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1、. . 润滑油小包装生产线及旋盖机结构设计第1章 绪论1.1、润滑油小包装生产线概况目前,我国包装行业的企业所有制构成有了很明显的变化,民间投资不断活跃并成了这个领域的一个亮点。在包装行业,小包装生产由于其方便化、体积小、包装容易等优点已经逐渐成为包装行业的主流。因此,对小包装生产线的研究,满足了当前社会需要,并成为一个有意义的课题。而润滑油小包装生产线现况与行业的现况差不多,在运用许多高新技术后,小包装生产线在高速PLC的运算和控制下,大大地提高了生产效率,降低了成本,深受国内许多中小厂家喜爱。本润滑油小包装生产线由两台灌装机46灌/分钟、两台旋盖机、一台热封要、一台喷码机、一台包装机56灌
2、/分钟、码垛机一台及其配套设备组成。具有由空瓶灌装到装箱成品自动输出一系列功能。其有PLC程控、机械按钮操作、光电自动定位等特点,使整体的操作更加简单、完善,是企业提高生产效率、减少操作人员、降低劳动强度、提高包装档次的首选设备。1.2、本次论文的设计任务、设计思想及设计特点1.2.1、设计任务本论文的设计任务是对生产线上的旋盖机进行设计机械和控制系统设计,要求其结构科学,工作稳定且可以满足润滑油小包装生产线实际生产的需要。1.2.2、设计思想半自动直线式旋盖机设计涉及到机械、电气以及自动控制等各方面的知识,需要机械、电子、自动控制的各方面的综合知识进行设计。设计符合实际生产需求,各方面还符合
3、国家标准。本文的设计思想包括以下几个方面内容：1、旋盖机总体结构设计进行旋盖机结构总体方案设计,分析旋盖机功能组成部分,进行最优化选择设计,让其实现。2、旋盖机控制系统设计观察旋盖机的工作流程,分析其工作原理并绘制控制系统图电路原理图。对旋盖机控制系统的硬件的选型,并编制控制系统程序,绘制其控制系统接线图,梯形图等。1.2.3、设计特点本设计的定位是设计一台半自动旋盖机,在设计过程中我们重点要解决旋盖机机械及控制系统设计问题。同时,我们必须要能实现旋盖机对产品的自动定位、旋盖、自动输出产品等几个主要功能。为此,本人通过对旋盖机工作过程及工作原理的认识,设计一款可以针对不同的产品可根据其自身特点
4、进行调节使用的旋盖机。该机结合了现代PLC自动控制技术,机电气一体化,具有结构简单、效率高、经济性好、可靠性好等特点。1.3、旋盖机现况及所设计的旋盖机在整个生产线中的作用1.3.1、旋盖机的现况目前国内罐装生产线中广泛使用的旋盖机大多为直线式旋盖机,采用瓶颈挂盖,经定位、预封后使盖平稳坐落在瓶口上,最后由皮带对盖顶部搓压摩擦而将盖旋紧。该机构紧凑,旋盖机的机构简单。但在实践中,对小直径盖由于搓压皮带对盖的摩擦力矩减小,要高速将盖旋紧就较困难。由于直线式是单通道旋盖方案,其生产能力受到限制,一般最高生产能力为150200瓶/min左右。近几年来随着食品饮料工业向大规模高效率方向发展,国际上先进
5、的罐装生产线的生产能力一般都达到300500瓶/min,并将洗瓶、罐装和旋盖组合成整机。这不仅使设备更加紧凑,减少生产线占地面积,又减小了洗瓶、灌装和旋盖工序之间的输送距离,对防止产品的二次污染有很大意义。由于原有的直线式旋盖机和回转式灌装机很难组合成整机,新颖的多头回转式旋盖机就应运而生。这种旋盖机可以和灌装机一样通过增加头数来增加产量。采用抓盖、旋盖方式的旋盖头不仅适用各种旋开盖的封口,稍加改动后还能用于其他各种金属、塑料螺纹盖的封口。回转式旋盖机应用前景良好,可在各种食品饮料生产线和制药工业的生产线中广泛应用。然而,在我国应用的罐头旋盖机还存在很多的不足。首先是自动化程度低,经旋盖机旋盖
6、后仍需进行人工旋盖才能达到加工要求；其次是效率低下,不能满足我国罐头生产现状；还有就是旋盖质量低,返工率高等问题。这些问题,是由于旋盖机自动化集成程度低、控制精度不高所造成的。本文所设计的是半自动直线式旋盖机,是在传统的半自动直线旋盖机的基础上改良设计的。虽然还存在以一所提到的一些问题,不过设备的稳定性跟旋盖质量有了很大的提高,结构简单、性价比高、经济效益好。1.3.2、所设计的旋盖机在整个生产线中的作用旋盖机是自动灌装生产线的主要设备之一,用于玻璃瓶或PET瓶的螺纹盖封口。随着社会的发展和人民生活水平的提高,人们对产品的包装质量的要求也越来越高。由于螺纹盖具有封口快捷,开启方便及开启后瓶又可
7、重新封好等优点,使其在许多产品的包装中应用越来越广泛,诸如饮料、酒类、调味料、化妆品及药品等瓶包装的封口就大量采用螺纹盖封口。所以在整个生产线中,旋盖机的作用是至关重要的。本旋盖机具有恒扭矩旋盖头,压力可方便调整。结构紧凑、合理,能方便与罐装设备组成生产线。机器优点:直线式设计,组成流水线方便美观。采用强电磁左旋盖扭力器,彻底解决了传统机械摩擦片在旋盖时紧时松的弊病。它可以把灌装好的润滑油瓶通过传送带运输,快速旋盖封口传送到下一道工序。节省了工作时间和产品成本,大大提高了生产效率。1.4、小结本章介绍了润滑油小包装生产线概况,本次的设计任务、设计思想和设计特点,以及所设计的旋盖机在整个生产线中
8、的作用。确定了本文的设计方向和主要任务。第2章 重要参数的确定与论证2.1、重要参数的确定主要技术参数：旋头数为两个；适用盖直径：2550mm；适用盖高度：35mm；生产效率：50灌分钟电源：380V 50Hz电动机功率：0.55kw外形尺寸：7005001243 mm2.2、重要参数的论证2.2.1、产品设计要求：1、一机多用：利用同一台设备旋不同高度、不同直径的瓶盖,提高设备的利用率；2、使用安全,维修方便：在整体设计中考虑机器的安装、调整和开机以及设备的维修、保养和维护,使零部件更换方便,尽量做到通用化、标准化；3、降低成本：为了提高产品质量,要求设备精度和自动化程度高,但设备的售价也相
9、应提高,因此设计时,要结合生产工艺要求,对相关因素进行综合考虑。4、旋紧机要合适：过紧则用户不易开瓶,影响顾客使用；过松则不利于密封,造成泄漏影响产品质量。2.2.2、参数的论证1、旋盖头数的论证 / 目前国内所生产使用的旋盖机生产效率普遍低下,一般都是通过增加旋盖头数来提高生产效率。旋盖头数越多,在相同时间内加工的产品就越多,但是所需要的设备成本、资源的损耗也会越高。所以并不是说旋盖头数越多越好,这还要根据你自己工厂的生产规模、生产批数选择适合自己的机型头数。本次设计的旋盖机是针对润滑油小包装生产线所设计的,工厂的生产规模不大,自动水平也不高且对生产效率的要求一般。所以从经济效益方面来说不需
10、要生产效率太高的旋盖机,只有能满足本工厂日常生产需求即可。综合各方面考虑,本次设计的旋盖机只需2个旋盖头即可。2、适用盖高度、直径的论证考虑到我们设计的这一台旋盖机主要是用来旋润滑油瓶盖,而且经实际测量得到瓶盖直径的范围一般在3045mm之间,而瓶盖高度则在2030mm范围内。为了考虑经济问题与实际生产条件的需要,没必要设计那么大的适用瓶盖直径、高度。因为设计过大的适用瓶盖直径或过高的适用瓶盖高度,一来是用不上,二来也会造成很大的浪费,与工厂的利益不符。所以设计时,一般只要比实际需要多出一点点则可,所以采用适用瓶盖直径2550mm,瓶盖高度为35mm。3、生产效率的论证因为本润滑油小包装生产线
11、由两台灌装机46灌/分钟、两台旋盖机组成,所以旋盖机的生产效率大于或等于灌装机的生产效率即可,即大于或等于46灌/分钟。而本设计的旋盖机是双旋盖型的,效率达到50灌/分钟,可以很好的衔接灌装工序,满足了生产线的需要。4、电源及电动机功率的论证而因为旋盖头数少,所需要的的力矩不大,而且生产线的生产效率也不是很高,所以在选用电动机功率方面不必要太高的电机功率,选用一般型号的无刷直流电机则可。而本设计采用的电机功率为0.55kw。使用一般的工业设备用电380V 50Hz电源,方便设备的安装使用。2.3、小结本章在有产品设计要求的大前提下,确定了本设计的重要参数,并对其进行了论证。为之后的工作作出了有
12、力的依据,使以后的设计更为准确、方便。第3章 构件材料的选择及论证3.1、旋盖机的组成本设计的旋盖机主要由：电机、气缸、电源控制按钮、传动系统、机座等五部分组成。3.2、旋盖电机3.2.1、旋盖电机选型：旋盖机的驱动电机可以选用步进电机,交直流电机,永磁同步电机以及其他一些特种电机。下面对这几种电机的性能特点进行比较,从而决定旋盖电机选用的种类。步进电机是离散运动的装置,具有结构简单、维护方便、起动灵敏、停车准确等性能。在负载能力的范围内,步进电机的这些关系不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化,误差不长期积累,可作为一种天然的数字控制的元件。存在着固有的低频共振和高频失步的主要缺点,前
13、者在步进电机运行过程中是不可逾越的,是产生振动、噪声甚至失步的主要因素,特别是当传动比选择不合适,使常用的进给速度区正好处在步进电机共振频率附近时,将引起共振,使步进电机失步,甚至不能运行。直流伺服电动机有优良的控制性能,其机械特性和调速特性均为平行的直线,这是各类交流电动机所没有的特性。但直流电机机械电刷和换向器这间是强迫接触,造成它结构复杂、可靠性差,变化的接触电阻、火花、噪声、难维护等一系列问题影响了其调速精度和性能,从而影响了直流伺服电动机的应用范围。交流伺服电动机结构简单、电机运行平稳、噪声小,但调速难、机械特性差、且控制特性是非线性的。并且由于转子电阻大,损耗大,效率也低,因此比同
14、容量直流伺服电机体积大、重量重。无刷直流电动机的损耗小、容量大、可靠性高、干扰小、寿命长,还可使机械结构设计得体积更小、重量更轻,起动转矩大、转动惯量小,因而动态特性好,同时还具有同步进电机一样的锁相功能。另外无刷直流伺服电机有非常优秀的线性机械特性,宽的调速范围、简单的控制电路等优点。在需要精确定位,高速动作的场合和工业系统,目前大多采用无刷直流电动机伺服控制系统。这种高性能电机的采用不公提高了生产效率、降低能耗,而且大大改善了产品质量和提高了产品的价值。旋盖机的启动转矩比较大,控制精度高,并且由于旋盖电机转动角度不XX时需要很好地对电机电流进行精确控制,它需要的反应速度以及良好的低速运行特
15、性。因此,在设计旋盖机系统时,选用无刷直流电机进行旋盖电机。具体的电机型号为Y801-4,额定功率为0.55KW,满载转速为1390r/min,额定转矩为2.2Nm,质量为17KG。3.2.2、无刷直流电机的运行原理本节介绍无刷直流电动机的运行原理,先对无刷直流电机的机械结构和电气结构进行分析,分析其换相原理以及各种进行电机位置检测的方式,并针对无刷直流电机三相星形绕组半控桥电路分析其工作原理,提出了各种无刷直流电机的调速方式。在无刷直流电机数学模型建立上,对其进行简化,提炼出无刷直流电机系统方框图以及传递函数,并根据该模型进行系统误差分析。在无刷直流电机的机械结构和数学模型两方面,进行了深入研究和介绍。3.2.3、无刷直流电机的结构无刷直流电动机的基本结构如图3.1所示,它主要是由永磁电机本体、位置传感器和电子换相器组成,下面就无刷直流电机这几个组成部分进行介绍。永磁无刷直流电机的电机本体由定子和转子两部分组成。定子绕组一般分为三相且多采用整距集中式绕组；转子则由永磁钢按一定的极对数组成,转子磁钢的形状呈弧形,磁极下定转子气隙磁通密度呈梯形分布。无刷直流电动机的转子结构不仅有传统的内转
