体积定量型液体灌装机开题报告.doc

1、华北理工大学轻工学院本科生毕业设计开题报告设计题目: 体积定量型液体灌装机所属学院：机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化专业班级：2013q 机械 10 班姓 名：张宁学 号：201324191033指导教师：林艳华 副教授2017 年 2 月 25 日一、选题背景1、题目来源为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼油、化工、制药、食品等行业中, 定体积液体灌装是必不可少的工序 ,而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性或者卫生标准因素,以致现场工作环境标准十分

2、高,甚至很危险，根本不适合人工现场操作。另外,生产要求该系统要具有液体体积精确、控制可靠等特点,这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业,特别是其中的中小型企业实现定体积液体灌装的自动控制,从而达到产品合格的目的，体积定量型液体灌装技术势必就是摆在我们眼前的一大课题。2、液体灌装设备的发展液体灌装设备是伴随饮料工业的产生而产生的，并随饮料工业的发展而不断进步的，1895 年美国研制出玻璃灌装机；1902 年市场上出现罐装番茄酱的压力灌装设备；1912 年发明出皇冠盖封口机；不久集灌装和封口于一体的灌装压盖机问世。含气体饮料的灌装工艺难度较大，灌装设备的发展大约经历了三个阶

3、段。分别是：第一阶段是 1952 年-1957 年之间，完成了含气体饮料的灌装机械由差压灌装向等压灌装发展，采用的是机械阀。第二阶段是 1957 年-1759 年，这期间先是德国 HK 公司，之后是法国和前苏联，发明研制了等压弹簧阀，弹簧在等压状态下，借助弹簧力将冲液阀打开，破瓶后冲液阀可以自动关闭，这样不仅使灌装机械的结构简单了，而且延长了灌装阀的有效工作时间，为灌装机械的高速化创造了条件。等压弹簧阀的出现是灌装发展史上的一个重要阶段，至今等压灌装机还广泛使用，只是功能更完善，结构更合理。第三阶段是一德国 SEN 公司发明的电动阀为标志，电动阀中气阀和水阀的开启和关闭由可控编程器控制，对灌装

4、时间，灌装速度进行严格的控制和可靠的界定。3、国内外研究现状我国灌装机械制造业起步晚，建国后基本采用手工灌装，当时国内灌装生产线全方位发展我国饮料灌装设备基本是在引进设备和技术的基础上发展起来的，八十年代，引进各种饮料灌装生产线 300 多条，包括啤酒灌装线达 500 多条。我国饮料灌装机械制造业起步晚，建国后基本上采用的是手工灌装，当时国内啤酒厂和汽水厂都是使用国外早期比较落后的设备，工艺落后，灌装速度慢，而且在卫生上也存在很大问题，严重影响了我国饮料行业的发展。改革开放后，随着轻工业的迅速发展，一方面我国先后引进了一些国外灌装生产线，在改造一些饮料生产企业的同时，另一方面我国也在自行研制，

5、这就促进了我国的包装机械行业进入了一个新的发展时期，开发出各种自动、半自动中小型的灌装机械，提供给国内大批饮料厂，促进了我国饮料业的迅速发展。进入 20 世纪80 年代，我国采用技术贸易结合的方式，引进德国 SEN 公司 20000 瓶小时的啤酒灌装线和日本三菱公司 18000 瓶d,时的含气体饮料灌装线的制造技术，到 1991年又引进了德国 KHS 公司 36000 瓶d,时的啤酒灌装线及生产技术。这样，我国不仅能够生产中小型的灌装机，而且开始生产大型灌装机。我们参照国外全自动液体灌装机的先进机型，结合国内液体灌装的实际情况，独立开发设计并制造新型全自动液体灌装生产线，并根据测算，与国外同类

6、产品相比，价格仅是进口设备 35，并且完全可以代替进口同类产品，具有良好的价格性能比，同时技术水平也上了一个台阶，将我国液体灌装设备制造业的整体水平提高到一个新的水平。我国的灌装机械制造业，经历了仿制、引进技术、消化吸收、创新、自主开发的过程，技术进步及创新的速度很快，而且在不断缩小与国外先进技术之间的差距。国内很多厂家生产的灌装机比较 有代表性，能在模仿的基础上发展出自己的特色，且能够溶入高新技术，比如有灌装时灌装头自动伸入瓶内缓缓上升，使液体不向外溢，灌装量通过 PLC 控制在荧屏显示，适合有一定泡沫的药液或化妆品的潜入式灌装机；攻克了屋顶形包装机不能热灌装、不能加盖等难题。随着食品工业的

7、发展，在饮料灌装、包装设备方面也不断的向更高的方向发展。目前在这方面的发展水平还是体现在美国、德国、意大利、英国和日本等国家，我国也不断在向这个发向发展，其主要表现为：生产的高速化、设备结构的合理化、设备的多功能化、控制的智能化，以及设备的绿色化等。目前部分灌装生产线已可以在玻璃瓶与塑料容器(聚酯瓶)、碳酸饮料与非碳酸饮料、热灌装与冷灌装等不同要求和环境下使用。目前碳酸饮料灌装机灌装速度最高已达 2000 罐分，德国HK 公司灌装机的灌装阀多达 165 头，SEN 公司 144 头，Krones 公司 178 头，灌装机直径大至 5 米，灌装精度0.5ml 以下。非碳酸饮料，灌装速度最高达 1

8、500 罐分，灌装机料槽转速 2025 转分，速度提高 1 倍。可以进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳和果汁饮料等多种饮料的热灌装，国外热灌装饮料封口后不再进行二次杀菌。二、设计方案灌装就是将一定体积量的也挺注入到包装容器中的过程。液体主要是指具有低粘度的可流动的液体物料，例如酒类、汽水、果汁等。他们可以依靠自重以一定的速度流到包装容器中。由于液体种类很多，其性能不一，如粘度、起沫性、挥发性等各不相同，所以采用的灌装方法也不一样。其次液体的包装容器也不同，有玻璃瓶、金属罐、塑料瓶、复合纸盒等。所以灌装方法是不相同的。灌装方式由于物料性能不同，灌装方式多种多样。根据灌装压力不同可分为常压灌装、压力灌装、

9、等压灌装和负压灌装。精确的液体定量灌装不但与产品的成本有直接关系，而且还影响着产品在消费者的信誉。液体产品的定量一般采用容积式定量，常见的有液体控制定量法、定量杯定量法和定量泵定量法。理瓶方式按照包装容器的选择有转盘进瓶、螺杆进瓶和拨盘进瓶。其原理差别不大，合适的进瓶方式会对自动化生产线带来更好的平滑性。首先，通过对比和分析完成了对各个子系统环节的选择与设计的基本思想和开发思路，单片机应用系统的开发，进行了硬件设计和软件编程；其次，对设备进行了准确度等级的检测实验和商品实例分析;最后，对系统的各个组成机构进行了整体一致性地分析和控制。最初研制生产的 PLC 主要是替代传统的由继电器接触器构成的

10、控制装置，但这两者运行方式是不同的。为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触电的动作时间一般在 100ms 以上，而 PLC 扫描用户程序的时间一般均小于 100ms，因此，PLC 采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式：扫描技术。这样在对于 I/O 相应要求不高的场所，PLC 的优势就可以体现出来，者是可编程控制器与继电器的主要差别。在电路控制与系统控制中选用合适的控制装置对整个机械运行起到尤为重要的影响。研究内容：（1） 、如何实现产品自动对准、不浪费。（2） 、使用哪种液体定量方式。（3） 、传送带的维护与改进。（4） 、包装容器的选用及包装容器的理瓶方

11、式。（5） 、控制系统的设计以及系统设计流程。主要问题：（1） 、如何实现液体定量。（2） 、接线方案设计。（3） 、PLC 编程及接线。预期效果：（1） 、实现流水线自动灌装。（2） 、实现自动液体定量。（3） 、具有短路、失电保护。三、进度安排第 1 周：开题报告第 2 周：查阅资料第 34 周：灌装机构的设计及参数设计计算第 56 周：定量机构的设计及参数设计计算第 78 周：容器的送进机构和送出机构的设计及参数设计计算第 910 周：主传动系统设计、凸轮结构设计及参数的设计计算第 11 周：进展情况检查，并继续完善。确保设备能成功将传送带上的容器送进到工作台上，自动并定量灌装，将灌装好

12、的容器输送到后续传送带上。第 1213 周：技术设计、绘制装配图和撰写毕业设计说明书第 14 周：完善毕业设计说明书，填写相关表格，准备答辩四、参考文献1 包装机械概论，孙智慧，北京：印刷工业出版社。2 世界食品包装机械未来发展趋势，赵敏贡，中国包装工业。 20053 灌装机控制系统改进设计，谢晓鹏，王大成，石油化工设备，20054 包装机械的原理与设计，徐林成，赵志华，上海科技出版社，19885 PLC 技术及应用，齐从谦、王士兰编著，机械工业出版社。6 液体灌装机结构综述，夏春燕，刘秀娟，佳木斯大学学报 2002（2）7 包转生产线机械设备的自动化，丁黎光、李伯胜、丁伟，包装工程。20018 PLC 在饮料罐装机系统中的应用J,杨旭东，王天杰，机床与液压。20059 小型灌装机的设计 J,张春雨，王成，机械工程师。200710 DGP16/6 等压灌装压盖机的 PLC 控制J,刘立伟，制造业自动化。 200511 Intouch9.5 用户指南 12 Intouch 与 S7-300PLC 通讯技术