包装机械设计实例,本章内容： 1 . 螺杆式粉剂分装机设计 2 . 1~2ml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：30~120瓶／分； (2)装量范围：0.06~5克/瓶，装量误差≤±3％； (3)适用于5~25ml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：,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1.5º，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9—21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=15~60（r/min） (Q= 30~120瓶／分) ●设计传动链: 1、皮带传动2、进瓶转盘传动链3、进出瓶输送带传动链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=3.6×20=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÷i齿=16.67÷3.6=4.63； ●设大皮带轮直径为 D=d21=300mm，则 小皮带轮直径为 d=d24=300÷4.63=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（5~25ml规格的玻璃瓶瓶身外径为22~36mm，瓶全高为38.7~58mm），也适用于管制瓶（5~25ml规格的玻璃瓶瓶身外径为18.4~28mm，瓶全高为39.7~65mm），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=36×120/(2π×250)=2.75(r/min) ●为使输瓶轨道上有足够玻璃瓶，并形成一定压力，选择 n进max=24r/min， 对应于生产率30~120瓶/分的要求，由此可确定 ◆进瓶转盘转速范围 n进=6~24(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=2.5×16=403、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 6~24r/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，链轮14与辊筒同轴 如也取辊筒转速范围为6~24r/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=m16×Z16=3×40=120（mm）；◆ 蜗杆蜗轮减速比为 i蜗=n6/n7=n13/n14=1400÷100=14 ；◆ 蜗轮齿数Z7=Z14=i蜗×Z6=14×1=14 ；◆ 蜗杆轴直径 ds≈130(P/n)1/3 =130×(0.18÷1400)1/3 =6.7 (实际可取10mm)；◆ 蜗杆分度圆直径 d6≈2.5ds=2.5×6.7=16.75(mm)，取d8=20mm；◆ 模数m≥0.1d6=0.1×20=2， 取m=4； ◆ 蜗杆直径系数q=d6/m =20÷4=5；◆ 蜗杆分度圆升角λ=arctg(Z6/q)=arctg(1/5)=11.31；◆ 蜗轮分度圆直径d7=d14=mZ7=4×14=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 -d72]1/2 =[(56+2×4)2 -562]1/2 =31(mm)； ◆ 蜗轮宽度b7=b14=0.45(d8+6m)=0.45×(20+6×4)=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)πD中/cosα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。