酒瓶旋盖机的设计.doc
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1、塔里木大学毕业设计前 言旋盖机是自动灌装生产线的主要设备之一,它是封口机的一种,广泛用于玻璃瓶或PET 瓶的螺纹盖封口。由于螺纹盖具有封口快捷、开启方便及开启后瓶又可重新旋上瓶盖等优点,所以一些不含气的液料,诸如饮料、酒类、调味料等类似瓶包装的封口中大量采用螺纹盖封口。半自动酒瓶旋盖机是利用电机旋转带动底座上升顶紧瓶盖顶端,配合锁口装置自动完成锁盖,使其达到完美的锁盖效果。该旋盖机全部利用机械原理,使用方便,安装简单,具有结构合理、锁口质量稳定、生产效率高、调整方便、维修简单等优点。具有一定的市场潜力及应用价值。关键词:旋盖机;设计参数;构件;结构;计算目 录1绪 论21.1选题依据21.2研
2、究意义21.3国内外相关情况21.4重点研究关键问题及解决思路22酒瓶旋盖机的研制方案32.1酒瓶旋盖机的要求32.2系统方案原理图43结构设计计算53.1传动部分的设计53.2锁盖部分的设计103.3瓶身支撑部分设计113.4机壳设计114各部分结构的校核与计算124.1轴承的校核124.2键的校核134.3轴的计算校核14总 结17致 谢18参考文献191绪 论1.1选题依据包装是根据物体的性能,用适当的材料,容器,施以保护物品的技术。随着市场经济的飞速发展、我国国际化进程的加快以及人们的物质文化生活水平的提高,对包装质量和包装速度的要求不断提高,包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根
3、本保证。包装机械为包装提供重要的技术保障,对包装业的发展起着重要的作用。同时在食品、医药、日用品、化工产品等生产中起着中要的作用。包装机械可以提高劳动生产效率,改善生产环境,降低生产成本,提高产品储运的安全性及档次,增加产品的附加值,从而提高产品的市场竞争力,带来更大的经济效益和社会效益。包装机械行业是一个市场潜力很大的新兴行业,面临着巨大的国内外市场和极好的发展机会。1.2研究意义包装机械为包装工业提供装备机械,影响着各类包装制品工业的技术水平和产品档次,制约着包装工业的发展和速度。长期以来,我国包装机械行业非常薄弱,形不成规模和水平,致使我国包装工业发展极慢。我国包装机械行业在历经了七十年
4、代的起步,八十年代的发展,九十年代由于包装制品发展的需要而实现了高速度发展,但是由于起步迟,起点低,规模小,我国包装机械总体水平要比发达国家落后20年,国内目前需求量的60/%,尤其是技术含量高的技术装备依赖进口。对于包装制品工业,包装机械是我国包装工业的优势。1.3国内外相关情况提高自动化程度是包装机械发展重要的趋势。产品和产量居世界之首的美国十分重视包装机械与计算机紧密结合,实现机电一体化控制,将自动化操作程序、数据收集系统、自动检验系统更多用于包装机械之中。日本则长于微电子技术,用以开那个值包装机械,有效地促进了无人操作和自动化程度的提高。在计量、制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德
5、国也高度重视提高自动化程度。几年前,德国包装机械系统设计时,自动化技术在整个系统操作及运行中还占30%,现在已占到50%以上。1.4重点研究关键问题及解决思路目前国内灌装生产线中广泛使用的旋开封盖口机大多为直线式旋盖机,由于直线式旋盖机是单通道式旋盖,其生产能力受到限制,不能适应高速旋盖的需要;另外,更换瓶子时调整比较困难,无法对 不同高度瓶子实现快速调整后进行旋盖;旋盖头单一,适应能力差,每一种瓶盖就要更换一次相应的旋盖头,既浪费时间,又增大成本。所以各生产厂家的旋盖机在旋瓶盖能力、效率、事宜瓶型、事宜瓶型及自动化程度等方面各有优缺点。为了适应现代包装机高速、高效和高可靠性生产的需要,在广泛
6、吸收国内外先进机型的基础上,设计此了机器。食品原料经加工成成品后,为了能够长期保存,并且便于流通、销售和使用。必须装入相应的容器并封口杀菌,使装入容器内的食品与外界隔绝,不再受到外界空气及微生物的污染而引起腐败。不论是何种容器,铁罐、玻璃罐,或是其他包装材料如铝、塑料等以及由塑料薄膜、铝箔等制成的复合薄膜,如不能严密封口密封,就不能达到常年保存的目的。所以封口是食品加工过程中的主要工序之一。旋盖机是封口机械中的一种。本课题所设计的半自动酒瓶旋盖机,是通过电机带动带轮来传递动力。锁盖通过四个滚丝轮来完成,可以完成不同高度和瓶盖直径的锁盖工作,具有很好的应用价值以及市场潜力。2酒瓶旋盖机的研制方案
7、2.1酒瓶旋盖机的要求2.1.1主要技术参数要求:电源:220V 50Hz功率:370W工作方式:电动封口直径:2535mm瓶盖高度:735mm生产能力:1200瓶/小时左右适用瓶高:70330mm 外型尺寸:7302101050mm 重量:65kg2.1.2 产品设计要求(1)一机多用:利用同一台设备旋不同高度、不同直径的瓶盖,提高设备的利用率; (2)使用安全,维修方便:在整体设计中考虑机器的安装、调整和开机以及设备的维修、保养和维护,使零部件更换方便,尽量做到通用化、标准化; (3)降低成本:为了提高产品质量,要求设备精度和自动化程度高,但设备的售价也相应提高,因此设计时,要结合生产工艺
8、要求,对相关因素进行综合考虑。 (4)旋紧机要合适:过紧则用户不易开瓶,影响顾客使用;过松则不利于密封,造成泄漏影响产品质量。2.2系统方案原理图2.2.1旋盖机的工作原理半自动旋盖机工作过程全部利用机械原理,是利用电机旋转带动瓶身支撑部分顶紧瓶盖顶端,配合锁口装置自动完成锁盖,使其达到完美的锁盖效果; 2.2.2系统方案构成旋盖机主要有四部分构成:传动部分、旋盖部分、瓶身支撑部分、机壳部分,如图2-1所示:图2-1 总体三维图3结构设计计算根据本课题所选的方案,将该半自动旋盖机的结构分为四个部分:传动部分、锁盖部分、瓶身支撑部分和机壳部分。3.1传动部分的设计3.1.1拟定运动方案本旋盖机的
9、传动部分选择电机为动力源,如图 3-1 所示。工作原理:电机1通过带轮经V带将动力传给主轴上的带轮3,带轮3带动主轴旋转。主轴与小齿轮4平键连接,从而带动小齿轮4转动。小齿轮4与大齿轮5啮合,带动大齿轮5转动。小圆轮6与大齿轮表面的圆柱凸轮轮廓相切,所以随着大齿轮5的旋转连杆机构7带动升降轴8上下运动,从而带动瓶身支撑部分8上下运动。一方面,锁盖部分10由于主轴带轮3通过V带连接带轮9传递动力,锁盖部分8旋转,带动滚丝轮12绕轴11公转,从而使瓶盖被滚丝轮12滚丝旋盖,达到完美锁盖的效果。1.电动机 2.小皮带轮 3.大皮带轮 4.小齿轮 5.大齿轮 6.小圆轮 7.连杆机构8.瓶身支撑部分
10、9.带轮 10.锁盖部分 11.主轴 12.滚丝轮图3-1 机构运动简图在本套设备中,待锁盖的酒瓶是随瓶身支撑部分相对锁盖机构上下运动的,而相对瓶身支撑部分静止。而四个滚丝轮没有自转,只是绕旋盖轴公转。因为考虑到瓶身支撑部分每径向进给一次就要完成一次锁盖作业,所以滚丝轮给瓶子必须旋转1圈以上,滚丝轮绕旋盖轴转动的圈数越多瓶口完成锁盖之后就会有一段光边整形,但是若瓶子转动过快则其内装的液体会形成旋转抛物面,易从罐口流出,所以必须选择合适的旋转速度和滚丝轮每一次给瓶子的旋转圈数。设计电机的速度的速度为1400转/min,主轴的转速的速度为: (3-1) 圆柱凸轮的转速为: (3-2)即每分钟支撑部
11、分径向进给119.58次,满足工作能力1200瓶/小时的要求;滚丝轮每次进给,主轴转动圈数为: (3-3)=4.5 r所以每次进给完成锁盖作业后还有几圈可以光边整形。故此传动设计满足设计要求。3.1.2 圆柱凸轮的设计此装置是圆柱凸轮,其目的是使瓶身支撑部分实现升降,如图所示图3-2 圆柱凸轮实物图1.圆柱凸轮 2.小圆轮 3.定位轴 4.连杆机构 5.升降轴 6.瓶身支撑部分图3-3 圆柱凸轮运动简图其运动原理简图如图所示,圆柱凸轮1上的最低点与最高点的竖直距离就等于瓶身支撑部分6径向上下运动的行程距离。4为连杆机构,轴3被固定在机壳上不能运动,轴5只能竖直方向上下运动,所以当大齿轮1(圆柱
12、凸轮)转动时,小圆轮2随凸轮轮廓上下运动,与连杆机构4连接瓶身支撑部分6上下径向给进。所以可得结论: (3-4)式中:d瓶身支撑部分径向上升下降距离3.1.3带传动设计计算(1)确定设计功率PC由机械设计基础表138查得=1.1 PC=P (3-5)=1.10.3=0.33 kw(2)选取V带的型号根据PC和n0由机械设计基础图13-15确定,因工作点处于Z型区,故选Z型。(3)确定带轮基准直径、选择小带轮直径由机械设计基础表13-9确定=80mm验算带速V V=5.78m/s (3-6)在525m/s之间,故合乎要求确定从动轮基准直径查机械设计基础表的13-9取=200mm=2.5=200m
13、m 实际从动轮转速和实际传动比i不计影响,若算得与预定转速相差5为允许。=2OO/80=2.5(误差为0)(4)确定中心距a和带的基准长度Ld初定中心a0本题目没有给定中心距,初步选定中心距 0.7(dd2+dd1)2(dd2+dd1) (3-7)0.7(80+200)2(80+200)196560取=200mm确定带的计算基准长度Lc按式2+(+)+ =1051.6 (3-8)取标准Ld按机械设计基础表的13-9取=200mm表13-2取=1000确定中心距a按机械设计基础式13-16=+=225.8 (3-9)调整范围 amax=a+0.03Ld=255.8mm (3-10)amin=a-
14、0.015Ld=210.8mm (3-11)(5)验算包角180+60 (3-12) =1521200 符合要求(6)确定带根数z按机械设计基础式13-15 Z (3-13)由式13-14单根V带所能传递的功率 =(+ ) (3-14)由机械设计基础表13-7包角修正系数=0.92=(+)=0.62kw (3-15)V带的根数Z=0.33/0.62=0.53取Z=1根(7)确定初拉力F0按机械设计基础式13-1 F0=500(-1)+q (3-16) =47.55N(8)计算轴压力Q按机械设计基础式13-1Q=2F0zsin=95.55 (3-17)3.2锁盖部分的设计3.2.1锁盖部分的机械
15、结构1.小皮带轮 2.定位轮 3.方杆 4.定位套 5.调节螺栓 6.锁紧螺母 7.滚丝轮8.锁口轮9.锁紧螺母 10.压盖头 11.主轴图3-4 锁盖机构工作原理如下:动力传递给带轮1,带轮1与轴11通过平键连接,从而带动主轴11旋转,方杆3绕主轴11公转。当瓶身支撑部分将酒瓶上升到一定高度,瓶盖接触到压盖头10,瓶身支撑部分继续上身,瓶盖对压盖头10有向上的压力,从而推动方杆3上的滚轮2沿轴11向上运动,因为滚轮此时是由小半径圆柱轴运动到大圆柱轴从而使得锁口轮8和滚丝轮7向轴中心靠近,既向瓶盖靠近,滚丝轮7绕瓶盖公转,滚丝轮7内部存在弹簧,将沿着瓶口的螺纹将瓶盖上滚上丝口,从而达到滚丝的目
16、的。同样锁口轮8沿瓶口的轨迹将瓶盖的底边向里压进去,从而实现锁口的目的。在此锁盖机构工作过程中有时存在滚丝轮和锁口轮太靠近瓶盖瓶口,由于压力过大可能会将瓶口打碎,造成危险。所以设置了调节螺栓5,从而使方杆上连接的滚丝轮和锁口轮能够设置靠近和远离瓶口的合适距离,实现完美滚丝锁口的目的。锁紧螺母6可以调节滚丝轮和锁口轮的上下位置,使两轮可以准确无误的沿着瓶口的螺纹轨迹运动,和锁口的位置。3.2.2滚丝轮和锁口轮调整(1)滚丝轮调整:将瓶子放在托架上,托架升至最高点,先松开锁紧螺母6对滚丝轮调节,使两个滚丝轮7(有弹性的)边缘在瓶子的起丝点上,然后松开调节螺栓5,使两个滚丝轮7边缘与盖子相接触,有点
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