包装机械设计实例

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1、包装机械设计实例,本章内容： 1 . 螺杆式粉剂分装机设计 2 . 12ml水针灌封机设计,螺杆式分装机,主要介绍： 课题分析与技术参数螺杆分装机总体设计传动系统设计确定主要机构工艺动作循环图设计控制系统设计.,一、课题分析与技术参数,1、机器技术性能分装原理； 影响计量精确性的因素（药物的流动性、比容、颗粒大小和均匀度等）；适应多种药粉的分装，主要用于流动性较好的抗生素等粉针剂； 螺杆分装机装量范围大，调节装量有粗调和细调； 为提高分装效率，可采用双螺杆甚至8螺杆进行分装。 2、螺杆分装机主要技术参数(1)生产能力：30120瓶分； (2)装量范围：0.065克/瓶，装量误差3； (3)适用

2、于525ml规格的瓶子。 3、对设计的要求 本设计应符合GMP要求，适用于结晶粉、喷雾干燥粉、冷冻干燥粉等药物。 在自动控制方面，以微机为核心实现各部分动作协调，且应满足如下要求：,(1)生产能力可调，并具设定功能； (2)具有生产量计数和显示功能； (3)具有防金属屑自动保护装置； (4)具有缺瓶止灌功能； (5)具有药粉料位控制功能； (6)具有开门即停机的安全保护装置。,二、螺杆分装机总体设计,1、工艺方案的拟定 粉针剂生产工艺流程大致如下： 准备玻璃瓶、胶塞、药粉装粉盖胶塞轧铝盖贴签。,总体设计思路：工艺流程 总体方案 整机布局,装粉是粉针剂生产的关键工序； 分装后及时盖塞 装粉与盖塞

3、是在同一装置上先后进行的。 轧盖是防绷弹的手段，但为避免污染轧盖与装粉、盖塞分开进行。,本设计主要考虑送瓶、药粉的分装及胶塞输送与盖塞等装置。 根据工艺流程和生产要求可确定，粉针分装机平面工艺布置如图。, ,2、总体布局,根据设计要求和以上确定的工艺方案，粉针分装机总体上应包括如下结构： (1)贮瓶进瓶装置（包括贮瓶盘、送瓶转盘及进瓶轨道等）； (2)主工作盘部件（包括分装转盘及相关定位装置）； (3)喂料与分装装置（包括喂料送粉机构、分装头及搅拌机构等）； (4)理盖塞装置（包括胶塞理送机构和盖塞机构）； (5)出瓶机构； (6)动力与传动系统； (7)控制与检测系统； (8)机架部件（用以

4、连接和支承各部分，内部安装有关传动部分）。,为满足生产要求，采用双螺杆分装形式，如图。,螺杆式粉针分装机总体布局.,1-机架；2-传动系统；3-进瓶装置；4-控制系统；5-喂送料装置；6-分装机构；7-理益塞装置；8-主工作盘部件；9-出瓶机构,整机演示,三、传动系统设计,主要介绍：,拟定传动系统方案 电机的选择 传动链设计计算 有关强度校核（略）,拟定传动系统方案,本设计要求以电脑为核心，实现各部分协调控制 传动方案与传统机型的有较大区别； 为使本设计能满足生产和控制及成本等要求 本机传动系统采用多电机分别控制不同执行机构 避免由一台电机驱动各执行机构的复杂性 使传动机构较为简单，分两块：,

5、分装机主传动系统 喂料与分装装置传动.,分装机主传动系统设计,思路： 选一电机驱动主轴； 在主轴上安装凸轮、链轮等驱动分装、盖塞、进瓶、出瓶部件 使它们协调运转。 采用一离合器作为手动与机动切换。,分装机主传动系统原理图.,喂料与分装装置传动设计,思路： 分装螺杆、搅拌桨、送粉螺杆分别用不同电机驱动； 因分装螺杆间歇转动，所以选步进电机直接带动； 搅拌桨、送粉螺杆选用一般电机驱动，用离合器控制起停。,喂料与分装装置传动图.,电机的选择,传动与控制特征核心控制、多电机驱动。,1、主传动系统电机用以驱动进瓶、分装转盘、盖塞及出瓶输送等装置； 根据设计要求，生产率可调 主电机应可调速； 分装机工作时

6、阻力较小 电机耗功主要用于克服机器运动件之间的摩擦阻力； 要求转矩较为均恒； 为此，类比选用Z2型它励直流电动机、电气无级恒转矩调速.电机型号为Z2-32，2.2kw，最高转速1000r/min。, ,2、3,2、分装螺杆电机螺杆式分装机分装精度很大程度上取决于螺杆每次旋转的转数； 分装螺杆工作时推送粉剂的阻力很小 所消耗的功主要用于克服螺杆轴与支承之间的摩擦力； 应着重考虑螺杆的旋转精度 所选电机必须能保证分装螺杆周期旋转的一致性 可选用磁阻式步进电动机. 电机型号为75BF001，步距角1.5，最大静转矩0.392Nm； 分装量控制：控制系统步进电机步距数分装螺杆周期旋转。 3、搅拌桨与送

7、粉螺杆电机搅拌桨搅拌与送粉螺杆推送药物时的工作阻力都较小 所耗的功主要用于克服传动元件间的摩擦力等； 送粉螺杆的间歇旋转可由图921中的电磁离合器5来实现 可选用小功率三相异步电动机.电机型号为JW08B-2，P=180w，转速n=1400r/min。,传动链设计计算,主传动系统中，由Z2-32型它励直流电动机驱动主轴，再通过凸轮或链轮分别驱动分装转盘、胶塞卡扣装置和进出瓶机构，参见传动系统图。,机器采用双螺杆分装的结构，主轴旋转一转，分装转盘转动一次，即分装两瓶，则主轴的转速范围为 n主=1560（r/min） (Q= 30120瓶分) 。,设计传动链: 1、皮带传动2、进瓶转盘传动链3、进

8、出瓶输送带传动链4、搅拌桨与送粉螺杆传动链.,1、皮带传动,电机最高转速为 n电=1000r/min，则 电机与主轴之间的最大传动比为 i电-主=n电/n主=1000/60=16.67； 由电机至主轴，中间采用皮带和一对斜齿轮进行减速。 如果 齿轮模数 m齿=3，小齿轮齿数 Z20=20， 齿轮传动比 i齿轮= n20/n18=Z18/Z20, 皮带传动的传动比 i皮带=n24/n21. 按照“早升迟降”原则，设 i皮带i齿轮，并取 i齿轮=3.6，则 大齿轮的齿数为 Z18=i齿轮Z20=3.620=72； 皮带传动的大小带轮直径比为 D/d=d21/d24=n24/n21=i皮带=i电-主

9、i齿=16.673.6=4.63； 设大皮带轮直径为 D=d21=300mm，则 小皮带轮直径为 d=d24=3004.63=64.8(mm)，取d24=64mm。,2、进瓶转盘传动链,为使分装机既适用于模制瓶（525ml规格的玻璃瓶瓶身外径为2236mm，瓶全高为38.758mm），也适用于管制瓶（525ml规格的玻璃瓶瓶身外径为18.428mm，瓶全高为39.765mm），在分析计算时以直径较大的模制瓶为对象； 初步分析估算，设进瓶转盘直径为500mm。则 为满足120瓶/分的生产率要求，理论上进瓶转盘转速为 n进=36120/(2250)=2.75(r/min)。 为使输瓶轨道上有足够玻

10、璃瓶，并形成一定压力，选择 n进max=24r/min， 对应于生产率30120瓶/分的要求，由此可确定 进瓶转盘转速范围 n进=624(r/min)； 由主轴至进瓶转盘的总降速比 i主-进=n主/n进=60/24=2.5。 设换向锥齿轮Z7=Z8 =18 ，链轮 m链 =2.5 ，小链轮Z2 =16，则 大链轮齿数 Z6=i主-进Z2=2.516=40。,3、进出瓶输送带传动链,进瓶输送带辊筒的动力来自于链传动10主动轮与链轮6同轴，从动轮与进瓶输送带辊筒同轴。 设进瓶输送带辊筒转速范围亦为 624r/min 故采用1:1链轮，其齿数为 Z10=16。 出瓶输送带辊筒由链轮传动17、14带动

11、，链轮14与辊筒同轴。 如也取辊筒转速范围为624r/min，则可设定 Z17=Z2=16， d17=d2 ； Z14=Z6=40， d14=d6 。,4、搅拌桨与送粉螺杆传动链,参照现有机型，设搅拌桨与送粉螺杆转速为 n2=n3=100r/min; 两同步齿形带相同，选择：模数m11=m16=3，齿数Z11=Z16=40； 蜗杆6、13的头数Z6=Z13=1，采用45钢，蜗轮材料采用ZQSn10-1；电机转速n4=1400r/min。则 齿形带直径 d11=d16=m16Z16=340=120（mm）； 蜗杆蜗轮减速比为 i蜗=n6/n7=n13/n14=1400100=14 ； 蜗轮齿数Z

12、7=Z14=i蜗Z6=141=14 ； 蜗杆轴直径 ds130(P/n)1/3 =130(0.181400)1/3 =6.7 (实际可取10mm)； 蜗杆分度圆直径 d62.5ds=2.56.7=16.75(mm)，取d8=20mm； 模数m0.1d6=0.120=2， 取m=4； 蜗杆直径系数q=d6/m =204=5； 蜗杆分度圆升角=arctg(Z6/q)=arctg(1/5)=11.31； 蜗轮分度圆直径d7=d14=mZ7=414=56(mm)； 蜗杆蜗轮中心距a=m(q+Z7)/2=4(5+14)2=38(mm)； 蜗杆螺旋部分长度L(d7+2m)2 -d721/2 =(56+24

13、)2 -5621/2 =31(mm)； 蜗轮宽度b7=b14=0.45(d8+6m)=0.45(20+64)=20（mm）。,四、确定螺杆分装机主要机构,(1)贮瓶进瓶装置 (2)主工作盘部件 (3)喂料与分装装置 (4)理盖塞装置 (5)出瓶机构 (6)动力与传动系统； (7)控制与检测系统； (8)机架部件,螺杆分装机主要组成部分：,进瓶装置 分装转盘部件 分装头机构 喂料送粉机构 理盖塞装置.,介绍主要机构初步设计：,1、进瓶装置, 驱动动力来自主轴，链轮传动、锥齿轮换向，定速旋转。进瓶动力相互推挤和离心力使玻璃瓶进入输瓶轨道，并依次被送至分装转盘的定位槽中。 结构进瓶转盘采用带加强筋的

14、圆盘，圆盘周边用薄不锈钢片围成，并开有用于倒瓶剔除的矩形孔： 孔长以管制瓶瓶全高为参考，取70mm； 孔高则以模制瓶瓶身外径为参考，取为38mm。,进瓶演示,2、分装转盘部件,功用将由进瓶轨道送来的玻璃瓶间歇送达分装工位、盖塞工位进行装粉、盖胶塞，然后再送至出瓶轨道。 运动分装转盘的旋转须与分装螺杆的转动相协调，亦即两者必须保持严格的运动关系。驱动为实现分装转盘的间歇旋转 本设计中选用蜗形圆柱凸轮步进机构，即利用蜗形凸轮驱动端面带有滚子、且与分装转盘固结在同轴上的分度盘。 结构设计成圆周上开有定位槽，以对玻璃瓶定位（图示） 。,蜗形圆柱凸轮及分度盘,1蜗形凸轮；2分度盘；3滚子,分装转盘,定位

15、槽宽度比瓶子半径大1.5mm左右； 为使瓶子容易进入定位槽，r1比r2稍大； 由于分装转盘与分度盘同步旋转 定位槽数与分度盘端面的滚子数相对应 蜗形凸轮旋转一周，分装转盘转动一次完成两瓶工作（双螺杆分装机）。,3、分装头机构,驱动分装螺杆直接用步进电机带动，通过微机控制和调节。 结构采用双分装头一体式，结构紧凑、外形美观。,搅拌搅拌桨轴空套于螺杆轴上，由一异步电动机驱动(图9-21）； 通常搅拌桨与分装螺杆反向旋转。 螺杆采用矩形螺纹结构，一圈螺旋槽计量容积V为 V=t(s-b)D中/cos中 (cm3) 。,安全措施螺杆与导管及送药嘴避免接触 以防产生金属屑而污染药物。一般取间隙0.2mm 。,演示,4、喂料送粉机构,驱动送粉螺杆与搅拌桨分别由一异步电动机驱动。 粉位控制在送粉螺杆传动链中安装有电磁离合器。 结构也采用螺杆粉斗结构，送粉螺杆也采用矩形螺纹。,为防止药粉从送粉室进入支架轴承 设计有阻粉环片、粉末冶金含油轴承、容纳粉末空腔、泄粉孔 送粉室与传动部分通过中间空腔而隔离。,