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1、2 流道工艺计算流道工艺计算液料经灌装阀端孔口的体积流量，用通式表示为：液料经灌装阀端孔口的体积流量，用通式表示为：1）阀端孔口流量的计算）阀端孔口流量的计算1 液料体积流量液料体积流量qv取决于三个参数：流道流速系数取决于三个参数：流道流速系数C、孔口流通、孔口流通面积面积A0及孔口截面压头及孔口截面压头H。22）灌液时间的计算）灌液时间的计算 根据根据定量方法定量方法和和灌装阀管口伸至瓶内位置灌装阀管口伸至瓶内位置不同对灌液时间不同对灌液时间影响不同，分为以下几种情况进行分析计算。影响不同，分为以下几种情况进行分析计算。（1）控制液位定量的短管溶液过程）控制液位定量的短管溶液过程 如图所示
2、，若管口伸至瓶如图所示，若管口伸至瓶颈部分，贮液箱内液位保持不变，贮液箱和待灌瓶内气相空间颈部分，贮液箱内液位保持不变，贮液箱和待灌瓶内气相空间的压力也基本保持不变，则该灌液过程属于稳定的管口自由出的压力也基本保持不变，则该灌液过程属于稳定的管口自由出流，液料体积流量流，液料体积流量qv是个常量是个常量3 设料瓶的定量灌液容积为设料瓶的定量灌液容积为V0(立方米立方米)，则，则所需灌液时间所需灌液时间 提高生产能力，适当增大提高生产能力，适当增大C、P、Z1和和A0参数值。增大参数值。增大C、P、Z1应考虑勿使液流过应考虑勿使液流过快，以实现稳定的灌液过程。增大快，以实现稳定的灌液过程。增大A
3、0，应考，应考虑瓶内液面超过回气管口时，能否达到定量虑瓶内液面超过回气管口时，能否达到定量精度。精度。4(2)控制液位定量的长管溶液过程控制液位定量的长管溶液过程 若管口接近瓶底，其灌液过程可分两步进行；在液若管口接近瓶底，其灌液过程可分两步进行；在液面接触管口之前，属于稳定的管口自由出流，此灌液面接触管口之前，属于稳定的管口自由出流，此灌液时间时间t11，参阅上式计算。，参阅上式计算。当波面淹没了管口后，作用在管口上部的静压头随当波面淹没了管口后，作用在管口上部的静压头随着瓶内液位的逐渐上升而增大，属于不稳定的管口淹着瓶内液位的逐渐上升而增大，属于不稳定的管口淹没出流，液料体积流量没出流，液
4、料体积流量qv是变量，为孔口截面静压头是变量，为孔口截面静压头的函数。的函数。淹没出流的优点，是能减缓液料流入瓶内所产生淹没出流的优点，是能减缓液料流入瓶内所产生的冲击及由此引起的起泡现象，使溶液稳定。的冲击及由此引起的起泡现象，使溶液稳定。5 设瓶子内腔面积为设瓶子内腔面积为Ab当当液料淹没管口的高度为液料淹没管口的高度为h，可得，可得瞬时瞬时t的体积流量近似计算式的体积流量近似计算式6 瓶体部分可视作截面积瓶体部分可视作截面积(令为令为Ab1)不变的圆柱体，不变的圆柱体，而瓶颈部分可近似看成圆台，其截面积而瓶颈部分可近似看成圆台，其截面积(令为令为Ab2)随瓶随瓶高而变化。计算灌液时间应依
5、此分别求积分。高而变化。计算灌液时间应依此分别求积分。求出从求出从开始淹没管口至瓶内灌满定量液料所需的罐液时间开始淹没管口至瓶内灌满定量液料所需的罐液时间每瓶灌装时间为每瓶灌装时间为t=t11+t1273 生产能力计算生产能力计算 Q=60nj 式中式中 n-主轴转速（主轴转速（rmin）欲提高灌装机的生产能力就必须欲提高灌装机的生产能力就必须增加头数增加头数j，增大转速，增大转速n。增加灌装机头数增加灌装机头数j，支承全机灌装阀和托瓶机构的转盘直径支承全机灌装阀和托瓶机构的转盘直径就要相应增大，使机器庞大笨重，在主轴转速一定的情况下，就要相应增大，使机器庞大笨重，在主轴转速一定的情况下，考虑
6、托瓶台上的瓶子在处于自由状态时，绕立轴旋转所产生的考虑托瓶台上的瓶子在处于自由状态时，绕立轴旋转所产生的离心惯性力必须小于瓶底与托瓶台之间的接触摩擦力。否则，离心惯性力必须小于瓶底与托瓶台之间的接触摩擦力。否则，瓶子将会沿其运动轨迹的切线方向被抛出，从而影响正常操瓶子将会沿其运动轨迹的切线方向被抛出，从而影响正常操作。作。灌装头中心对主轴的半径灌装头中心对主轴的半径R旋转型灌装机的生产能力按下式计算旋转型灌装机的生产能力按下式计算式中式中 fd-瓶底与托瓶台之间的滑动摩擦因数。瓶底与托瓶台之间的滑动摩擦因数。8 若采用增大主轴转速若采用增大主轴转速n的办法提高生产能力，除应考虑离的办法提高生产
7、能力，除应考虑离心惯性力的影响外，还必须保证有足够的灌装时间，使得心惯性力的影响外，还必须保证有足够的灌装时间，使得瓶子瓶子在限定的灌装区内能够达到定量灌装的要求。在限定的灌装区内能够达到定量灌装的要求。主轴旋转一周即灌装机完成一个工作循环所需时间为主轴旋转一周即灌装机完成一个工作循环所需时间为 灌装方法不同，其时间长短也不灌装方法不同，其时间长短也不尽相同。因此确定的准则是，灌装尽相同。因此确定的准则是，灌装区所占的时间应大于工艺上实际所区所占的时间应大于工艺上实际所需的灌装时间。对需的灌装时间。对常压法常压法可取可取 T4t1 9令灌装区所占角度令灌装区所占角度4为，则主轴转速为，则主轴转
8、速8.1.4 分件供送装置分件供送装置 在包装工业领域内，广泛应用多种类型的分件供送螺杆装置，在包装工业领域内，广泛应用多种类型的分件供送螺杆装置，可按某种工艺要求将可按某种工艺要求将规则或不规则排列的容器、物件以确定的规则或不规则排列的容器、物件以确定的速度、方向和间距分批或逐个地供送到给定的工位。速度、方向和间距分批或逐个地供送到给定的工位。为了适应包装容器日新月异的变化和提高设备生产能力的实际为了适应包装容器日新月异的变化和提高设备生产能力的实际需要，分件供送螺杆装置正朝着多样化、通用化和高速化方向需要，分件供送螺杆装置正朝着多样化、通用化和高速化方向发展，并不断扩大它在发展，并不断扩大
9、它在灌装、充填、封口、贴标、计量、检测灌装、充填、封口、贴标、计量、检测以及自动包装线上的应用以及自动包装线上的应用，如分流、合流升降、起伏、转向和，如分流、合流升降、起伏、转向和翻身等等。翻身等等。1 典型结构典型结构10 典型瓶罐主体横截面的外廓形状其设计计算模典型瓶罐主体横截面的外廓形状其设计计算模型。基本线条只不过有两种，即圆弧线和直线型。基本线条只不过有两种，即圆弧线和直线。几种典型的瓶罐设计计算模型几种典型的瓶罐设计计算模型11 分件供送装置是整个设备分件供送装置是整个设备(如灌装机如灌装机)的的“咽喉咽喉”，其结构性，其结构性能能的好坏直接影响到产品的质量、工作效率、总体布局和自
10、动化水的好坏直接影响到产品的质量、工作效率、总体布局和自动化水平。设计中应在平。设计中应在满足被供送瓶罐形体尺寸、星形拨轮节距及生产满足被供送瓶罐形体尺寸、星形拨轮节距及生产能力等的条件下，合理确定螺杆直径及长度、螺旋线旋向及组合能力等的条件下，合理确定螺杆直径及长度、螺旋线旋向及组合形式、螺旋槽轴向剖面几何形状和星形拨轮齿廓曲线形式、螺旋槽轴向剖面几何形状和星形拨轮齿廓曲线，进而校核，进而校核瓶罐受螺杆、导向板、输送带等综合作用能否达到给定的速度和瓶罐受螺杆、导向板、输送带等综合作用能否达到给定的速度和间距，减轻冲击、震动、卡滞现象，实现平稳可靠运动。间距，减轻冲击、震动、卡滞现象，实现平稳
11、可靠运动。122 组合特性组合特性 如图所示，圆柱螺杆的前端多是截锥、台形如图所示，圆柱螺杆的前端多是截锥、台形(斜角约为斜角约为3040)，而后端则有同瓶罐主体半径，而后端则有同瓶罐主体半径相适应的过渡相适应的过渡角，以利改善导入效果，缓和输入输出两端的陡振和磨损，延角，以利改善导入效果，缓和输入输出两端的陡振和磨损，延长使用寿命。长使用寿命。13 设螺杆的转速为设螺杆的转速为n，星形拨轮的节距为，星形拨轮的节距为Cb，当瓶罐借输送，当瓶罐借输送带拖动前进时，如果让整个螺杆对它仅起一定的隔档作用，并带拖动前进时，如果让整个螺杆对它仅起一定的隔档作用，并在末端与星形拨轮取得速度的同步，那么应保
12、证输送带速度在末端与星形拨轮取得速度的同步，那么应保证输送带速度v1，螺杆最大供送速度螺杆最大供送速度v3m和拨轮节圆速度和拨轮节圆速度vb均相等，取均相等，取在输入过程中各个瓶罐按规则排列的轴线间距在输入过程中各个瓶罐按规则排列的轴线间距 在某些场合分件供送螺杆的输入和输出部位均用星形拨轮在某些场合分件供送螺杆的输入和输出部位均用星形拨轮与之衔接，因两者具有确定的相位与同步关系，所以无需配备与之衔接，因两者具有确定的相位与同步关系，所以无需配备减速装置。这样，若要求两星形拨轮的节距相等。则所用螺杆减速装置。这样，若要求两星形拨轮的节距相等。则所用螺杆应是等螺距的，否则为增螺距或减螺距螺杆。应
13、是等螺距的，否则为增螺距或减螺距螺杆。142 星形拨轮齿槽形成原理星形拨轮齿槽形成原理 星形拨轮的结构虽然简单，齿槽形状却是千变万化的。如星形拨轮的结构虽然简单，齿槽形状却是千变万化的。如图所示，图所示，a)和和b)适合供送单个圆柱形瓶罐，适合供送单个圆柱形瓶罐，c)适合供送单个长方适合供送单个长方体形瓶罐，体形瓶罐，d)适合供送多个多种体形的瓶罐。适合供送多个多种体形的瓶罐。从制造角度看，从制造角度看，a)最为方便，故应用广泛。拨轮常用不锈最为方便，故应用广泛。拨轮常用不锈钢板或酚醛树脂板制作，成双平放紧固在主轴端部，其高度和间钢板或酚醛树脂板制作，成双平放紧固在主轴端部，其高度和间距可根据
14、被供送瓶罐的主体部位及其重心位置加以适当调整。距可根据被供送瓶罐的主体部位及其重心位置加以适当调整。星形拨轮与弧形导板配合，既可用于输入过程，也可用于输星形拨轮与弧形导板配合，既可用于输入过程，也可用于输出过程，它能使瓶罐以确定间距进行导向、定向和定时传送。出过程，它能使瓶罐以确定间距进行导向、定向和定时传送。15 实用中，多将星形拨轮与分件供送螺杆组合在一起，设拨实用中，多将星形拨轮与分件供送螺杆组合在一起，设拨轮的节圆直径为轮的节圆直径为Db，齿槽齿数为，齿槽齿数为Zb，主轴转速为，主轴转速为nb，则，则16习题习题3：已知一直线位移装置，要实现的工作循环为，快速移动已知一直线位移装置，要
15、实现的工作循环为，快速移动200mm工作进给工作进给100mm快速返回。快速返回。快速移动速快速移动速v1=500mm/min，工作进给，工作进给v2=5mm/min，快，快速返回速度速返回速度v3500mm/min，试确定设计方案，并设计该直，试确定设计方案，并设计该直线位移装置的结构及控制系统。线位移装置的结构及控制系统。(注意低速不得爬行，采用何种驱动方式不限注意低速不得爬行，采用何种驱动方式不限)17分析：分析：要实现直线位移运动，驱动方式有多种形式，要实现直线位移运动，驱动方式有多种形式，如：采用液压驱动方式、步进电机驱动的丝杠螺母方如：采用液压驱动方式、步进电机驱动的丝杠螺母方式、
16、齿轮齿条方式等，但关键问题是要实现进给运动式、齿轮齿条方式等，但关键问题是要实现进给运动中的无爬行，这是问题的关键，其次是运动过程的自中的无爬行，这是问题的关键，其次是运动过程的自动转换。动转换。1 采用液压驱动方式采用液压驱动方式 首先要假定被驱动件负载大小；首先要假定被驱动件负载大小；然后计算液压缸的直径；然后计算液压缸的直径；确定速度调节方案；确定速度调节方案；计算最小稳定流量；计算最小稳定流量；选取流量控制元件；选取流量控制元件；计算泵的流量，并选择油泵型号；计算泵的流量，并选择油泵型号；设计液压缸的密封结构；设计液压缸的密封结构；设计液压控制原理图等。设计液压控制原理图等。182 步
17、进电机驱动的丝杠螺母方式步进电机驱动的丝杠螺母方式 第一步初步设计被驱动工作台的结构尺寸；第一步初步设计被驱动工作台的结构尺寸；计算作用在丝杠上的牵引力；计算作用在丝杠上的牵引力；初选丝杠规格尺寸；初选丝杠规格尺寸；进行丝杠强度和刚度校核；进行丝杠强度和刚度校核；根据快速运动初选步进电机规格及参数；根据快速运动初选步进电机规格及参数；系统惯量计算；系统惯量计算；校核系统是否惯量匹配；校核系统是否惯量匹配；设计传动部分的结构图；设计传动部分的结构图；设计步进电机的控制原理图等。设计步进电机的控制原理图等。19 以液压驱动方式为例介绍其设计方法。以液压驱动方式为例介绍其设计方法。首先要假定被驱动件
18、负载大小首先要假定被驱动件负载大小 设液压缸快速运动时负载为设液压缸快速运动时负载为F1=2000N,进给运动进给运动时综合负载时综合负载F2=50000N。计算液压缸的直径计算液压缸的直径考虑到液压系统的泄漏，系统的工作压力考虑到液压系统的泄漏，系统的工作压力p10.0MPa。20 确定速度调节方案确定速度调节方案 按速比按速比=1.33考虑，则活塞杆直径考虑，则活塞杆直径d=40mm,有杆腔面积为：有杆腔面积为：采用进口节流调速方案。采用进口节流调速方案。21 计算最小稳定流量计算最小稳定流量节流调速元件的最小稳定流量节流调速元件的最小稳定流量Q22.512ml/min 选取流量控制元件选
19、取流量控制元件 调速阀的流量调节范围为：调速阀的流量调节范围为：00.025 l/min.选用北京华选用北京华德生产的力士乐阀德生产的力士乐阀:2FRM6B-20B/3QM.其流量为其流量为:0.0153.0 l/min.可满足要求可满足要求.22 计算泵的流量，并选择油泵型号计算泵的流量，并选择油泵型号油泵流量计算油泵流量计算 Q=Q1+Qy=2.512+1.5=3.012 l/min 式中：式中：Qy-溢流阀稳压时的最小溢流量溢流阀稳压时的最小溢流量 选选合肥长源液压件有限公司合肥长源液压件有限公司生产的齿轮油泵型号为生产的齿轮油泵型号为:CBW-F202.5-CRP,其参数为：其参数为：q=4.0ml/r;p=20.0MPa 计算泵的输入功率，并选择电机型号计算泵的输入功率，并选择电机型号23油泵输入功率计算油泵输入功率计算 选电机型号为选电机型号为Y8024B5N=0.75KW,n=1390rpm。电机功率有一定的储备。电机功率有一定的储备。242526 设计液压控制原理图设计液压控制原理图27 设计电气控制原理图设计电气控制原理图28