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1、摘要现如今啤酒及其他碳酸饮料在人们的生活中已占据了重要的地位，从而也带动了灌装机械的进展。啤酒灌装是啤酒生产的最终工序，其装备水平直接影响到啤酒的成品质量、本钱、销售效果和企业的经济效益。论文重点围绕啤酒的运送和灌装进展了机构的设计与零件校核。本文首先对所给技术参数包括生产力气、流量、体积等技术参 数进展了整理和计算。考虑到加工过程的高效性和可行性，对整体灌装系统进展了初步的机械构造设计，包括运输机构和灌装机构。然后，针对各个零件的协作关系、强度要求以及寿命要求，对各个机构的零件进展构造以及尺寸的设计，并进展了校核，各个零件均符合要求。最终，对啤酒灌装机系统的安装要求和维护措施进展了简要的阐述
2、，保证系统运行的牢靠与稳定性，满足生产任务的要求。关键词：啤酒灌装机；机构设计；尺寸；校核；安装；维护各位假设需要此设计的全套内容包括二维图纸、中英文假设需要代做也请加上述,代做免费讲解。AbstractNowadays, beer and other carbonated drinks important position in the people”s life, which led to the development of filling machine. Beer filling is the last process in beer production, and the leve
3、l of equipment affects product quality, cost, beer sales and economic benefit of the enterprise directly. This article designs a mechanism focusing on the beer delivery and filling.Firstly,thetechnicalparametersincludingtheproduction capacity,flowrate,volumeandothertechnicalparametersare organizedan
4、dcalculated.Themechanicalstructureofthewhole filling system is designed considering the feasibility and efficiency ofthemachiningprocess,includingthetransportmechanismandthe filling mechanism.Then, the structure and size of each body parts are designed and checked for the cooperation of each part an
5、d meeting strength requirements and life requirements, all parts fit the bill.Finally,theinstallationandmaintenancemeasuresof thebeer fillingmachinesystemarebrieflydescribedin orderto ensurethe reliabilityandstabilityof systemoperation,to meettheproduction requirements.Key-words: beer filling machin
6、e; design; size; check; installation;maintenance目 录I摘要.Abstract .第1章绪论.1.1课题来源及争论的目的和意义11.2国内外在该方向现状及.分.析.1.3主要争论内.容.1.4技术要求.第2章机构整体设.计.2.1设计思想.2.2灌装机构设.计.2.2.1灌装阀设计.2.2.2导轨滑块机构设.计.2.2.3关心零件设.计.2.3运输机构设.计.2.3.1减速机构设.计.2.3.2传送机构设.计.2.4本章小结.第3章零件设计及校.核.3.1主轴设计及校.核.3.1.1主轴尺寸设计计.算.3.1.2主轴材料设.计.III 11334
7、444588999111111123.1.3 主轴校核.123.2 电动机的选.择.123.3 减速机构带传动设计 .错误！未定义书签。3.3.1高速级传送带设计计算 .错误！未定义书签。3.3.2 低速级传送带设计.计.算.133.4 圆柱齿轮的设计及校.核.133.4.1圆柱齿轮的设计计算 .3.4.2圆柱齿轮校核计算 .3.5滚动轴承的选择及校核 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.5.1 主轴滚动轴承的选.择.133.5.2 主轴滚动轴承寿命.计.算.13第4章灌装机系统的安装与维.护.144.1 系统安装.144.2 系统维护.144.3 安全要求.154.4
8、 设计评估与展.望.16致 谢.17参考文献.1821附录.第 1 章 绪论1.1 课题来源及争论的目的和意义现如今啤酒及其他碳酸饮料在人们的生活中已占据了重要的地位，从而也带动了灌装机械的进展。啤酒灌装是啤酒生产的最终工 序，其装备水平直接影响到啤酒的成品质量、本钱、销售效果和企业的经济效益 1-3。世界兴盛国家尤其像美国、德国这样一些啤酒生产大国，气设备制造厂家无不致力于改进和进展一代的啤酒灌装设备。虽然我国现代啤酒机械制造业起步较迟，但从 80 年月开头，通过引进日本和德国技术软件，组织消化吸取，已经能生产出接近国际水平的啤酒灌装机生产线，但是仍存在更深层次进展的问题 4。所以争论包装机
9、械方面的课题对他们个人和社会都有乐观意义，是对学生综合力气的培育和熬炼，尤其是总体设计更是如此。一方面稳固、增长专业学问，培育综合运用学问的力气和动手能力，为以后的工作积存阅历，另一方面也可以在课题上有所觉察、改进、创，提出一些建设性的意见。通过灌装机的设计，把握生产线与专用机构的设计方法，对三维设计软件与二维工程图表达、尺寸与精度设计、工艺、本钱等进展综合性的把握，对提高学生的机械设计力气具有综合熬炼意义。1.2 国内外在该方向现状及分析国外灌装与封口设备向高速、多用、高精度方向进展，目前部分灌装生产线已可以在玻璃瓶与塑料瓶容器聚酯瓶、碳酸饮料与非碳酸饮料、热灌装与冷灌装等不同要求和环境下使
10、用 5-8。目前碳酸饮料灌装机灌装速度最高已达 2023 罐分，德国 H&K 公司灌装机的灌装阀多达 165 头、 SEN 公 144 头、 Krones 公司 178 头，灌装机直径至 5 0.5ml以下。全线的自控水平和全线效率高。在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数，计量准确。集机、电、气、光、磁为一体的高技术产品不断涌现9 。扩大生产规模以猎取更大的经济效益已是当今啤酒生产行业的进展趋势。80年月以来，我国啤酒生产厂家逐步配备力气大于2023 瓶 Hd 、年产 3万吨以上的灌装生产线，啤酒生产企业向大型化展，应当配备相应的大型灌装生产线，目前，国产最大生产力气的灌装线为年
11、产5.6 万吨的 36000 瓶时线，约相当于2 条 20230 瓶时线的产量， 1 条 3 万 6线与 2 条 2 万线相比，厂房面积和装机容量约可削减四分之一，当班操作人可削减近14 。所以，生产规模较大，有条件的啤酒生产企业，都逐步把 3 万 6 线作为更改造或建扩建的首选设备10-11 。当前，不少啤酒厂都把进展规模定位在年产2030 万吨的水平上，如果选用 36000瓶时灌装线，就可以到达生产线数为合理的配置格局。但是，生产规模更大，比方年产35 条这一比较3050万吨的企业，假设照旧配备 30000瓶时灌装线，则显得又不适应。目前，国外已推诞生产力气超过60000 瓶时的全单机生产
12、线，年产量可达10 万吨以上，最大生产力气的单机如192 头的80000 瓶时玻璃瓶灌装机、 16 头的 120230罐时易拉罐灌装机、72023 瓶时的标机；高达市场 8100瓶时的洗瓶机和杀菌机以及产量箱时连续式装卸箱机等亦己投放 12 。假设需要，可以实行双灌装和双标机的布置型式，便可配置成 120230瓶时的生产线。所以我国目前包装机械行业的进展空间比较大，对这行业还应加大科研创的投资13。1.3 主要争论内容1. 整个灌装过程分析。初步设定啤酒灌装步骤分为啤酒瓶输送啤酒灌装啤酒输出，由此初步将机构设计分为两局部运输机构与灌装机构。2. 选择合理的灌装方式，设计灌装阀，并依据灌装阀的工
13、作原理设计分析啤酒瓶的运动轨迹。3. 依据啤酒灌装机要求的生产力气及灌装的啤酒瓶的体积与高度，结合啤酒瓶的运动轨迹，设计灌装机构。4. 选择适合的电机进展机构把握，并依据电机转速设计减速机构，与灌装机构进展合理连接，保证酒瓶的运送效率和灌装效率到达啤酒灌装机的生产力气要求。5. 对机构中主要零件和局部关心零件进展校核，保证强度和寿命要求。6. 对已设计的啤酒灌装工艺中的全部机构进展表示，制出全部构件CAD 二维图，以及整个灌装机的 SOLIDWORKS三维立体图。1.4 技术要求适用瓶径： 80-100 mm 输瓶带高度： 850 mm 自动化程度：半自动第 2 章 机构整体设计2.1 设计思
14、想整体啤酒灌装机的设计，应具有有用性强、自动化程度高、本钱低等特点。初步设计整个灌装设备由灌装机构及运输机构两局部组成，其中灌装机构由灌装阀、主轴、导轨滑块、旋转卡盘等主要零部件组成；运输机构分为三局部传送机构、减速机构以及支撑机构，主要由传送带、减速轮系、电机等零部件组成。2.2 灌装机构设计灌装机构的核心是灌装阀的设计与导轨滑块的设计。其余关心零件包括主轴、托盘、旋转卡盘、主轴支承轴承、主轴支承轴承、轴承端盖、支撑座等。2.2.1 灌装阀设计由于啤酒灌装过程中会产生二氧化碳泡沫影响灌装，所以设计一个常压灌装阀，利用啤酒自重进展灌装，以确保质量6 。灌装阀具体构造如图 2-1 所示。图 2-
15、1灌装机构啤酒灌装阀设计灌装前，阀体最下端注液头、气孔均被滑动套筒封闭，灌装时托盘推动啤酒上升，啤酒瓶嘴压着阀体下端的橡胶圈向上运动，通过阀体内部套筒使弹簧压缩，滑动套筒也跟着向上滑动，此时注液孔、气孔同时启，开头注液。啤酒灌装到确定高度时，啤酒对注液孔液封，停顿灌装。最终托盘带着酒瓶下降，瓶嘴脱离阀体，完毕灌装。2.2.2 导轨滑块机构设计2.2.2.1 导轨设计依据液压确定流速有公式：其中流速，单位流量系数，与阀门或管子的外形有关，本文中取面积，通过阀门前后的压力差，单位液体密度，啤酒密度设为初步 选取 储液箱高度为 500mm，灌 装时选取平均液面高度(2-1)x(t)1000cos(0
16、.157)t(0,2)0.1572y(t )1000sin(0.157)t(0,)0.15720sin( t0.5) 20t(0,1)401.5t(1,1.51)0.157z(t)20sin( t1.5)200.157t( 1.50.1571, 1.5)20.1570t( 1.5,)0.157 0.157导轨 3D 草图如图 2-3 所示：图 2-3 灌装机构导轨 3D 草图导轨的上升、下降轨迹设计成主视为正弦轨迹，俯视为圆弧轨迹的空间曲线以保证冲击减小到最小，由于沿其运动可以确保速度和加速度均不会发生突变。其上升、下降高度由灌装阀以及瓶嘴的尺寸打算，圆周半径由灌装阀的圆周回转半径确定。导轨将
17、四十个托盘的上下运动设计成整体的、不需要人为把握的机构，四十个托盘的运动通过导轨变得更加准确。导轨横截面尺寸如图 2-4 所示：图 2-4灌装机构导轨横截面示意图2.2.2.2 滑块设计依据导轨外形，设计其协作滑块如图2-5 所示：图 2-5灌装机构滑块设计2.2.3 关心零件设计2.3 运输机构设计运输机构由传送机构、减速机构以及支撑机构三局部组成。由于灌装流量缘由，灌装阀绕导轨行进一圈时间为，由此计算得主轴转速为1n26.30.038r / s 2.25 r / min其中传送机构为平带传动，初定带轮直径为300mm ，通过与主轴转速的协作计算，保证平带上啤酒瓶速度与托盘线速度一样，可得带
18、轮转速为。为保证啤酒瓶运送与罐装的协作精度，设计为一个电机进展把握，考虑到电机转速一般较大，故需要设计减速机构对电机进展减速。2.3.1 减速机构设计2.3.2 传送机构设计2.4 本章小结本章依据功能的要求，考虑到本钱、可行性、自动化程度等多方面因素，对于啤酒灌装机进展了初步的机械机构设计，给出了系统的设计总图 2-13 。图 2-13啤酒灌装机构整体装配图啤酒灌装机系统的工作过程如图2-14 所示。图 2-14啤酒灌装机工作流程图由一个电机通过减速机构同时把握主轴和传送机构中带轮的转速，由此保证啤酒生产线上的运送啤酒空瓶效率和啤酒灌装的效率相全都。啤酒瓶由工人放置在传送带上后，又传送机构运
19、送到托盘上，进入灌装程序。此时，旋转卡盘为托盘供给动力，保证托盘在导轨上确定的转速，导轨与滑块此时起到导向作用。通过滑块在导轨上的运动，托盘会推动啤酒瓶在竖直方向上运动，进而挤压灌装阀进展啤酒灌装。当啤酒瓶在导轨上运行确定距离后，啤酒灌装完毕，啤酒瓶与托盘脱离，再次进入传送机构，由传送带送出灌装机系统。第 3 章 零件设计及校核3.1 主轴设计及校核3.1.1 主轴尺寸设计计算主轴是灌装机构中重要零件，在灌装过程中主要起传动与支撑作用。电机通过减速机构把握主轴旋转，主轴通过旋转卡盘可推动托盘绕主轴进展运动，进而使啤酒瓶绕主轴转动。同时，主轴支撑的灌装箱及与其固连的灌装阀也与主轴一起旋转。灌装阀
20、和啤酒瓶与主轴自转角速度始终，保证了灌装的高效率和牢靠性。依据灌装流量的计算，旋转卡盘设计直径为 2m 时，啤酒瓶从上升到下降的时间为2.63s ，啤酒恰好灌装完成。旋转卡盘与主轴进展键连接将此键设为1 号键，外壳通过轴承对主轴进展支撑。为保证轴和装在轴上的零件有准确的工作位置，轴上的零件应便于装拆和调整，且轴应具有良好的制造公益性。设计轴的构造尺寸如图3-1 所示。图 3-1主轴构造尺寸示意图3.1.2 主轴材料设计轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲乏强度，故承受碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是
21、45 钢。在低于 200 摄氏度的工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大，因此在选择钢的种类和打算钢的热处理方法时，主要的依据是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度14。综上所述，考虑到主轴无尘、无腐蚀性、的工作环境，但对强度要求较高，材料选为 45 钢，进展调质处理。3.1.3 主轴校核3.2 电动机的选择生产中一般承受三相沟通异步电动机，其常用电动机的标准见机械设计零件手册。在常常起动、制动及反转的场合，要求电动机的转动惯量小且过载力气大，选用鼠笼或绕线式三相起步电动机。电动机构造有开启式、防护式、封闭式和防暴式。依据防护要求选择 16。电动机的功率选得是否适宜，对其工作和经济性
22、都有影响；如承受额定功率小于工作机要求的功率，就不能保证工作机的正常工作， 甚至日电动机长期过载而过早损坏；假设电动机的额度功率大于所要求的功率，则电动机价格高，容量也未得到充分利用，以致造本钱钱高，而且铺张。通常对在变载荷作用下，稳定、长期连续运行的机械，要求所选用的电动机的额定功率稍大于工作机功率17 。还应查处电动机类型和额定功率、相应的转速和安装尺寸。在一般状况下不必校验电动机的发热和起动力矩。3.2.1 低速级传送带设计计算3.3 圆柱齿轮的设计及校核3.3.1 主轴滚动轴承的选择考虑到上述因素，主轴轴承选为81230推力圆柱滚子轴承，内径为 150mm与轴协作，宽度为50mm 。3
23、.3.2 主轴滚动轴承寿命计算第 4 章 灌装机系统的安装与维护4.1 系统安装灌装机，不要求建筑根底，只需安装在平坦的车间地面上，打好水平基准，保证进瓶带、出瓶带两局部必需处于同一水平基准上25。系统运行之前检查各传动联接件是否运行自如，不得有卡紧干预现象。进液管保证竖直位置以便于排空及空气的排出。确保各支脚的承载负荷均匀。与主机配套的设备，如电控箱、气液把握箱等一般另外安装。4.2 系统维护日常维护保养要各个运动，协作进展润滑；检查设备各零件位置，假设有位置偏差进展即时调整；检查气源压力，如有变化进展调整；开机试运行查看设备运行状态；设备在灌装之前和完毕后，进展卫生处理及润滑，保证设备的卫
24、生标准，对相关模具进展拆洗， 存放 26。设备每 3 个月维护保养需要翻开主机箱，清洁箱内油污及其它杂物； 逐一检查各紧固部件的紧固状况，如觉察松动则马上进展紧固处理； 对灌装机构及各滑动机构加注润滑油进展润滑 27 ；检查电机传送带的磨损状况，更换破损传送带，调整传动带张紧机构， 使之大小适度；对灌装阀进展滤芯排放检查，如有必要予以更换； 调整各部件间隙并加以紧固。设备每年维护保养需要检查把握柜切断主电源对把握箱进展彻底清洁 28 ；检查全部电缆线，如有损坏加以处理或更换；检查线路连接状况，如有松动或锈蚀加以处理；拆解减速机构，将箱体内的润滑油放出；清洗各传动齿轮，对磨损严峻的齿轮予以更换；
25、全部更换的润滑油；检查传动带的磨损程度，假设严峻磨损则予以更换 29。4.3 安全要求1. 灌装机必需要安全接地，第一次使用时需先进展调试根本功能及参数。2. 非专业技术人员，请勿进展胡乱检修工作。3. 在给灌装机做卫生清洁时，请勿对电控柜局部进展直接冲洗。4. 本机各安全系统及装置如防护门、液缸处于正常工作状态时才能启动操作本设备，且记这些装置不能取消或失灵。5. 开机时操作人员要进展检查，看机械内有无异物，刚开启时要进展试机三次，进展观看有无不良。6. 在机器正常工作时，严禁将手或其它物品放入灌装区域。7. 在对机器进展保养及清洁时、须断开气源和电源。8. 本机在修理故障时，须先进展调试修
26、理，不许在不清楚故障时进展拆卸，否则造成无法正常安装及使用。9. 严禁液缸内无任何材料时，连续工作。10. 在停顿加工产品时，要切断设备总电源与气源，否则存在触电危急。11. 本机关闭时，需做好相应的设备清理工作，否则会产生细菌。 304.4 设计评估与展望本文设计的啤酒灌装机系统输送机构与灌装机构由一个电机把握运动，保证了两个组成局部很好的联系性，减小了由不同电机转速不稳或其它因素引起的源头误差，有较高的准确定。导轨的升降设计承受正弦曲线，运动过程中是收到的冲击是柔性的，使托盘及啤酒瓶运行牢靠稳定，增加了灌装机构的可行性与有用性，在实际生产过程中，减小了滑块与导轨的碰撞和磨损，延长了机构的使
27、用寿命。减速机构中轮系和蜗轮蜗杆的设计缩减了机构的占用空间，标准件的使用便于修理和更换，而且齿轮的承载力气大，保证了运送过程的安全牢靠。本文的啤酒灌装机构设计也有一些缺乏有待改进。导轨外形特别，制造过程有一些难度，因其为曲线构造，在与滑块的协作中必需加大滑块的协作孔径使其能够顺当地在导轨上升降，这样就降低了平面运行时的稳定性。初步设计的改进措施为设计为双导轨构造来解决此问题。致 谢本课题是在导师黄博教授亲切关心和悉心指导下完成的，导师以渊博的学识和严谨的治学态度，为学生开拓了争论视野，丰富了专业学问。先生谦逊无私的高尚品质、朴实真诚的做人原则和一丝不苟的敬业精神，对学生将永久的鞭策。在我毕业设
28、计期间，黄博教师在学习、生活上都赐予了我极大的关心和鼓舞。从论文选题、试验仿真到最终论文的撰写，黄博教师都做了悉心的指导，并提出了很多贵重的建议。藉此完成之际，借此时机谨向敬重的黄博教师致以最诚意的感谢 !感谢论文中参考的参考文献的作者；对于供给论文中隐含的上述提及的支持者以及争论思想和设想的支持者表示感谢。特别感谢争论所试验室教师和师兄、师姐为我论文的完成供给了很多帮助。感谢我的同学和朋友的支持和帮助！在求学期间，我的亲属和朋友对我赐予了无微不至的关心，对此，我也表示深深的感谢！参考文献1 周开勤 .机械零件手册 M. 高等教育出版社， 20232 张伟安全自动回转式灌装机 M 轻工机械，
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