完整版啤酒灌装机毕业设计.docx
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完整版啤酒灌装机毕业设计
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发展。
啤酒灌装是啤酒生产的最后工序，其装备水平直接影响到啤酒的成品质量、成本、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行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能力、流量、体积等技术参数进行了整理和计算。
考虑到加工过程的高效性和可行性，对整体灌装系统进行了初步的机械结构设计，包括运输机构和灌装机构。
然后，针对各个零件的配合关系、强度要求以及寿命要求，对各个机构的零件进行结构以及尺寸的设计，并进行了校核，各个零件均符合要求。
最后，对啤酒灌装机系统的安装要求和维护措施进行了简要的阐述，保证系统运行的可靠与稳定性，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
各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英
文如果需要代做也请加上述,代做免费讲解。
Abstract
Nowadays,beerandothercarbonateddrinksimportantpositioninthepeople'slife,whichledtothedevelopmentoffillingmachine.Beerfillingisthelastprocessinbeerproduction,andthelevelofequipmentaffectsproductquality,cost,beersalesandeconomicbenefitoftheenterprisedirectly.Thisarticledesignsamechanismfocusingonthebeerdeliveryandfilling.
Firstly,thetechnicalparametersincludingtheproductioncapacity,flowrate,volumeandothertechnicalparametersareorganizedandcalculated.Themechanicalstructureofthewholefillingsystemisdesignedconsideringthefeasibilityandefficiencyofthemachiningprocess,includingthetransportmechanismandthefillingmechanism.
Then,thestructureandsizeofeachbodypartsaredesignedandcheckedforthecooperationofeachpartandmeetingstrengthrequirementsandliferequirements,allpartsfitthebill.
Finally,theinstallationandmaintenancemeasuresofthebeerfillingmachinesystemarebrieflydescribedinordertoensurethereliabilityandstabilityofsystemoperation,tomeettheproductionrequirements.
Key-words:
beerfillingmachine;design;size;check;installation;
maintenance
目
录
摘要....................................................................................................................
I
Abstract..........................................................................................................
III
第1章绪论......................................................................................................
1
1.1
课题来源及研究的目的和意义
..............................................................1
1.2
国内外在该方向现状及分析.................................................................
1
1.3
主要研究内容.........................................................................................
3
1.4
技术要求.................................................................................................
3
第2章机构整体设计......................................................................................
4
2.1
设计思想.................................................................................................
4
2.2
灌装机构设计.........................................................................................
4
2.2.1
灌装阀设计......................................................................................
4
2.2.2
导轨滑块机构设计..........................................................................
5
2.2.3
辅助零件设计..................................................................................
8
2.3
运输机构设计.........................................................................................
8
2.3.1
减速机构设计..................................................................................
9
2.3.2
传送机构设计..................................................................................
9
2.4
本章小结.................................................................................................
9
第3章零件设计及校核................................................................................
11
3.1
主轴设计及校核....................................................................................
11
3.1.1
主轴尺寸设计计算.........................................................................
11
3.1.2
主轴材料设计................................................................................
12
3.1.3
主轴校核........................................................................................
12
3.2
电动机的选择.......................................................................................
12
3.3
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................................................................
13
3.4
圆柱齿轮的设计及校核.......................................................................
13
3.4.1
圆柱齿轮的设计计算.....................................
错误！
未定义书签。
3.4.2
圆柱齿轮校核计算.........................................
错误！
未定义书签。
3.5
滚动轴承的选择及校核........................................
错误！
未定义书签。
3.5.1
主轴滚动轴承的选择....................................................................
13
3.5.2
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................................................................
14
4.1
系统安装...............................................................................................
14
4.2
系统维护...............................................................................................
14
4.3
安全要求...............................................................................................
15
4.4
设计评估与展望...................................................................................
16
致
谢..............................................................................................................
17
参考文献..........................................................................................................
18
附录..................................................................................................................
21
第1章绪论
1.1课题来源及研究的目的和意义
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发展。
啤酒灌装是啤酒生产的最后工序，其装备水平直接影响到啤酒的成品质量、成本、销售效果和企业的经济效益[1-3]。
世界发达国家尤其像美国、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发展新一代的啤酒灌
装设备。
虽然我国现代啤酒机械制造业起步较迟，但从80年代开始，通过引进日本和德国技术软件，组织消化吸收，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发展的问
题[4]。
所以研究包装机械方面的课题对他们个人和社会都有积极意义，是对学生综合能力的培养和锻炼，尤其是总体设计更是如此。
一方面巩固、增长专业知识，培养综合运用知识的能力和动手能
力，为以后的工作积累经验，另一方面也可以在课题上有所发现、改进、创新，提出一些建设性的意见。
通过灌装机的设计，掌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、成本等进行综合性的掌握，对提高学生的机械设计能力具有综合锻炼意义。
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、高精度方向发展，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用[5-8]。
目前碳酸饮料灌装机灌装速度最高已达2000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，计量精确。
集
机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现
[9]。
扩大生产
规模以获取更大的经济效益已是当今啤酒生产行业的发展趋势。
80
年代以来，我国啤酒生产厂家逐步配备能力大于
2000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，应该配备相应
的大型灌装生产线，目前，国产最大生产能力的灌装线为年产
5.6万
吨的36000瓶时线，约相当于
2条20000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减少四分之一，当
班操作人可减少近
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线作为更新改造或新建扩建的首选设备
[10-11]。
当前，不少啤酒厂都把发展规模定位在年产
2030万吨的水平上，如
果选用36000瓶时灌装线，就可以达到生产线数为
3~5条这一比较
合理的配置格局。
但是，生产规模更大，比如年产
3050
万吨的企
业，若仍然配备30000瓶时灌装线，则显得又不适应。
目前，国外
已推出生产能力超过
60000瓶时的全单机生产线，年产量可达
10万
吨以上，最大生产能力的单机如
192头的
80000瓶时玻璃瓶灌装
机、16头的120000罐时易拉罐灌装机、72000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]。
如果需要，可以采取双灌装和双标机的布置型式，便可配
置成120000瓶时的生产线。
所以我国目前包装机械行业的发展空间
比较大，对这行业还应加大科研创新的投资[13]。
1.3主要研究内容
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部分——运输机构与灌装机构。
2.选择合理的灌装方式，设计灌装阀，并根据灌装阀的工作原理
设计分析啤酒瓶的运动轨迹。
3.根据啤酒灌装机要求的生产能力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.选择适合的电机进行机构控制，并根据电机转速设计减速机构，与灌装机构进行合理连接，保证酒瓶的运送效率和灌装效率达到啤酒灌装机的生产能力要求。
5.对机构中主要零件和部分辅助零件进行校核，保证强度和寿命要求。
6.对已设计的啤酒灌装工艺中的所有机构进行表示，制出所有构件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设计思想
整体啤酒灌装机的设计，应具有实用性强、自动化程度高、成
本低等特点。
初步设计整个灌装设备由灌装机构及运输机构两部分
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；运输机构分为三部分——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。
其余辅助
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，利用啤酒自重进行灌装，以确保质量[6]。
灌装阀
具体结构如图2-1所示。
图2-1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，开始注液。
啤酒灌装到一定高度时，啤酒对注液
孔液封，停止灌装。
最后托盘带着酒瓶下降，瓶嘴脱离阀体，结束
灌装。
2.2.2导轨滑块机构设计
2.2.2.1导轨设计
根据液压确定流速有公式：
（2-1）
其中——流速，单位
——流量系数，与阀门或管子的形状有关，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
400mm，灌装阀高度为100mm，故喷头到液面平均高度为500mm。
阀门前后压力差为
pgh10039.80.54.915MPa
则啤酒经过灌装阀后的流速为
v0.65010624915
95ml/s
1003
每瓶啤酒容积约2500ml，故每瓶啤酒灌装所需时间为
初步设想啤酒瓶跟随滑块在导轨上运动，导轨俯视为圆形导
轨，输送带与输出带之间相距90°，则灌装时间为周期的0.75倍。
导轨有上升和下降，时间约为4s，故啤酒瓶绕过导轨需要30s，整个
周期为40s。
生产能力要求为3000～4000瓶时，即0.83～1.1瓶s，不妨设为
生产1瓶所需时间为1s。
则一周需要灌装阀的数量为40。
若用四十
个电机控制四十个灌装阀的上下移动，定会使整个装置变得繁琐无
比，且成本巨大。
故依据机械原理所学，滑块在正弦曲线轨道上运
动，速度以及加速度均不发生突变，冲击比柔性冲击还小，所以将
轨道上升和下降部分设计成俯视图为圆周运动，正视图为正选上
升、下降的空间曲线路径。
导轨截面形状尺寸直接影响着导轨支架
和导轨滑块的形状尺寸，在综合考虑后，最终导轨、导轨支架、导
轨滑块的形状尺寸如图2-2所示。
图2-2灌装机构导轨设计
此导轨的空间设计函数为：
x（t）
1000cos（0.157
）
t
2
）
（0,
0.157
y（t）
1000sin（0.157
）
t
（0,2
）
0.157
20sin（（t
0.5）
）20
t
（0,1）
40
t
1.5
1）
（1,
z（t）
0.157
20sin（（t
1.5
1.5））20
t
（1.5
1,1.5
）
0.157
0.157
0.157
0
t
（1.5
2
）
0.1570.157
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，因为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
尺寸决定，圆周半径由灌装阀的圆周回转半径确定。
导轨将四十个
托盘的上下运动设计成整体的、不需要人为控制的机构，四十个托
盘的运动通过导轨变得更加精确。
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
根据导轨形状，设计其配合滑块如图2-5所示：
图2-5灌装机构滑块设计
2.2.3辅助零件设计
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部分组成。
由
于灌装流量原因，灌装阀绕导轨行进一圈时间为，由此计算得主轴
转速为
n
1
0.038r/s2.25r/min
26.3
其中传送机构为平带传动，初定带轮直径为300mm，通过与主
轴转速的配合计算，保证平带上啤酒瓶速度与托盘线速度相同，可
得带轮转速为。
为保证啤酒瓶运送与罐装的配合精度，设
升级会员 