1、本科毕业论文（20 届）新型全自动灌装机的结构设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘 要灌装机是包装生产线中一种核心设备。因此，灌装机灌装效果的好坏直接影响到企业的经济效益。本文对灌装设备的基本原理、结构设计及各个子系统都作了详细的介绍，如供瓶系统、灌装系统。同时在控制和执行方面的关键技术也做了简单的介绍，如采用单片机控制，系统控制稳定、准确；传感器的应用可提高了设备的可靠性；抗干扰设计和一体化的设计简化了系统结构，降低了重量，节省了成本。本次设计的成果：设计了一种沿直线作周期性的间隙移动，在停歇时完成灌装，主要应用于
2、液体饮料生产企业的直线型液体灌装机。主要分析和设计了灌装机的 3 个主要系统：液料供送系统、供瓶系统和灌装系统。液料供送系统采用了液压泵把液体从储液槽输送到灌装机储液箱，供瓶系统采用了板式输送机和链传动来运输灌装瓶，灌装系统主要采用了定量杯定量法，常压式灌装方法。关键词：灌装；直线型；定量；常压式本科生毕业论文IIAbstractFilling machine is one of core equipment of packaging production line. Therefore, the filling effect of filling machine have a direct
3、influence on the economic efficiency of enterprises. In this paper, the basic principle of filling equipment, structural design and subsystems are analyzed in detail, such as for bottle system, filling system. Meanwhile, control and execution key technologies also are simply introduced, such as usin
4、g single-chip microcomputer to control, and the control system is stable and accurate; the application of the sensor can improve the reliability of the equipment; anti-interference and integration design simplify the structure of systems, reduce the weight, and save the cost. The results of this des
5、ign: design of a periodic intermittent movement along the line, which is mainly used in linear liquid filling machine of liquid beverage manufacturers, filling can be completed in the rest. Analyze and design three main systems of filling machine: delivery system of liquid material, bottle system an
6、d filling system. Delivery system of liquid material uses a hydraulic pump to transfer the liquid from the reservoir to liquid storage box of filling machine store liquid, for bottle system uses a plate conveyor and chain to transport filling bottles, for filling system mainly uses quantitative meth
7、od of quantitative cup and pressure filling method.Keywords: Filling ; The linear ; Quantitative ; Atmospheric type 本科生毕业论文III目 录前言 .1第 1 章 绪论 .21.1 液体灌装机概况 .21.1.1 我国饮料灌装机械制造业概况 .21.1.2 液体灌装机械的分类 .21.1.3 国内外液体灌装机械的发展趋势 .21.2 选题的意义 .3第 2 章 总体方案设计的基本内容 .42.1 确定功能与应用范围 .42.2 工艺分析 .42.3 总体布局 .42.4 拟订主要
8、的工作参数 .52.5 方案的提出 .5第 3 章 总体方案的设计分析、比较与选择 .63.1 设计分析 .63.1.1 工艺分析 .63.1.2 对执行构件的运动要求 .63.1.3 机构选型 .63.2 灌装机的总体结构 .8第 4 章 液料供送系统的设计、计算和选用 .94.1 输送管路的设计 .94.2 输送液泵的确定 .104.3 灌装时间的计算 .114.4 供液系统原理图 .144.5 供液系统所选元件的参数 .14第 5 章 供瓶系统的设计、计算和选用 .165.1 输送线方案的选用 .165.2 电机到减速器的传动设计与计算 .16本科生毕业论文IV5.2.1 轴转速、功率、
9、扭矩的计算 .165.2.2 直齿圆柱齿轮传动设计 .175.2.3 轴的结构设计 .225.3 链传动设计计算 .235.4 输送线部分的计算 .275.4.1 原始数据及资料 .275.4.2 底板宽度 .275.4.3 牵引力的计算 .285.5 轴系部件的设计计算 .295.5.1 轴的设计计算 .295.5.2 轴承的选用和计算 .335.5.3 键的校核计算 .33第 6 章 灌装系统设计和选用 .356.1 灌装机储液箱的尺寸确定 .356.1.1 储液箱容量的计算 .356.1.2 结构设计 .356.2 储液箱上的一些辅件的说明 .356.3 灌装方法与定量方法的选用 .36
10、6.3.1 灌装方法 .366.3.2 定量方法 .37第 7 章 执行系统的设计、计算和选用 .387.1 动作分析与执行件的选用 .387.1.1 动作分析 .387.1.2 执行件的选用 .387.2 设计分析与方案设计 .387.3 机械液压系统设计与计算 .397.4 液压系统回路方案设计 .427.5 选择液压元件 .427.6 液压系统性能验算 .43本科生毕业论文V第 8 章 控制系统的设计和选用 .458.1 水箱液位控制 .458.2 执行系统的控制 .45小结 .46致 谢 .47参考文献 .48本科生毕业论文1前言随着经济的发展和人们生活水平的提高，商品的包装愈显重要，
11、灌装机也有了很大的发展，灌装机主要是包装机中的一小类产品，从对物料的包装角度可分为液体灌装机，膏体灌装机，粉剂灌装机，颗粒灌装机，而由于液体的特殊性(如溶解性、吸收性、生产运输的方便性等)使生产的灌装液体的包装机在包装机械中占了很大的比例。世界灌装机向高速、多用、高精度方向发展，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 H&K 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0.5m
12、l 以下。非碳酸饮料灌装机灌装阀 50100 头，灌装速度最高达 1500 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。碳酸饮料常温灌装已酝酿 20 多年，常温碳酸化可以降低饮料成本，有利环保。非碳酸饮料充氮系统采用加压方式或液氮滴入方式向落壁铝罐或 PET 瓶内灌注液氮惰性气体 1，使易拉两片铝罐和 PET瓶用于果汁饮料等非碳酸饮料，同时可以保护内容物，减少营养素的损失。目前 PET 瓶装茶饮料通常采用热灌装方法，为了降低灌装温度，提高茶饮料风味，确保产品卫生安全，已开发 PET
13、 树脂成形到使用 130蒸汽杀菌和特殊灌装的无菌包装机，同时正在开发冰咖啡等低酸性饮料两片薄壁罐的无菌包装技术，以实现薄壁罐的无菌包装。本科生毕业论文2第 1 章 绪论1.1 液体灌装机概况1.1.1 我国饮料灌装机械制造业概况我国饮料灌装机械制造业起步晚，20 世界 60 年代前基本是空白，当时国内的啤酒厂和汽水厂都是使用美国和日本 20 世纪 30-40 年代的设备，工艺落后，机械陈旧，严重影响了我国啤酒和汽水饮料工业的发展，1967 年我国才开始研制和生产灌装机械。进入 20世纪 70 年代，我国先后引进了一些国外灌装生产线，在装备一些设备的同时，也促进了我国包装机械行业进入了一个新的发
14、展时期 2。机械，轻工，军工等领域的一些企业开始在仿制和消化国外技术的基础上，又开发和研制出了各种中小型的灌装机械，提供给国内的一些饮料生产厂，促进了我国饮料业的发展。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 公司的 20000 瓶/小时的啤酒灌装生产线和日本三菱公司 18000 瓶/小时的含气饮料灌装生产线的制造技术，到 1991 年又引进了德国 KHS 公司 30000 瓶/小时的啤酒灌装生产线及生产技术。这样我国不仅能够生产中小型的灌装机，而且能够生产大型灌装机，技术水平上了一个新的台阶，将我国的液体灌装机设备制造业的整体水平提高到到一个新的水平。1.1
15、.2 液体灌装机械的分类日常生活中，需要包装的液体商品涉及到很多领域，范围广泛。包装容器各式各样，大小各异，包装容量从几十毫升到上百升 3。下面就食品行业常见的，灌装容量在 1502000 的各式灌装机进行简单的分类：在我国，玻璃瓶包装饮料占总产量的 24.3%（1997） ，达 260 万吨，尤其在啤酒行业，主流的包装容器也是玻璃瓶。玻璃瓶虽有运输成本高，易破碎等缺点，但其理化指标稳定，气密性好，也不会影响饮料品质，目前依是液体包装的主要容器。铝质易拉罐用于啤酒饮料的包装，马口铁易拉罐用于果菜汁饮料及一些流体食品的包装。由于今年来易拉罐的包装成本大幅度下降，易拉罐灌装饮料的产量逐渐上升。除上
16、述的几类灌装机械外，制造商还可以根据客户的要求设计出各色各样的灌装机。多数情况下，一种液体的包装，可以有几种灌装机械供选用。1.1.3 国内外液体灌装机械的发展趋势（1） 随着技术的进步和发展，灌装机的核心灌装阀也有了快速的发展：从机械阀到等压阀，再到电子阀，灌装的精度，效率变的越来越好。（2） 灌装机械向大型化发展 4。为适合食品饮料工业的大生产，以获取规模经济利润，灌装机械向高速化，高生产能力化发展。（3） 灌装机械结构趋向于简单合理。灌装机械产品结构越来越简单，零部件在减少，设备可靠性在提高，成本降低，操作简单，维修方便。（4） 灌装机械在向多功能发展。能够使用用户改变包装容器，改变灌装
17、液体的需要。更换部件也能适应封口形式的变化，产品的适应性提高，市场竞争力加强。（5） 灌装机械的光机电的一体化。先进的控制系统用于灌装机械中，人机界面，故本科生毕业论文3障自我诊断，实现了设备运行的智能化。（6） 灌装机械技术的精确，高效，自动化。精确的灌装量，灌装过程的高速，可靠，尽量少的液损，整条生产线的最优化控制，都由于电子技术的实际应用而成为可能。电子灌装阀灌装技术的迅速发展是大的趋势。目前国外使用的电子灌装阀有三种形式：探针式电子阀，配置电磁流量计的电子阀，配置定量筒的电子阀 5。我国的一些灌装设备厂也在研制设计一些符合我国国情的电子灌装阀，但是电子灌装阀在我国的推广使用受到了国产灌
18、装器容器几何形状精度不高和电子元件水平的制约。1.2 选题的意义现代社会对灌装食品的安全要求越来越高，为使灌装出的食品整齐、美观并且具有良好的包装质量，要求灌装机具有精确的动作、定位精度及较高的生产率和一定的柔性。随着国民经济发展，要求对液体灌装的工作越来越多，如食用油、润滑油、洗涤剂类以及其他一些化妆、化工等液体产品的桶( 瓶) 的灌装。而且对精度和自动化程度的要求也越来越高。由于液体食品的特殊性(如溶解性、吸收性、生产运输的方便性等)使生产的灌装液体的包装机在包装机械中占了很大的比例。由于包装容器形态，材质，制成方法等不同，以及产品物理化学要求的不同，以及产品物理化学性要求的不同，灌装机构
19、的性能、结构也千差万别。灌装机因灌装的物料、工艺、环境、生产方式、配套要求、用户需要不同而各异。目前各生产厂制造的设备均各有所侧重，生产的灌装机的型式各色各样、千变万化，但没有一种是完全一样的。因此设计能适应灌装各种容器(大小、形状)，而且使灌装机结构简单、密封可靠、调整方便就尤为重要。本科生毕业论文4第 2 章 总体方案设计的基本内容2.1 确定功能与应用范围早期的灌装机械功能单一的居多数，这样可以简化设计，并且比较容易成功。若将多台机械和多道工序合成由一台包装来完成，可以取得明显的经济效益。确定灌装机的功能与应用范围，需要注意两个问题：（1）可靠性。在一般情况下，功能增加灌装操作环节变多，
20、故障发生的可能性也相应增大。因此，只有在单功能灌装的操作都相当稳定可靠的情况下 6，才能考虑将它们组成多功能的多功能灌装机。（2）适应性。任何灌装机的应用范围都是有限的，机器的功能越多，结构就越复杂。因此，常将多功能灌装机设计成组合的形式，也可以根据用户的不同需要灵活增加或改装一些组合部件。2.2 工艺分析工艺分析是研究，分析和确定所设计的包装机械完成预计包装工序的工艺方法。需要考虑的几个问题：1. 包装方法（1）把保证灌装质量放在首要位置 7。不论选用何种灌装方法，都要保证灌装质量。（2）当有多种方法可以选择时，应选用容易实现的方案。2. 机器类型（1）根据灌装执行机构的多少选择机械类型。（2）根据生产率的高低选择机械类型。3. 包装程序，包装工艺和工位数（1）包装程序是指：完成包装操作的先后顺序。包装方式往往决定了包装程序。（2）包装工艺路线：包括包装材料和包装物品的供送路线，以及他们在包装过程中的传送路线，包装成品的输出线。4. 运动要求和机构选型根据已定的功能，应用条件和范围，工艺方法，分析和确定对执行机构的运动要求，进而完成机构的选型及其综合。2.3 总体布局总体布局是指灌装机的有关组件，部件在整机中相对空间位置的合理配置。1. 执行机构的布置2. 传动系统的布置3. 操作条件的布置4. 支承形式的选择5. 总体布局图的绘制
