旋转灌装机说明书
- 格式：docx
- 大小：699.85 KB
- 文档页数：25
旋转灌装机机说明书
一、 课程设计题目简介
设计旋转型灌装机。在传送带的输送下，待灌装的容器进入工作台，在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等），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8.4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。
图 1
该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数见表。
旋转型灌装机技术参数
方案号 转台直径
mm 电动机转速
r/min 灌装速度
r/min
E 500 960 10
待灌装压盖红酒瓶：
容量：500ml 1234传送带固定工作台转台高：300mm
底直径：60mm
瓶口外直径：29mm;
瓶口内直径：20mm
瓶颈长：75mm
瓶塞：高40mm，上底25mm，下底18mm
二、 功能及装置
1、 输入输出设备
1. 1 方案一：连杆拨动传送装置
如图2，输入时，将一个个待灌装、封口的红酒瓶等距置于传送台上，连杆机构在主动杆的转动带动下，每一个周期齿条上升至传送台高度通过拨齿的前进运动将红酒瓶向前方拨动一个齿距长度，回程之前齿条先向下运动，避免回程时再把红酒瓶回拨。
输出时，当红酒瓶灌装、封口完成后到达输出位置时，此装置与输入同理，将红酒瓶从工作台上拨出至传送台上，实现输出。
优点：间歇步进。
缺点：需要等距放置；要求太过精确；拨动红酒瓶时会产生刚性冲击，不平稳。
图 2
1. 2 方案二：履带传送带装置
如图3，用一个履带传送带装置通过工作台同时作为输入输出装置。待灌装、封口的红酒瓶从输入端放上传送带，传送带上容器以一字排列的形式传送过来进入工作台经过灌装、封口后从工作台输出位直接传送出来，实现成品的输出。
优点：工作难度低，连续不间断。
图 3
由于加工品是红酒瓶，易损，则相比方案一，方案二的履带传送带更加平稳连续，成本底，操作难易度低，故选择方案二为输入输出的最终装置。
2、 工作台
固定工作台为两个半圆，中间相隔间距为传送带宽度，供传送带通过，这样可以使红酒瓶输入时直接进入旋转工作台1号位，经过灌装封口后到达4号位下传送带直接将其输出。这样不需要另外增加拨杆将红酒瓶拨入拨出旋转工作台。
当旋转工作台卡槽进给深度只容许一个红酒瓶进入时，则红酒瓶输入可以不必遵守等间距原则，即使间距小或无间距，第二个红酒瓶也无法进入工作台，使得传送带可以一直连续运转。
如图4：俯视图，上为旋转工作台，下为固定工作台，两工作台之间有间距，起到固定红酒瓶的作用。
图 4 将固定工作台设计的稍大与旋转工作台是为了便于放置挡板以实现红酒瓶的定位。为了使红酒瓶能更好进入工作台卡槽，则应在卡槽上设置倒角。
3、 旋转工作台的间歇运动机构
由于红酒瓶在工作台上进行的灌装和封口工序时都需要红酒瓶停止运动，这就要求了旋转工作台不能连续转动，而是要在加工时停止转动，完成本工作位的工序后继续转动，取需要工作时间最长的灌装时间为停歇时间，间歇机构的主动轮转动的每个周期=停歇时间+转动时间。旋转工作台与从动轮同轴，由从动轮带动转动。旋转工作台的六个卡槽要求间歇机构的主动轮每转六圈带动从动轮转动一圈
3. 1 方案一:不完全齿轮机构
如图5，在不完全齿轮机构中，主动轮1连续转动，当1上的部分齿进入啮合时，使得从动轮2转动，此时旋转工作台旋转，更换工作位；当1的齿轮推出啮合时，1轮的凸位进入2轮的凹位，起到定位作用，从动轮2停歇，即旋转工作台停歇，各工位开始工作。
图 5
不完全齿轮机构优点是设计灵活，从动轮的运动角范围大；它的缺点则是加工复杂，在进入和退出啮合时速度有突变，会引起刚性冲击
3. 2 方案二：槽轮机构
如图6，带有圆柱销的是主动销轮1，具有直槽的是从动槽轮2。主动销轮1顺时针做等速连续转动，当圆柱销未进入径向槽时，槽轮因其内凹的锁止弧被销轮外凸的锁止弧锁住而静止；当圆柱销开始进入径向槽时，两锁止弧脱开，从动槽轮2在圆柱销的驱动下逆时针转动；当圆柱销开始脱离径向槽时，槽轮因另一锁止弧又被锁住而静止，从而实现从动槽轮的单向间歇转动。因为转动工作台要求有六个工作位卡槽，则此槽轮机构设计从动槽轮有六个直槽轮，满足旋转工作台的要求。
槽轮机构的优点是结构简单，制造容易，工作可靠，能准确控制转角，机械效率高；其缺点主要为动程不可调节，转角补课太小，且槽轮在起动和停止时加速度变化大，会产生柔性冲击。
图 6
从功能上来说两种方案均可以，但是方案一的不完全齿轮机构会产生速度突变刚性冲击，方案二的槽轮机构的加速度变化引起的柔性冲击则更优，并且从成本上来说，不完全齿轮制造成本高，槽轮机构结构简单，制造容易，成本低，所以间歇机构选方案二。
4、灌装机
4. 1 方案一：连杆式灌装机
如图7，当旋转工作台转动时，摇杆运动已将滑块推入灌装管，阻塞了灌装管，所以停止灌装，当旋转工作台停止时，摇杆运动使滑块拉出灌装管，使得灌装工序进行，实现灌装。
优点：加工简单，制造成本低
缺点：设计困难；
不能实现长时间定位功能。
图 7
4. 2 方案二：凸轮灌装机
如图8，在旋转工作台转动的同时，凸轮也转至近休区，未将压杆压下，在弹簧的作用下压杆在上方，则压板下的连杆机构被弹簧拉在上方，滑块堵住灌装口，则不进行灌装；旋转工作台停歇的同时，凸轮转出近休区，则将压杆下压，触发连杆，将滑块从灌装口移开，实现灌装工序。
优点：可以实现长时间定位；
设计简单，结构简单，容易实现。 缺点：加工复杂，加工成本高。
图 8
灌装工序要求工作时间内灌装稳定，所以稳定性是主要考虑方面，凸轮机构比连杆机构更能长时间定位，所以灌装工序选用方案二凸轮灌装机执行。
5、压盖封装机
5. 1 方案一：凸轮式压盖机
如图9，当红酒瓶完成灌装时，压盖机的凸轮位于近程端的开始，在转动至封口工位的时间里，凸轮一直处于近程端，直到红酒瓶停在封口工位时凸轮转完近休部分，向着远程端转动，即向下推动压杆和瓶套，瓶套套上红酒瓶颈同时压杆将送过来的木瓶塞压入红酒瓶口，实现压盖过程。
优点：能实现长时间定位；容易实现所要求的工作时间的控制。结构简单，设计容易。缺点：加工复杂，加工成本高；
图 9
5. 2 方案二：连杆压盖机构
如图10，压杆机构与方案一相同，不同的是主动件，方案一中是凸轮，而这里是通过利用摇杆滑块机构实现对压杆的驱动。当旋转工作台工作时，连杆运转至上方，而当旋转工作台停歇，封口工序进行时，连杆向下推压压杆实现封口工序。
图 10
优点：加工容易，加工成本低。
缺点：不能实现长时间定位；
不能准确的分配运动阶段。
对于压盖机构不需要长时间定位，所以凸轮在运转上的优势荡然无存，所以这个方案的选择主要应该考虑成本因素，连杆机构加工容易，加工成本低，所以选择方案二，连杆压盖机构。
6、传动装置
电动机的转速太快，不能直接作为传送装置、间歇机构、灌装装置、封口装置的动力，需要经过对应的轮系传动来减速，从而相应的作为传送装置、间歇机构、灌装装置、封口装置的主动力。
三、灌装机运转流程图及各部分装置运动情况图
图 11 （上图图竖坐标表示工位工作，横坐标单位为秒）
输入
灌装
封口
输出
输入
灌装
封口
输出
图 12
步骤：
1 送入瓶子
2在灌装过程中，是由送入空瓶工位一后，转到工位二停止一段时间用于灌装
3压盖过程中，是由工位二转到工位三，停止一段时间用于压盖
4送出瓶子
四、旋转灌装机示意图
4.1 工作台工作示意图 图 13
工作台上2、3号位进行灌装、压盖工序。
4.2 整体装置示意图
图 14
如图，发动机通过减速装置与主轴相连，带动主轴转动，而输入输出装置、灌装装置、停歇机构、压盖封口装置分别通过相应的轮系传动（即上图的传动1、5、2、3、4）与主轴相连，以对应的转速进行工作，完成完整的生产过程。
五、尺寸设计
转台直径为500mm
电动机转速为960r/min
灌装速度为10r/min（即一个周期停歇时间为5s，转动时间为1s）
5. 1 传动比设计
输入输出装置同为一体，所以输入输出轮的转速相同。设传送带主动轮的直径为100mm，不考虑输入红酒瓶摆放间隙的话，输入（输出）必须在旋转工作台停歇5S内将红酒瓶传入（出）工作台的卡槽内，卡槽深度与酒瓶直径相同为60mm，所以传送带的
线速度>=60/5=12mm/s,
则角速度>=12/50=0.24rad/s,
转速>=0.24*60/(2π)=2.291r/min 所以取转速3r/min
i1=960/3=320
旋转工作台的旋转时间为1秒，停歇时间为5秒，则灌装装置的不灌装时间为1秒，灌装时间为5秒，压盖封口装置的抬起时间大于等于1秒，在停歇的5秒内完成封口压盖。
即这三者的转速相同，并且转动周期为6秒。
周期T=6s
转速=60*1/T=10r/min
i2=960/10=96
5.2 轮系转动设计
（皮带传动传动比i≈2，每级齿轮传动传动比i≤7.5）
i1=320=2*4*4*2*5
i2=96=2*4*3*4
由i1、i2得：取发动机与主轴的传动比i3=2*4=8
