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新式灌装机的设计与工程分析
灌装量。该机构结构简单，但是定量精度稍差，因定量精度直接受瓶子容积精度和瓶口密封度的影响。它适用于灌装含气饮料。
1-排气管 2-支架 3-紧固螺母 4-弹簧 5-橡皮垫 6-滑块 7-灌装头 8-调节螺母 9-储液箱
图2.7 控制液位定量法原理图
（2）定量杯定量法
这种方法是先将液料注入定量杯内，然后再将定量杯内的液料注入包装容器内。它的工作原理如图2.8。在待灌瓶进入灌装工位前，定量杯1浸入贮液箱14中，液料充满定量杯。随后，灌装瓶随着导轨上升，它的瓶嘴将灌装头8、进液管6和定量杯1一起抬起，使定量杯上口超出贮液箱14的液面。此时，进液管隔板11两边的上通孔12和下通孔10均与阀体中的中间槽13相通（之前处于在阀体内壁上，被封死的状态），使定量杯内的液料由管2流入瓶内，瓶内气体由透气孔9排出。当定量杯内液料下降至调节管2的上口端面时，整个灌装过程结束。只要调节定量调节管2在定量杯内的高度，或者更换定量杯，就可以改变灌装量。此法不透用于灌装含气液体，因为定量杯在贮液箱内上下运动，使气体产生气泡，从而影响灌装定量精度。
1-定量杯 2-定量调节管 3-阀体 4-紧固螺母 5-密封圈 6-进液管7-弹簧
8-灌装头 9-透气孔10-下孔11-隔板12-上孔13-中间槽14-贮液箱
图2.8 定量杯定量法原理图
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（3）定量泵定量法
1-三向阀 2-液体充填流路 3-灌装管路 4-活塞杆 5-活塞 1-进液管2-灌装阀3-负载传感器 6-活塞缸 7-进液体流路 8-贮液料箱电子液位定量法 4-控制器 5-定值器6-显示、鉴定器 图2.9 定量泵定量法工作原理图 图2.10 电子液位定量法工作原理图
这种灌装方法是先将粘稠液料用机械压力注入活塞缸内定量，再注入到包装容器的，每次灌装量等于活塞缸内液料的容积。
定量泵定量法工作原理如图2.9。当瓶托台带瓶子上升，灌装管嘴 3 进入瓶内，同时活塞杆4下降，接通进液流路7，液料进入活塞缸6内完成液料的计量，如图（a）。然后三向阀回转换向，切断进液流路7，同时打开充填流路2，活塞杆4上行，将活塞缸内液料推入瓶内，进行灌装工作，如图（b）。当活塞上升到活塞缸最上面时灌装结束。在瓶托带动瓶子下降脱离灌装嘴3时，进行下一个工作循环，如图（c）。 （4）电子液位定量法
电子计量法是现代计量方法，如图2.10，在灌装阀2中有两个大小不同的液道，液体通过液道时，由负载传感器随时地边灌装液体边测量液体重量，当充填的液体接近规定的充填量时，灌装阀则可转换成小流量的回路，因而灌装量精度非常高。另外，在灌装液 体前，显示器清零，容器重量有测定偏差，则重新定值，对灌装量毫无影响。这种装置的灌装阀结构简单，不会因滑动部位的摩擦而产生粉尘，无液体和气体滞留，易清洗；当灌装量改变时，只要变更数据开关的给定值，即可瞬时实现，较易实现生产的集中管理。 2.6.2 灌装阀的灌装原理
灌装阀是灌装生产线上的核心部件，它是完成完成灌装工艺要求必要部件，其功能在于根据灌装工艺要求，以最快的速度沟通或切断贮液箱、气室和灌装容器之间流体流动的通道，保证灌装工艺过程的顺利进行。
其灌装原理如图2.11，入液口2由连接棒连接至上方导轨，滑套5固定在液箱上，故阀体2会在滑套5中上下滑动，当在如图示位置时，上通孔4和下通孔9处于不联通状态，此时就液体就无法下流；而当阀体向下运动，使喇叭口和瓶口呈密封状态，此时的上下通孔处在滑块内部的槽中，液体由上通孔流到槽内再通过下通孔，最后流入瓶内；当阀体再次向上移动时，上下通孔再次被封死，液体不能下流，此时，瓶子中的水也灌完成。于是，完成了整个灌装过程。
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新式灌装机的设计与工程分析
1-上连接棒 2-入液口 3-进液管 4-上通孔 5-阀体 6-垫圈 7-液箱
8-紧固螺母 9-下通孔 10-弹簧 11-喇叭口 12-透气孔
图2.11 灌装阀的结构示意图
2.6.3 灌装阀的密封
由于灌装阀是安装在流体通路上的开关，保证不向外漏气和漏液是十分重要的。因此在阀门开闭处的接触面，可动部分相对于不动部分的运动面，以及安装于贮液箱上的接合面和压紧于瓶口上的接触面等都有一个选择何种密封防漏的结构问题。
在液箱和灌装阀的结合面处的密封：阀体与液箱之间垫了一层弹性垫圈6，同时在液箱外的阀体部分装有一紧固螺母，通过紧固螺母提供压力，进行压紧阀门，起到良好的密封作用。这种密封形式容易保证防漏，只需改变压紧力就能改变密封力以及磨损后的重新密封，故使用寿命较长，安全可靠。
在灌装阀的进液管的密封：进液管3 中是不导通的结构，在非灌装位置，进液管的外壁上的两个通孔由于在灌装阀体的内壁内，受内壁的挤压形成适当的预压紧量，借助于进液管材料的反弹力压紧密封面而起密封作用的。这种密封形式运动磨损后容易产生泄漏，假若预紧力过大，又要增加运动过程中的摩擦阻力，相应的也就增加了磨损的速度，泄漏后只得更换密封材料。
2.7 本章小结
本章主要介绍了灌装机各主要机构的选取，初步了解了旋转型灌装机上各相关重要机构的基本功能和所能实现的运动，从中可以对灌装生产线做出相当的认知，并在其基础上能做出一些进步的创新和改进。
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3 灌装机传动部分的设计计算
3.1 电动机的选择
在日常生产过程中，电动机一般都是采用三相交流异步电动机，其常用电动机的标准见《机械设计手册（新版）》的第5卷第35篇：电动机与位移测量技术。在有些情况下，如需经常起动、制动及反转的场合，要求电动机的转动惯量小和过载能力高，选用鼠笼或绕线式三相起步电动机。电动机结构有开启式、防护式、封闭式和防暴式。根据防护要求选择相应结构。 （1）功率的确定：
电动机的功率选得是否合适，对其工作和经济性都有影响；如采用额定功率小于工作要求的功率，就不能保证工作机的正常工作，甚至日电动机长期过载而过早损坏；如果电动机的额度功率大于所要求的功率，则电动机价格高，容量也未得到充分利用，以致造成成本高，而且浪费[7]。
通常对在变载荷作用下，稳定、长期连续运行的机械，要求所选用的电动机的额定功率稍大于工作机功率。还应查出电动机类型和额定功率、相应的转速和安装尺寸。在一般情况下不必校验电动机的发热和起动力矩。电动机工作时需要的功率按下式计算： ?0?式中Pw——工作机所需的功率，KW
??——从电动机到灌装机间各运动副的总机械效率（以下简称效率）。 工作机所需要工作功率 一般根据工作机的生产阻力和运动参数计算： ?w??w?a (3.1)
Fv?nw?? 或 w （3.2）
1000?w955?0w式中：F —— 工作机的生产阻力，N； v —— 工作机的速度，m/s； T ——工作机的阻力矩，N·mm； nw——工作机的转速，r/min； nw——工作机的效率。 总效率按下式计算:
?a??1?2?3..?.n. (3.3)
式中?1、?2、?3、…?n 分别为运动链中各运动副（如齿轮、轴承及联轴器等）的效率，其值可参考《机械设计手册（新）》中选取。
容量相同的同类型电动机，可以有不同的转速。如三相异步电动机常用的有四种同步转速，即3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min。低转速电动机的极数多，外廓尺寸及重量都较大，但可使传动装置总传动以及尺寸较小；高转速电动机则相反。因此确定电动机转速时，应按具体情况进行分析和比较。
通常多选用同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机，如无特殊需要，不选用同步转
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