全自動液體罐裝機的設(shè)計【8張CAD高清圖紙、文檔所見所得】【YC系列】

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湖州師范學院本科畢業(yè)論文文獻綜述 畢業(yè)論文文獻綜述 畢業(yè) 論 文 題 目 全自動液體罐裝機的設(shè)計 文獻綜述題目 全自動液體罐裝機的設(shè)計 學 院 專 業(yè) 姓 名 學 號 指導教師 全自動液體罐裝機的設(shè)計—文獻綜述 摘要：灌裝機是酒水、飲料類等食品加工行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一。目前正向著灌裝的高速化、精確化；以及智能化、多功能化方向發(fā)展。 本文針對傳統(tǒng)罐裝機性能比較單一、自動化程度低、通用性差，灌裝速度調(diào)整不方便，而且難以適用瓶形、液體物料及灌裝規(guī)格的變化等問題，結(jié)合全自動液體灌裝的工藝流程，分析了全自動液體灌裝機的工作過程及其主要部件的功能，重點介紹了全自動液體灌裝機設(shè)計過程。 全自動液體灌裝機實現(xiàn)了灌裝生產(chǎn)高速化、精確化、智能化、多功能化以及操作界面人性化的要求。對灌裝工作過程進行實時監(jiān)控及動態(tài)管理，提高了液體灌裝的自動化水平，提高了生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞：全自動，液體，灌裝機，控制系統(tǒng) 1.研究背景及意義 1.1研究背景 目前中國飲用水、碳酸飲料、茶飲料的前處理設(shè)備國內(nèi)產(chǎn)品基本上可以滿足需要，中、低速理瓶、裝箱設(shè)備也有相匹 配的產(chǎn)品可供選擇，在熱液體灌裝機方面，各設(shè)備廠都能解決設(shè)備在熱灌裝環(huán)境下的控制、密封等工藝要求。江蘇美星、廣東達意隆公司也解決了無菌冷灌裝的問題。不過無論是碳 酸飲料、瓶裝水、果汁還是茶飲料，也無論是PET瓶、金屬罐還是利樂包，中國著名飲料企業(yè)的包裝生產(chǎn)線基本上是引進設(shè)備的天下。 1.2研究的目的及意義 隨著食品工業(yè)的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，食品的需求量和種類與日俱增，食品包裝也日漸突出。食品包裝機械是對食品進行完成全部或部分包裝過程的機器。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要包裝工序，以及與其相關(guān)的前后工序、計量等輔助設(shè)備。食品包裝機械是食品工業(yè)生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。發(fā)展食品包裝機械化，可以提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約大量勞動力，可以降低勞動強度，改善勞動條件，有利于食品衛(wèi)生，提高生產(chǎn)質(zhì)量，還可以改善環(huán)境衛(wèi)生，節(jié)約原料。 灌裝機械是食品包裝機械中的一種，通常將液體產(chǎn)品充填到包裝容器內(nèi)的機器稱為灌裝機械。在自動灌裝機中，按照灌裝的工藝要求、速度、間距和狀態(tài)，準確地將待灌瓶送入主轉(zhuǎn)盤升降托瓶臺上，是保證灌裝機正常而有序地工作的關(guān)鍵。常用的供送裝置有鏈帶式、動梁推進式、螺桿和星型撥輪等。供瓶機構(gòu)是液體灌裝機的 必要組成部分，它在液體灌裝機中起到承上啟下的作用，完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以保證灌裝動作的順利完成，實現(xiàn)其自動化操作。 2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外灌裝與封口設(shè)備向高速、多用、高精度方向發(fā)展，目前部分灌裝生產(chǎn)線已可以在玻璃瓶與塑料容器(聚酯瓶)、碳酸飲料與非碳酸飲料、熱灌裝與冷灌裝等不同要求和環(huán)境下使用。目前碳酸飲料灌裝機灌裝速度最高已達2000罐／分，德國H＆K公司灌裝機的灌裝閥多達165頭，SEN公司144頭，Krones公司178頭，灌裝機直徑大至5米，灌裝精度±0.5ml以下。 非碳酸飲，灌裝速度最高達1500罐／分，灌裝機料槽轉(zhuǎn)速20～25轉(zhuǎn)／分，速度提高1倍。可以進行茶飲料、咖啡飲料、豆乳和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝，國外熱灌裝飲料封口后不再進行二次殺菌。 液體灌裝機是伴隨飲料工業(yè)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并追隨飲料工業(yè)的發(fā)展而進步的。1890年，美國研制出玻璃灌裝機械，1902年市場上出現(xiàn)灌裝番茄醬的壓力灌裝機械，1912年發(fā)明了封口機械，不久灌裝機械和封口機械合為一體。在20世紀末，德國制造出手動灌裝機。 含氣體飲料的灌裝工藝難度較大，灌裝設(shè)備的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個階段。第一階段是1952年---1957年之間，完成了含氣體飲料的灌裝機械由差壓灌裝向等壓灌裝發(fā)展，采用的是機械閥。第二階段是1957年---1759年，這期間先是德國H￡K公司，之后是法國和前蘇聯(lián)，發(fā)明研制了等壓彈簧閥，彈簧在等壓狀態(tài)下，借助彈簧力將沖液閥打開，破瓶后沖液閥可以自動關(guān)閉，這樣不僅使灌裝機械的結(jié)構(gòu)簡單了，而且延長了灌裝閥的有效工作時間，為灌裝機械的高速化創(chuàng)造了條件。等壓彈簧閥的出現(xiàn)是灌裝發(fā)展史上的一個重要階段，至今等壓灌裝機還廣泛使用，只是功能更完善，結(jié)構(gòu)更合理。第三階段是一德國SEN公司發(fā)明的電動閥為標志，電動閥中氣閥和水閥的開啟和關(guān)閉由可控編程器控制，對灌裝時間，灌裝速度進行嚴格的控制和可靠的界定。 國內(nèi)灌裝生產(chǎn)線全方位發(fā)展我國飲料灌裝設(shè)備基本是在引進設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，八十年代，引進各種飲料灌裝生產(chǎn)線300多條，包括啤酒灌裝線達500多條。引進灌裝生產(chǎn)線主要分為以下幾類： 八十年代引進116條玻璃瓶飲料灌裝線，主要用于碳酸飲料，其中80多條是以記賬貿(mào)易方式從東歐國家引進的。生產(chǎn)線主要設(shè)備有卸箱機、洗瓶機、灌裝機、壓蓋機、玻璃瓶飲料灌裝線貼標機、噴碼機、氣水混合機、裝箱機等。在線檢測設(shè)備有真空檢測儀、液面檢測儀、灌裝能力150、200、300～400瓶／分。設(shè)備主要生產(chǎn)廠家有德國SEN、H＆K、O＋H、日本三菱重工、意大利希莫拉茲(Simonazzi)、美國邁耶等。 1984年廣東輕機廠引進德國SEN公司和H＆K公司啤酒灌裝線制造技術(shù)，制造每小時2萬瓶的瓶裝啤酒灌裝線，南京輕機廠和合肥輕機廠引進日本三菱重工技術(shù)，制造每小時1.8萬瓶的汽水灌裝線。其他還有重慶輕機廠的32／8設(shè)備，每小時14000瓶，廊坊包裝設(shè)備制造總公司24／6設(shè)備、每小時6000～8000瓶的灌裝線。 “八五”期間，我國引進易拉罐飲料灌裝線15條，同時引進易拉罐啤酒灌裝線14條。主要是德國SEN、美國邁耶公司的設(shè)備，包括卸罐機、洗罐機、灌裝機、封罐機、溫罐機、碼垛機及混合機、噴碼機、薄膜收縮機、液位檢測儀等。灌裝能力為150、300、400、500罐／分，最高575罐／分。目前廣東輕機、南京輕機、合肥輕機等都有自己的易拉罐灌裝線。引進的聚酯瓶飲料灌裝線6～7條，包括卸箱機、洗瓶機、灌裝機、旋蓋機、溫瓶機、裝箱機等。聚酯瓶灌裝生產(chǎn)線灌裝能力為400～500瓶／分(250ml)，50～ 280瓶／分(250ml)。主要設(shè)備廠家有美國邁耶和德國SEN公司。合肥輕機利用德國 Krones公司技術(shù)，制造聚酯瓶飲料灌裝線，目前合肥輕機、南京輕機均能制造玻璃瓶和聚酯瓶兩用的飲料灌裝線。 3.全自動液體灌裝機概述 全自動液體灌裝機的使用和需求日益增長，已經(jīng)逐步代替手工灌裝或半自動灌裝，并將發(fā)展成為液體灌裝行業(yè)所必備的設(shè)備。目前，市場上對全自液體灌裝機沒有明確的定義和劃分，大多只對能進行自動計量或某部分機構(gòu)能實現(xiàn)自動控制。 在全自動灌裝、包裝生產(chǎn)線中，液體灌裝機是包裝機械的重要組成部分之一，其主要用在食品、化工等輕工行業(yè)中。在食品行業(yè)中的用途則尤為重要，例如：酒水、飲料、乳品、油脂以及調(diào)味品等與日常生活息息相關(guān)產(chǎn)品的包裝。另外是在化工行業(yè)中包括洗滌類、日化、礦物油和農(nóng)藥等化工類液體產(chǎn)品的灌裝。然而，由于我國灌裝行業(yè)起步較晚，灌裝、包裝的自動化水平較底，市場自動化灌裝設(shè)置要求很高?；诖?，本文作者選擇采用可編程控制器結(jié)合上位機軟件進行控制的全自動液體灌裝機作為討論的主題進行研究和設(shè)計。 3.1國內(nèi)外液體灌裝機的發(fā)展歷史 液體灌裝機是伴隨飲料工業(yè)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并追隨飲料工業(yè)的發(fā)展而進步的。1890年，美國研制出玻璃灌裝機械，1902年市場上出現(xiàn)灌裝番茄醬的壓力灌裝機械，1912年發(fā)明了封口機械，不久灌裝機械和封口機械合為一體。在20世紀末，德國制造出手動灌裝機。 含氣體飲料的灌裝工藝難度較大，灌裝設(shè)備的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個階段。第一階段是1952年---1957年之間，完成了含氣體飲料的灌裝機械由差壓灌裝向等壓灌裝發(fā)展，采用的是機械閥。第二階段是1957年---1759年，這期間先是德國H￡K公司，之后是法國和前蘇聯(lián)，發(fā)明研制了等壓彈簧閥，彈簧在等壓狀態(tài)下，借助彈簧力將沖液閥打開，破瓶后沖液閥可以自動關(guān)閉，這樣不僅使灌裝機械的結(jié)構(gòu)簡單了，而且延長了灌裝閥的有效工作時間，為灌裝機械的高速化創(chuàng)造了條件。等壓彈簧閥的出現(xiàn)是灌裝發(fā)展史上的一個重要階段，至今等壓灌裝機還廣泛使用，只是功能更完善，結(jié)構(gòu)更合理。第三階段是一德國SEN公司發(fā)明的電動閥為標志，電動閥中氣閥和水閥的開啟和關(guān)閉由可控編程器控制，對灌裝時間，灌裝速度進行嚴格的控制和可靠的界定。 3.2國內(nèi)外液體灌裝機械的發(fā)展趨勢 一 灌裝機械制造水平的發(fā)展體現(xiàn)在灌裝閥核心的發(fā)展上：從機械閥到等壓閥，再到電子閥。這些都體現(xiàn)了技術(shù)的進步和發(fā)展。 二 灌裝機械向大型化發(fā)展。為適合食品飲料工業(yè)的大生產(chǎn)，以獲取規(guī)模經(jīng)濟利潤，灌裝機械向高速化，高生產(chǎn)能力化發(fā)展。 三 灌裝機械結(jié)構(gòu)趨向于簡單合理。灌裝機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越簡單，零部件在減少，設(shè)備可靠性在提高，成本降低，操作簡單，維修方便。 四 灌裝機械在向多功能發(fā)展。能夠使用用戶改變包裝容器，改變灌裝液體的需要。更換部件也能適應(yīng)封口形式的變化，產(chǎn)品的適應(yīng)性提高，市場競爭力加強。 五 灌裝機械的光機電的一體化。先進的控制系統(tǒng)用于灌裝機械中，人機界面，故障自我診斷，實現(xiàn)了設(shè)備運行的智能化。 六 灌裝機械技術(shù)的精確，高效，自動化。精確的灌裝量，灌裝過程的高速，可靠，盡量少的液損，整條生產(chǎn)線的最優(yōu)化控制，都由于電子技術(shù)的實際應(yīng)用而成為可能。電子灌裝閥灌裝技術(shù)的迅速發(fā)展是大的趨勢。目前國外使用的電子灌裝閥有三種形式：探針式電子閥，配置電磁流量計的電子閥，配置定量筒的電子閥。我國的一些灌裝設(shè)備廠也在研制設(shè)計一些符合我國國情的電子灌裝閥，但是電子灌裝閥在我國的推廣使用受到了國產(chǎn)灌裝器容器幾何形狀精度不高和電子元件水平的制約。 4.方案設(shè)計的基本內(nèi)容 4.1確定功能與應(yīng)用范圍 早期的灌裝機械功能單一的居多數(shù)，這樣可以簡化設(shè)計，并且比較容易成功。若將多臺機械和多道工序合成由一臺包裝來完成，可以取得明顯的經(jīng)濟效益。 確定灌裝機的功能與應(yīng)用范圍，需要注意兩個問題： （1）可靠性。在一般情況下，功能增加灌裝操作環(huán)節(jié)變多，故障發(fā)生的可能性也相應(yīng)增大。因此，只有在單功能灌裝的操作都相當穩(wěn)定可靠的情況下，才能考慮將它們組成多功能的多功能灌裝機。 （2）適應(yīng)性。任何灌裝機的應(yīng)用范圍都是有限的，機器的功能越多，結(jié)構(gòu)就越復雜。因此，常將多功能灌裝機設(shè)計成組合的形式，也可以根據(jù)用戶的不同需要靈活增加或改裝一些組合部件。 4.2工藝分析 工藝分析是研究，分析和確定所設(shè)計的包裝機械完成預計包裝工序的工藝方法。需要考慮的幾個問題： 4.2.1包裝方法 （1）把保證灌裝質(zhì)量放在首要位置。不論選用何種灌裝方法，都要保證灌裝質(zhì)量。 （2）當有多種方法可以選擇時，應(yīng)選用容易實現(xiàn)的方案。 4.2.2機器類型 （1）根據(jù)灌裝執(zhí)行機構(gòu)的多少選擇機械類型。 （2）根據(jù)生產(chǎn)率的高低選擇機械類型。 4.2.3包裝程序，包裝工藝和工位數(shù) （1）包裝程序是指：完成包裝操作的先后順序。包裝方式往往決定了包裝程序。 （2）包裝工藝路線：包括包裝材料和包裝物品的供送路線，以及他們在包裝過程中的傳送路線，包裝成品的輸出線。 4.2.4運動要求和機構(gòu)選型 根據(jù)已定的功能，應(yīng)用條件和范圍，工藝方法，分析和確定對執(zhí)行機構(gòu)的運動要求，進而完成機構(gòu)的選型及其綜合。 參考文獻 [1]唐大放，馮曉寧，機械設(shè)計工程學，第一版，徐州，中國礦業(yè)大學出版社， 2001 [2]濮良貴，記名剛，機械設(shè)計，第六版，北京，高等教育出版社，1996 [3]邱宣懷，機械設(shè)計，第四版，北京，高等教育出版 1997 [4]機械工程手冊機電工程手冊編輯委員會，工程手冊，第二版，北京，機械工業(yè)出版社，1996.4 [5]吳宗澤，高等機械設(shè)計，北京，清華大學出版社，1991 [6]劉文彥，白忠喜，高路．經(jīng)濟型液體灌裝機的研制[J]，食品機械 [7]夏春艷，劉秀娟，程焰，液體灌裝機結(jié)構(gòu)綜述[J]，佳本斯大學學報2000 [8]高德，包裝機械設(shè)計[M]，北學工業(yè)出版社，2005 [9]彭青，2006年的薩克米的飲料熱灌裝[J]機，中國包裝工業(yè)2007． [10]謝小鵬，王大成，灌裝機控制系統(tǒng)改進設(shè)計[J]，石油化工設(shè)備，2000 [11]張磅，王長偉，劉長建等．低真空灌裝機實用技術(shù)講座(一)[J]，釀酒，1999 [9]張暗，王長偉，劉長建等．低真空灌裝機實用技術(shù)講座(二)們，釀酒，1999 [12]Hildebrand K J. 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