2267 包裝真空機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2267 包裝真空機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包裝,真空機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)包裝真空機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系部名稱(chēng)： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 08-1 班學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe infusing liquid system of the product line of acid vegetable automatic packing LineCandidate：Li YingSpecialty： Mechanical DesignManufacture & AutomationClass： 08-1Supervisor：Lecturer. Ma WuxueHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin摘 要近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，隨著生產(chǎn)與流通日益社會(huì)化、現(xiàn)代化，產(chǎn)品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們普遍重視。本設(shè)計(jì)主要目的是實(shí)現(xiàn)酸菜加工的自動(dòng)化。其間介紹了灌裝機(jī)的概念、種類(lèi)。主要是針對(duì)酸菜自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)注液系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)主要通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)、了解和掌握，來(lái)確定酸菜自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)注液系統(tǒng)的各個(gè)組成零件并最后組裝。通過(guò)計(jì)算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，決定采用氣泵為動(dòng)力源，以氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)單向閥的反向安裝來(lái)實(shí)現(xiàn)酸菜自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)注液系統(tǒng)的吸液和注液，從而實(shí)現(xiàn)由比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)完成要求的目的。設(shè)計(jì)后的酸菜自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)注液系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、制造和維修容易、操作簡(jiǎn)單，成本低。廣泛用于中小型食品生產(chǎn)企業(yè)。關(guān)鍵詞：氣泵；氣缸；單向閥；電池?fù)Q向閥；行程開(kāi)關(guān)；貯液缸；自動(dòng)控制ABSTRACTWith the socialization and modernization of the production and circulation since more than half a century，products packing is flourishing with a completely new feature and attached importance widely.The main purpose of this design is to realize the automatization of acid vegetable processing. It introduces the conception and category of the filling machine. The design aims at the infusing liquid system of the product line of acid vegetable automatic packing. We confirm every part of the system and install it according to the study of machinical design. We decide to use the air pump as the power fountain and realize sucking liquid and infusing liquid by the reciprocating of air urn and the reversed setting of two mon-return valves after calculating.Consequently,we achieve the purpose with a more simple configuration.The infusing liquid system of the product line of acid vegetable automatic packing have simple configuration,. It is tighten and easy to produce, mend and handle .Also it cost low .It is widely used in small and middle food manufactories.Key word: air pump；air urn；mon-return valve；eleceromagnetism cross valve；limit switch；stores the fluid cylinder；auto control目 錄摘 要 ...............................................................IAbstract................................................................II第 1 章 緒 論 .........................................................11.1 課題背景 .........................................................11.2 課題目的與意義 ...................................................11.3 我國(guó)食品和包裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 .....................................31.3.1 食品和包裝機(jī)械工 業(yè)初具 規(guī)模 .................................31.3.2 基本形成了為食品加工業(yè)提供成套裝備的能力 ...................31.3.3 在部分領(lǐng)域形成了大型關(guān)鍵單機(jī)生產(chǎn)制造能力 ...................31.3.4 我國(guó)食品和包裝機(jī)械工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距 ...............31.4 食品和包裝機(jī)械近期發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域和方向 ............................4第 2 章 灌裝機(jī) .........................................................62.1 灌裝機(jī)概述 .......................................................62.2 國(guó)內(nèi)飲料灌裝機(jī)械的發(fā)展概況 .......................................62.3 液體灌裝設(shè)備的分類(lèi) ...............................................72.4 本章小結(jié) .........................................................8第 3 章 注液系統(tǒng)的總體方案 ...........................................93.1 注液系統(tǒng)的工藝方案 ...............................................93.2 注液總體原理示意圖 ...............................................93.2 動(dòng)力源的選擇 .....................................................93.4 注液系統(tǒng)的傳動(dòng)方案 ..............................................103.5 本章小結(jié). .......................................................10第 4 章 系統(tǒng)各部分組件的計(jì)算及選用 .................................114.1 貯液缸的選用 ....................................................114.2 單向閥的選用 ....................................................114.3 雙作用雙活塞桿氣缸計(jì)算及選用 ....................................124.4 耗氣量計(jì)算 ......................................................154.5 活塞桿直徑校核 ..................................................164.6 氣缸的運(yùn)行速度 ..................................................174.7 換向閥的選用 ....................................................184.8 行程開(kāi)關(guān)的選用 ..................................................194.9 管道的選擇 ......................................................194.10 方向控制裝置 ...................................................204.11 氣動(dòng)控制部分 ...................................................204.12 本章小結(jié) .......................................................21第 5 章 框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...............................................225.1 固定板的設(shè)計(jì) ....................................................225.2 外框架的設(shè)計(jì) ....................................................225.3 儲(chǔ)液箱的設(shè)計(jì) ....................................................225.4 本章小結(jié) ........................................................23結(jié) 論 .................................................................24參考文獻(xiàn) ..............................................................25致 謝 .................................................................26附 錄 A...............................................................27附 錄 B...............................................................351第 1 章 緒 論1.1 課題背景隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)食品工業(yè)得到快速發(fā)展，已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。2002 年食品工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 10554 億元，占全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值 10%左右，食品工業(yè)的利稅總額占全國(guó)工業(yè)部門(mén)利稅總額的 20%左右。居全國(guó)各產(chǎn)業(yè)部門(mén)之首。食品和包裝機(jī)械行業(yè)作為食品工業(yè)提供裝備的工業(yè)，形成于 20 世紀(jì)七十年代末與八十年代初，經(jīng)過(guò)八十年代的快速發(fā)展，九十年代的高速增長(zhǎng)，目前已進(jìn)入結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)、提高創(chuàng)新能力的關(guān)鍵時(shí)期。2002 年食品和包裝機(jī)械全行業(yè)總產(chǎn)值近 400 億元，已成為機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)十四大行業(yè)之一，初步滿(mǎn)足了我國(guó)食品工業(yè)的需要。包裝機(jī)械化的重意義現(xiàn)代包裝的基本含義是：對(duì)不同批量的產(chǎn)品，選用某種有保護(hù)性、裝飾性的包裝材料或包裝容器，并借助適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段實(shí)施包裝作業(yè)，以達(dá)到規(guī)定的數(shù)量和質(zhì)量，同時(shí)設(shè)法改善外部結(jié)構(gòu)，降低包裝成本，從而在流通直至消費(fèi)的整個(gè)過(guò)程中使之容易儲(chǔ)存搬運(yùn)，防止產(chǎn)品破損變質(zhì)，不污染環(huán)境，便于識(shí)別應(yīng)用和回收廢料，有吸引力，廣開(kāi)銷(xiāo)路，不斷促進(jìn)擴(kuò)大再生產(chǎn)。本文研究的是自動(dòng)包裝機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)的注液系統(tǒng)。大量事實(shí)表明，實(shí)現(xiàn)包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化，尤其是實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性(或稱(chēng)柔性)的自動(dòng)包裝線(xiàn)，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時(shí)也可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1.2 課題目的與意義無(wú)論在國(guó)內(nèi)或國(guó)外，包裝工作已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對(duì)人民生活、國(guó)際貿(mào)易和國(guó)防建設(shè)都帶來(lái)深刻的影響，甚至在現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)了過(guò)去準(zhǔn)以想象的新情況：未經(jīng)包裝出售的商品變得越來(lái)越少了，而且包裝上的失敗往往會(huì)使很好的產(chǎn)品得不到成功的銷(xiāo)售。因而不妨這樣說(shuō)，在將來(lái)，如果沒(méi)有現(xiàn)代化的包裝就沒(méi)有商品的生產(chǎn)和銷(xiāo)售；可是如果沒(méi)有先進(jìn)的工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的綜合發(fā)展，也不可能出現(xiàn)高水平的現(xiàn)代化包裝。迄今，一些科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，在食品、醫(yī)藥、輕工、化工、紡織、電子、儀2表和兵器等工業(yè)部門(mén)，已經(jīng)程度不同地形成了由原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝三大基本環(huán)節(jié)所組成的包裝連續(xù)化和自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程，有的還將包裝材料加工、包裝容器成型及包裝成品儲(chǔ)存系統(tǒng)都聯(lián)系起來(lái)組成高效率的流水作業(yè)線(xiàn)。再者，為使包裝成品更好地進(jìn)入流通領(lǐng)域，大都配有專(zhuān)用的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，并采用托盤(pán)集裝箱運(yùn)輸。 （如圖 1.1 所示的現(xiàn)代化酒廠(chǎng)自動(dòng)包裝線(xiàn)的工藝流程簡(jiǎn)圖就是一個(gè)頗有代表役的例子。 ）圖 1.1 現(xiàn)代化酒廠(chǎng)自動(dòng)包裝線(xiàn)的工藝流程簡(jiǎn)圖(1)能增加花色品種，改善產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力?，F(xiàn)代包裝機(jī)械所能完成的工作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡(jiǎn)單地模仿人的動(dòng)作，甚至可以說(shuō)在很多場(chǎng)合用巧妙的機(jī)械方法包裝出來(lái)的成品，不論在式樣、質(zhì)地或精度等方面，大都是手工操作無(wú)法勝任和媲美的。隨著商品的多樣化，這一點(diǎn)越來(lái)越引起了人們的重視。另外，用機(jī)械手代替人手，就足以最大限度地避免操作人員同產(chǎn)品直接接觸時(shí)可能產(chǎn)生的感染，從而保證食品、藥物的清潔衛(wèi)生和金屬制品的防銹防蝕。(2)能改善勞動(dòng)條件，避免污染危害環(huán)境。對(duì)有劇毒、刺激性的、低溫、潮濕性的、爆炸、放射性的，以及必須放置在暗室3中的物品，實(shí)現(xiàn)了包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化便可大大改善操作條件，避免污染危害環(huán)境。至于對(duì)需要進(jìn)行長(zhǎng)期、頻繁、重復(fù)的以及其他笨重的包裝工作，如能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，則能大大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度，增進(jìn)工人健康和提高生產(chǎn)效率。(3)能節(jié)約原材料，減少浪費(fèi)，降低成本。有些粉末、被體物料在手工包裝過(guò)程中容易發(fā)生逸散、氣泡、飛濺現(xiàn)象，若改為機(jī)械包裝則會(huì)大大減少損失。(4)能提高生產(chǎn)效率，加速產(chǎn)品的不斷更新。機(jī)械包裝的生產(chǎn)能力往往比手工包裝提高幾倍、十幾倍甚至幾十倍，無(wú)疑這格會(huì)更好地適應(yīng)市場(chǎng)的實(shí)際需要，合理安排勞動(dòng)力，為社會(huì)多創(chuàng)造助富。由此可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械化和建立現(xiàn)代包裝工業(yè)，乃是關(guān)系到國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的一件大事，也是搞好社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要內(nèi)容。1.3 我國(guó)食品和包裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 食品和包裝機(jī)械工業(yè)初具規(guī)模目前我國(guó)食品和包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)達(dá) 6000 余家，其數(shù)量在世界各國(guó)中居第一位，產(chǎn)品品種 3000 多種。2002 年全行業(yè)總產(chǎn)值 395.36 億元。其中年產(chǎn)值 500 萬(wàn)元以上生產(chǎn)企業(yè) 1133 家，2002 年產(chǎn)品銷(xiāo)售收入 345.16 億元，其余 4000 多家為小型企業(yè)，其中近一半為兼營(yíng)企業(yè)。2002 年食品加工和包裝機(jī)械出口交貨值 2.61 億美元，其中包裝機(jī)械出口交貨值 1.38 億美元，開(kāi)始走向世界。1.3.2 基本形成了為食品加工業(yè)提供成套裝備的能力食品工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了食品加工和包裝機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。食品和包裝機(jī)械的發(fā)展又為食品工業(yè)的發(fā)展提供了重要的裝備保障。初步形成了以大學(xué)工藝基礎(chǔ)研究、院所技術(shù)創(chuàng)新和工程轉(zhuǎn)化應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)、企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)制造的分工協(xié)作產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系，在一批產(chǎn)品加工領(lǐng)域形成了企業(yè)為主體的關(guān)鍵單機(jī)生產(chǎn)制造能力和以院所為主體的工程成套裝備能力。1.3.3 在部分領(lǐng)域形成了大型關(guān)鍵單機(jī)生產(chǎn)制造能力近 10 年有幾百項(xiàng)較高技術(shù)水平加工設(shè)備相繼問(wèn)世并投入生產(chǎn)，達(dá)到國(guó)外 20 世紀(jì)80 年代末 90 年代初水平，個(gè)別機(jī)型達(dá)到世界先進(jìn)水平。微波技術(shù)、速凍技術(shù)、真空技術(shù)、膨化技術(shù)、超微粉碎技術(shù)、微膠囊技術(shù)、二氧化碳超臨界萃取技術(shù)等高新技術(shù)已逐步應(yīng)用到食品加工裝備中。1.3.4 我國(guó)食品和包裝機(jī)械工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距我國(guó)食品與包裝機(jī)械工業(yè)起步晚、基礎(chǔ)差，目前達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平的加工裝備僅占全部的 5%～10%；整個(gè)行業(yè)落后 20～25 年。每年還需要進(jìn)口大量的食品和4包裝機(jī)械，以滿(mǎn)足我國(guó)食品工業(yè)之需要。技術(shù)創(chuàng)新和工程轉(zhuǎn)化能力十分薄弱我國(guó)絕大多數(shù)食品加工和包裝機(jī)械制造企業(yè)屬于中小企業(yè)，基本上不具備自主研發(fā)能力；由于科研投入不足，研究院所和高等院校的實(shí)驗(yàn)條件不完善，造成我國(guó)市場(chǎng)上的產(chǎn)品主要還是仿制、測(cè)繪或稍加改造的國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)業(yè)主體技術(shù)依靠國(guó)外，有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，與世界上食品和包裝機(jī)械工業(yè)強(qiáng)國(guó)相比相差甚遠(yuǎn)，整體技術(shù)水平落后 20～25 年。在工程轉(zhuǎn)化和技術(shù)集成方面還沒(méi)有形成有效的產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合機(jī)制，在低水平上各自為戰(zhàn)、重復(fù)引進(jìn)、重復(fù)研發(fā)的現(xiàn)象相當(dāng)普遍；工藝研究、裝備開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造相互脫節(jié)，工程成套及工程轉(zhuǎn)化能力弱。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與質(zhì)量、性能有待改善我國(guó)食品和包裝機(jī)械行業(yè)目前存在的主要問(wèn)題可歸結(jié)為五多五少，即：?jiǎn)螜C(jī)多，成套少；主機(jī)多，輔機(jī)少；技術(shù)含量低的產(chǎn)品多，高技術(shù)、高附加值、高生產(chǎn)率的產(chǎn)品少；初加工設(shè)備多，深加工設(shè)備少；通用機(jī)型多，特殊要求、特殊物料加工的機(jī)型少。產(chǎn)品性能與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，生產(chǎn)能力低、能耗高。較好的產(chǎn)品小時(shí)生產(chǎn)能力僅是國(guó)外先進(jìn)水平的 1/2，能耗成倍地高于國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品水平，尤其是大型設(shè)備性能差距更大，致使國(guó)內(nèi)大型生產(chǎn)線(xiàn)基本都從國(guó)外引進(jìn)。產(chǎn)品質(zhì)量方面，存在著工作穩(wěn)定性、可靠性差，造型落伍，外觀(guān)粗糙，基礎(chǔ)件和配套件壽命短等問(wèn)題。只有少數(shù)產(chǎn)品制定了可靠性標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)故障時(shí)間比國(guó)外先進(jìn)水平的同類(lèi)產(chǎn)品低得多，僅是它們的 1/2～1/3。企業(yè)規(guī)模小、布局不合理在企業(yè)規(guī)模方面，一是集中度不高，二是人均勞動(dòng)生產(chǎn)率低。我國(guó)食品和包裝機(jī)械工業(yè)，從企業(yè)數(shù)量看還不少，有 6000 余家,比食品和包裝機(jī)械工業(yè)強(qiáng)國(guó)都多，其中有近 2000 多家不夠穩(wěn)定，每年有近 15%的企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)或倒閉，但又有 15%的企業(yè)加入這個(gè)行業(yè)。產(chǎn)值及銷(xiāo)售額超過(guò)億元的企業(yè)僅有十幾家，最好的企業(yè)產(chǎn)值和銷(xiāo)售額剛過(guò)10 億元，上市企業(yè)僅有一家；年銷(xiāo)售額過(guò) 3000 萬(wàn)元的企業(yè)僅有 50 家，這 50 家企業(yè)的總銷(xiāo)售額僅有 80 億元，集中度僅達(dá)到 20.66%。多數(shù)企業(yè)年產(chǎn)值在幾百萬(wàn)到一千萬(wàn)之間，低于 100 萬(wàn)的企業(yè)為數(shù)還不少。人均勞動(dòng)生產(chǎn)率多數(shù)企業(yè)在 10 萬(wàn)人民幣以下。布局上，我國(guó)食品和包裝機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)主要集中在浙江、江蘇、上海、山東、廣東、遼寧、北京和河南等省市,上述 8 省市生產(chǎn)企業(yè)占全國(guó)食品和包裝機(jī)械工業(yè)總數(shù)的 64%，而西北地區(qū)的甘肅、寧夏、青海和 4 個(gè)省區(qū)生產(chǎn)企業(yè)只占總數(shù)的0.8%，分布極不均衡。51.4 食品和包裝機(jī)械近期發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域和方向加快發(fā)展食品和包裝機(jī)械的技術(shù)創(chuàng)新速度，推動(dòng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。選擇食品工業(yè)中主要行業(yè)的技術(shù)裝備，如大豆加工設(shè)備、玉米加工設(shè)備、馬鈴薯加工設(shè)備、油料加工設(shè)備、乳品加工設(shè)備、肉類(lèi)加工設(shè)備、果蔬保鮮與加工設(shè)備、飲料加工設(shè)備、方便食品和功能性食品加工設(shè)備、水產(chǎn)品深加工、食品包裝機(jī)械、 食品和包裝機(jī)械共性技術(shù)和設(shè)備等“重點(diǎn)突破” ，依靠技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合技術(shù)改造和關(guān)鍵技術(shù)引進(jìn)與消化吸收，提高食品工業(yè)裝備的自動(dòng)化水平，向多品種、成套化、大型化方向發(fā)展。6第 2 章 灌裝機(jī)2.1 灌裝機(jī)概述液體灌裝是包裝的重要組成部分，主要包括在食品領(lǐng)域中對(duì)啤酒、飲料、乳品、白酒、葡萄酒、植物油和調(diào)味品的包裝，還包括洗滌類(lèi)日化、礦物油和農(nóng)藥等化工類(lèi)液體產(chǎn)品的包裝。液體灌裝機(jī)械有相當(dāng)一大部分用于食品行業(yè)，尤其是飲料制造業(yè)。2.2 國(guó)內(nèi)飲料灌裝機(jī)械的發(fā)展概況飲料港裝機(jī)械是伴隨飲料工業(yè)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并追隨飲料工業(yè)的發(fā)展而進(jìn)步的。1809 年美國(guó)研制出玻璃瓶灌裝機(jī)；1902 年市場(chǎng)上出現(xiàn)酒裝番茄醬的壓力灌裝機(jī)；1912 年發(fā)明了皇冠蓋封口機(jī)；不久集灌裝和封口于一體的灌裝壓蓋機(jī)問(wèn)世；在 20 世紀(jì)末，啤酒釀造業(yè)發(fā)達(dá)的德國(guó)制造出手動(dòng)啤酒酒裝和壓蓋機(jī)。含氣飲料的酒裝工藝難度大，酒裝設(shè)備的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是1952-1957 年間，完成了含氣飲料灌裝機(jī)由差壓灌裝向等壓灌裝的過(guò)渡，采用的是機(jī)械閥。第二階段是 1957-1979 年，這期間首先是德國(guó) H＆K 公司，之后是法國(guó)和前蘇聯(lián)，發(fā)明研制了等壓彈簧閥。彈簧閥在等壓狀態(tài)下，借助彈簧力將充液閥打開(kāi)，破瓶后充液閥可自動(dòng)關(guān)閉，這樣不僅使滔裝機(jī)酌控制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，而且延長(zhǎng)了灌裝閥的有效工作時(shí)間，為灌裝機(jī)的高速化創(chuàng)造了條件。彈簧閥的出現(xiàn)是液體等壓灌裝發(fā)展史上的一個(gè)重要階段，至今等壓灌裝機(jī)仍普遍采用彈簧閥．只是功能更完善，結(jié)構(gòu)更加合理。第三階段是以德國(guó) SEN 公司發(fā)明的電動(dòng)閥為標(biāo)志，電動(dòng)閥中氣閻和水閥的開(kāi)啟和關(guān)閉由可編程控制器控制，對(duì)灌裝時(shí)間、灌裝速度進(jìn)行嚴(yán)格和可靠地界定。我國(guó)飲料遞裝機(jī)械制造業(yè)起步晚，20 世紀(jì) 60 年代前基本上是空白，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)啤酒廠(chǎng)和汽水廠(chǎng)都是使用美國(guó)和日本 20 世紀(jì) 30—40 年代的設(shè)備，工藝落后，機(jī)械陳舊，嚴(yán)重影響了我國(guó)啤酒和飲料工業(yè)的發(fā)展，1967 年我國(guó)才開(kāi)始研究和生產(chǎn)灌裝機(jī)械。進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代．我國(guó)先后引進(jìn)了一些國(guó)外灌裝生產(chǎn)線(xiàn)，在裝備一些飲料生產(chǎn)企業(yè)的同時(shí)．也促進(jìn)了我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。機(jī)械、輕工、軍工等領(lǐng)域的一些企業(yè)開(kāi)始在仿制和消化吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了各種中小型的灌裝機(jī)械，提供給國(guó)內(nèi)一大批飲料廠(chǎng)，促進(jìn)了我國(guó)飲料業(yè)的發(fā)展。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，我國(guó)采用技術(shù)貿(mào)易結(jié)合的方式，引進(jìn)德國(guó) SEN 公司 20000 瓶／h 的啤酒灌裝線(xiàn)和日本三菱公司 18000 瓶／h 的含氣飲料灌裝線(xiàn)的制造技術(shù)，到 1991 年又引進(jìn)了德國(guó) KHS7公司 36000 瓶／h 的啤酒灌裝線(xiàn)及生產(chǎn)技術(shù)。這樣，我國(guó)不僅能夠生產(chǎn)中小型的灌裝機(jī)，而且開(kāi)始生產(chǎn)大型灌裝機(jī)，技術(shù)水平上了一個(gè)臺(tái)階，將我國(guó)液體灌裝設(shè)備制造業(yè)的整體水平提高到一個(gè)新的水平。2.3 液體灌裝設(shè)備的分類(lèi)表 2.1 液體灌裝設(shè)備分類(lèi)表分類(lèi)方法 灌裝機(jī)機(jī)型 主要特點(diǎn)等壓式灌裝機(jī) 用于啤酒，碳酸飲料及其他含氣飲料的包裝，也可以灌裝不含氣飲料負(fù)壓式灌裝機(jī) 用于不含氣飲料，酒類(lèi)灌裝灌裝閥很少有滴漏現(xiàn)象常壓式灌裝機(jī) 容積定量，重力灌裝。用于酒類(lèi)，乳品，調(diào)味品及礦物油，藥品，保健品等化工類(lèi)產(chǎn)品灌裝，液損很小壓力式灌裝機(jī) 用于不含氣飲料的液面灌裝，灌裝速度較快，無(wú)液損容積式壓力灌裝機(jī)背壓式灌裝，定量準(zhǔn)確并可調(diào)節(jié)，用于植物油，洗滌類(lèi)日用化工產(chǎn)品等低粘稠液體灌裝按灌裝閥灌裝原理分類(lèi) 稱(chēng)重式定量灌裝機(jī)用于飲料原漿，酒類(lèi)，藥品和植物油等要求定量準(zhǔn)確液體的灌裝，稱(chēng)量方法有電子稱(chēng)和機(jī)械稱(chēng)兩種直線(xiàn)式灌裝機(jī) 間歇式步進(jìn)輸送，適用于特殊形狀包裝容器，大容積的液體包裝，生產(chǎn)效率較低按灌裝閥排列形式分類(lèi) 回轉(zhuǎn)式灌裝機(jī) 由直線(xiàn)式灌裝機(jī)發(fā)展而成的普通形式，高速連續(xù)工作，生產(chǎn)效率較高玻璃瓶灌裝機(jī) 包裝含氣或不含氣液體的等壓，負(fù)壓，常壓壓力灌裝機(jī)聚酯瓶灌裝機(jī) 包裝含氣或不含氣飲料，乳品，植物油，調(diào)味品，洗滌類(lèi)日用化學(xué)品等液體的等壓，負(fù)壓，常壓壓力灌裝機(jī)金屬二片易拉罐灌裝機(jī)包裝啤酒，碳酸飲料等含氣液體的等壓灌裝按包裝容器分類(lèi) 金屬三片易拉罐灌裝機(jī)包裝果汁，素菜汁，植物蛋白飲料等不含氣液體的常壓灌裝機(jī)8復(fù)合紙包裝灌裝機(jī)無(wú)菌包裝，灌裝乳品，果汁，素菜汁等不含氣飲料皇冠蓋壓封灌裝機(jī)包裝含氣或不含氣飲料冠形瓶，玻璃瓶封口塑料蓋壓封灌裝機(jī)包裝不含氣飲料，瓶蓋為撕開(kāi)式塑料防盜蓋塑料蓋擰封灌裝機(jī)包裝含氣或不含氣飲料，塑料防盜蓋為抓蓋擰封鋁質(zhì)扭斷蓋壓紋封口灌裝機(jī)玻璃瓶或塑料瓶螺旋口的鋁制蓋壓紋封口，用于含氣或不含氣飲料灌裝易拉罐二重卷邊封口灌裝機(jī)包裝啤酒，含氣飲料或果汁，植物蛋白飲料的易拉罐等壓，常壓灌裝三（四）旋蓋旋封灌裝機(jī)廣口玻璃瓶封口，用于包裝果汁，果醬類(lèi)產(chǎn)品錫箔熱封灌裝機(jī) 容積式灌裝，乳制品塑料包裝的封口軟木塞壓封灌裝機(jī)干葡萄酒軟木塞封口，負(fù)壓或常壓灌裝壓塞-塑料蓋擰封灌裝機(jī)洗滌類(lèi)日化產(chǎn)品包裝，復(fù)合封口方式按包裝容器的封口形式分類(lèi)錫箔熱封-塑料蓋擰封灌裝機(jī)乳制品類(lèi)飲料包裝，復(fù)合封口方式2.4 本章小結(jié)灌裝機(jī)是針對(duì)液體包裝的，主要在食品領(lǐng)域中，所以灌裝機(jī)在包裝機(jī)械中占重要地位。我國(guó)的罐裝機(jī)械制造業(yè)起步晚，隨著我國(guó)科技的進(jìn)步，并吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，我國(guó)的灌裝機(jī)有了整體的水平提高。液體的罐裝設(shè)備可以根據(jù)不同的工作原理、排列形式、容器、封口形式分為各種罐裝設(shè)備。認(rèn)真了解、分析液體包裝生產(chǎn)設(shè)備的工作原理、方法，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)酸菜自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)注液系統(tǒng)提供模型。9第 3 章 注液系統(tǒng)的總體方案3.1 注液系統(tǒng)的工藝方案注液系統(tǒng)的工藝方案該系統(tǒng)的工藝方案為：吸液—貯液—注液—注液完返回—吸液，其具體分析如下：首先該系統(tǒng)的工作方式為往復(fù)式的，即在吸液和注液之間使用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程。完成吸液和注液過(guò)程，所需的液體通過(guò)進(jìn)給系統(tǒng)將液體輸入儲(chǔ)液箱，儲(chǔ)液箱的液位控制器自動(dòng)控制液面的高度。但需要工作的時(shí)候液體在自重和大氣壓強(qiáng)的作用下進(jìn)入注液系統(tǒng)的管道，經(jīng)動(dòng)力源作用將其注入食品包裝袋里，這樣往復(fù)運(yùn)動(dòng)。注液和吸液這兩個(gè)動(dòng)作分別進(jìn)行，不能互相干擾，即吸液只能從儲(chǔ)液箱中吸取，注液只能往包裝袋中注液，通過(guò)安裝兩個(gè)相反的單向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.2 注液總體原理示意圖圖 4.1 注液原理圖3.3 動(dòng)力源的選擇目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的動(dòng)力源主要有：電動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)、液壓馬達(dá)、氣輪機(jī)和氣動(dòng)馬達(dá)。因?yàn)橐簤厚R達(dá)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，汽油機(jī)的各項(xiàng)成本較高等因素，在農(nóng)用機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域之中，較多使用電動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)作為動(dòng)力源。考慮到本設(shè)計(jì)要加工的物料基本上歸屬于食品行業(yè)的生產(chǎn)原料，為了減少污染的來(lái)源，所以選用電動(dòng)或者氣動(dòng)10作為動(dòng)力源。初步計(jì)劃選用低壓氣泵（0.4MPa）為動(dòng)力源。3.4 注液系統(tǒng)的傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案：該系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)為：電機(jī)帶動(dòng)氣泵將氣壓能傳遞給減壓閥，調(diào)到0.4Mpa 壓力進(jìn)入管道，在經(jīng)電磁換向閥進(jìn)入氣缸的左腔，推動(dòng)活塞桿向右運(yùn)動(dòng)，液體在大氣壓強(qiáng)和自重的作用下經(jīng)單向閥流入貯液缸中，貯液缸為液壓缸。由于安裝單向閥 1，不能倒吸液體。但吸液動(dòng)作完成后，活塞桿壓下行程開(kāi)關(guān) a1，電磁換向閥換向，氣泵的氣壓作用與氣缸的右腔，與上一動(dòng)作相同工作實(shí)現(xiàn)注液過(guò)程。選用這樣的方案比機(jī)械式的傳動(dòng)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，性能優(yōu)越，能到達(dá)工作的要求。3.4 本章小結(jié).注液工作原理(1)當(dāng)汽缸的活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，上邊的單向閥關(guān)閉，下邊的單向閥開(kāi)啟，從而實(shí)現(xiàn)汽缸的吸液過(guò)程。(2)當(dāng)汽缸的活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，上邊的單向閥開(kāi)啟，下邊的單向閥關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)汽缸的注液過(guò)程。預(yù)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)后的白菜包裝生產(chǎn)線(xiàn)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、制造容易，成本低。廣泛用于中小型食品生產(chǎn)企業(yè)。11第 4 章 系統(tǒng)各部分組件的計(jì)算及選用4.1 貯液缸的選用由于系統(tǒng)要求每次注液量在 20ml-30ml 之間，所以貯液缸的容積應(yīng)大于 30ml。即( 4.1)ml20lD????????(4.2)l8l2根據(jù)上式確定貯液缸的體積和尺寸。采用不銹鋼筒，端蓋與缸筒之間鉚接緊固，軸向尺寸小，外型美觀(guān)，無(wú)給油潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。剛好符合抗酸性，體積小的設(shè)計(jì)要求。具體參數(shù)如下：表 4.1 貯液缸各項(xiàng)參數(shù)4.2 單 向閥的選用由于氣動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力較低，約為 0.4 Mpa ，所以選用由廣東肇慶方大氣動(dòng)有限公司生產(chǎn)的 KA-L6 單向閥，其具體參數(shù)如下表：內(nèi)徑（mm） 40動(dòng)作型式 復(fù)動(dòng)型固定型式 LB 型使用壓力范圍 Kgf/cm2 0.05～1.0保證耐壓力 Kgf/cm2 13.5使用溫度范圍 ℃ -25 至 80（不解凍條件下）使用速度范圍 mm/s 50～700緩沖型式 緩沖墊片12表 4.2 KA-L6 單向閥參數(shù)4.3 雙作用雙活塞桿氣缸計(jì)算及選用下面來(lái)重點(diǎn)研究雙作用雙活塞桿氣缸。從氣源出來(lái)的壓縮空氣經(jīng)減壓閥減壓后，壓力穩(wěn)定在 0.4MPa 。然后，壓縮空氣經(jīng)過(guò)電磁換向閥后和一個(gè)雙作用活塞式汽缸相連。如上圖所示。當(dāng) A 氣缸左腔進(jìn)氣時(shí)，活塞桿右伸出，帶動(dòng)貯液缸活塞向右運(yùn)動(dòng)，即為吸液過(guò)程。當(dāng)運(yùn)動(dòng) 25mm 后，A 氣缸右端活塞桿上觸點(diǎn)壓下行程開(kāi)關(guān) ，此時(shí)，1a左腔氣體經(jīng)電磁換向閥與大氣相通，排氣。當(dāng) A 氣缸右腔進(jìn)氣時(shí)，活塞桿向左運(yùn)動(dòng)，即為注液過(guò)程。同樣運(yùn)動(dòng) 25mm 后。A 氣缸右端活塞桿上觸點(diǎn)壓下行程開(kāi)關(guān) 此時(shí)，0右腔氣體經(jīng)電磁換向閥與大氣相通，排氣。由于所需推力小，屬于高速輕載情況，且氣缸安裝空間有限，所以決定選用鋁合金，不銹鋼迷你汽缸。因?yàn)槠讋?dòng)作時(shí)間短，活塞運(yùn)動(dòng)速度大，所以活塞桿的直徑較粗，現(xiàn)選為 d=18 mm，活塞直徑選為 D=20 mm ，活塞行程根據(jù)要求定為 L=25 mm。則活塞腔面積為 S1,活塞桿面積為 S2 。從減壓閥出來(lái)的進(jìn)氣壓強(qiáng)為 P1 。由以下公式可計(jì)算汽缸的輸出力（4.3）大 氣阻摩理推 FF??式中： —?dú)飧椎睦碚撦敵隽?，理FN（4.4）1FSp??理—大氣阻力，大 氣公稱(chēng)通徑（mm） 6工作壓力范圍/MPa 0.05-0.8環(huán)境/介質(zhì)溫度（ ）0C5-50有效截面積 2m?10開(kāi)啟壓力/MPa 0.03關(guān)閉壓力/MPa 0.015換向時(shí)間/s ?0.03泄露量/ 31minc??1013（4.5）12FSP??大 氣—?dú)飧谆钊麠U的輸出推力，推 N—重力加速度 10 /gm2s—活塞直徑, D— 活塞桿直徑，d—活塞桿面積， 2S2m24/1dS??—活塞有桿端面積， 33?—缸筒與密封件表面的摩擦阻力，視加工情況而定， 摩F N論摩 F??—摩擦阻力因子，工程上常取為 0.2?—?dú)飧椎倪M(jìn)氣壓強(qiáng)，1PPa—大氣壓強(qiáng)，2部分運(yùn)算結(jié)果如下(4.6)78.4N1SP??理F（4.7）52.0?理摩 ?（4.8）2104.34.513.S2P????大 氣F（4.9）2.0d/m?7513S??（4.10）Pa64.?02P現(xiàn)來(lái)計(jì)算左腔進(jìn)氣的情況，此時(shí)右腔排氣，接大氣，壓強(qiáng)為大氣壓力。此階段為吸液過(guò)程，并可分為以下五個(gè)階段。第一階段：在汽缸剛啟動(dòng)時(shí)，由于氣體有壓縮性，且氣體經(jīng)過(guò)管路和各種閥體到達(dá)汽缸的進(jìn)氣腔后，還需要有一定的時(shí)間富集，才能克服各種阻力推動(dòng)活塞向右伸出。14此時(shí)，氣缸的右腔與大氣相連，氣缸左腔的壓力處于持續(xù)上升階段。同時(shí)，由于貯液缸活塞未移動(dòng)，所以 , 還未達(dá)到最大值。0F?拉推 理公式為：（4.11）拉推 0FF???大 氣靜 阻摩理推第二階段：經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間富集后，氣缸達(dá)到臨界狀態(tài)，氣缸活塞雖未移動(dòng)，但有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。此時(shí)，氣缸右腔與大氣相連，無(wú)桿腔的壓力仍處于持續(xù)上升階段。(4.12)0F?拉推 0FF???大 氣靜 阻摩理推代入數(shù)據(jù)為(4.13)374.15?理 56.1N?理第三階段：氣缸克服各種阻力作功，拉動(dòng)貯液缸活塞向右運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，氣缸右腔與大氣相連，排氣，左腔壓力達(dá)到最大值。公式為：(4.14)0FF????大 氣動(dòng) 阻摩理推代入數(shù)據(jù)為：(4.15)N4.87F理 N7.32推第四階段：由于氣缸活塞向右伸出，左腔的體積持續(xù)增大，致使左腔的壓力下降，但活塞依舊向右運(yùn)動(dòng)。 及 下降。理F推公式為:(4.16)7.230?推 4.781.56?理第五階段：貯液缸活塞達(dá)到最大伸出量，A 氣缸活塞右端觸點(diǎn)壓下行程開(kāi)關(guān) ，1a吸液過(guò)程結(jié)束。此時(shí)， 為最大值，并一直保持住，直到電磁閥換向，氣缸4.8F?理進(jìn)入注液階段。注液過(guò)程與吸液過(guò)程類(lèi)似，此時(shí)電磁閥換向，右腔進(jìn)氣，左腔排氣，接大氣，壓強(qiáng)為大氣壓，過(guò)程現(xiàn)簡(jiǎn)述如下：第一階段：氣缸的左腔與大氣相連，右腔的壓力處于持續(xù)上升階段。貯液缸活塞未移動(dòng)，所以 為零, 還未達(dá)到最大值。推F理15公式為：(4.17)0F?推 0FF???大 氣靜 阻摩理第二階段：氣缸達(dá)到臨界狀態(tài)，氣缸活塞雖未移動(dòng)，但有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。此時(shí)，右腔的壓力仍處于持續(xù)上升階段。公式為：(4.18)0F?推 0FF???大 氣靜 阻摩理代入數(shù)據(jù)為：(4.19)0374.15?理 N9.51理第三階段：氣缸克服各種阻力作功，貯液缸活塞向左運(yùn)動(dòng)，氣缸的左腔與大氣相連并排氣，右腔的壓力達(dá)到最大值。公式為：(4.20)0FF-???大 氣動(dòng) 阻摩理推代入數(shù)據(jù)為：(4.21)N8.15推 N5.73理第四階段：由于右腔的體積持續(xù)增大，致使右腔的壓力下降，但活塞依舊向左運(yùn)動(dòng)。 和 下降。理F推公式為：(4.22)5.73F1.59?理 8.15F0?推第五階段：A 氣缸活塞右端觸點(diǎn)壓下 ，注液過(guò)程結(jié)束，氣缸完成一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。a此時(shí)， 為最大值 73.5，并一直保持住，直到電磁閥換向，氣缸進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。理F以上是氣缸的一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的全程分析，氣缸在規(guī)定時(shí)間內(nèi)究竟需要多少個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)由實(shí)際生產(chǎn)要求決定，并由事先編好的程序控制。4.4 耗氣量計(jì)算下面要計(jì)算氣缸的耗氣量 Q,并設(shè) n 為氣缸每分鐘往復(fù)的次數(shù)。由以下公式可計(jì)算氣缸的耗氣量。(4.23)??212412PdDLQ??????????????????16式中 ： Q/3— 汽 缸 每 分 鐘 的 耗 氣 量 minL汽 缸 行 程 n 汽 缸 每 分 鐘 的 往 復(fù) 次 數(shù) ， 由 實(shí) 際 生 產(chǎn) 情 況 決 定D—活 塞 直 徑 d 活 塞 桿 直 徑 m12P汽 缸 的 進(jìn) 氣 壓 強(qiáng) Pa— 大 氣 壓 強(qiáng) 代入數(shù)值計(jì)算得????????? ??????????????? ?????????min/341023. 5103.6402018.4.25.0.5.n nQ??(4.24)在實(shí)際生產(chǎn)中，由于不需要經(jīng)常變換注液狀態(tài)，所以該氣缸往復(fù)的頻率很低， n 值不大，因而 Q 值也很小。4.5 活塞桿直徑校核當(dāng)氣缸帶負(fù)載工作時(shí)，其活塞桿受壓縮載荷大，容易引起活塞桿彎曲，因此必須將活塞桿作受壓桿來(lái)處理，以決定活塞桿的直徑和長(zhǎng)度?；钊麠U的材料為 Q235—A，屈服極限為 216—235Mpa，現(xiàn)取最小值 216Mpa。當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度 H 10d 時(shí)，按強(qiáng)度?條件計(jì)算，此時(shí)活塞桿直徑由載荷決定，而與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，或者說(shuō)活塞桿所受的應(yīng)力應(yīng)小于活塞桿材料的許用應(yīng)力，即(4.25)??snPdF????24推故17(4.26)??m,P4Fd??推?式中 ：??sn1.52.5?4—安 全 系 數(shù) ， 在 一 般 機(jī) 械 制 造 中 取 ， 現(xiàn) 取 為s??普 通 碳 素 鋼 的 屈 服 極 限d 活 塞 桿 直 徑 mF推 —?dú)?缸 活 塞 桿 的 輸 出 推 力 N,這 里 取 最 大 值 23.7NH 活 塞 桿 長(zhǎng) 度 ， 這 里 取 為 0.5代入數(shù)值計(jì)算(4.27)m,316.04.86237d??????d = 18mm ＞0.6mm ，所以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。如活塞桿的長(zhǎng)度 H＞10d 時(shí),應(yīng)按縱向彎曲極限力計(jì)算,這時(shí)活塞桿直徑與長(zhǎng)度需同時(shí)考慮,活塞桿直徑不僅和外載荷有關(guān),而且和長(zhǎng)度及安裝形式及材料的性能有關(guān)。4.6 氣缸的運(yùn)行速度由于氣體的壓縮性，且氣體需要有一定的時(shí)間富集才能推動(dòng)氣缸，所以這段時(shí)間設(shè)為 T1。此時(shí)氣缸壓力持續(xù)上升，活塞不運(yùn)動(dòng)。在 T1 點(diǎn)，氣缸處于臨界狀態(tài)。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)后一段時(shí)間后，氣缸壓力上升至最大值，這段時(shí)間設(shè)為 T2。過(guò) T2 點(diǎn)后，由于進(jìn)氣腔的容積變大，使得進(jìn)氣腔的壓力降低，直至活塞達(dá)到最大行程，這段時(shí)間設(shè)為T(mén)3。所以，一個(gè)循環(huán)過(guò)程的總時(shí)間 。T 要求小于 0.1 秒，行程 L 為T(mén)123??32mm，a 為活塞缸的加速度。(4.28)??????dLat對(duì)上式積分可反推出所需時(shí)間 T。但由于在這三段時(shí)間內(nèi)進(jìn)氣腔的壓力一直處于變化中，至使活塞的加速度也處于變化中，如求時(shí)間和加速度的二重積分，則因積分曲線(xiàn)過(guò)于復(fù)雜，而難于計(jì)算。所以，現(xiàn)在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算時(shí)間 T。如推力取最大值 23.7N，則加速度為20.N/m1.73Ma?推F? (4.29)18(4.30)秒05.tTm2.21atL????這是理想情況下（即氣缸的推力在瞬間就達(dá)到最大值并一直保持到活塞運(yùn)動(dòng)停止，μ=1）算出的總時(shí)間。μ 為效率因子（μ 值的大小受管路的長(zhǎng)度、汽缸的行程、活塞大端面積等因素影響） 。μ 值取為 0.5—0.75，代入式（3.14） 、 （3.15）得T=0.067～0.1≤0.1 秒，所以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。同理可得回程階段所需的總時(shí)間為：，但對(duì)回程時(shí)間不做要求。T0.15?:、 秒根據(jù)以上參數(shù)要求，具體參數(shù)如下表所示：表 4.3 氣缸參數(shù)4.7 換 向閥的選用因氣缸反映速度快，所以要求換向閥動(dòng)作靈敏，所以決定選用廣東肇慶方大氣動(dòng)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 Q25DC-6 的二位五通電磁換向閥。具體參數(shù)如下表所示：表 4.4 Q25DC-6 型電磁換向閥參數(shù)內(nèi)徑（mm） 40動(dòng)作型式 復(fù)動(dòng)型工作介質(zhì) 空 氣固定型式 LB 型使用壓力范圍 Kgf/cm2 0.1～1.0保證耐壓力 Kgf/cm2 1.5使用溫度范圍 ℃ 0～70使用速度范圍 mm/s 50～700緩沖型式 緩沖墊片型號(hào) Q25DC-6壓力范圍 MPa 0.15-0.80194.8 行程開(kāi)關(guān)的選用本系統(tǒng)采用觸點(diǎn)下壓的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)換向閥的控制，所以選用由沈陽(yáng)二一三電器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 LXW6-11DG 型行程開(kāi)關(guān)。具體參數(shù)如下表所示：表 4.5 LXW6-11DG 型行程開(kāi)關(guān)參數(shù)4.9 管道的選擇包括管子和各種管接頭。它把氣動(dòng)控制元件、氣動(dòng)執(zhí)行元件以及輔助元件等連接成一個(gè)完整的氣動(dòng)控制系統(tǒng)。在總氣管和支氣管等一些固定不動(dòng)、不需要經(jīng)常裝拆的地方，由于注射液體呈弱酸性，具有一定的腐蝕性，故選用鋁塑復(fù)合管，該管內(nèi)外層均為特殊聚乙烯（PE）材料；中間鋁合金及膠接 PE 與鋁之間的膠合層組成。烯是一種無(wú)毒，無(wú)異味的塑料，具有良好的耐撞擊，耐腐蝕，抗天候性能。中間層縱焊鋁合金使管子不易彎曲不反彈，鋁塑復(fù)合管擁有金屬管堅(jiān)固耐壓和塑料管抗酸耐腐的兩大公稱(chēng)通徑 /mm 6有效截面積/ 2m?10工作介質(zhì) 過(guò)濾的壓縮空氣使用溫度范圍 0C-5-50換向時(shí)間/s ?0.04工作電壓/ V DC：24型號(hào) LXW6-11DG動(dòng)作力/N 3.92±1.96復(fù)位力/N 0.49?動(dòng)作行程 /mm 0.5±0.2誤差 /mm 0.3 ?額定電壓/V AC 380機(jī)械壽命/萬(wàn)次 100電氣壽命/萬(wàn)次 10020特點(diǎn)。 （公稱(chēng)通徑為 6mm）4.10 方向控制裝置由兩個(gè)單向閥組成，主要控制吸液和注液。如圖 4-1 所示，當(dāng)主動(dòng)氣缸 A 向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)貯液缸也隨之向右運(yùn)動(dòng)，左方單向閥關(guān)閉，上方單向閥開(kāi)啟完成注液缸的吸液過(guò)程；當(dāng)主動(dòng)氣缸 A 向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)注液缸也隨之向左運(yùn)動(dòng)，左方單向閥開(kāi)啟，上方單向閥關(guān)閉，完成貯液缸的注液過(guò)程。4.11 氣動(dòng)控制部分利用電磁力的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)閥的切換以控制氣流的流動(dòng)方向。采用二位五通電磁換向閥及 LXW6-11CL 型行程開(kāi)關(guān)來(lái)完成氣缸的連續(xù)自動(dòng)往復(fù)工作。如圖 4-2 所示，當(dāng)按鈕 a 按下后，氣缸即不斷伸出和收縮回不停工作。當(dāng) a 按下后， 自保。在此狀態(tài)1J下，行程開(kāi)關(guān) 被壓下， 處于自保使線(xiàn)圈 DTA 通電，A 缸前進(jìn)伸出。當(dāng)撞塊壓下02J即解除了 自保，使 A 缸縮回。如此往復(fù)不停直到停止按鈕 b 按下取消 自保方12J 1停止工作。圖 4.6 方向控制裝置示意圖a 0a bJ 1j 1a 1j 1j 2J 2j 2D A TAa 0 a 1DTA圖 4.7 控制原理及電路圖214.12 本章小結(jié)通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，選用行程開(kāi)關(guān)，電磁換向閥來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行，以氣缸和貯液缸為傳動(dòng)部件，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定其參數(shù)和尺寸。先通過(guò)工作要求初步選定活塞尺寸和活塞桿的尺寸，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)其校核。第 5 章 框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1 固定板的設(shè)計(jì)采用湯陽(yáng)縣環(huán)球工程塑料有限公司生產(chǎn)的 UHMW-PE 超高分子量聚乙烯硬板。該板具有耐磨損、抗沖擊、耐低溫、自潤(rùn)滑等優(yōu)異性能，可長(zhǎng)期在 110 攝氏度至 269 攝氏度條件下工作，并且吸水率極低有特殊的不 ，對(duì)人體無(wú)害，是一種性能特別優(yōu)異的工程塑料材料。具體尺寸為 1400×800×20（mm）5.2 外框架的設(shè)計(jì)采用建筑用鋁合金板。該板強(qiáng)度高、質(zhì)地輕、表面平整、抗疲勞、抗老化、抗冷熱性（溫差）能好、抗酸、易安裝等特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)示意圖如下：22圖 5.1 框架結(jié)構(gòu)圖5.3 儲(chǔ)液箱的設(shè)計(jì)箱體材料采用鍍鋅鋼板。其具有抗酸、防銹、防蝕、使用年限長(zhǎng)、材質(zhì)輕、外表美觀(guān)等特點(diǎn)，是本次設(shè)計(jì)的理想材料。箱體規(guī)格為 800×400×50（mm） 。圖 5.2 箱體結(jié)構(gòu)圖5.4 本章小結(jié)箱體和儲(chǔ)液箱要選用合金鋼板，特別是儲(chǔ)液箱要選用不銹鋼，材料要對(duì)人體沒(méi)有任何危害，不能發(fā)生任何污染情況，適應(yīng)要使連接件能固定牢靠。箱體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)是緊密相連的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)后的酸菜自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)注液系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、制造容易、操作簡(jiǎn)單，成本低。23結(jié) 論本次的研究題目為酸菜自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)注液系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為自動(dòng)輸入液體、吸液、注液，完成一個(gè)動(dòng)作循環(huán)后自動(dòng)重復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以用于很多包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)中，主要用于食品包裝機(jī)類(lèi)。如飲料、啤酒、乳品、調(diào)味品等。這個(gè)系統(tǒng)具有速度快、無(wú)污染、方便快捷等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)主要完成了對(duì)注液系統(tǒng)的布局、進(jìn)給系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)一些所需部件的運(yùn)動(dòng)的選用。該系統(tǒng)選用直立式布局，即進(jìn)給系統(tǒng)在上、傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)在下，通過(guò)氣壓缸和液壓缸取代機(jī)械式結(jié)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)節(jié)動(dòng)作循環(huán)間的距離增加輸入液體量的體積，另一方面，本系統(tǒng)采用電器控制可以完全自動(dòng)完成工作過(guò)程，無(wú)需人工過(guò)多參與，使得自動(dòng)化程度更加明顯，但是同時(shí)，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上還有缺陷：本系統(tǒng)的傳動(dòng)采用氣壓和液壓，有24泄漏的現(xiàn)象，不精確。解決的方法是提高配合精度，加強(qiáng)密封程度，本系統(tǒng)的發(fā)展方向是朝著規(guī)?；?、自動(dòng)化、高生產(chǎn)率方向發(fā)展，即輸入液體－吸液－注液生產(chǎn)一條線(xiàn)；采用電器控制減少手工操作產(chǎn)生的誤差，提高機(jī)構(gòu)的零部件強(qiáng)度，從而提高生產(chǎn)率。從總體上來(lái)看，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為合理，安全可靠無(wú)污染對(duì)人體無(wú)味為危害，生產(chǎn)率較高，自動(dòng)化程度較高，但是，這個(gè)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)之處還有未處理好的，這就需要針對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行修改，使其更完美。參考文獻(xiàn)[1] 徐萃平, 趙燦,何凡,等.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社,2004.1.[2] 鄒慧君. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理[M].北京：科學(xué)出版社,2003.4.[3] 王洪欣. 機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2001.1.[4] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）機(jī)械傳動(dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004.1.[5] 趙淮.包裝機(jī)械選用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版,2001.4.[6] 許林成. 包裝機(jī)械原理與設(shè)計(jì)[J].包裝機(jī)技術(shù), 2006，(02). 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