旋转型灌装机运动方案设计

摘要：旋转灌装机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。所以应采用灌瓶泵灌装流体，并且使泵固定在某工位的上方。采用软木塞或金属冠盖封口，它们可由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在）瓶口。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（锁紧）机构。

关键词：旋转型灌装机 运动 参数

旋转型灌装机也可称为回转型灌装机，一般采用连续式灌注形式，即包装容器在运行中自动完成灌注动作。由于灌装过程中包装容器沿圆周方向作等速回转运动，运动中同时完成灌装和封盖操作，因此旋转型灌装机连续生产，自动化程度高、占地少、生产能力大，生产效率较高；但这类灌装机结构复杂、制造较麻烦。各种类型的液体物料(包括含气液体和不含气液体，低黏度、中等黏度和高黏度的液体)均可以选用合适的旋转型灌装机进行灌装。

设计旋转型灌装机。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，封口等工序为保证这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。

一、初始参数

该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数见表1。

二、运动方案

用蜗轮蜗杆减速，用槽轮机构实现间歇运动，然后利用凸轮进行间歇输液运动，最后采用曲柄滑块机构压盖。涡轮蜗杆减速装置传动平稳，啮合冲击小；槽轮间歇运动机构结构简单，便于加工，机械效率高，并能平稳的实现间歇转位。如图所示：

三、运动循环图

四、凸轮机构设计计算

1．凸轮的运动规律

由于运动需要，在凸轮的一个运动周期内，凸轮有1/3周期处于近修止，且凸轮的行程是70mm。凸轮的轮廓曲线：要求凸轮在退程和回程的过程中，等加速等减速运动。h=70mm，δ0=2π/3ω=2.4πrad/s。推程：要求推杆凸轮先做加速运动，后做减速运动，在加速段和减速段推杆的行程占一半。所以凸轮运动规律方程为：s=C0+C1δ+C2δ2 v=C1ω+2C2ω a=2C2ω2。退程加速度的边界条件为：在始点处δ=0，s=0，v=0；在终点处δ=δ0/2，s=h/2代入公式得等加速度推程阶段的运动方程为：s=31.9δ2，v=481.52δ ，a=3628.8 (δ=0~60º)

同理得，等减速退程段的运动方程为s=70-140(2π/3-δ)2/(2π/3)δ2，v=321(2π/3-δ)，a=-3628.8 (δ=60º~120º)。等加速回程段的运动方程为：s=70-31.9δ2，v=-481.52δ，a=-3628.8( δ=0~60º)。等减速回程段的运动方程为：s=140(2π/3-δ)2/(2π/3) 2，v=-321(2π/3-δ)，a=3628.8，(δ=60º~120º)。

2．凸轮尺寸的确定

（3）由凸轮运动规律知凸轮工作廓线的方程为：

五、齿轮机构的设计计算

1．涡轮蜗杆的设计

2．齿轮设计

六、计算说明书

发动机通过涡轮蜗杆减速：n1:n2=z2:z1=1:20，因为n2=1440r/min所以n1=72r/min，齿轮1通过连杆4将转动传到齿轮5，又通过锥齿轮传到凸轮机构，n8=n7 n7：n5= z5:z7=1:1 n8=72r/min。

齿轮5又通过齿轮11、12和锥齿轮13传递到槽轮14，所以：n12：n5=z5:z12=1:1，n12=72r/min，n12：n13=z13:z12=1:1，n12=n13=72r/min。齿轮12又将转动传递给曲柄16，n12：n16= z16:z12=1:1所以n16=72r/min。

七、其他机构尺寸设计

1．槽轮尺寸设计

由转台形状知，槽轮有6个均布槽，所以运动系数k=1/2-1/z，所以拨盘转角2α=120槽轮槽间角2θ=60中心距L=125，R=Lsinθ=62.5mms= Lcosθ=108.25。

2．传送带的设计

已知转台直径=550mm，灌装速度=12r/min，两瓶子之间的距离l=550/3mm; 传送带的速度=220mm/s，因为n1=72r/min，所以r轴=29.19mm。

3．曲柄滑块机构设计

根据运动需要，设定杆16的长度=50mm，得出曲柄滑块机构的行程=2*l16=2*50=100mm。根据图解法得：

根据瓶口距曲柄中心的高度为160，所以杆18的长度=160-50=110mm。

参考文献：

[1] 孙桓,陈作模.机械原理(第六版)[N].高等教育出版社.

[2] 朱文坚,黄平.机械设计课程设计(第二版)[N].华南理工大学出版社.

[3] 孙德志,张伟华.机械设计基础课程设计[N].科学出版社.

[4] 李柱国.机械设计与理论[N].科学出版社.

[5] 朱家诚.机械设计课程设计[N].合肥工业大学出版社.

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”