全自动粘稠液体灌装机的优化设计

作品名称：全自动粘稠液体灌装机的优化设计摘I摘要灌装机是酒水、饮料类等食品加工行业的关键设备之一。目前正朝着灌装的高速化、精确化以及智能化、多功能化方向发展。本文针对传统灌装机性能比较单一，自动化程度低，通用性差，灌装速度调整不方便，而且难以适用瓶形、液体物料及灌装规格的变化等问题，结合全自动液体灌装的工艺流程，分析了全自动液体灌装机的工作过程及其主要部件的功能，重点介绍了全自动液体灌装机关键工作环节的工作原理及控制要求。全自动液体灌装机实现了灌装生产高速化、精确化、智能化、多功能化以及操作界面人性化的要求，对灌装工作过程进行实时监控及动态管理，提高了液体灌装的自动化水平，提高了生产效率。关键词：灌装，包装，灌装机，供瓶系统摘IIAbstractLiquidfillingmachinewasoneofcriticalequipmentsinthefiledoffoodprocessingforbeverages．Atpresent，thedevelopmenttendencyofLiquidfillingmachinewashighspeed、accurate、intelligentandmultifunction．Thispapercomparedtheperformanceoftraditionalsingle．cylindermachine，thelowerdegreeofautomation，poorGM，fillingspeedofadjustmentisnotconvenient，butdifficulttoapplyabottle—shaped，liquidfillingmaterialsandthechangesinspecificationsandotherissues，combinedwithfullyautomaticliquidfillingprocessprocesses，analysisoftheautomaticliquidfillingmachineoftheworkingprocessanditsmainfunctionalparts，focusesontheautomaticliquidfillingmachineofthekeyaspectsoftheworkoftheworkingprincipleandcontrolrequirements。Full-automaticliquidfillingmachinetoachievethefillingoftheproductionofhigh-speed，precision，intelligence，multi—functionalaswellashumaninterfacerequirements．Workonthefillingprocessofreal-timemonitoringanddynamicmanagement，increasedautomationlevelofliquidfilling，increasedproductionefficiency．Keywords：Filling，packaging，fillingmachine目录III目录摘要.....................................................IAbstract................................................II第一章绪论..............................................1第二章整机总体方案设计..................................32.1灌装机简介........................................32.2灌装机的总体设计..................................32.3本章小结..........................................6第三章传动系统的设计....................................73.1电动机的选择及各轴的动力参数......................73.1.1电动机的选择.................................73.1.2各轴的动力参数...............................73.2带与带轮的参数....................................83.3轴的设计要求及材料................................93.4齿轮模态分析......................................103.4.1模态分析.....................................113.4.2结论........................................143.5本章小结.........................................14第四章灌装装置的设计...................................154.1本课题灌装方案的选择..............................154.2顶杆的优化设计....................................164.2.1模型的建立..................................16目录IV4.2.2应力分析.....................................164.2.3优化设计....................................174.3本章小结.........................................17第五章机架的设计.......................................195.1机架的设计.......................................195.1.1机架的材料选择..............................195.1.2机架的大体尺寸...............................195.2机架模态分析.....................................205.2.1模型的建立...................................215.2.2划分网格.....................................215.2.3施加约束和载荷...............................225.2.4模态分析.....................................225.3本章小结.........................................24第六章灌装计数器的设计.................................256.1系统总体设计.....................................256.2系统硬件设计.....................................266.2.1单片机的选型...............................266.2.2传感器的选择...............................276.2.3时钟电路设计...............................286.2.4E2PROM存储芯片电路设计.....................296.2.5LCD显示....................................296.2.6RS-485接口电路.............................30目录V6.3系统软件设计.....................................306.4本章小结.........................................31结论...................................................32参考文献................................................33第一章绪论1第一章绪论随着食品工业的发展，人民生活水平的不断提高，食品的需求量和种类的与日俱增，食品包装也日渐突出。食品包装机械是对食品进行全部或部分包装过程的机器，包装过程包括充填、裹包、封口等主要包装工序，以及与其相关的前后工序、计量等辅助工作。食品包装是食品工业生产的一个重要环节，发展食品包装机械化，可以提高劳动生产率，节约大量劳动力，降低劳动强度，改善劳动条件，有利于食品的卫生，提高生产质量，还可以改善环境卫生，节约原料。在全自动灌装、包装生产线中，液体灌装机是包装机械的重要组成部分之一，其主要用在食品、化工等轻工行业中，在食品行业中的用途则尤为重要，例如：酒水、饮料、乳品、油脂以及调味品等与日常生活息息相关的产品的包装。另外是在化工行业中包括洗涤类、日化、矿物油和农药等化工类液体产品的灌装。然而，由于我国灌装行业起步较晚，灌装、包装的自动化水平较低，市场自动化灌装设置要求很高。基于此，本文作者选择采用可编程控制器结合上位机软件进行控制的全自动液体灌装机作为讨论的主题进行研究和设计。液体灌装基本原理灌装就是将一定量的液体物料注入到包装容器中的过程。这种液体物料主要是指具有低粘度的可流动型液体物料，如酒类、汽水、果汁等，它们可以依靠自重以一定速度流入到包装容器中；另外还可灌装一些中等粘稠液体物料和一些高粘度物料，如果酱、油脂、牙膏及黄油等，对这些物料的灌装依靠重力是不能使其按要求流动的，因此第一章绪论2需要施加一定的压力将其挤入或压入到包装容器中。由于液体种类很多，其性能不一，如粘度、起沫性、含气性、挥发性等各不相同，所以采用的灌装方法不一样，其次液料的包装容器也不同，有玻璃瓶、金属罐、塑料瓶、复合纸盒等，所以，依据不同的包装容器、包装物料及不同的灌装工艺，灌装机的灌装方法也是不相同的。第二章整机总体方案设计3第二章整机总体方案设计2.1灌装机简介粘稠液体灌装机就是一种将液体按照预定的量灌入到特定容器的机器。灌装机属于包装机械范畴，它的种类繁多，结构复杂。但通过对其工作原理和结构性能的分析，基本都是由八个部分组成的，又称为包装机械的八大组成要素，如图2-1所示：图2-1包装机械的八大组成要素2.2灌装机的总体设计根据灌装机中包装容器的传送形式可将其分为两类：1、直线型灌装机2、旋转型灌装机。由于旋转型灌装机连续生产，占地少、生产能力大、生产效率较高，固采用旋转型灌装机。本次设计因为时间限制，只进行了灌装机包装材料的整理与供送系统包装执行机构被包装物品的计量与供送系统主传送系统成品输出机构控制系统动力机与传动系统机身第二章整机总体方案设计4的传动系统、灌装系统、机架部分以及计数系统的讨论和设计。全自动粘稠液体灌装机的间歇转位主要由槽轮机构实现，其余则由传动部分、灌装部分、计数部分组成。因为工作轴和主动是轴垂直的，所以还需要一对锥齿轮来换向。灌装阀的柱塞与主轴相连，这样就实现了主轴旋转、工作台精确转位、定量灌装及压盖同时协调进行。总体设计方案流程如图2-2所示，灌装机总装图如图2-3所示。图2-2总体设计方案流程图图2-3灌装机传动装配图电动机蜗轮带轮主轴活塞连杆灌装阀锥齿轮工作台直齿轮槽轮第二章整机总体方案设计5具体的工作流程为:电动机提供动力经带传到蜗轮，通过两级减速后再由蜗轮传递给主轴，此时转速达到工作要求。主轴把动力分别配给槽轮部分和灌装部分，实现