粉杯底部與攪粉筒之間間歇斷粉，嚴重時裝量不易控制，此時應設計一種在掠袢的同時能把粉體向下方傳遞的構造。本設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生向上遞升的作用，所設計的攪拌葉片旋轉方向與分裝回旋轉相反，其構造如圖3-2所示。圖3-2攪拌葉片3.3裝粉筒的設計裝粉筒由不銹鋼圓筒體和內裝單獨驅動貼近筒體底部的雙葉垂直攬拌器構成。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金屬或細不銹鋼纖維壓制的隔離刷，外罩不銹鋼絲網。充填量的凋節由粉劑隔離塞在分裝孔的位置擬定，可調節吸粉柱端部螺桿在螺母上的位置或旋轉吸粉柱端部的滑塊嵌入有阿基米德曲線凹槽的裝量調節盤的角度來實現裝量的調節。現在，原機所用的調量毛刷是捆綁式不銹鋼絲束構造，其如圖3-5所示。該毛刷構造簡樸，使用方便。在工作時，壓縮空氣和真空從毛刷一側吹過，透過毛刷分流過濾，完畢吸入和吹出藥粉過程。其構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范。在使用時，壓縮空氣或真空從毛刷側面出入，造成氣流強度不均勻，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，經常產生脫絲、開叉現象，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捆綁式毛刷構造示意圖改善后調量毛刷構造改為套管式，如圖3-6所示。其原理是將調量毛刷端部制成套管形式，把不銹鋼絲束箍在套管內，通過拉緊作用，使鋼絲在套管內自動均勻緊密排列，達成疏密均勻，外形輪廓圓規范。然后端部收口，使不銹鋼絲束緊密牢固地箍在套管內。與原捆綁式相比，改善后的毛刷鋼絲經拉緊、壓實、收口后在套管內排列緊密均勻，不銹鋼絲束外輪廓圓規范，不會產生松散開叉或脫絲現象，使用時氣流由調量桿側面小孔(φ3mm)進出，經由中心小孔(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改善后的毛刷構造示意圖3.5本章小結本章重要講述了分裝機分裝裝置的設計。分裝裝置是分裝機的重要工作部分，氣流式分裝機的分裝系統重要工作器件是分裝盤。第四章傳動系統的設計內部傳動系統是該分裝機的重要動力來源。電機的轉動傳遞傳來通過一種原則齒輪減速箱，將轉動速度降到本機器所需要的速度，然后再通過一種能產生間歇運動的變速器，輸出的運動才是系統需要的運動，再運動通過各級傳動傳遞到各個工作部件，帶動機器的運轉。4.1主電機的選擇主電機為輸送帶、滾塞機構和撥輪機構提供動力。三個部件的功率均未知，現預計來進行計算：傳送帶輪消耗的功率約為=100W，取功率系數=10有P=10×=1kW根據規定選用電動機型號如表4-1所示:表4-1電動機型號及性能參數型號額定功率/kW滿載時轉速/r.min-1電流/A效率/%YEJ100L1-42.214205.081該電機的安裝尺寸如表4-2所示。表4-2電動機的安裝尺寸機座號HABCDEFGGD100L1001601406328608247由于分瓶機構的功率未知，只懂得輸送帶裝置的消耗功率，且功率比較大，取功率系數10，以確保電機功率的足夠大。4.2原則減速器的選擇根據所選電機的轉速1420r/min-1，再參考所需的轉速40r/min-1，因此所選的減速器的傳動比為i==35.5根據輸入功率查機械設計手冊第四卷表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。查機械設計手冊第四卷表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計4.3.1傳動齒輪的設計及校核1）選定齒輪的類型、精度等級、材料級齒數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。查機械設計手冊擬定主動輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。d.齒輪齒數試選z1=z2=232）按齒面接觸強度來設計由公式3-1:a.試選載荷系數為Kt=1.3b.齒輪傳遞轉矩=4.775×10４N.mmc.取齒寬系數φd=0.3d.查機械設計手冊取材料的彈性影響系數ZE=189.8MPa1/2e.查機械設計手冊按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim=600MPaf.由式g.查機械設計手冊查得齒輪的基礎疲勞壽命系數=0.90h.取齒輪的失效率為1%，安全系數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mt===2.83mm齒高=5.64==10.22e.計算載荷系數根據=0.09.5m/s齒輪精度為7級查機械設計手冊得動載系數Kv=1.02所選齒輪為直齒輪，假設＜100N/mm，查機械設計手冊得=1.2根據齒輪的工作場合查表取使用系數=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據得=1.421由b/h=10.22，=1.421查機械設計手冊得=1.30故載荷系數=1.989f.按實際載荷系數校正所算得的分度圓直徑由式d1=d1t帶入數據得d1=66.42mm=30.89mm取b=31mmg.計算模數m=2.887mm取整得齒輪的模數m=3mm，=69mm4）驗算帶入數據得：Ft==90.47N/mm＜100N/mm經驗算模數m=3mm，齒寬b=31mm的齒輪滿足強度規定。5）變速器齒輪的有關數據兩嚙合齒輪的模數m1=m2=3mm齒數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，起構造示意圖如4-1所示：圖4-1不完全齒輪4.3.2軸的設計及校核1）主動軸的尺寸設計及校核a.初步估算軸的最小直徑d選用軸的材料為45鋼，調質解決，由于軸徑不大，做成實心軸。由表4-3取=110，軸的轉速n=40r/min，將各數據帶入公式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]——許用扭轉切應力，/MPaA。——系數，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、無軸向載荷或只有較小軸向載荷、軸只作單向旋轉；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定，將齒輪做成實心的。b．擬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械設計手冊（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行受力分析并畫彎矩圖，如圖4-4所示：對整個軸進行受力分析，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）對軸進行扭轉受力分析列方程有：齒輪傳遞的轉矩為：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計算出轉矩M1=M2=T=該軸的彎矩、扭矩圖如圖4-3所示：進行校核時，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）的強度，根據式4-6及上述計算成果，并取α=0.6，軸的計算應力：mm3（4-6）——軸的計算應力，MPaW——軸的抗彎截面系數，mm3D——軸的直徑，mm前已經選定軸的材料為45鋼，調質解決，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，根據軸承的型號以及所擬定的齒輪的寬度等數據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）從動軸的尺寸設計及校核從動軸的構造與主動軸構造相似，從動軸的尺寸構造如圖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械設計手冊得：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，經校核從動軸設計安全合理。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的，因此從動軸上的軸承也規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行壽命校核：當量動載荷的計算：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根據錐齒輪的受力有錐齒輪所受的徑向力軸承的當量動載荷P=(4-7)式中X—徑向動載荷系數Y—軸向動載荷系數—沖擊載荷系數根據所受的載荷性質為輕微沖擊選用=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年滿足設計規定的三年時間。故軸承壽命滿足設計規定。4.4帶輪及帶輪軸的構造設計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械設計手冊來擬定。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為n=4，則帶的厚度δ=4.8mm。查機械設計手冊表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，查機械設計手冊表13-1-47得=1.0為傳動布置系數，查機械設計手冊表13-1-48得=1.0則有A=2cm2帶寬b==42mm查機械設計手冊表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，查機械設計手冊表13-1-41擬定帶輪的內孔直徑D=18mm，輪緣寬度取50mm腹板厚度取S=12mm，最后擬定的帶輪的構造如圖4-6所示。4.4.2帶輪軸的設計根據帶輪的構造，帶輪的運動是通過錐齒輪傳遞來的運動驅動的。帶輪軸兩端用軸承來支撐固定，軸承安裝在軸承座內，將軸承座通過支架固定在工作臺上。選用軸的材料為45鋼，調質解決，由于軸徑不大，做成實心軸。數據查表4-3由公式4-1得：P——軸傳遞的功率，kW[τT]——許用扭轉切應力，MPa——系數，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、無軸向載荷或只有較小軸向載荷、軸只作單向旋轉；反之，取較小值，取=103取軸的最小直徑d=16mm軸的構造設計如圖4-7所示：圖4-7帶輪軸的構造尺寸帶輪軸的校核與減速箱主動軸的校核相似，經校核，帶輪軸滿足強度規定，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軸承代號dDTBCCrC0reYY03290525421212915.020.00.321.914.4.4軸承座的設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的功效。軸承座的構造如圖4-8所示：圖4-8軸承座的構造4.5傳動系統中兩種錐齒輪的設計校核4.5.1長軸端錐齒輪的設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據相似，因此只需設計并校核其中的一種齒輪滿足使用規定即可。為設計方便三處的錐齒輪采用同一構造的錐齒輪。直齒圓錐齒輪尺寸的初步擬定：按齒根彎曲強度計算：（4-10）現按照齒根彎曲強度設計：1）參數選用由公式——功率，單位kW；——轉速，單位r/min；得齒輪傳遞的轉矩=31.83N.m 查機械設計手冊表14-1-81取：KA=1.35查機械設計手冊表14-3-34取=1.50齒形系數=c而變為系數為1直齒輪查機械設計手冊表14-3-24得：β=0，c=0==2.95u=1查機械設計手冊表13-3-28取：=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齒寬系數查表取=1/5齒寬b==10mm齒寬b=×=12.73mm齒頂高ha=ha*×m=3mm齒高h=（2ha*+c*）×m=6.75mm齒根高hf=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計校核電機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行強度設計和校核。按彎曲強度進行設計，由公式4-10：d1=50經計算=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撥瓶轉盤機構撥瓶轉盤機構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成的過載保護機構等構成。其作用是通過間歇機構的控制，精確地將輸送的玻璃瓶送至分裝轉盤和蓋塞頭下進行裝粉和蓋膠塞。定位槽寬度比瓶子半徑大1.5mm左右；為使瓶子容易進入定位槽，r1比r2稍大；由于分裝轉盤與分度盤同時旋轉定位槽數與分度盤端面的滾子數相對應。圖4-11撥瓶轉盤機構4.7其它零件圖4-12所示為機器左側的一種豎軸，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器底部一根橫軸的轉動，即帶動如圖4-13所示的軸的轉動。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機器右邊一豎軸構造圖4-13所示軸安放在機器的最底部，通過軸承座來固定和支撐，軸承座固定在機架上。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所示的軸的轉動。圖4-13機器底部一橫軸圖4-14所示軸位于機器的左端，本軸帶動的是分瓶撥輪機構的轉動通過平鍵連接來固定撥輪機構與該軸的周向運動，在軸的最上端（左端）通過一螺釘和一墊片來固定撥瓶機構相對于軸的軸向運動。螺釘連接的構造如圖4-15所示：圖4-14機器左端一豎軸圖4-15軸端的螺釘連接構造圖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的，通過軸承套固定在機架上。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器的綜合性能有所提高。軸上套杯的構造如圖4-16所示，套杯通過螺栓固定在工作臺上。圖4-16套杯的內部構造4.8本章小結本章重要針對進瓶、撥瓶、下粉的部分進行傳動機構的設計。該設計重要采用帶輪傳動，通過電機連接減速器并連接帶及帶輪，從而實現減速效果。第五章機架的設計機器中的部件或大型零件都應有機座支承，多個傳動件也必須加以保護并與外界隔開，以免零件損傷或造成人身或設備安全事故，因此也應有箱體或殼體加以保護并支持各傳動部件。機器中的樣一種零件，它能夠支撐零件或部件并保持與它們之間的聯系，以及包容傳動體的箱體統稱為機架零件，如機器中的箱體，儀器儀表的殼體，機床的床身，立柱，其它機器中的底座及發動機機體等。5.1機架的慣用材料5.1.1鍛造機架慣用材料鑄鐵、鑄鋼、鍛造鋁合金1）鑄鐵；鑄鐵是鍛造機架的最佳材料，鑄鐵的流動性好，鍛造辦法成熟，毛坯質量穩定。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，因而其動態剛度較好。根據材料對比優選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比較困難，容易產生斷裂，多用于重型機架。3）鍛造鋁合金；重量輕，有較好的塑性，低溫韌性和耐熱性，慣用作輕型機架。5.1.2焊接機架的慣用材料鋼材焊接性能的優劣決定于鋼中含碳量，普通是含碳量低的鋼，焊接性能優于含碳量高的鋼。慣用鋼16Mn，19Mn，20號鋼，20Cr等。5.1.3非金屬機架慣用材料1）混凝土機架，混凝土的彈性模量小，內阻尼大，熱膨脹系數低，抗壓強度較好，耐腐蝕，經濟性好和生產周期短等特點。2）塑料，塑料有重量輕，防腐蝕和絕緣等優點，用注射模可制成形狀較復雜的塑料材料而無需后繼加工，大大簡化了工藝和生產過程。3）花崗巖，組織穩定，幾乎不會在變形，加工簡樸，能夠獲得較高而又穩定的精度。導熱系數和膨脹系數均很小，對溫度不敏感，不導電，無磁性，耐腐蝕，吸振性好。使用中維護簡樸，成本低，但脆性較大，不能承受沖擊載荷。5.2有關的構造設計本分裝機中的機架是用來安裝軸承、間歇運動變速器和支撐工作臺的，由H型鋼支架構成，對機架的剛度規定不是很高。構造如圖5-1所示：圖5-1支架的構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。構造如圖5-2所示。機架受到工作臺以及固定在工作臺上的部件的壓力作用，會發生一定的變形，這里不對機架進行剛度穩定性的校核，只設計其構造。圖5-2輸料支架構造結論與展望本文在對國內外的粉料分裝機的綜合分析的基礎上，并對多個分裝機的構造進行比較，提出了步進電機控制的螺桿型粉料分裝機的整體設計方案。本分裝機的動力系統分兩個部分：分裝頭部分和主傳動部分。分裝部件與主傳動系統的運動是互不干涉的，各自有自己的動力驅動來源，但是兩個系統的運動又是互相配合的。分裝部件中，步進電機帶動下料螺桿旋轉下料，攪拌電機帶動攪拌器旋轉進行攪拌。主傳動系統由主電機來驅動，通過一種原則減速器，然后再通過一種產生間歇運動的變速箱，將運動傳遞到分瓶撥輪機構、輸送帶機構和滾塞機構帶動整個系統的運轉。通過對步進電機的控制，使其能夠與主傳動系統的運動形成一定的配合：分裝頭下料時，主傳動系統間歇；主傳動系統運動，分裝頭間歇，停止下料。最后完畢粉料的持續的自動分裝。本分裝機含有下列特點：（1）下料螺桿采用了變螺距形式，能夠適應多個性質不同的粉料的分裝。（2）攪拌器的攪拌葉片采用了雙斜面式的攪拌，在對粉料進行攪拌的同時，不僅能夠起到攪拌粉料，避免粉料結塊的作用，還能夠對粉料產生或向上或向下的作用力，配合變螺距螺桿，使得分裝機對粉料份的適應性增強。參考文獻[1] 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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