稠厚物料灌装机构的毕业设计.docx

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稠厚物料灌装机构的毕业设计

摘要

液料物料（简称液料）灌入包装容器的装置叫做灌装机或灌装设备。

液料依自重即能灌入包装容器如油、酒、果汁、牛奶、酱油、墨水、糖浆、农药等；也有的需要借助外界压力才能灌入包装容器，如番茄酱、肉糜、牙膏、香脂等。

对于低粘度液料，根据是否溶解有二氧化碳气体而分为含气和不含气两类。

对于含气液料，习惯上将不含酒精成分的，如汽水，可口可乐、矿泉水等，称为软饮料，而将含有酒精成分的分为如啤酒，汽酒、香槟酒等称为硬饮料。

液料包装容器主要有玻璃瓶、金属灌，以及用塑料或柔性复合材料制成的各种杯、管、瓶、袋等。

在我国目前仍广泛采用玻璃瓶装各类液料。

这是因为，玻璃原料资源丰富、成本低、化学稳定性好、贮存期长，无毒、易清洗，可回收使用，尤其适合包装高档商品。

而其主要缺点则是较重、破碎率高、搬运不便。

因此，今后宜大力发展轻量瓶及液料软包装。

采用铝质二片罐和铝质瓶虽能较好地克服玻璃瓶所在的缺点，但是它制造工艺复杂，成本高，在国内暂时难以迅速推广。

至于塑料容器，如聚氯乙烯瓶，因含有毒性的氯乙烯单体，不宜用作食品包装容器，而聚乙烯或聚丙烯容器因其阻气性较差，也不宜灌装含气的和易氧化液料。

现今，正致力于研制新型包装材料，如聚酯瓶、共挤复合瓶、复合包装盒等。

采用机械化的灌装方法不仅可以提高劳动生产率，减少产品损失，保证包装质量而且还可减少生产环境和被灌装液料的相互污染。

关键字：

灌装；番茄；机械化

Abstract

Liquidmaterial（orliquid）deviceintocontainerscalledfillingmachineandfillingequipment.Theliquidmaterialaccordingtotheweightcanbepouredintocontainerssuchasoil,wine,fruitjuice,milk,soysauce,ink,syrup,pesticide;othersneedthehelpofoutsidepressurecanbepouredintocontainers,suchastomatosauce,mincedmeat,toothpaste,balsam.Forlowviscosityliquidmaterial,accordingtowhetherthedissolvedcarbondioxidegasintogasandfreegastwo.Withthegasliquid,habits,non-alcoholicingredients,suchasCocaCola,softdrinks,mineralwater,knownassoftdrinks,andalcoholcomponentisdividedintosuchasbeer,champagne,sparklingwine,calledharddrinks.Liquidpackagingcontainerglassbottles,metalirrigation,andavarietyofcup,madeofplasticorflexiblecompositetubes,bottles,bagsetc..InChinaisstillwidelyusedinglassbottlesofvariousliquidmaterials.Thisisbecause,glassrawmaterialsrichinresources,lowcost,goodchemicalstability,longstorageperiod,non-toxic,easytoclean,recyclableuse,especiallysuitableforluxurygoodspackaging.Butitsmaindrawbackisheavy,highcrushingrate,inconvenienttransportation.Therefore,inthefuturetodeveloplightweightandliquidsoftpackage.Theuseofaluminiumtwocansandaluminumbottlecaneffectivelyovercometheshortcomingsofglassbottles,butitscomplicatedmanufacturingprocess,highcost,thetemporarilydifficulttospreadquickly.Asfortheplasticcontainers,suchasbottlesforPVC,vinylchloridemonomercontainingtoxic,shouldnotbeusedforfoodpackagingcontainers,andpolyethyleneorpolypropylenecontainersforitsgasresistanceispoor,notfillinggasandeasyoxidationliquid.Today,iscommittedtothedevelopmentofnewpackagingmaterials,suchaspolyesterbottle,bottle,co-extrusioncompositepackagingbox.

Thefillingmechanicalmethodnotonlycanimprovelaborproductivity,reduceproductloss,ensuremutualpollutionpackingqualitybutalsoreducetheproductionenvironmentandisfillingtheliquidmaterial.

Keywords:

tomato；paste；machine

1绪论

1.1本课题研究的内容和意义

近50几年来，随着生不断促进扩大再生产化、世界化，包装机械正在以非常新的面孔口崛起，得到广大老百姓极大的片偏爱。

现在包装机械的基本含义：

对不一样产量的物品，选用某一样有安全性、装饰性的机械包装物料或容器的包装，而且要运用合理的科技手段进行包装工作，以满足应该达到的产量量和质量，另外想法改善外部的工作结构，降低机械的包装成本，从而在流通领域零售领域的一段过程可以非常轻松储存搬运，以防物品品破损变坏，不破坏环境，不断促进扩大再生产促进增加再生产便于应用和回收废料，有大市场，广开市场，不断促进扩大再生产促进扩大再生产。

无论国内国外，包装机械工作已经涉及到世界各种行业，面广量大，对老百姓的生活、国家贸易国家建设都带来特别大的影响，甚至在现在老百姓生活中出现了过去特别难以想象的新情况:

没有经包装机械销售的商品变的越来越少，并且机械包装上的不好往往会使好的产品得不到好的销售。

所以这样说，在未来，要是没有特别世界化的机械包装就没有商品的生产和销售，可是要是没有先进工科的和科学先进技术的快发展，也不可能出现特别高质量现代化机械包装。

迄今，一些技术特别发达的国家，在食品，医药，轻工，化工，纺织，电子，仪表，和兵器工业部门，已经在很大程度不同的构成了由物料加工处理，中间生产加工和产品机械包装三大重大基本所构成的包装连续不断化和自动生产化生产的过程，有的还将包装材料加工，包装的容器成型以及包装机械成品储存都连接起来构成特别高的流水作业生产线，另外，为使包装机械成品更好地融进市场，大多数配有自动化的仓库，并采用了集装箱的运输。

特别的事实显示，能让包装机械的生产化和电动化，尤其实现具有高度灵活性（或称柔性）的自动化包装线，不仅体现了现代生产的发展动向，同时也获得巨大的经济效益。

1、能增加花色品种，改善产品质量，加强市场竞争能力。

现代机械包装所能完成的劳动动已经特别大远远超出了简单地仿照老百姓的动作，甚至可以说在许多场所用巧和的机械老大方法包装出来的产品，不论在样式，质地精度等方面，大部分是是人工操作没有办法取胜和相当的。

随着产品的不一样化，这各方面越来越受到了老百姓的看中。

另一方面，用机械手代替人手，就足以最大限度地避免操作人员同产品直接接触时可能产生的感染，从而保证食品、药物的清洁卫生和金属制品防锈防蚀。

2、能改善劳动条件，避免污染危害环境。

对有剧毒、刺激性的、低温、潮湿性的、爆炸、发射性的，以及必须放置在暗室中的物品，实现了包装的机械化和自动化，便可大大改善操作条件，避免污染危害环境。

至于对需要进行长期、频繁、重复的以及其他笨重的包装工作，如能实现机械化自动化，则能大大减轻体力劳动强度，增进工人健康和提高生产效率。

3、能节约原材料、减少浪费、降低成本。

有些粉末、液体物料在手工包装过程中容易发生逸散，起泡，飞溅现象，若改为机械包装则会大大减少损失。

4、能提高生产效率，加速产品的不断更新

机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍，几十倍，无疑将是更好的适应市场的实

际需要，合理安排劳动力，为社会创造更多财富。

由此可见，实现包装机械化和建立现代包装工业，乃是关系到国家长远规划的一件大事，也是搞好社会主义四个现代化的一项重要内容。

包装机械的主要特点及发展方向：

包装机械给有关行业提供必备的技术装备，以完成所要求的产品包装工艺过程，为了对包装机械的产生和发展找出规律性认识并制定适当的政策，有必要深入了解它的一些特点。

大学时光，悄然逝去。

在这几年年中，我不仅学到了自己需要的知识，同时也提高了自己的能力。

但是，学到的很多东西毕竟仅仅都是书本上的理论知识，显然和实际有很大的差距。

通过这次的毕业设计，我可以将自己所学到的理论知识更好的与实际相结合起来，从中能够锻炼我的思维能力，同时也是对这些年所学知识的一个综合的运用，同时也为将来要从事的职业打下良好的基础。

毕业设计同样也是大学四年最关键的一个教育环节，在这次毕业设计中，我要能够灵活、系统地运用所学知识，提高自己分析问题、解决问题的能力，培养认真、严谨的学习作风和吃苦耐劳、一丝不苟、严谨的治学态度。

同时，也使自己更加熟练的掌握如何查阅国内为有关的技术资料和文献，从中学会调查、收集、整理比较有价值的资料，在保留同类产品优点的同时，运用新技术、新工艺、新资料、新材料、大胆创新，以弥补同类产品的不足之处，使产品趋于更合理、更先进、更优化、更具有使用价值和良好的经济效益。

1.2国内外的发展概况

包装机械工业的展望：

在世界范围内包装机械工业发展的历史相对比较短些，科学技术相对发达的欧美各国大体上是本世纪初叶起步的，及至50年代发展的更快。

由于社会上积极推动和有力配合，终于逐步地建立起包装材料、包装印刷、包装机械等生产部门与之相适应的科研，设计、情报、教育、学术，管理等组织架构，从而形成了独立完整的包装工业体系，且在整个国家经济中占重要地位。

根据近几年统计资料得知，这些国家包装工业的总产值大约占国民经济总产值的2%左右；其中包装机械占比不大，但是它的发展迅猛。

美国的包装工业发展比较早，门类齐全，基础扎实，水平很高，仅就包装机械制造业而论，实力相当雄厚，其品种与总产值均据世界首位。

由于国内以实现了工业现代化，自选市场蓬勃兴起，客观上要求包装机械沿着自动化发展，并将电子及其他技术广泛应用。

日本的包装工业大体上是从第二次世界大战结束后才开始发展起来的。

因善于引进、模仿、创新、经营，仅用十余年时间就奠定了初步基础。

如今，日本以建立起独立的包装工业体系德国的包装机械工业也非常的发达，现拥有几家堪称世界在最大规模的包装机械制造厂，其包装机械工业仅次于美国，但每年出口总额却比其他国家摇摇领先。

还值得强调的是，它同意大利、法国、瑞典、瑞士等国一样，能够密切结合本国的具体条件实现按机种的专业化生产，以利于充分发挥各自的优势研制高效能的新型包装机来加强实力竞争。

例如德国药品、酒类、日用化品包装机都受到国际青睐。

中国也有着悠久的包装历史。

我国劳动人民对包装的发展曾做出许多杰出的贡献特别是防腐包装，防震包装和礼品包装更带有民族传统特色，一直延续至今。

可是中国包装起步较晚，解放前只有少数啤酒厂、汽水厂、罐头厂、卷烟厂才配备一些包装机械，到了五十年代开始引进仿照，形成小规模的生产能力。

进入70年代，主要由于对外贸易的促进带动了整个行业向自成体系方向的发展。

1980年中国技术协会成立，不就包装总公司也诞生。

此后，在国内举办了包装展览会，学术研讨会，还出版了我国有史以来第一步包装年鉴，及其他包装书刊，这一切标志着中国开创一个崭新的包装历史时期。

近很多年来中国政府采用一系列特别好的政策，以前有很好计划的再造以前遗留下来的特别旧的机械设备，并且采用引来研发相陪合的方法，慢慢提高中国机械包装的生产质量，使广大老百姓人幸福的是通过整个机械行业大整合，以获得非常好的成绩，至今全国已出现一大批机械包装制造研发企业和科教、设计院、生产单位。

新研发出来的有一些机器有的开始面向国外出口。

并且的国家教育部已经明确说了，将机械包装工程专业列入全国高等教育教科书，为正规培养本科包装专业专门人才创造特别好的条件。

今后运用的系统工程观点，进一步统筹规划，分工发展食品、农副产品、还须抓好包装材料加工与成型机械、包装检测装置以及包装机基础件的生产，并且充分利用现有条件全面开展产品的系列化，零部件的通用化和标准化工作，以加速包装机械跟新换代的步伐。

然而从全局看，我的包装工业同国际的先进水平相比依然存在着明显的差距，而且是国民经济中较为薄落的环节。

为尽快改变这种面貌。

1.3本课题应达到的要求

坚持从细节出发，在不断纠错中前进，本课题中主要解决的问题是对灌装阀材料的选择，对数据的整合，对所需零件的选择，对图纸的设计，三维图的整理，一步一步做，不怕出错，在老师指导下一定可以顺利完成，不仅使加工的零件尺寸精度达到图纸要求，这个课题不仅仅是一次毕业设计，更是人生的一段宝贵财富，通过这次设计，在对自己四年专业知识检验的同时也对自己未来的人生发展有重要的意义，做到独立思考，勤奋努力，通过这次毕业设计，更要做好总结，对未来的发展起到了很重要的借鉴作用，最后希望自己通过这次设计能顺利毕业，拿到学位，对自己学生时代画上一个圆满的句号确定设计方案，确定灌装阀的技术参数，电机参数的确定，灌装速度，灌装精度，活塞行程调节装置如何调整长度，在选择灌装阀口径方面，为了防止滴料，提高灌装精度，合理地设计了灌装阀口径，输液管尺寸的确定从储液槽到到灌装机贮液箱的的输液管路一般均用圆管敷设。

设计时，首先要合理选择它的内径和壁厚，圆管壁厚一般根据它的耐压和耐腐蚀等条件，按标准规格选定，其次还有灌装阀的设计，自由度的计算，平面四杆机构的设计与选择，以及运用，另外设计的重要任务是使得灌装阀口径能够优化，不要影响灌装的精度。

定量的方法有3种定量的方法，其他相关的说明，用二维完成装配图，用UG三维完成部分零件图，相关参数的优化。

2总体方案设计

2.1主要组成结构

图2.1（稠厚物料灌装机构）

稠厚物料灌装机构用于软质稠厚物料（如肉糜等）的压力定力灌装。

物料由供料泵通过管道送来，经稳压装置恒压控制后通过管道送来，经稳压装置恒压控制后通过灌装旋塞的定量和通道变换，由充填阀灌入包装容器。

灌装量可通过活塞行程装置调整。

灌装精度：

+—-0.30%

灌装速度：

100灌/分

灌装量：

0-500克

液体物料灌入包装容器内的装置称为灌装机或灌装设备。

液料以自身的粘度的不同，有的借助自重既能灌入包装容器，如油、酒、果汁、牛奶、酱油、墨水、糖浆、农药等，也有的需要借助外界压力才能灌入包装容器，如番茄酱，肉糜，牙膏，香脂等等。

对于低粘度液料，根据是否溶解有二氧化碳气体分为含气和不含气两类。

对于含气液料习惯上将不含酒精成分的，如汽水，矿产水、可口可乐等，称为饮料而将含有酒精成分的，如啤酒、汽酒、香槟酒等，称为硬饮料。

液体包装容器主要有玻璃瓶、金属灌，以及用塑料或柔性复合材料制成的各种环、管、瓶、袋等。

我国目前仍广泛应用玻璃灌装各类液料。

这是因为，玻璃原料资源丰富，成本低，化学稳定性好，储藏期长，无毒、易清洗，可回收使用，尤其适合储藏高档商品。

而主要缺点就是则较重破碎率高，搬运不便。

因此，今后宜大力发展轻量瓶及液料软包装。

采用铝制二片灌和铝制瓶虽能较好的克服玻璃所存在的缺点，但是它制造工艺复杂，成本高，在国内暂时还难以迅速推广。

采用机械化灌装的方法不仅可以提高生产效率，减少产品损失，保证包装质量，而且还可减少生产环境与被灌装液料的相互污染。

它整体上有活塞行程调节装置，定量灌装阀、充填阀。

2.2主要技术参数

表2-1主要参数表

项目

参数

生产率（kg/h）

4～20

灌装的容积（

）

1.75

灌装的产量（kg）

24

物料的粘度（Pa

）

机器的大小（mm）

圆管内径（mm）

30

阀端口流量（m/s）

10

电机（W）

1.75

物料的密度（KG/

）

2.3工作原理与工作过程概述

2.3.1稠厚物料灌装机的工作原理

稠厚物料灌装机用于软质稠厚物料（如肉糜等）的压力定量灌装。

物料由供料泵通过管道送来，经稳压装置恒压控制后通过管道送来，经稳压装置恒压控制后通过灌装旋塞的定量和通道来变换，由充填阀灌入包装容器。

灌装量可通过活塞行程调节装置调整。

第一幅图是摇杆机构，图中由液压缸带动杆的移动导致摇杆摆动致使滑块进行滑动，滑块就在图中相当于齿条，再由齿条带动齿轮进行转动，在看第二幅图中由于通过活塞5往复移动和旋塞8的下部通道送出。

其进出过程是交替进行的。

灌装量受活塞往复进行控制，旋塞8的下部通道送出。

其进出过程是交替进行的。

灌装量受活塞往复控制的，旋塞8的转动则受齿条2控制。

由于旋塞是竖着的，所以侧隙均匀，操作稳定。

物料由上部阀进来，

图2.2（定量灌装图1）

上部的阀口与这个活塞缸对接，此时那个下部阀是被旋塞套给封住，物料不能从下面的阀出来，这个整个过程就如同下图所示，这个过程就收相当于物料从上部阀进来，正好旋转到上部阀与活塞缸对口，物料进去，而正好旋塞套转到下部阀口，套住了，物料不能下去，然后挤压把活塞缸的物料挤出来，此时再转动活塞缸与下部阀口对接，而旋塞套把上部阀口关闭，如此依次循环下去。

图2.3（阀相似）图

图2.4（定量灌装图2）

这个是个摇杆机构，由气缸带动摇杆摆动从而带动连杆，使那个滑块即齿条进行移动，从而带动齿轮转动。

2.3.2稠厚物料灌装机的主要工作过程

活塞行程调节装置是一种具有可移支点的曲柄摇杆机构。

当带有心轴的螺帽3被锥齿轮1通过螺杆2带动向下移动时，活塞轴6的轴向位移量逐渐加大，即活塞行程增加；反之，则位移量逐渐加大，即活塞行程增加；反之，则位移量逐渐减小，即活塞行程减少。

在曲柄带动摇杆7摆动时，由于活塞轴6的轴心线只能轴向来回移动，所以摇杆7除了绕螺帽3上心轴回转外，摇杆7的两侧还沿滑块4的两侧作上下滑动。

图2.5（活塞行程调节装置1）

图2.6（活塞行程调节装置2）

1、锥齿轮2、螺杆3、螺帽4、滑块5、轴套6、活塞轴7、摇杆8、连杆

由曲柄带动连杆，这个锥齿轮转动带动螺杆向下移动，调整活塞杆的行程大小来改变灌装的多，完成整个过程。

3灌装和基本参数计算

3.1灌装

将液料灌入包装容器内的装置称为灌装机或灌装设备。

液料依自身粘度的不同，有的借助自身的重力既能灌入机械包装容器内，如油，酒、果汁、酱油、墨水、糖浆、农药等；也有的需借助外界压力才能灌入包装容器，如番茄酱，肉糜，牙膏，香脂等。

对于低粘度液料，根据是否溶解有二氧化碳气体而分为含气和不含气两类。

对于含气液料，习惯上将不含酒精成分的，如汽水、矿泉水、可口可乐等，称为软饮料，而将含有酒精成分的，如啤酒、汽酒、香槟酒等，称为硬饮料。

液料包装容器主要有玻璃瓶、金属灌，以及用塑料或柔性复合材料制成的各种杯、管、瓶、袋等。

在我国目前还是广泛采用玻璃瓶灌装各类饮料。

这是因为，玻璃原料资源丰富、成本低、化学稳定性好、贮藏期长，无毒，易清洗，可回收使用，尤其适合包装高档商品。

而其主要缺点则是是较重，破碎率高，搬运不便。

因此，今后宜大力发展轻量瓶及液料软包装。

采用铝质瓶虽能较好的克服玻璃瓶所存在的缺点，但是它的制造工艺复杂，成本高，，在国内暂时难以迅速推广。

至于塑料容器，如聚氯乙烯，因含有聚氯乙烯单体，不宜用作食品包装容器，而聚乙烯或聚丙烯容器因其阻气性差，也不宜灌装含气的和易氧化的液料。

现今，正致力于研制新型的包装材料，如聚酯瓶、共挤复合瓶、复合包装盒等。

采用机械化的灌装方法不仅可以提高劳动生产率，减少产品损失，保证包装质量，而且还可减少生产环境与被灌装液料的相互污染。

同时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，基本都由八个部分组成的，又称为包装机械的八大组要素。

它们是机身、控制系统、动力机和传动、成品输送机、主传送系统、被包装物品的计量、包装材料的整理与供、包装执行机构。

3.2灌装机的总体结构

根据包装容器的传送形式，灌装机可分为“直线型”，和“旋转型”两种。

前者，包装容器沿直线做周期性的间歇移动，在停歇时完成灌装，而后者，包装容器绕圆周做等速回转运动，同时进行灌装。

3.1.1灌装方法

由于液料的物理化学性质各有差异，在灌装时，有着不同的灌装要求。

液料由贮液装置（通常称为贮液箱）灌入包装容器常采用如下几种方法。

1、常压法灌装

常压法灌装是在大气压力下，直接依靠被灌装液料的自重流入包装容器内。

常压灌装工艺过程为：

1）进液排气，即液料进入容器，同时容器内的空气被排出；2）停止进液，即容器内液料达到定量要求时，进液自动停止；3）排出余液，即排出器管中的残液，该过程对排气至贮液箱上部气室的那些结构是必需的。

常压法主要用于灌装低不含气的液料，如奶、白颜色的酒、酱油、药水等。

2、等压的方法法灌装

等压的方法灌装利用贮液的箱体上部气室的压缩了空气，给容器内充气，使它们两个内部的压力几乎相等，然后正在被灌装的液料靠自己重力流入这个包装容器内部。

等压法灌装的工艺为：

1）充气的等压；2）进液的回气3）停止了进液4）释放里面压力；即释放瓶颈内残留的压缩的气体至大气体内，以免瓶内突然降压引起大量冒泡，影响包装质量和定量精度。

等压法适用于含气体饮料，如啤酒、汽水等的灌装，以利于其中所含气体CO2的损失。

3、真空法灌装

真空法灌装是在低于大气压力条件下进行灌装。

它有两种基本方式：

一种是差压真空式，让贮液箱内部处于常压状态，而只对包装容器内部抽气，使其形成一定的真空度，液料依靠容器内的压力差，流入包装容器并完成灌装；另一种是重力真空室，让贮液箱和包装容器都接近相等的真空状态，液料靠自重流入该容器内。

目前，国内常用差压真空式，它结构简单，工作可靠。

真空法灌装的工艺过程为：

1）瓶抽真空；2）进液排气；3）停止进液；4）余液回流，即排气管中的残液经真空回流至贮液箱内。

真空法适用于灌装黏度