葡萄酒灌装机设计

葡萄酒灌装机设计姓名：班级:学号：二、灌装机的主要类型1.按灌装瓶的主要运动形式分类直线型灌装机旋转式灌装机一.直线型灌装机灌装瓶沿着平直的直线运动,进行成排灌装。见下图,凡送来一排空瓶由推瓶板向前推送一次,到送至灌液管的下方时,阀门打开进行灌装,间歇进行操作。。直线型灌装机的特点：这种灌装机相对旋转灌装机来讲,结构比较简单,制造方便,但占地面积比较大,而且是间歇运动,生产能力的提高也受到一定限制,因此一般只用于无汽液料类的灌装,局限性较大。二.旋转性灌装机待灌瓶由传送系统(一般经洗瓶机由输送带输入)或人工送入灌装机进瓶机构,瓶子由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装,转动近一周时瓶子己灌满,然后由转盘送入压盖机进行压盖,运出包装。如图示:瓶子在灌装过程中的俯视图瓶子在灌装过程中的俯视图瓶子在灌装过程中的俯视图瓶子在灌装过程中的俯视图旋转性灌装机特点：这种灌装机在食品、饮料行业应用最广泛,如汽水、果汁、酒类、牛奶的灌装,转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图1中，工位1：输入空瓶；工位2：灌装；工位3：封口；工位4：输出包装好的容器。旋转灌装机工作原理如图示，在按照工作要求下旋转型灌装机在同一个原动机的带动下，输入传送带将待灌装和封口压盖的容器输入工位1，同时旋转工作台作间隙旋转运动，将空容器和已灌的容器分别送至工位2和工位3，在定位夹紧之后，固定于工作台上方的灌装设备和封口压盖设备分别对空容器进行灌装和已灌装容器进行封口压盖。灌装，封口压盖工序完成后，容器随着旋转工作台的间隙旋转运动至4位置，由于输出传送带的作用，在4位置的容器将随着输出传送带被带至下一个工序的位置上。1234传送带固定工作台转台为了实现旋转型灌装机的功能要求，我们将旋转型灌装机要实现的功能分解为如下分功能：容器输入与传送功能；容器定位功能；容器夹紧功能；灌装功能；封口压盖功能；产品输出与传送功能。功能原理的工艺过程分解①容器输入与传送功能：要实现容器的输入与传送功能，我们想到了如图所示的连杆机构，原动件AB连续转动，使ED摆动，通过EF杆的作用使5在H范围内来回运动，从而把容器推送至工位1，但是考虑到这种推送运动冲击大，对玻璃容器等来说是应该避免的，同时这样的连杆机构设计复杂，所以不选用这种推送机构。机构自由度计算：F=3*5-2*7-0=1皮带传送的方式这种传送方式在实际生产活动中被大量采用。由于传送皮带上容器是连续排列的，而旋转工作台是间隙转动，为了使容器能够间隙有序地传送到旋转工作台工位1，从而到达各机构运动的配合与协调，我们准备采用了如图所示的不完全啮合传动传送轮机构。同时为了使容器能够更好的输出到工位1，我们还设计了如下图2-7所示的挡板：②容器定位功能：在这里设计了图示的带凹槽并且间隙转动的旋转工作台.旋转工作台有六个半圆形凹槽,一方面随着工作台的间隙转动,凹槽边缘可以把传送轮传送到工位1的容器带走,另一方面依靠间隙旋转工作台的间隙转动凹槽可以起到很好的定位,即旋转工作台每次转过60°,容器就被定位。旋转工作台的间隙转动最终选用下图所示的槽轮间隙机构。槽轮机构由主动拨盘，从动槽轮和机架组成。主动拨盘以等角速度W作连续回转，当拨盘上的圆销未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹槽止弧被拨盘的外凸锁止弧卡住，使槽轮在停歇时不能产生游动，并获得定位。当圆销进入槽轮径向槽时，槽轮受圆销的驱使而转动。当圆销离开径向槽时，锁止弧又被卡住，槽轮又静止不动。直至圆销再次进入槽轮的另一个径向槽时，又重复上述运动。所以，槽轮作时动时停的间隙运动。③容器夹紧功能：因为要对容器进行灌装，封口压盖，所以在灌装工位和封口压盖工位时要对容器进行夹紧固定，防止容器在灌装时不准确，封口压盖时跳动，导致封口压盖错位，产生废品，而浪费材料和经费。出于此目的，我们设计了下面几种夹紧方案：方案一：在工位2和工位3外加装两个凸轮，用于对容器进行夹紧固定，工作原理是当容器到达工位2和工位3时，凸轮分别处于近休位置，和远休止位置，此时工位2被夹紧进行灌装，当灌装结束时候转盘转动，此时凸轮随转台转动，当到达工位3时候，此时容器被夹紧进行压盖，只要旋转工作台转动则容器跟随其一起转动。方案一特点：方案一采用两个凸轮对容器进行夹紧，可以很好的实现夹紧功能，但是凸轮设计复杂，加工困难，并且两个夹紧凸轮与旋转工作台运动的协调与配合过程设计复杂，难度大，同时也会使机器整体构造复杂化。方案二采用图示两斜台，斜台在灌装工位和封口压盖工位处与容器相切，容器刚好被运送至灌装工位和封口压盖工位时就被夹紧，此时旋转工作台进入间隙停止期，利用这段间隙，灌装设备和封口压盖设备刚好可以对容器进行灌装和封口压盖。方案二特点：该方案不仅可以较好的实现容器在连个工位处的夹紧，而且在整个过程中只有在夹紧处容器和夹紧摩擦大，系统的有效功率利用高。同时夹紧斜台的设计过程简单，加工制造也方便。综合以上两种方案，最终选用方案二。④灌装功能：方案一：如图2-13所示，采用图示的凸轮机构，由凸轮的连续转动实现灌装活塞的上下往复运动，由于弹簧的作用当凸轮近休时，活塞往上运动，此时灌装容器吸入液体，凸轮继续运动，推动活塞向下运动，此时灌装机构对空容器进行灌装，如此往复运动就可实现灌装功能。自由度计算：F=3*2-2*1-3=1方案二：本方案采用连杆机构来实现灌装功能。虽然连杆机构制造简单，但是其设计过程较为复杂，所以我们采用方案一来实现灌装功能。自由度计算：F=3*4-2*5-1=1⑤封口压盖功能：设计如图示机构，此机构为对心曲柄滑块机构，曲柄ab与齿轮固接，齿轮连续转动带动杆ab连续转动，从而实现封口压盖机构的上下往复运动，进而对容器进行封口压盖。自由度计算：F=3*3-2*4-0=1⑥产品输出与传送功能：在产品的输出与传送上，我们像容器的输入一样采用输出挡板和输出传送带。在传送带输给产品合成力的作用下，容器被带至输出传送带上，进而传送到下个加工工位。旋转型灌装机机构运动总体方案该旋转型灌装机的工作原理①电机1通过皮带轮传到2，2通过轴传到3，3又传到齿轮4，齿轮4通过轴传到轮5转动，齿轮5又带动齿轮6，从而形成三级减速。②锥齿轮7传给锥齿轮9，与锥齿轮9同轴的齿轮10又带动齿轮11，齿轮11又通过轴传给传动轮17，用来传送容器。③与锥齿轮7同轴的带轮8以相同角速度转动通过皮带传给链轮18，使轴转动，从而使皮带轮18‘转动，带动皮带用来传送容器。与左边带轮18同轴的链轮19通过链条与链轮20连接，链轮通过轴传给齿轮21’和凸轮21，凸轮通过滚子27，推杆28带动活塞上下往复运动，从而实现对容器的灌装。④齿轮21‘传递给齿轮22，齿轮22’又传给齿轮23，曲柄24与齿轮23固接，曲柄与连杆25连，连杆25与滑块26连接，滑块上下往复运动，实现对容器的封口压盖。⑤与锥齿轮9同轴的齿轮12传给齿轮13，齿轮13通过轴传到主动拨盘14，主动拨盘14带动从动槽轮16，实现旋转工作台的间隙旋转运动。灌装机运动构件的设计选择(1)原动机的选择：本方案采用的是转速为1440r/min的电动机。(2)传动机构的选择：比较几种常用的传动装置，最终选择齿轮传动，第一级传动选择带传动，可对电动机起到过载保护的作用。减速器分为三级减速，第一级为皮带传动，后两级都为齿轮传动。具体设计示意图：1、2为皮带轮：i12＝3。3、4、5、6为齿轮：z3=20z4=100z5=20z6=80i34=z4/z3=100/20=5i56=z6/z5=80/20=4Ⅰ轴转速480r/min；Ⅱ轴转速为96r/min；Ⅲ轴转速为24r/min.齿数模数分度圆直径d传送比i压力角带轮160mm3带轮2180mm齿轮3201.5mm30mm520°齿轮41001.5mm150mm20°齿轮5202mm40mm420°齿轮6802mm160mm20°绘制机械系统运动转换功能图选用如下灌装机构⑴设定的数值：容器高度h1为200mm;活塞运动范围S为40mm;推杆和活塞总长L为105mm;滚子直径d=10mm;容器顶部距离活塞最近距离处为10mm;⑵凸轮：此凸轮用于灌装工位，利用远近休止带动推杆和活塞来实现灌装，设定活塞推杆的最大推程为40mm，凸轮的安装高度为400mm。一．设定凸轮的数据如下：①基圆半径r0=45mm②滚子半径：rt=5mm③行程：S=40mm④推程角：δ0=120°远休止角：δ02=60°回程角：δ0’=120°休止角：δ0’’=60°升程最大压力角：αmax01=28°30°根据以上凸轮的数据我们利用solidworks软件的麦迪工具集可以将凸轮的图形设计出来，其图形如图示：旋转工作台间隙运动机构的设计灌装速度为12r/min（r/5s），因此每个工作间隙为5s，转台每转动60°用时5/6s，停留25/6s，运动规律如图所示,由此设计如下槽轮机构，完成间歇运用，以达到要求从动槽轮15如图所示有六个径向槽，从动槽轮的转速为2r/min;主动拨盘有一个拨动圆销，并且主动拨盘的的转速为12r/min;传送轮的设计传送轮是为了将传送带的连续传送转变为间隙有序地传送到旋转工作台的工位1，这样就可以利用传送轮转动120°的时间间隔来使空容器间隙有序的传送到位。由图可知，旋转工作台转动1转，有6个容器完成灌装和封口压盖，传送轮上只有3个凹槽，所以传送轮转动在旋转工作台转1转的时候，传送轮转动2转.旋转型灌装机系统中的链传动设计数据如下：①链轮8和18的齿数Z8=24，Z18=72，模数m=2mm,i8,18=Z18/Z8=3,n8=24r/min,n18=8r/min;②链轮8’和18’’的齿数Z8’=24，Z18’’=72，模数m=2mm;i818’=Z18’’/Z8’=3,n8’=24r/min,n18’’=8r/min;③链轮19和20的齿数Z19=60，Z20=40，模数m=2mm,;i1920=Z20/Z19=2/3,n19=8r/min,n20=12r/min;系统中锥齿轮的设计：Ⅲ轴转速为24r/min,Ⅳ轴转速为12r/min,i79=2：1，设计锥齿轮7，9的齿数为z1=30，z2=60，模数为2mm，则直径为60mm,120mm。系统中灌装和封口压盖处齿轮的设计齿轮21‘与齿轮22啮合：齿数Z21=60，Z22=77，模数m=2mm,d21=120mm，d22=154mm;齿轮22’与齿轮23啮合：齿数Z23=60，Z22=77，模数m=2mm,d23=120mm，d22=154mm;参考文献[1]孙恒。机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.5[2]杨汝清.现代机械设计—系统与结构[M]上海：科学技术文献出版社.2009[3]巩云鹏，机械设计课程设计：[M]东北大学出版社，2009.12[4]朱龙根.机械系统设计[M]北京机械工业出版社。[5]汪建晓.孙传琼.机械原理课程设计华中科大出版社；[6]陆凤仪.机械原理课程设计.北京：机械工业出版社；[7]邱丽芳.孟彩芳.郭卫东.李继婷.机械原理机械工业出版社；ALLENDThanks