单列灌装机的总体设计

2 单列灌装机的总体设计2.1 灌装机的设计原则1) 保证高的生产率。提高生产率是尽可能缩短空程时间, 减少循环外的损失。2) 保证产品质量。高的生产率是以保证产品质量为前提条件的，设计时应满足工艺要求。保证产品的清洁卫生。3) 扩大机器使用范围的可能性。设计的自动机应该考虑到同类产品的规格调整范围，以满足各种需要，同时尽量使调整方法简单方便。4) 改善劳动条件。尽量减少工人的劳动强度，避免身体受损。5) 降低成本。在设计中，尽量采用系列化，通用化，标准化的要求，采用简单有效的结构和常用的材料以降低成本费用。2.2 单列灌装机的工作原理 首先瓶子由链道输入，经过分瓶螺杆将瓶子送入星型拨轮中，星型拨轮旋转，经由过渡板，将瓶子拨入位于大转盘上可升降的瓶托上，在瓶托托起瓶子与灌装阀绕主轴旋转的同时，并沿凸轮机构开始上升。升到最高点时，灌装阀打开开始灌液，灌液结束后，再沿凸轮机构下降，降至最低点，再经由星型拨轮将瓶子拨出大转盘拨到链道上，瓶子由链道输出，完成一次灌装过程。2.3 单列灌装机总装配尺寸的设计灌装机的灌装原理图如下：图 2.1 灌装机原理图2.3.1 确定灌装机的节圆直径首先根据生产能力的计算:由公式 Q=60 nj其中 n-主轴转速Q-生产能力，为 24000 瓶/小时j-头数，为 40 头则 n=Q/j=24000/6040=10r/min有上式可见,欲提高灌装机的生产能力就必须增加头数 j,增大转速 n。但是,若采用增加灌装机头数的办法来提高生产能力,那么支撑全机灌装阀和托瓶机构的转盘直径就要相应增大,这不仅使机器庞大笨重,而且在主轴转速一定的情况下,还必须考虑到,托瓶台上的瓶子在处于自由状态时,饶立轴旋转所产生的离心惯性力必须小于瓶底与托瓶台之间的接触摩擦力。否则,瓶子将会沿其运动轨迹的切线方向被抛出,从而影响正常操作。据此,可求灌装头中心对主轴的半径 R 必须满足的条件:R900gf d/ n (2.1)2其中 f d-瓶底与托瓶台之间的滑动摩擦系数。取摩擦系数 fd=0.3R900gf d/ 2n =900100.3/3.14210 2.732730mm大转盘节圆周长的最小值为两瓶之间无缝隙：Cmin=4070=2800mmR= Cmin/2 =2800/23.14=445.86mm445.86mmR2730mm半径 R 太大，整个工作台的面积就达，浪费空间，材料，动力。半径 R 太小，满足不了灌装时间，星型拨轮的转轴与大转盘边沿可能产生干涉。两瓶的间距在可以同时拿下两瓶时最合适，在同时拿下两瓶时入手所需距离为 70mm，瓶的直径为 70mm。两瓶节距为 140mm,则灌装阀的节距为 140mm。转盘周长 C=14040=5600mmR=5600/2 =5600/23.14=891.7mm其中圆整：R=900mmC=29003.14=5652mm 灌装阀间距为 A=5024/40=141.3mm转盘工作台的节圆直径为 Dd=1800mm周长为 C=5256mm灌装阀间距为 A=141.3mm2.3.2 确定大转盘与星型拨轮之间的传动比a.假设大转盘与星型拨轮之间的传动比为 1：4则星型拨轮齿数 Zb=10,转速 n=40r/min。D b=AZb/ =450mm (Db为星型拨轮的节圆直径)A b= Db /10=141.3mm （A b 星型拨轮的齿槽节距）A = A b传动比为 1：4 符合要求。b.假设大转盘与星型拨轮之间的传动比为 1：5则星型拨轮齿数 Zb=8,转速 n=40r/min。D b=AZb/ =360mm (Db为星型拨轮的节圆直径)A b= Db /10=141.3mmA = A b传动比为 1：5 符合要求。c.若传动比太小，星型拨轮直径大，浪费材料，空间，故不满足要求。 若传动比太大，星型拨轮转速太高，瓶子已被抛出，传动不平稳，故也不满足要求。综上所诉，传动比为 1：4 或 1：5。类比与同类的灌装机，故选传动比为 1：5。所以星型拨轮的节圆直径 Db360mm，齿数 Zb=8。2.3.2 确定齿轮齿数类比同类灌装机的模数范围，取模数为 3。由于大齿轮和小齿轮的啮合与大转盘和星型拨轮的啮合条件相同。所以大齿轮的节圆直径与大转盘的节圆直径相同为 1800mm。小齿轮的节圆直径与星型拨轮的节圆直径相同为 360mm。D=M*ZZ 1=Dd/m=600Z 2=Db/m=120符合要求。2.3.2 确定无瓶区角度及灌装时间a.设由大转盘中心到星型拨轮中心距离为 n,两星型拨轮之间的距离为 m，大转盘垂直到星型拨轮的距离为 P,无瓶区角度为 。设两星型拨轮之间的弧形挡板最短距离为 d=20mm,验证弧形挡板的强度（由作支撑系统的同学验证） ，经验证其强度满足要求。m=2R 1+d=2180+70+20=450 (R1为星型拨轮半径， 为瓶直径)n=R + R1=900+180=1080 (R 为大转盘半径)Sin/2=m/2/n=0.2083/2=12.0212 =24 b.大转盘绕主轴转一周所需时间为 T1=60/n=60/10=6s无瓶区所占时间 T1为：T 1 /T/360 T 10.4s根据总灌装时间及灌装机的总体考虑，定升瓶时间为 T2=0.3s，降瓶时间为 T3=0.2s。 灌装区所占时间 T4T- T 1 -T2 -T3同类灌装机定量灌装阀的流速一般为 100120ml/s灌满 450 ml 的瓶子所需时间为 4.5s3.75s。灌装区所占时间 T4至少要大于 3.75s。T 4T- T 1 -T2 -T36s-0.4s-0.3s-0.2s5.1s3.75s符合灌装要求。c.但是在实际设计中，弧形板最短距离 20mm 虽然满足要求，但在视觉上却感觉不美观，故把其距离加大至 300mm,计算出无瓶区角度约为 40 ，两星型拨轮之间的距离为 739mm。无瓶区所占时间 T10.67s灌装区所占时间 T4T- T 1 -T2 -T34.833.75s满足工作要求。2.4 单列灌装机无压力输瓶系统的设计2.4.1 分瓶螺杆的方案确定进出瓶系统按照灌装的工作要求是准确地将待灌瓶送入自动机，以保证灌装机正常的有秩序地工作。洗刷干净的待灌瓶由传送带送来后，为了防止挤坏、堵塞和准确的送入自动机，因此必须设法使瓶子单个的保持适当的间距以适应的速度送进。目前，瓶子的定时给进多采用拨盘式或螺旋输送器等限位机构。a. 方案-花盘式限位机构如简图示，其工作过程如下：当推瓶板 7 向前运动时，将待灌瓶推向灌装工作位置。这时虽然推瓶板拨动了上拨盘 6，由于固定于下拨盘的销子 8 处在上拨盘的滑道中，故销子 8 不动，杠杆 4 也不动，当推瓶板返回时，又拨动上拨盘，此时销子处于上拨盘滑到的尽头处，因此销子再上拨盘带动下运动，下拨盘因此顺时针转动。下拨盘 9 的拨杆拨动杠杆 4，使其左端离开棘轮 2。于是，待灌瓶在传送带的推动下逐个进入限位花盘 1 齿间并且带动它传动。当限位花盘拨过 5 个瓶时，棘轮被杠杆卡住，不在继续送瓶，这样进行重复动作，即可每次 5 瓶进行送瓶灌装工作。图 2.1 花盘式限位机构1限位花盘 2棘轮 3待灌瓶 4杠杆 5弹簧 6上拨盘 7推瓶板 8销子 9下拨盘 10轴 11底座b.方案二-螺旋限位机构在包装工业领域内，现以广泛应用多种类型的分件供送螺杆装置，可按某种工艺要求将规则或不规则排列的容器、物件以确定的速度、方向和间距分批或逐个地送到给定的工位。本设计主要用来分件单列供送正圆柱形的典型组合装置，此分件供送装置是整个灌装设备的“咽喉” ，其结构特性的好坏直接影响到产品的质量、工作效率、总体布局和自动化水平。如图示，圆柱螺杆的前端多呈截锥台形（斜角约为 3040） ，而后端则有同瓶主体半径相适宜的过渡角，以利改善导入效果，缓和输入输出两端的抖振和磨损，延长使用寿命。同时为了使待灌瓶逐个依次顺利导入螺旋槽内，增速达到预定间距借助拨轮有节奏地引导到包装工位，因此将螺杆应用于高速分件定时供送，因此在面对爆瓶现象和“局部断留”这些复杂的工作状况，为了更好的实现缓冲和“定时整流”的目的，对此分瓶螺杆来说就不宜采用螺距全是Cb的等螺距螺杆，从而采用螺旋线最标准的组合模式：1) 输入等速段，螺距小于 Cb助于稳定的导入；2) 变加速段，加速度由零增至某最大值，以消除冲击；3) 等加速段，与输送带拖动瓶罐的摩擦作用力相适应，才用等加速运动规律使之增大间距，可保证在整个供送过程中与螺旋槽有着可靠的接触点而不易晃动和倾倒。4) 输出等速段，螺距等于 Cb，以改善星形拨轮齿槽的结构形式及其啮入状态，这对供送异性瓶罐尤为重要综上，本设计采用三段式组合螺杆作为限位机构。机构图示如下：2.4.2 分瓶螺杆的设计计算略，详见设计无压力输瓶系统同学的论文2.4.3 链道的主要参数设计计算a.链条的分类与方案选择链条分为：传动链和输送链输送链分为：1) 长节距滚子输送链，主要用于板条式、网到带式或其他形的输送机；2) 短节距滚子输送链，应用广泛，尤其适用于那些链条强大、精密、尺寸紧凑、运转平稳的场合；3) 双节距滚子输送链，应用场合同上，但比它轻；4) 铰卷式平顶输送链，广泛应用与灌装生产线，输送容器；5) 顶板式滚子输送链，应用同上，但适合于直线型输送，要求运转平稳和载荷更大的情况；6) 易拆链，低速长距离的空间悬挂输送装置的牵引构件；7) 双铰接链，轻型悬挂装置；8) 埋刮板输送链，埋刮板输送机的主要装置9) 通用焊接弯板链，重载、低速、冲击等场合；10) 牵引用焊接弯板链，输送散装物料，钢制套筒链，提升机主要部件板式链，起重和平衡装置。综上所述：此输瓶系统适合用铰卷式平顶输送链，广泛应用与灌装生产线，输送容器。此平顶链又分为单铰卷式和双铰卷式两种形式，其中单铰卷式适合尺寸较小的容器，所以选择单铰卷式平顶输送链。2.4.4 护瓶挡板的选择分瓶螺杆安装在输送链道的一侧，护瓶挡板安装在输送链道的另一侧。护瓶挡板起到一定限位作用，使瓶子紧贴螺杆导槽顺利输入。护瓶挡板中安装一个限位开关，当瓶子过大或出现堵塞现象时，挡板受压一一侧为转轴向外移动，触动限位开关，通过电控令分瓶螺杆停转，从而避免机器发生故障。2.5 单列灌装机拨瓶机构的设计2.5.1 拨瓶轮方案确定拨轮的设计是灌装机设计中的一部分。拨轮常用不锈钢或酚醛树脂板制成，成双手状紧固在主轴端部，其高度和间距可根据被供送瓶罐的主体部位及重心位置加以调整。星形拨论与弧形导板相配合，既可用于输入过程，也可以用于输出过程，它能使得瓶罐以确定间距导向，定向和定时传送。星形拨轮虽然结构简单，齿槽形状却是千变万化的。常用星形拨轮如图2.2 所示。 （a）和（b）适合供送单个圆柱形瓶罐， （c）适合供送单个长方体形瓶罐， （d）适合供送多个多种形状的瓶罐。从制造角度来讲， （a）最为方便故应用广泛。图 2.2 常用行星拨轮形状上述的四种形状都能满足将灌装容器送入灌装机中瓶的升降机构要求，但是性能、结构、经济以及稳定性的要求不同，要确定那种方案必须根据设计的要求而定。在这次课题中省略了分件供送螺杆装置，瓶子从输送带送过来将堆挤到一起，因此就应该设计相应的可以起到瓶的限位机构的作用。这就要求在设计拨轮槽时采用一定弧度可以起到限时、限位的作用。如图：图 2.3 行星拨轮最终方案2.5.2 拨瓶轮主要结构参数设计计算a.单列拨瓶轮齿槽数（齿数）确定根据前一节传动比 i1：5可知拨瓶轮齿槽数（齿数）为 8。b. 拨瓶轮节圆半径的确定根据前一节可知拨瓶轮节圆半径为 Rb=180mm,A=141.3mm。c. 拨瓶轮其它尺寸的确定在该课题中灌装容器是啤酒瓶，因此拨瓶轮的材料在选择上应选用对酒瓶不会造成有磨损，击碎的现象。选用尼龙 1010 材料。拨瓶轮如图 2.4 所示:图 2.4 拨瓶轮结构图拨轮中的尺寸上下星形拨轮高度 h 和齿槽半径 Rc 均由容器瓶的高度和直径来确定。它与灌装机中拨轮盘花齿尺寸有关，拨轮的尺寸以能很平稳地输送瓶子为原则，可用类比或实验来决定。设计时尺寸 Rc 地决定方法；因为 Rc 与灌装机主体中地拨瓶轮花盘有关，若拨轮外接圆与灌装机主体中拨瓶花盘地外接圆相切时 Rc 等于瓶子半径；若与灌装机主体中拨瓶花盘地外接圆相交，则尺寸Rc 大于瓶子的半径。而且拨轮在往灌装机大转盘拨瓶子的时候，为了能使瓶子均匀稳定地输送到大转盘而不被拨回来，尺寸 Rc 也应大于瓶子的半径，这可以由实验结果得知。由已知给定的参数瓶子半径 R35mm，则可确定尺寸RcR+(23)mm，即 Rc37mm。h 的高度是由瓶高来确定的，瓶子确定的高度是 200mm，拨瓶轮的厚度可以根据设计时按设计者给定的值。上图拨瓶轮给的厚度是 10mm，容器瓶从输送带过来瓶底离下拨瓶板的距离确定为 40mm，直径为 70mm 的瓶身高出上拨瓶板为 25mm，保证瓶子的重心在两齿的中心附近。经过估算瓶子中心大约在从瓶底向上 90mm 左右，重心到瓶颈的距离为 70mm,到瓶底距离为 90，为了让出瓶底的一些商标等字体要让出 20cm。所以上下拨瓶轮距离为 100mm。2.5 单列灌装机灌装系统的设计2.5.1定量方法的选择本次设计的灌装方式为定量灌装，准确的定量灌装不但与产品的成本有着直接的关系,同时也影响产品在消费者心中的信誉。包装物品的定量一般有重量定量和容积定量两种。重量定量由于要增添秤等计量衡器,所以机器的结构比较复杂,适用于比重经常变化的固体物料,且往往要配置一套电路用以机电配合;容积定量机器的定量结构比较简单,一般不需电路配合。液体产品一般易采用容积式定量,常见的有如下三种方法:1) 定量杯定量法：这种方法是先将液体注入定量杯中进行定量,然后再将计量的液体注入待灌瓶中,因此,每次灌装的容积等于定量杯的容积。要改变每次的灌装量,只需改变调节管在定量杯中的高度或是调节定量杯活动量杯于固定量杯的相对位置即可(如本设计).这种方法避免了瓶子本身的制造误差带来的影响,故定量精度高。2) 定量泵定量法：这是一种采用压力法灌装的定量方法,一般由动力控制活塞往复运动,将物料从贮料缸吸入活塞缸,然后再压入灌装容器中,由此每次灌装物料的容积用活塞往复运动的行程来控制。对于这种定量方法,若要改变每次的灌装量,则只需设法调节活塞的行程。3) 控制液位高度定量法：这种方法是通过控制被灌容器中液位的高度以达到定量灌装的目的。因为每次灌装的液料容积等于一定高度的瓶子内腔容积,故习惯称它为“以瓶定量” 。该法结构比较简单,不需要辅助设备,使用方便,但对于要求定量准确度高的产品不宜采用,因为瓶子的容积精度直接影响灌装量的精度。定量方法的正确选择,主要应考虑产品所需要的定量精度,如我国对 640 毫升啤酒部颁标准为10 毫升,国外为3 毫升。对瓶装酒类等按高度定量的产品,最好不超过 1.5 毫米,容积误差最好控制在0.4,越是名贵的产品,显然其误差应越小。定量方法的正确选择,还应考虑到液料本身的工艺性,例如对含气饮料灌装若采用定量杯定量法,则贮液箱内的泡沫反倒可能降低定量精度,因此,在这种情况下,一般以采用控制液位高度定量为好。定量杯定量法避免了瓶子本身的制造误差带来的影响,定量精度高，结构简单.对于常压灌装为保证灌装精度，控制设备成本，本灌装机采用定量杯定量。2.5.2 灌装系统的工作原理本次设计的液体灌装机为常压式，当灌装阀阀头与瓶口接触后，灌装瓶继续上升压缩弹簧,弹簧压缩至一定程度开始输液管上升,液体灌装开始，同时灌装瓶中的空气从灌装阀头内设置的排气孔排除,当待灌瓶被灌满时，液体灌装过程自动停止，灌装瓶升降台向下运动，使待灌瓶与灌装阀端口橡胶皮垫脱开。2.5.3 灌装系统的主要参数的设计计算a. 灌装阀的尺寸形状设计由于包装瓶口内径为 16，那么灌装阀外径必须小于 16，为了避免灌装阀灌装时由于瓶子位置放置不准确而碰到瓶子，灌装阀注液管外径设计为 14，单边留 1的距离。经计算注液端孔口直径要不小于 ，为了达到充分灌装，所以设计输液管管口直径为 12，其上分布四个输液孔。与贮液箱相联的进液口，为了满足输液管口的流量充足，满足灌装时间要求,设计为直径 44的孔。阀体总长设计为 272，由 4 个 M8 的螺栓固定在贮液箱上，灌装阀体设计 4 个螺栓孔，孔径为 8。阀体与贮液箱装配的直径为 136。由于本灌装机为酒类灌装机，阀体材料要求有很高的防锈性能，常用的材料有黄铜和不锈钢，为了节约成本，选用不锈钢，牌号为 1Cr18Ni9Ti。阀体草图如下： b.排气管主要尺寸及材料的确定抽气管外径设计为 8，为了实现快速抽排气以节省抽气时间，减少灌装时间，内径设计为 4，保证了排气的速度。为了使排气管高出贮液箱液面，抽气管的长度为 515。材料仍选用不锈钢，牌号为 1Cr18Ni9Ti。c.阀头与橡皮垫的设计阀头外径尺寸为 60，外层采用不锈钢,内层采用橡皮垫，由弹簧和输液管下端的堵头固定在阀体上。橡皮垫外径为 50，内部加工成图 3.1 所示形状,起导向作用.橡胶垫与外层的不锈钢用胶接的方式配合，胶接剂的牌号：铁锚（JF-1）酚醛-缩醛-有机硅高温胶。封盖材料选用不锈钢，牌号为204F1Cr18Ni9Ti。d. 阀口通流截面面积的设计。本次设计的常压定量灌装机所灌装的瓶子为 500 毫升，有效灌装量 450 毫升,而带动升降台凸轮将升降台推到最高处（待灌瓶口与灌装阀端口的橡胶皮垫紧密接触时的位置）所持续的时间为 秒，也就是说，允许的灌装时间为 4.5秒，为了保证灌装时间和灌装精度,我们取灌装时间为 4.2 秒,即整个灌装时间要在 4.2 秒内完成。用待灌瓶的容积 450 毫升除以 4.2 秒，那么灌装机的灌装速率至少要达到每秒灌装 107.1 毫升。根据公式 ，可算出 至少要达到012VACgZ0A136.6 平方毫米，才能达到在 4.2 秒内完成灌装过程的要求。设计灌装阀输液孔为 4 个，每个面积就为 28.26 平方毫米，再根据公式 ，可计算出204D灌装阀端口 D 值至少不小于 6 毫米，为了充分保证灌装量的要求，设计 D 值为7 毫米。2.5.4灌装量的调整灌装机的定量形式多是以瓶定量的,若更换灌装瓶子容量时,可调节灌装阀的活动量杯与固定量杯的相对位置(加垫片)来实现,因此灌装瓶子容量的改变,从而也就调整了灌装量。2.6 单列灌装机传动系统的设计2.6.1 单列灌装机传动系统的选用常用的传动系统有齿轮传动、带传动和链传动，都具有自己的特点。齿轮传动是应用最广的一种机械传动。其主要优点是：a.适用的圆周速度和功率范围广；b.传动比准确；c.机械效率高；d.工作可靠；e.寿命长；f.可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动；g.结构紧凑。其缺点是：a.要求有较高的制造和安装精度，成本较高：b.不适于远距离两轴之间的传动。链传动和带传动也应用十分广泛。带转动的特点：优点：a.带具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是 V 带没有接头，传动较平稳，噪声少；b.过载时带在带轮上打滑（同步带传动除外） ，可以防止其他器件损坏；c.结构简单，制造和维护方便，成本低；d.适用于中心距较大的传动。缺点（除同步带传动外）：a.工作中有弹性滑动，使传动效率降低，不能准确的保持主动轴和从动轴的传动比关系；b.传动的外廓尺寸较大；c.由于需要张紧，使轴上受力较大：d.带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不宜用于易燃易暴的场合。链传动一般指滚子链传动，由滚子链和主、从传动轮组成。链传动属于带有中间挠性件的啮合传动。它具有能够保持准确的平均传动化，结构比较紧凑，作用于轴上的径压力较小，承载能力较大和传动效率较高，在极其恶劣的工作条件下仍能很好的工作等优点。但链传动存在链节易磨损而使链条伸长，从而造成跳齿。甚至脱齿，不能保持恒定的瞬时传动化，工作时有噪音，不宜在载荷变化大和急速反向的传动中应用等缺点。综合各种特点，再从长久性和经济性上分析，应选用齿轮传动。2.6.2 确定齿轮的模数及齿数类比同类灌装机的模数范围，取模数为 3。由于大齿轮和小齿轮的啮合与大转盘和星型拨轮的啮合条件相同。所以大齿轮的节圆直径与大转盘的节圆直径相同为 1800mm。小齿轮的节圆直径与星型拨轮的节圆直径相同为 360mm。D=M*ZZ 1=Dd/m=600Z 2=Db/m=120齿数比Z 1 / Z2 =5=i2.6.3 电动机的选择电动机交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不采用。工厂一般三相交流电源，因此，如无特殊要求都应选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和饶型两种其中以普通笼型异步电动机应用最多。电动机类型要根据电源种类（交流或直流） ，工作条件（温度、环境、空间位置尺寸等） ，载荷特点（变化特性、大小和过载情况） ，起动性能和起动、制动、反转的频繁程度，转速高低和调速性能要求等条件确定。电动机容量（功率）选的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作。或使电动机长期过载而过早损坏；容量过大则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满足运行，效率和功率因数都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。目前，40 头灌装机在我国十分多见，虽然型号和结构有所不同，但是所选用的电动机均是功率为 2-4KW，并且都满足要求。所以根据类比法，本设计也选用 2-4KW 的电动机。在保证在机器都可以正常应运的情况下，再考虑其市场价格和重量等等的原因，最终选用 Y112M-4 型电动机。 （选用参考机械设计课程设计手册 ）2.6.4 减速机的选用减速机是具有减速功能的轮系封闭在刚性客体内而组成的对立部件。减速机按传动原理可分为普通减速机和行星减速机两大类。减速机的类型很多。一般按齿轮传动的类型可分为：圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机、蜗杆减速机、圆锥-圆柱减速机、蜗轮蜗杆减速机等等由于电动机的额定转速是 1440r/min,而灌装机大转盘的转速为 10r/min。如果不在中间加个减速机，很难使电动机的速度传动到大转盘的时候速度刚好符合它的转速，所以必须在中间另装个减速机。出于各种配合的要求，选用蜗轮蜗杆减速机，减速比是 70，且与电动机的传动比为 1：2。用传送带连接，输出杆的的直径 70mm。减速机可以外购。2.6.5 单列灌装机传动方案的确定传动系统确定为齿轮传动，主要传动过程为电动机减速机大转盘的齿轮星型拨轮的齿轮。2.7 单列灌装机支撑系统的设计支撑系统是用于支撑储液箱、大转盘分瓶螺杆等的重要部件。支撑系统主要部件有:工作台，托瓶机构,中心护板，过渡板，凸轮以及地脚支柱。工作台：支承储液箱、大转盘分瓶螺杆等的重要部件。其承受整个机器的大部分重量，因此工作台要足够的厚度以达到强度要求。托瓶机构：在灌装回转过程中，瓶托还要将瓶子托起使其和灌装阀结合，沿凸轮的行程运动。与凸轮接触的为滚子，传统的设计是将滚子单独设计，在经过必要的处理增加它的强度后在和一个由圆针滚动轴承配合。这样的设计它的局限性，是当时技术不完全的体现。这样的设计复杂度高。现在的设计是将这两部分用一个滚动轴承轴承代替。这样做的好处在于大大的减少了设计的复杂性。中心护板：在两星型拨轮中间，起到护瓶作用，防止在旋转过程中瓶子被抛出。其材料为： 。过渡板：在瓶子由链道被拨到瓶托上时，在链道与瓶托之间，有一段空的部分，瓶子被拨至此容易从中漏下，因此在星型拨轮下部需安装过渡板，以起到过渡作用，过渡板应与瓶托水平高度一直。凸轮：凸轮按照几何形状分为：盘形凸轮，移动凸轮和圆柱凸轮。本次设计根据实际情况应选用圆柱凸轮。凸轮的设计主要根据升降瓶的时间，灌装区的时间，瓶托的升降高度以及瓶托转动速度来确定。地脚支柱：支撑整个机器，其结构中的球面接触是为调整整个机器的平衡及水平。中间的支柱在主要是缓解工作台的压力，将大部分力传递到地面，这样工作台不用很厚，就能满足强度要求。3 双列灌装机的总体设计3.1 双列灌装机的设计原则双列灌装机的优点在于把内侧大量空间充分利用，节约了动力消耗、材料消耗及空间的浪费。双列灌装机的设计主要是在单列灌装机的基础上设计完成的。其零部件的选用原则与单列相同。双列与单列的不同之处在于机器整体结构的变化，由于内侧多了一列灌装阀，相应的在大转盘上多了一列托瓶机构，下部多了一个凸轮机构，以及多了一对星型拨轮，一个分瓶螺杆，链道等，而传动系统也因此变的复杂。这就要求在设计过程中，将所有新增部件与原有的部件考虑在一起，即保证机器能够正常运转满足灌装要求，又要保证各部件的结构，位置关系合理，互不干涉。3.2 双列灌装机的设计计算由于单列灌装机的成功设计，因此把双列灌装机的外列节圆直径也定为1800mm，灌装阀头数为 40 头。但是经过计算验证，发现 40 个灌装头不满足生产能力，直径也能够太大，导致星型拨轮的直径过大，从而使灌装区时间太短不能满足灌装要求。所以要适当增加灌装头数，减小节圆直径。以满足生产需要。经过多次试凑和验算，最后将头数增至 45 头，外列的节圆直径定为1500mm，内列节圆直径定为 1320mm。3.2.1 内外列灌装阀头数的分配内外列灌装阀头数的分配要考虑星型拨轮的齿槽数，星型拨轮与大转盘之间的传动比，灌装阀的之间的节距等。由于类比单列的传动比，最佳值为 1：4或 1：5，所以双列的传动比也以此为参考。因此两列灌装阀头数分配可以为（5，40） （10，35） （15，30） （20，25） ，（25，20） （30，15） （35，10） （40，5）等多种方法。但是两列的头数不能差距太大，有可能太多头数排不下，头数太少则星型拨轮的设计会出现问题。综合考虑选择（20，25）或（25，20） ，但外列直径大于内列直径，因此选（25，20） ，即外列灌装阀头数为 25 头，内列灌装阀头数为 20 头。3.2.2 确定两列星型拨轮的头数及位置关系两列星型拨轮的头数确定a.外列的节圆直径定为 1500mm，灌装阀头数为 25设假设大转盘与外列星型拨轮之间的传动比为 1：5星型拨轮的头数为 5 头经计算外列星型拨轮的节圆直径为 300mm，齿槽节距为 188.4mm。b.内列的节圆直径定为 1320mm，灌装阀头数为 20设假设大转盘与内列星型拨轮之间的传动比为 1：4星型拨轮的头数为 5 头经计算内列星型拨轮的节圆直径为 330mm，齿槽节距为 207.24mm。两列星型拨轮位置关系的确定a. 内列两个星型拨轮位置的确定与单列星型拨轮位置的确定相似仍设两星型拨轮之间的弧形挡板最短距离为 d=20mm，经计算两星型拨轮之间的夹角（无瓶区角度）为 29.6。b. 外列两个星型拨轮的位置由内列两个星型拨轮的位置及灌装时间来确定。Q=60 njn=Q/j=24000/6045=8.89r/min大转盘转一周所需时间为 T60/8.896.75s又灌装完一瓶的时间为 4.5s3.75s。灌装区的时间最小不能小于 3.75s。为保证灌装时间，以最大值4.5s 为准。按时间计算可以算出外列无瓶区允许最大角度为 93.6。又两列链道之间距离不能小于 100mm,给定两列链道之间距离为110mm。经计算外列星型拨轮之间的夹角为 91.6。c.定量灌装阀设计的流速为 110ml/s。灌满 450 ml 的瓶子所需时间为 4.1s, 则外列无瓶区允许最大角度为115。考虑到外观设计，将中心护板最短距离加大，使内列两星型拨轮之间的角度增大至 36，而外列两星型拨轮之间的角度随之增大至 100。即内列无瓶区角度为 36，外列无瓶区角度为 100。3.2.3 确定无瓶区角度及灌装时间由上节可知内列无瓶区角度为 36，外列无瓶区角度为 100。内列灌装区的时间为 5.575s4.1s 满足灌装要求；外列灌装区的时间为 4.375s4.1s 满足灌装要求。 3.3 双列灌装机传动系统设计由于齿轮传动的优点多，且适用该灌装机，所以双列灌装机仍采用齿轮传动。灌装机要求传动平稳，噪音小，但如果直接将大转盘的齿轮与星型拨轮的齿轮啮合，那齿轮的的半径将会很大，给制造带来了不便。如果在 2 个齿轮中间再加两个相同大小的齿轮的话，既可以保证原有的传动比不变，也不改变齿轮的运转方向，更重要的是将会使大转盘和星型拨轮上的齿轮直径都大大的减少。具体方案如图 4 所示：转 化 为与大转盘齿轮相啮合为内列星型拨轮齿轮，外列星型拨轮通过链传动与内列星型拨轮相连，共同完成传动过程。其主要传动过程为：电动机减速机大转盘的齿轮过渡齿轮过渡齿轮内列星型拨轮外列星型拨轮。