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（图纸+论文）矿泉水新式灌装机的设计与工程分析（全套完整）

动力负载控制等高精密控制器来完成，并适度地做产品延伸，朝高科技产业的包装设备来研发。由于本课题是机械专业的毕业课题，而我国目前包装机械行业的发展空间比较的大，研究包装机械方面的课题对我们个人发展以社会进步都有积极意义，它能培养和锻炼学生综合能力。方面巩固增长我们的专业知识，提高我们综合运用知识的能力，为以后的生产工作积累宝贵的经验另方面也使我们能在自己的课题上有所发现，有所改进，从而进行创新，提出些具有建设指导性的意见。液体灌装机主体机构的方案设计在待灌瓶进入灌装工位前，定量杯浸入贮液箱中，液料充满定量杯。随后，灌装瓶随着导轨上升，它的瓶嘴将灌装头进液管和定量杯起抬起，使定量杯上口超出贮液箱的液面。此时，进液管隔板两边的上通孔和下通孔均与阀体中的中间槽相通之前处于在阀体内壁上，被封死的状态，使定量杯内的液料由管流入瓶内，瓶内气体由透气孔排出。当定量杯内液料下降至调节管的上口端面时，整个灌装过程结束。只要调节定量调节管在定量杯内的高度，或者更换定量杯，就可以改变灌装量。此法不透用于灌装含气液体，因为定量杯在贮液箱内上下运动，使气体产生气泡，从而影响灌装定量精度。定量杯定量调节管阀体紧固螺母密封圈进液管弹簧灌装头透气孔下孔隔板上孔中间槽贮液箱图.定量杯定量法原理图定量泵定量法三向阀液体充填流路灌装管路活塞杆活塞进液管灌装阀负载传感器活塞缸进液体流路贮液料箱电子液位定量法控制器定值器显示鉴定器图.定量泵定量法工作原理图图.电子液位定量法工作原理图这种灌装方法是先将粘稠液料用机械压力注入活塞缸内定量，再注入到包装容器的，每次灌装量等于活塞缸内液料的容积。定量泵定量法工作原理如图.。当瓶托台带瓶子上升，灌装管嘴进入瓶内，同时活塞杆下降，接通进液流路，液料进入活塞缸内完成液料的计量，如图。然后三向阀回转换向，切断进液流路，同时打开充填流路，活塞杆上行，将活塞缸内液料推入瓶内，进行灌装工作，如图。当活塞上升到活塞缸最上面时灌装结束。在瓶托带动瓶子下降脱离灌装嘴时，进行下个工作循环，如图。电子液位定量法电子计量法是现代计量方法，如图.，在灌装阀中有两个大小不同的液道，液体通过液道时，由负载传感器随时地边灌装液体边测量液体重量，当充填的液体接近规定的充填量时，灌装阀则可转换成小流量的回路，因而灌装量精度非常高。另外，在灌装液体前，显示器清零，容器重量有测定偏差，则重新定值，对灌装量毫无影响。这种装置的灌装阀结构简单，不会因滑动部位的摩擦而产生粉尘，无液体和气体滞留，易清洗当灌装量改变时，只要变更数据开关的给定值，即可瞬时实现，较易实现生产的集中管理。灌装阀的灌装原理灌装阀是灌装生产线上的核心部件，它是完成完成灌装工艺要求必要部件，其功能在于根据灌装工艺要求，以最快的速度沟通或切断贮液箱气室和灌装容器之间流体流动的通道，保证灌装工艺过程的顺利进行。其灌装原理如图.，入液口由连接棒连接至上方导轨，滑套固定在液箱上，故阀体会在滑套中上下滑动，当在如图示位置时，上通孔和下通孔处于不联通状态，此时就液体就无法下流而当阀体向下运动，使喇叭口和瓶口呈密封状态，此时的上下通孔处在滑块内部的槽中，液体由上通孔流到槽内再通过下通孔，最后流入瓶内当阀体再次向上移动时，上下通孔再次被封死，液体不能下流，此时，瓶子中的水也灌完成。于是，完成了整个灌装过程。上连接棒入液口进液管上通孔阀体垫圈液箱紧固螺母下通孔弹簧喇叭口透气孔图.灌装阀的结构示意图灌装阀的密封由于灌装阀是安装在流体通路上的开关，保证不向外漏气和漏液是十分重要的。因此在阀门开闭处的接触面，可动部分相对于不动部分的运动面，以及安装于贮液箱上的接合面和压紧于瓶口上的接触面等都有个选择何种密封防漏的结构问题。在液箱和灌装阀的结合面处的密封阀体与液箱之间垫了层弹性垫圈，同时在液箱外的阀体部分装有紧固螺母，通过紧固螺母提供压力，进行压紧阀门，起到良好的密封作用。托瓶机构可以分为机械式气动式机械与气动组合式等三种结构形式。机械式托瓶机构是依靠弹簧力使托瓶台升降，无需密封。这种升降机构的结构简单，但是机械磨损大，压缩弹簧易失效，工作可靠性较差同时对灌装瓶的质量要求高，它主要用于不含气液料的灌装机。气动式托瓶机构以压缩空气作动力源，有良好的吸震缓冲能力，但活塞的运动速度受到气压变化的影响。若压力下降较小，不但使瓶子的上升速速度减慢，而且难于保持瓶口和灌装头的紧密接触。若压力上升较大，则瓶子的上升速度加快，以致不易与进液管对中，并使瓶子受到较强的冲击力。这种升降机构克服了机械式的缺点，当发生卡瓶时，压缩空气好比弹簧样被压缩，使瓶子不再上升，故不会挤坏瓶子。但是，瓶子下降时的冲击力较大，要求气源压力稳定。该机构适用于灌装含气饮料的灌装机。机械与气动组合式托瓶机构，工作稳定可靠，压缩空气在环管中循环使用，只需补充漏损量，应用广泛。但凸轮导轨也会增加额外的润滑磨损和运转阻力。该机构的工作稳定性好，目前得到广泛的应用。在本设计中，我们采用的是机械式的升降机构。如图.，其工作原理如下灌装阀中的量杯桶由拉杆和滚轮连接，滚轮在升降导轨上，沿着导轨的上下而上下滑动，从而带动量杯桶上下运动。由上下滑动的量杯桶带动阀上喇叭口的上下移动，从而完成喇叭口和瓶口的密封与分离，这样不仅保证了灌装时瓶口的密封，同时对瓶子的高度误差亦有较好的适应能力。凸轮导轨安置在上方出液口，和上方出液口管道固定连接。因此，瓶子所在的回转台上不再需要导轨，灌装瓶自身也不需要上下运动，结构有明显改善。图.托瓶升降机构示意图.灌装机的灌装阀灌装阀的定量方法准确的定量灌装不但关系着产品的成本，同时也关系着产品在消费者心中的信誉。目前，常用的液料定量法有控制液位定量法定量杯定量法定量泵定量法电子液位定量法。因液料的性质不同，所选的定量方法和定量机构也不相同。控制液位定量法这种方法采用控制灌装容器内液位的高度来达到预定的灌装量，其工作原理如图.，开始灌装时，瓶子上升顶开橡皮垫，使滑套和灌装头之间出现间隙，液体流入瓶内，瓶内气体经排气管排至贮液箱中。当瓶内液面达到排气管口时，气体不再排出，液料继续流入瓶内，瓶内气体被压缩，根据连通器的原理，瓶内液料沿排气管直上升到与贮液箱液面水平，则停止进液。当瓶子下降脱离橡皮垫时，弹簧使灌装头与滑套封闭，排气管内液料流入瓶内，完成次灌装。只要调节排气管伸入瓶内的高度，就可以改变灌装量。该机构结构简单，但是定量精度稍差，因定量精度直接受瓶子容积精度和瓶口密封度的影响。它适用于灌装含气饮料。排气管支架紧固螺母弹簧橡皮垫滑块灌装头调节螺母储液箱图.控制液位定量法原理图定量杯定量法这种方法是先将液料注入定量杯内，然后再将定量杯内的液料注入包装容器内。它的工作原理如图.。空法正好相反，灌装密封系统处于高于大气压力的状态中，将正压力加于产品上。压力法对于不能抽真空的产品是很理想的，如酒精类饮料酒精含量会随真空度增加减少，热饮料的果汁，抽真空可引起液料迅速蒸发，如果采用常压灌装液管道比较细，阻力大，效率低，为了提高灌装速度，可采用压力灌装等。压力法可在产品和排气两端保持高于大气压的压力，且产品端压力更高，这样的系统有利于控制些饮料保持较高的二氧化碳含量。等压灌装等压灌装，即先向包装容器内充气，使容器内压力与贮液缸内压力相等，再将贮液缸的液体物料灌入包装容器内。等压灌装又称压力重力灌装气体压力灌装。这种灌装方法只适用于含气饮料，如啤酒汽水香槟等。负压灌装负压灌装是先将包装容器抽气形成负压，再将液体物料灌入包装容器内。这种灌装方法不但能提高灌装速度，而且能减少包装容器内残存的空气，防止液体物料氧化变质，可延长产品的保存期。此外，还能限制毒性液体的逸散，并可以避免灌装有裂纹或缺口的容器，减少浪费，适用于不含气体，且怕接触空气而氧化变质的粘度稍大的液体物料，以及有毒的液体物料。如果汁果酱糖浆油类农药药水等。此外还有虹吸法，虹吸法灌装应用虹吸原理使液体料经虹吸管由储液箱被吸入容器，直至两者液位相等为止。此法适合灌装低粘度不含气的液料，设备结构简单，但灌装速度低。该方法出现最早，人们最容易接受，原理也比较简单，但现在很少使用。.灌装机的总体方案灌装机广泛应用于食品工业中的汽水啤酒和果汁饮料等产品的装填灌注。其型号规格繁多，但大部分灌装机的主体结构主要由供料装置灌装阀托瓶机构供瓶装置和瓶高调节装置五部分组成。本次设计的灌装机主体结构如图.。液体经供料装置进入液箱，再进入灌装阀内，灌装阀经瓶高调节机构上下升降，从而将液体输入灌装瓶内瓶子由供瓶机构输送进灌装机的托瓶机构上经行灌装。图.灌装机的主题结构图.灌装机的供料装置灌装液料由贮液箱经泵或直接由高位箱及输液管将液体产品输入液箱中,再由液箱经灌装阀输入待灌容器中，这就形成了整个灌装液料的供送系统。对于等压法真空法有时还需对贮液箱充气或抽气。由此可见,不同的灌装方法就应有不同的供料系统，供料机构的设计对灌装速度和精度的影响起着至关重要的作用。供料机构的正确选择，除考虑液体本身的工艺性能如粘度重度含气性挥发性外，还必须考虑产品的工艺要求灌装机的机械结构等综合因素。对于般不含气的食用液料如瓶装牛奶瓶装果汁类等，可以采用常压法，亦可采用真空法，为了减少灌装时液料中的含氧气量，以便延长产品的保质期，采用较大的真空度的真空法更有利。另外，采用真空法其灌装阀的结构较简单，液漏损失小。应当指出，对于种液料的灌装不定选择单的方法，也可以综合选择几种方法，例如为了减少啤酒中的含氧量，避免保存期失光变质，种方法是灌装前对瓶内抽取真空，然后再充入二氧化碳进行等压灌装，即采用真空等压法，另种方法是用二氧化碳充气等压，瓶内被替代的空气被引入单独设置的回气箱，并不排至贮液箱。灌装前阶段在等压下进行，灌装后阶段可加快回气速度，形成与贮液箱的压差，从而提高灌装速度，即采用等压压力差压法。本毕业设计是针对无气粘度小的液体的灌装，故只需采用在常压法灌装。液体由于自身重力作用，由灌装阀流矿泉水,毕业设计,全套,图纸,新式,灌装,设计,工程,分析绪论.本课题的设计内容和意义.本课题的国内外发展概况.本课题应达到的要求液体灌装机主体机构的方案设计.灌装机的概述液体灌装机的分类液体灌装机的选择原则灌装的基本方法.灌装机的总体方案.灌装机的供料装置.灌装机的供瓶装置螺旋限位装置星形拨瓶轮装置.灌装机的托瓶机构.灌装机的灌装阀灌装阀的定量方法灌装阀的灌装原理灌装阀的密封灌装机传动部分的设计计算.电动机的选择.减速器的选择.带传动的设计.中心轴的设计中心轴的材料中心轴的安装中心轴的结构尺寸中心轴的计算轴上键的选择.中心轴齿轮的设计齿轮的材料齿轮的计算.锥齿轮的设计计算.本章小结灌装机的设备调试与维护.设备调试.设备维护结论与展望.结论.不足之处及未来展望致谢参考文献绪论.本课题的设计内容和意义食品包装是生产生活中必不可少的个环节，其中液体饮料的灌装占据了很大块市场。它在人们的生活中占据的地位的提高，也带动了灌装机械的发展。灌装机作为液体包装的主要设备，它的研究水平近年来也随着科技的发展，也有了很大的提高。近半个多世纪以来，随着人们生产与流通日益社会化现代化，灌装行业正以崭新的面貌为人们所重视。在国内外，灌装产业已涉及各行各业，对人们生活国家经济以及国防建设都有深刻的影响，甚至在现实生活中出现了过去难以想象的新场景，灌装机的出现使液体的灌装过程更加方便快捷，更加自动化。我国饮料乳品啤酒市场得到