旋转型洗瓶机的设计

前言

随着市场经济的完善和发展，商品流通的深度和广度进一步扩大，包装工业在国民经济中的作用和地位越来越高。根据各国经济发展水平不同，包装工业的产值通常占国民生产总值的。经济越发达，包装工业所占的比重就越大。旋转型洗瓶机就是包装机械的一种。建国以后，我国陆续建立了一些洗瓶设备生产厂，但主要是一些小型设备，技术落后。八十年代初，国家开始积极引进国外先进洗瓶技术，当时洗瓶技术主要掌握在少数国有企业手中。随着改革开放的推进，一些原来从事机床、农机制造的企业也转到洗瓶设备的开发制造上，从业厂商逐渐增多。

我国的洗瓶设备主要是应用在酒业、饮料的洗瓶上。但是目前各个设备生产厂家的旋转型洗瓶机在洗瓶能力、效率、适宜瓶型范围及自动化程度等方面各有优缺点，不同程度地制约着产品包装质量和生产率。

旋转型洗瓶机也可称为回转型洗瓶机，一般采用连续式洗瓶形式，即包装容器在运行中自动完成洗瓶动作。由于洗瓶过程中包装容器沿圆周方向作等速回转运动，运动中同时完成洗瓶等操作，因此旋转型洗瓶机连续生产，自动化程度高、占地少、生产能力大，生产效率较高；但这类洗瓶机结构复杂、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洗瓶机进行洗瓶。

应用范围：

胶水、瞬间胶、乳液、唇蜜、香精、香水、凝胶、药水、墨水等。

目录

1工程概况 (3)

1.1本课题的来源及意义 (3)

1.2本课题涉及的问题及国内（外）研究现状分析 (3)

2设计任务 (4)

2.1设计任务 (4)

2.2工作条件 (4)

3旋转型洗瓶机的设计 (4)

3.1设计方案的确定 (4)

3.2设计参数的拟定 (4)

3.3运动方案的确定 (4)

3.4旋转型洗瓶机的总体设计 (4)

3.5电动机的选择 (5)

3.6减速器的选择 (5)

3.7不完全齿轮的设计 (6)

3.8带传动的设计 (8)

3.9轴的设计及校核 (10)

3.10旋转型洗瓶机的机架设计 (12)

4总结 (15)

致谢 (16)

参考文献 (17)

1工程概况

1.1本课题来源及研究的目的和意义

随着社会的发展，生产水平的提高,瓶装饮料的种类越来越多，消费者的选择也越来越多，对厂家的生产效率提出了更高的要求，当消费者青睐某一产品时，需要生产厂家快速扩大产量，形成对市场的快速占有。因此，为提高生产效率，对生产过程的各个环节都提出了新的要求，特别是洗瓶机械。旋转型洗瓶机的提出，满足了厂家对洗瓶机械的要求。旋转型洗瓶机大大提高了厂家的生产效率[1]。

1.2本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析

国内目前对高效率的洗瓶机有比较大的需求，如汇源、青岛啤酒、娃哈哈集团等饮料和酒类生产厂家。

1.2.1国外研究现状及分析

在国外，在饮料洗瓶机设备方面，美国、德国、日本、意大利和英国的制造水平相对较高[2]。我们可以通过这些国家的饮料洗瓶机的新趋势来确定我们国家与他们之间的差别，应该向哪些方面发展才能缩小之间的差别，使我国的洗瓶机尽快挤进世界先进行业之列[3]。

通过对比，我们可以看到那些先进国家的饮料洗瓶机的现状：

（1）多功能。

使用同一台机器，就可以洗瓶茶饮料、咖啡饮料、豆乳饮料和果汁饮料等多种饮料，而且对玻璃瓶和聚酯瓶都可以进行洗瓶，尽量减少企业的生产成本。

（2）高速度、高产量。

碳酸饮料洗瓶机的洗瓶速度最高达2000罐∕分，德国H＆K公司、SEN公司、KRONES 公司，其洗瓶机的洗瓶阀分别达到165头、144头、178头。非碳酸饮料洗瓶机的洗瓶阀50-100头，洗瓶速度最高达1500罐∕分。

（3）技术含量高、可靠性高。

全线的自控水平高和全线效率高。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[4]。

1.2.2国内研究现状及分析

在国内，南京博键科技有限公司从2008年研制出BKYG400高速液体洗瓶机（400瓶∕分）以来，经多项核心技术的攻关，设备性能稳定。此产品是国内用于无菌液体洗瓶生产的首台10头洗瓶能达到400瓶∕分稳定产量的洗瓶机。此机在设计理念上能满足cGMP的要求，全阳台式设计、隔离控制技术，能有效防止污染，且操作空间大，清洁方便[5]。

BKYG400高速液体洗瓶机采用连续进出瓶机构、直线式洗瓶方法以及独特的真空吸塞系统。其计量泵采用独特的三件套陶瓷计量泵，以有效控制不溶性粒子的析出。

BKYG400高速液体洗瓶机整体特点：

（1）洗瓶规格广，一般可适用0.5～20ml（特别规格另议）；

（2）洗瓶精度高，≦±0.6%；

（3）加塞速度快，加塞成功率≧99.8%；

（4）采用机电一体化技术，变频调速控制，同步带传动与洗瓶；

（5）缺瓶不洗瓶与不加塞动作完成率可达100%。

BKYG400高速液体洗瓶机结构特点：

（1）工作台面较窄，洗瓶区伸出台面之外，操作空间大，真正达到全阳式效果；

（2）送瓶与加塞，取样与收集盘分别装在两个机架上，不仅有效防止框架变形，而且有利于整机的装配精度，提高了机器可靠性和稳定性；

（3）特殊设计的进瓶工作台、推瓶螺杆、进瓶过渡轮等进瓶系统，达到了高速进瓶的稳定流畅。能够保证灭菌后的瓶子“先进先出”的进瓶次序；

（4）出瓶配有导向转换开关，有计数功能，并由出瓶螺杆将瓶子送人收集盘;

(5) 直线连续、楔块输瓶系统可作水平移动，在一定规格内瓶子不需更换模具。

BYKG400高速液体洗瓶机控制系统特点：

（1）大型触摸屏操作，带有操作提示导航功能，操作过程实现可视化；

（2）多台驱动马达采用伺服控制，操作人员可在触摸屏上调整生产参数；

（3）未加塞的瓶子有自动剔除功能，更能满足与冻干机自动上料系统的对接。

同时，根据客户的不同要求，可在此台洗瓶机上增加相应的功能，如：（1）可加装瓶子预充和洗瓶后充惰性气体装置；（2）可设定每个洗瓶泵与洗瓶对应瓶子自动脱离进入取样盘内，以便对号检测；（3）胶塞进料时配有“清洁进料”装置。

2设计任务

2.1设计任务

旋转型洗瓶机的旋转工作台有4个工位，旋转工作台有6个槽，在圆周上对称分布，4个工位分别是输入、洗瓶、封装、输出。

2.2工作条件

每天工作24小时，一年工作365天，工作环境潮湿。

3旋转型洗瓶机的设计

3.1设计方案的确定

表3-1旋转型洗瓶机技术参数表

方案号转台直径mm 电动机转速r/min 洗瓶速度r/min

C 500 960 10

通过综合考虑，最终确定了C方案为本设计的方案。

3.2设计参数的拟定

转台直径500mm，电动机转速960r/min，罐装速度10r/min.

3.3运动方案的确定

3.3.1方案一

使用间歇机构，采用槽轮机构。在工作时，使普通的含量为550ml的矿物质水瓶能在各个工位顺利停留。

3.3.2方案二

使用间歇机构，采用凸轮机构。在工作时，同样能够使550ml的矿物质水瓶能准确的在各个工位停留。

3.3.2方案三

使用不完全齿轮机构，在工作时同样能够满足工作需求。

3.3.3选定方案

选定方案三：间歇机构，采用不完全齿轮机构。因为不完全齿轮机构可以实现设计要求，结构相对简单。

3.4旋转型洗瓶机的总体设计