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包装机械设计实例 简介

  包装机械设计实例_机械/仪表_工程科技_专业资料。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

  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; (3)具有防金属屑自动保护装置; (5)具有药粉料位控制功能; (2)具有生产量计数和显示功能; (4)具有缺瓶止灌功能; (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 总体设计思路:工艺流程 →总体方案 → 整机布局 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。 ◆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 ?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 ●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 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· 20=3.6×20=72; Z 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。 ●电机最高转速为 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=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 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=m?Z7=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 ●螺杆分装机主要组成部分: (1)贮瓶进瓶装置 (3)喂料与分装装置 (5)出瓶机构 (7)控制与检测系统; ●介绍主要机构初步设计: (2)主工作盘部件 (4)理盖塞装置 (6)动力与传动系统; (8)机架部件 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. 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。 ◆ ●安全措施——送 粉螺杆与出粉漏斗口避 免接触产生金属屑(常 取间隙0.2mm左右)。 演示 喂料送粉机构 1—送粉螺杆;2—加粉斗;3—支承腔; 4—支架;5—轴承; 6—泄粉孔;7—含油轴承;8—阻粉片;9—送粉筒体;10—出粉斗 5、理盖塞装置 ●粉针分装机的理盖塞装置由两部分组成:理塞、盖塞; ●理塞常用胶塞振荡供料器,有多种形式,本设计采用 电磁振荡供料结构(图)。 ●盖塞机构一般有两种结构: 一是利用机械手卡扣块往复转动将轨道出口处胶塞移 至瓶口并压下; 另一种为压板直接将出口处胶塞压进瓶口。 本题将设计成凸轮压板盖塞机构(图)。 胶塞振荡器 1—机架板;2—支承弹簧; 3—振荡磁铁;4—筒壳; 5—螺旋环板;6—翻身轨道; 7—胶塞;8—挡板 ●胶塞振荡器主体结构——设计为三个同向倾斜45?角的板弹簧支承的做上 下及圆周扭动的振动振子,用一50HZ的半波整流电磁铁作振源: ◆锥形筒底——设计筒底锥角为160? ~170? ; ◆设计筒体内壁——焊有带缺口和挡板的螺旋环板轨道,以使胶塞排列定向。 ●翻身轨道——用三根或四根排列成一定距离的不锈钢丝构成;胶塞在钢丝中 靠重力下滑并自动翻转180? 而成塞顶朝上(有的是利用卡扣块移胶塞至瓶口)。 ●驱动: 利用分配轴上凸轮驱动连杆 带动压板上下压塞。 ●压塞与分装的协调 驱动压塞的凸轮与驱动分装 转盘的凸轮安装在同一主轴上 →主轴旋转一周:分装转盘 转动一次、盖塞机构完成一次压 塞动作。 ●压板行程长度设计: ◆压板行程即为胶塞滑道下 口至瓶口的距离(扣除胶塞外 缘的厚度)。 ◆依杠杆放大原理: 滚子轴2在盘形凸轮曲线槽 中摆动弧对应的弦长 →放大成摆杆工作端行程ι 。 压塞摆杆机构 1—饺轴;2—摆杆滚子轴;3—盘形凸轮; 4—工作端销轴;5—工作台面;6—连杆; 7—压板;8—翻身轨道;9—分装瓶 五、工艺动作循环图设计 ●分装机上有送瓶、装粉、压塞及出瓶等不同执行机构。 ●执行机构之间须有严格的时间和位置关系 →也就是动作的順序及时间的分配必须协调好。 ●工作转盘、分装螺杆、盖塞机构的运动只有时间关系 →只需进行时间同步化设计: ◆以双螺杆分装生产能力120瓶/分(此处作为Q)分析,则 分装转盘单位时间内转动次数为 120/2=60次/分; ■主轴转速为 n=60转/分; ■ 主轴旋转一周的时间即分装机工作循环为 T=1×60/60=1(s)。 ◆由于分装机生产节拍(等于工作循环)已经确定,所以,本机 ■合理工作循环即为 T 合理=1s; ■各机构的运动循环也为1s。 ■ ?… 循环图设计续 ◆设各机构的运动循环如下分配: 转盘转动时间 tZK=0.4T=0.4×1=0.4(s), 停歇时间 tZO=0.6T=0.6×1=0.6(s); ■螺杆分装时间 t LK =0.4T=0.4×1=0.4(s), 静止时间 tLO=0.6T=0.6×1=0.6(s); ■压板下行压塞时间 t YK =0.4T=0.4×1=0.4(s), 低位停歇时间 tYOK=0.1T=0.1×1=0.1 (s), 返回高位时间 tYD=0.3T=0.3×1=0.3(s), 高位停歇时间 tYO=0.2T=0.2×1=0.2(s)。 ■ ◆螺杆分装机的工作循环下如图: 螺杆分装 机工作循 环图 不足之处: (1)分装转盘开始旋转与盖塞压板低位停歇结束的时刻重合; (2)分装转盘开始旋转与分装螺杆分装结束的时刻重合。 如果由于制造及装配误差、机件之间的间隙、构件受力变形等 →有可能使机构运动出现不协调现象 →必须考虑自动机的实际情况,增加滞后和超前余量Δ t 。 取Δ t=0.05s,则合理的螺杆分装机循环图如图。 合理的螺杆分装机循环图. 六、控制系统设计 ▲根据设计要求,本机控制系统采用PLC为核心、实现 各部分动作协调的方案。 ▲检测控制应用程序设计框图 1、各机构协调工作检测控制 2、瓶子定位与缺瓶检测控制 3、分装量的控制与检测 4、防金属屑自动保护控制 5、自动加料检测控制 6、生产量自动检测和计数控制 7、打开机器外罩的安全控制. 检测控制应用程序设计框图 ●采用模块化结构设计方法。 ●实时监控,选用松下GT10型智能触摸显示屏进行参数设置和 修改,并以菜单形式显示机器启停、功能切换、工况检测、数据 输入与修改、运行状态、故障报警等,使参数组态变得更为方便。 1、各机构协调工作检测控制 为实现送瓶—分装、 盖塞的协调 →在主轴上设计一带 大 缺口的光电盘进行检测: 转盘起动——缺口正好进 入检测区, 转盘到位——缺口正好离 开检测区。 →光电断开与接通信号 作为步进电机起步和封 锁信号。 2、瓶子定位与缺瓶检测控制 为实现无瓶不分装 →在转盘定位槽外围设置微动开关 →缺瓶时,无信号发出 →脉冲发生器不发出脉冲 →步进电机不转 →螺杆不分装。 微动 开关 3、分装量的控制与检测 ●调节步进电机的转速 (脉冲频率)及步距数(脉 冲数) →控制分装螺杆的转速 和每次转过的角度 →即控制了分装量。 ● 可随机抽样直接输入自 动算修改成正确值。 4、防金属屑自动保护控制 为防螺杆和漏斗接触产生金属屑污染药物 →设计中使漏斗与机身绝缘、将螺杆和漏斗作为一回路中两极 →一旦两者发生接触,则回路接通 →切断电源、报警,使机器停止工作。 5、自动加料检测控制 本机控制系统中对料位控制 设计了手动和自动两种方式。 4、5、6 6、生产量自动检测和计数控制 光电开关检测, 脉冲信号给PLC控制系统, 计数模块便进行自动计数。 7、打开机器外罩的安全控制 为了①安全保护 ②符合GMP →外罩双扇门口处设置一微动开关 →一旦门打开,开关使总电路切断。 1~2ml水针灌封机 主要内容: ● 课题分析 ● 总体方案 ● 传动系统设计 ● 确定主要机构 ● 工作循环图设计 ● 电路系统. 一、课题分析 ● 灌封; ●充填惰性气体; ●灌注药液时,药液开口部位常须在100级层流空气保护 下操作; ●安瓿的拉丝封口是在熔融封口的基础上改进而来,消 除了熔融封口易滲漏药液的主要缺陷。 1、机器的用途 ——本设计安瓿拉丝灌封机用于1~2ml水针的灌装和 封口,必要时对安瓿进行充填惰性气体。 ? 2、有关参数和设计要求: 1)适用于1~2ml规格的安瓿; 2)用于封口的燃气 煤气或石油液化气:压力≥0.98KPa, 氧气:压力0.02~0.05Mpa; 3)灌装与封口在同一机器的不同工位上完成; 4)送瓶时碎瓶率低,灌装量准确、且能粗微调,封口 质量符合要求; 5)具有缺瓶止灌、灌液缩水和防燃气回火功能; 6)符合GMP要求,局部采用100级净化层流装置; 7)小型化、生产率一般,结构简单成本低,操作方便、 维修容易等。 二、总体方案 主要内容: 1、工艺方案的拟定 2、安瓿输送形式 3、主要设计参数的确定 4、灌封机总体布局. 二、总体方案 主要内容: 1、工艺方案的拟定 2、安瓿输送形式 3、主要设计参数的确定 4、灌封机总体布局. 2、安瓿输送形式 确定安瓿输送形式时主要考虑如下方面: 1)连续式或间歇式输送 连续送瓶时产量高,但结构复杂;间歇式产量较小,但结构简单、成本低。 2)安瓿在拉丝灌封机上的位置状态 灌封时,安瓿的最佳位置是直立状态; 安瓿属不稳态容器,在输送中很易发生倒瓶现象。 据前述设计要求:采用安瓿倾斜45°的间歇式输送方式。 3)间歇式输送方式之一:等双曲柄机构,如图所示。 综上,本设计 采用等双曲柄机 构驱动齿形板间 歇对倾斜45? 放置 的安瓿进行输送, 每次移送两支。 等双曲柄机构 3、主要设计参数(产量)的确定 ●机器的产量主要受下列因素影响 (1)使用的安瓿规格; (2)一次灌封的瓶数; (3)等双曲柄机构的工作周期 : 前半周期(180? )为搬送安瓿,其时间取决于搬送安瓿的速度; 后半周期(180? )为复位,其时间取决于各执行机构的工作时间。 ●从提高生产率方面考虑,周期越短越好,但周期越短: →所以,等双曲柄机构的工作周期不能太短 →这也就影响到机器的产量即生产率。 ? 要求送瓶速度越快 →这样会使安瓿上抛、碎瓶; ? 各执行机构工作时间少 →工作来不及、质量不理想。 ★综上所述,必须动态综合考虑各项因素来确定机器产量。 根据设计要求和上述确定的送瓶方式的工作特性 →生产率为4000~5400支/小时。 4、灌封机总体布局 ●根据上述工艺方案、输瓶方式等,确定整体布局: ?整个机器用一台电动机作为动力源 →通过皮带、齿轮及其它传动形式 →驱动进瓶、移瓶、灌注、拉丝封口等机构。 ? 机器有关尺寸可根据: 中间传动 执行机构工作状况及机构本身尺寸、 灌封工艺流程等 确定如下: 送瓶齿条齿间距 19mm; ◆ 曲轴旋转半径 19mm; ◆ 曲轴到机架的距离 19×3,取66mm; ◆ 灌液升降架轴至曲轴的距离 19×7,取161.5mm; ◆ 拉丝钳架轴至曲轴的距离 取19×7=57mm; ◆ 拉丝钳架轴与灌液升降架轴的距离 取19×10.5=199.5mm; ◆ 总体尺寸 1100mm×600mm×1050mm 。 ◆ 输送的安瓿规格(1~2ml直径为11.5mm)、 1~2ml水针灌封机整体布局. 三、传动系统设 计 (一)传动方案的拟定 (方案拟定、电机选择、传动链设计计算) ●机器采用齿板间歇输送安瓿方式。 ●传动系统驱动机器各执行部件所要完成的动作: (1)进瓶机构拨瓶轮的旋转; (2)送瓶齿板的间歇送瓶运动; (3)充气、灌液针架的进退; (4)压缩气开关阀的间歇动作; (5)氮气开关阀的间歇动作; (6)药液计量阀的往复动作; (7)吹气工位间歇压瓶动作及缺瓶止灌功能的实现; (8)拉丝钳座往返动作; (9)拉丝钳开合动作; (10)火头架摆动; (11)拉丝工位间歇压瓶动作; (12)拉丝工位使安瓿旋转的滚轮的旋转动作。 ★上述各动作要求是密切相关的,前后动作都按时间程序衔接。 ● 由上确定本机传动系统如图。 1~2ml安瓿灌封机传动系统示意图 ▲灌液位:吹气、充氮、灌液是在针头插入安瓿内的 瞬间完成的。 传动系统图xu ▲当针头随针架在拨叉带动下退出安瓿时: ◆通向针头的气、液管线阀门在相应元件驱动下及时关闭; ◆压在安瓿上的压瓶机构15在凸轮30的驱动下也相应移开 →以便移瓶齿板将后面的安瓿送至该工位。 传动系统图xu ▲为实现缺瓶止灌 →在压瓶板下方设一行程开关14 →无瓶时,通过电磁铁41用以控制针筒3不注液。 传动系统图xu ▲为防止在拉丝时安瓿发生漂移 →在安瓿上面设有压瓶机构9(由凸轮36驱动)。 传动系统图xu ▲为了加热和拉丝均匀 →用齿轮传动系统21驱动转瓶滚轮箱10中的蜗杆蜗轮副 →带动转瓶滚轮使安瓿原位旋转。 ▲各执行件的传动路线-拨安瓿于齿板 ; 2)蜗杆22-蜗轮23-1-曲轴8-移瓶齿板7-安瓿间歇前进; 3)蜗杆22-蜗轮23-凸轮24-压轮38-拨叉12-针架5进退; 传动路线)蜗杆22-蜗轮23-凸轮35-氮气开关阀13-间歇供氮气; 6)蜗杆22-蜗轮23-凸轮33-压轮34-顶杆套4-计量活塞3-间歇计量、灌注; 传动路线-间歇压瓶; (无瓶时)-压瓶机构15-行程开关14-电磁铁41-顶杆套4与顶杆脱开-缺瓶止灌; 8)右蜗杆22-蜗轮23-凸轮24-压轮38-拨叉11-拉丝钳架6进退; 传动路线)右蜗杆22-蜗轮23-凸轮25-摇臂40-火头架摆动; 传动路线)主轴20-齿轮21-转瓶滚轮箱10(蜗杆蜗轮副)。 (二)电机的选择 ●本机运行时工作载荷较小: 电机功率主要消耗于克服各执行机构间传动产生的摩擦等 →选择小功率三相异步电动机。 ●电机数据如下: 型号——JW7114; 功率——0.37KW; 转速——1400转/分; 电源——U=380V, I=1.15A, f=50Hz 。 (三)传动链设计计算 ●设计思路——产量即生产率已确定 →推知曲轴转速 →再反推和设计蜗杆蜗轮、带轮、齿轮传动等。 ●以最大产量进行计算: 1、主传动链; 2、进瓶机构传动链; 3、拉丝工位滚轮传动链。 (具体计算和内容参见教材). 四、确定主要机构 1、进瓶机构 2、送瓶机构 3、灌注机构 4、封口机构 . 1、进瓶机构 ●进瓶机构在水针灌封机上起贮瓶和上料作用; ●组成:放瓶斗和拨瓶轮; ●为使安瓿能顺利进入拨瓶轮,放瓶斗与水平面成45o; ●据设计要求,拨瓶轮圆周上开三组(6个)半圆凹槽 →拨瓶轮每转120o,便将两支安瓿拨出放瓶斗; ●拨瓶轮是由曲轴通过齿轮组减速驱动的: 曲轴旋转一周→拨瓶轮转1/3周。 ●结构如图. 1~2ml水针灌封机进瓶机构 演示 1—齿轮;2—拨轮;3—放瓶斗;4—支承;5—机架 . 2、送瓶机构 ●总体方案已确定了齿板间歇移瓶方式。 ●为使安瓿在灌封时处于平稳状态 →也采用V形齿板进行定位:安瓿底置于倾斜的托板上; ●用四根齿板组成送瓶机构: ? 中间两根为活动齿板,用于间歇移瓶; ?上下两根为固定齿板,用于安瓿灌封时定位。 ●为减少安瓿瓶移动后落到固定齿板上的冲击 →采用平行双曲柄机构即双曲轴驱动 (当双曲轴以相同角速度同向转动时,移瓶齿板则带着安瓿作平移运动,且 加速度为零,→因而可避免安瓿因受力过大而碎瓶)。 ?… 2、送瓶机构续 ●为便于活动齿板搬送安瓿 →在拨瓶轮送出安瓿处,上下定位齿板上各设一调节片 →使安瓿分开置于固定齿板上 →瓶颈和瓶身刚好分别与上、下调节片上的调节齿接触 →实现定位。 (当安瓿规格变化时,可通过调节片上的长槽进行调节。) ●为使移瓶时不发生干涉现象 →活动齿板位于最高位时,其齿根线应略高于固定齿板齿顶线 →使活动齿板移送的安瓿不致碰到固定齿板。 取齿间距为19mm,则 ? →曲轴的旋转半径为19mm; ? →活动齿板最低与最高位的距离为38mm; ? →固定齿板的高度19mm。 结构示意图. 1~2ml水针灌封机送瓶机构. 演示 1—曲轴;2—机架;3—托瓶拦杆;4—调节片;5—固定齿板; 6—活动齿板;7—转瓶滚轮;8—瓶底托板 3、灌注机构 ●水针灌装时以容积计量,本设计采用计量活塞完成药液计量; ●计量活塞底部开有小孔 →用于将吸入活塞筒的药液压至针头而灌注到安瓿中; ●为控制间歇抽取和灌注药液 →在计量活塞与贮液桶及针头间的连接管线上设置单向玻璃阀; ●为使灌装量可调 →杠杆支点设计成活动的 →调节支点位置即可改变活塞的行程 →调节控制灌注药液的剂量。 ●为实现缺瓶止灌功能 →在压瓶摆杆12下方设计一行程开关 →缺瓶时,压瓶摆杆12使行程开关14动作 →电磁阀4使驱动计量活塞的顶杆与顶杆套分离 →从而停止灌注。 ●针架的上下由主轴上的拨叉带动。 ●结构如图. 1~2ml水针灌封机灌注机构图. 1-凸轮;2扇形板;3顶杆;4-电 磁阀;5-顶 杆套;6-杠 杆;7-计量 活;8、9-单 向玻璃阀; 10-针头; 11-安瓿; 12-压瓶摆杆; 13-弹簧; 14-行程开关; 15-针座架; 16-针架轴 灌注演示 4、封口机构 ●安瓿封口形式:有熔封和拉丝封口,拉丝封口目前普遍采用。 ●拉丝封口原理是:火焰加热、机械抽丝、旋转中闭合封口。 ●拉丝封口机构有气动式和机械式两种,本例采用机械式。 ●结构如图。 4 xu 封口演示 1~2ml水针灌封机拉丝封口机构. 1—蜗杆蜗轮箱;2—拉簧;3—压瓶凸轮;4—压瓶滚轮;5—转瓶滚轮; 6—拉丝钳夹;7—钳子升降轴;8—拉丝钳钢丝;9—升降轴架;10—甩丝凸轮 4 xu ▲安瓿在封口工位: ◆先经预热,然后在火焰加热下,瓶颈玻璃处于熔融状态。 ◆ 瓶口位置玻璃被夹钳拉成丝并随着夹钳继续回退而拉断。 ◆为使安瓿加热均匀、丝经玻璃熔合密接,保证封口质量 →安瓿在蜗杆蜗轮箱驱动的转瓶滚轮5作用下自转。 ◆为使安瓿在拉丝封口时不会产生移动(漂移) →设有压瓶滚轮(由传动系统中蜗轮轴上的凸轮驱动)。 4 xu ▲拉丝钳的动作: 1)在主轴上的拨叉带动下沿钳座轴下行动作; 2)在凸轮驱动下张开钳口夹住瓶口准备拉丝; 3)在拨叉带动下沿钳座轴回退拉丝; 4)退回到尽头时,在凸轮驱动下张闭两次,将拉断的丝头丢掉。 五、灌封机工作循环图 ●据传动系统设计,各执行机构 ▲对应于循环时间1.33(s)的曲轴 的运动循环与机器的工作循环时 间为 T=60/45≈1.33(s)。 ●以移瓶机构为例, ▲循环周期分 上半周期——安瓿移送两个 齿距; 后半周期——移瓶机构复位。 ▲循环时间分配为 tk=0.5T=0.5×1.33≈ 0.67(s), 其中 tk1=tk2=0.335(s); td=0.5T=0.5×1.33≈ 0.67(s), 其中 td1=td2=0.335(s)。 转角360? 分配为 φk1=φk2=tk1/T×360? =0.335÷1.33×360? =90? φd1=φd2=td1/T×360? =0.335÷1.33×360o=90? 。 ▲依据上述各参数便可画出 移瓶机构的运动循环图。 ▲根据各执行机构的运动要 求,同样可确定和绘制各自 的运动循环图。 ● 灌封机工作循环图。 五、灌封机工作循环图 ●据传动系统设计,各执行机构 ▲对应于循环时间1.33(s)的曲轴 的运动循环与机器的工作循环时 间为 T=60/45≈1.33(s)。 ●以移瓶机构为例, ▲循环周期分 上半周期——安瓿移送两个 齿距; 后半周期——移瓶机构复位。 ▲循环时间分配为 tk=0.5T=0.5×1.33≈ 0.67(s), 其中 tk1=tk2=0.335(s); td=0.5T=0.5×1.33≈ 0.67(s), 其中 td1=td2=0.335(s)。 转角360? 分配为 φk1=φk2=tk1/T×360? =0.335÷1.33×360? =90? φd1=φd2=td1/T×360? =0.335÷1.33×360o=90? 。 ▲依据上述各参数便可画出 移瓶机构的运动循环图。 ▲根据各执行机构的运动要 求,同样可确定和绘制各自 的运动循环图。 ● 灌封机工作循环图。 六、电路系统 电源电路——给机器动力源JW7114型电机提供电源; 电磁铁控制回路——控制灌注机构。 1~2ml 水针 灌封 机电 路系 统图

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