機械畢業(yè)設計（論文）-液體灌裝生產線上灌裝閥的設計【全套ug三維圖紙】

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目： 液體灌裝生產線上灌裝閥的設計 </p><p>　　信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)</p&g

2、t;<p>　　學 號： 　　　　　　　</p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： 　 （職稱：副教授 ）</p><p>　?。毞Q： ）</p><p>　　2013年5月25日</p><p>　　全套三維圖紙，加1538937

3、06</p><p>　　無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 液體灌裝生產線上灌裝閥的設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包

4、含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><p>　　班 級： 機械97 </p><p>　　學 號： 0923821 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p><p><b>　　無

5、錫太湖學院</b></p><p>　　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè)</p><p>　　畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書</p><p><b>　　一、題目及專題：</b></p><p>　　1、題目　　液體灌裝生產線上灌裝閥的設計 　　</p&g

6、t;<p>　　2、專題　 　</p><p>　　二、課題來源及選題依據</p><p>　　在現代灌裝廠中，灌裝機和灌裝閥已經成為了一個廠的命脈。一個高效率高精度的灌裝閥可以為一個灌裝長帶來強大的活力。灌裝閥的設計需要了解灌裝生產工藝的各項需求，且設計到不少專業(yè)知識。此設計難度中等，

7、設計量合適，可以很大程度提升學生的專業(yè)水準。隨著技術的發(fā)展，生活水準的提高，灌裝技術在未來必將發(fā)揮出巨大的作用。 </p><p>　　三、本設計（論文或其他）應達到的要求：</p><p>　　① 能夠詳細的了解灌裝生產線的灌裝工序，熟悉灌裝的每一步的過程，以及各部件的功效； &l

8、t;/p><p>　?、?詳細的了解灌裝機的全局機構和布置； </p><p>　?、?詳細的了解灌裝機的傳動機構，以及撥瓶機構的傳動機構； </p><p>　?、茉?/p>

9、細的了解灌裝閥工作的原理，灌裝閥的組成，以及灌裝閥工作時的各個步驟； </p><p><b>　　四、接受任務學生：</b></p><p>　　機械97 班 　　姓名 </p><p>　　五、開始及完成日期：</p><

10、p>　　自2012年11月12日 至2013年5月25日</p><p>　　六、設計（論文）指導（或顧問）：</p><p>　　指導教師　　　　　　　簽名</p><p><b>　　簽名</b></p><p><b>　　簽名</b></p><p><b

11、>　　教研室主任</b></p><p>　　〔學科組組長研究所所長〕　　　　　　　簽名</p><p>　　系主任 　　　　　　簽名</p><p>　　2012年11月12日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文設計是對液體灌裝

12、生產線灌裝閥的設計，以及液體的灌裝方法在旋轉灌裝機上的布置與安排。該液體灌裝閥的結構是閥體的上部有進液口，閥的下部有出液口，且出口與灌裝頭部位有著密封裝置，通過擠壓力與密封裝置接觸，閥體上部設有排氣管，該排氣管的一端從閥體內部穿過之后伸出液體出口與灌裝頭連接在一起而另外一端則伸出液體與外部聯通從而排除氣體，在液體灌裝閥導通是閥體的上部進液口與下部出液口會形成一個液體通道使得液體可以從此通道進入瓶體，灌裝頭的最大尺寸與大于液道的最大尺寸，

13、和滑動體的外徑對齊，可以避免灌裝過程中液體沖擊力形成大量泡沫等對灌裝精度和效率的影響，在排氣通道在安裝壓緊螺母處設有螺紋,用來安裝壓緊螺母 ，閥可以通過調節(jié)螺母和壓緊螺母調節(jié)彈簧的張力和閥體尺寸，用來調節(jié)灌裝過程中一些小的光裝誤差，本發(fā)明在于灌裝完成后能及時停止灌裝,灌裝精度高,節(jié)約能源,應用廣泛，效率高，且液體灌裝閥結構簡單。</p><p>　　關鍵詞：排氣管；彈簧；布置；彈性低壓件</p>&

14、lt;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this the sis, the layout and arrangement of the liquid filling production line filling valve design, and liquid filling rotary filling machine. The structure

15、 of the liquid filling valve is the upper part of the valve body to the lower part of the liquid inlet valve in the liquid outlet, and exports and filling the first part has a sealing device through the squeeze pressure

16、with sealing device contact, the upper part of the valve body set exhaust pipes, one end of the exhaust pipe extending f</p><p>　　Keywords: sliding body; The exhaust; Decorate; low pressure of Elastic</p&

17、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　AbstractIV</p><p><b>　　目 錄V</b></p><p><b>　　1 緒論1</b>&

18、lt;/p><p>　　1.1 本課題的研究內容和意義1</p><p>　　1.2 國內外的發(fā)展概況1</p><p>　　1.3 本課題應達到的要求2</p><p>　　2 灌裝生產線整體結構設計3</p><p>　　2.1 方案的選取3</p><p>　　2.1.1 直線型灌裝

19、機3</p><p>　　2.1.2 旋轉型灌裝機3</p><p>　　2.1.3 自動化灌裝機4</p><p>　　2.2 生產線各機構的設計5</p><p>　　2.2.1 灌裝的供瓶機構5</p><p>　　2.2.2 灌裝的供料機構6</p><p>　　2.2.3

20、灌裝閥的升降機構7</p><p>　　2.3 本章小結8</p><p>　　3 罐裝的基本原理和灌裝閥的分析與設計9</p><p>　　3.1 罐裝的基本原理9</p><p>　　3.1.1 灌裝的基本方法9</p><p>　　3.1.2 定量方法12</p><p>　　

21、3.2 灌裝閥的分析與設計14</p><p>　　3.2.1 灌裝閥的工作原理14</p><p>　　3.2.2 閥的各部分的設計與計算14</p><p>　　3.2.3 灌裝時間的計算和過程16</p><p>　　3.2.4 灌裝閥密封材料的選擇19</p><p>　　3.2.5 灌裝閥門啟動結構

22、設計與分類20</p><p>　　3.2.6 灌裝閥彈簧的分析與設計21</p><p>　　3.3 本章小結30</p><p>　　4 灌裝過程的調整及機器存在的問題31</p><p>　　4.1 灌裝過程的調節(jié)31</p><p>　　4.1.1 料缸液位的調整31</p><

23、p>　　4.1.2 灌裝量的調整31</p><p>　　4.1.3 轉速的調整31</p><p>　　4.1.4 機器存在的主要問題32</p><p>　　5 電氣控制閥和調試維護33</p><p>　　5.1 電氣的控制33</p><p>　　5.2 主要制動過程33</p>

24、<p>　　5.3 簡單的生產線運動控制33</p><p>　　5.4 設備調試與維護33</p><p>　　5.4.1 整機要求33</p><p>　　5.4.2 灌裝閥的調試與維護33</p><p>　　5.4.3 安全操作規(guī)則34</p><p>　　6 結論與展望35</p

25、><p><b>　　6.1 結論35</b></p><p><b>　　6.2 展望35</b></p><p><b>　　致 謝36</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b

26、>　　附錄38</b></p><p>　　等壓法灌裝供料機構圖38</p><p>　　壓力法供料機構38</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　對于灌裝機的主要主成部分灌裝閥來說，缺少了灌裝閥自動灌裝生產線就無法運轉工作，且一個灌裝閥的好壞決定了這個灌裝生產線上運作

27、的效率，它需要根據灌裝工藝的要求以最快的速度聯通或者切斷與儲液箱的聯系，保證灌裝工作的順利的進行，且由于不同的液體的物理化學性質并不是相同的，故而導致了灌裝工藝的不同，因此所使用的閥體也并不相同，不同的灌裝使用不同得閥體。諸如飲料，酒類，液體化妝品之類。</p><p>　　為了能夠更好地實現灌裝生產線的自動化，提高瓶裝生產線的效率，解決自動化灌裝生產的各種問題，保證產品的質量，特進行本課題關于液體灌裝生產線灌裝

28、閥的設計研究。</p><p>　　1.1 本課題的研究內容和意義</p><p>　　隨著科學技術的日益發(fā)展與進步，人們的生活水平也是逐步的提高，由以前小農社會的自給自足發(fā)展到由大型公司生產人們去購買的商品經濟，而在此過程中由于人口基數的增大同時還伴隨著人工成本的增加，自動化的生產需求已迫在眉睫。</p><p>　　為了滿足國內的消費需求彌補國內生產力的不足，我

29、國從上世紀八十年代開始每年都要進口大量的飲料、奶類制品以及酒類等包裝機械，至今引進的勢頭仍然是呈現上漲勢頭。這些機械大部分是高速自動化的生產線，可靠性比較強，產量高，相當的部分設備是當今世界最為先進的機型。這些生產線的引進，使中國飲料、奶類制品以及酒類企業(yè)包裝水平得以與發(fā)達的國家同步發(fā)展。與此同時，中國的包裝機械的生產也取得了長足進步，部分灌裝、封口一體設備已經達到了較高水平，包括塑料飲料瓶、酸奶杯、無菌包裝等成型設備以及貼標機在內的包

30、裝生產線的水平也得到了相當程度的提升，基本可以滿足中型企業(yè)的需要，部分已經可以替代進口設備，并且出口量逐年提高，灌裝閥作為灌裝機中不可缺少的部分，應用十分廣泛，每年使用量相當巨大，國內在灌裝速度和精度上和國際水平還存在著一定的差距，因此對灌裝閥重新研究設計若是可以取得成功將大大推動中國包裝機械行業(yè)的發(fā)展，提高包裝行業(yè)在國際中的低位。</p><p>　　1.2 國內外的發(fā)展概況</p><p&

31、gt;　　生活水平的不斷提高不光改變著人們的生活習慣，同時也在使得人們對于產品的質量提出更高的要求。十九世紀末二十世紀初以前,通常使用水罐、水杓進行人工灌裝或直接將容器浸入液料中進行灌裝,此種方法不僅人工成本高，效率低下同時衛(wèi)生質量方面也存在嚴重的缺陷。而在人們的日常生活中像需要灌裝后使用的液態(tài)生活必須品占用非常之大的比例，例如牛奶、酒類、生活日用調料、化妝品、農用化學藥劑等等！而為了保證這些產品能夠進行安全衛(wèi)生的大規(guī)模生產，我們就必須

32、大力發(fā)展自動化灌裝生產！大約在1880年美國以Horix、Kiefer和U.S.BottLers為主的幾家公司開始著手于研究容器灌裝的機械裝置。世界第一臺用于商業(yè)行業(yè)的灌裝機是由Kiefer公司制造；在1920年Horix公司首次制造出了重力灌裝機。這家公司至今仍在生產灌裝機,這幾家公司于20世紀出喀什著手于研究回轉式灌裝機，其中純真空灌裝機是由U.S公司制造的.我國在解放前幾乎沒有灌裝機械,灌裝生產絕大部分處于手工操作,非常落后。70

33、年代初,北京、上海、江蘇、深圳等地引進三十多條灌裝線,其中有西德Seitz廠產品、意大利Simonazi公司、美國Merer公司、</p><p>　　1.3 本課題應達到的要求</p><p>　　鑒于飲料酒類一類的以及化妝品等生活用品已在人們的生活中占有越來越大的比例，從而大大的帶動了灌裝行業(yè)的迅速發(fā)展。</p><p>　　故而在對灌裝閥設計的過程中我們應該立

34、足于當代現實情況，要能夠滿足自動化的生產且擁有一定的效率，同時在設計產品的過程中要全面的了解灌裝的原理以及各過程的詳細步驟，對于各部件的功能需要詳細的了解，在保證產品的功能的基礎之上盡量提高生產的效率，考慮灌裝閥在灌裝整體中的作用，對灌裝機的全局整體機構和布置進行考慮，合理的對灌裝閥進行布置以達到更高的生產效率。</p><p>　　2 灌裝生產線整體結構設計</p><p>　　2.1

35、方案的選取 </p><p>　　灌裝生產線上按照灌裝的類型的不同可以分為三種灌裝機。</p><p>　　2.1.1 直線型灌裝機</p><p>　　圖2.1直線型灌裝機工作原理圖</p><p>　?、瘛抗嘌b，Ⅱ—上蓋，Ⅲ—將瓶蓋擰緊，Ⅳ—貼商標，Ⅴ—待裝盒裝箱，</p><p>　　1—推瓶板，2—限位

36、撥，3、11、13—傳送帶，4—傳送盤，5—瓶子，6—上蓋機構，7—料斗，</p><p>　　8—擰緊機構，9—商標盒，10—漿糊盒，12，推料板，14—儲液箱，15—灌裝管</p><p>　　由原理示意圖2.1可以清晰的看出來灌裝瓶沿著平直的直線運動,進行成排灌裝。每送來的空瓶由著推瓶板向著前方推送，直至灌液口得下方此時閥門打開對瓶子進行灌裝，此操作為間歇操作。這種類型的灌裝機結構相

37、對比較簡單制造方便，但是相對的占地面積較大而且由于是間歇運動在一定程度上生產的效率也就被限制了，一次一般只用于無氣液料雷得灌裝，局限性較大。</p><p>　　2.1.2 旋轉型灌裝機</p><p>　　通過送系統(tǒng)將待灌瓶（或者人工）送入灌裝機的進瓶機構，通過灌裝機的轉盤帶動主立軸旋轉運動可進行連續(xù)的灌裝，轉動近三分之二周時瓶子可灌滿，然后轉盤將瓶子送入壓蓋機進行壓蓋，而此次所設計的閥

38、體就是用于此類灌裝機，圖2.2,2.3為此灌裝機的工作原理圖。圖2.4為本設計實體圖。</p><p>　　圖2.2旋轉灌裝機展開示意圖 圖2.3旋轉灌裝機俯視圖</p><p>　　圖2.4旋轉灌裝機實體圖</p><p>　　這種類型的灌裝機在食品，飲料行業(yè)有著相當廣泛的應用，諸如我們平常的日常生活用品像汽水，果汁，啤酒等飲品的灌裝均由此

39、類灌裝機進行灌裝。此機主要由流體輸送、容器輸送、灌裝閥、大轉盤、傳送系統(tǒng)、機體、以及控制等各部分組成，而灌裝閥是保證此灌裝機能否正常且效率工作的關鍵。</p><p>　　2.1.3 自動化灌裝機</p><p>　　自動化灌裝機可分為：聯合自動機和單機自動機也就是可以包括連續(xù)進行洗瓶、灌裝、壓蓋、貼標、裝等一系列的工序。自動灌裝采用機械傳動控制為主的最普遍。另外開可以按灌裝方法、關閉裝置

40、及定量裝置等多種分類方法，具體的可見表2.1。</p><p>　　表2-1 自動灌裝機分類表</p><p>　　2.2 生產線各機構的設計</p><p>　　2.2.1 灌裝的供瓶機構</p><p>　　在灌裝生產線上自動供瓶機構已經取代了由人工進行的手動供瓶，而供瓶機構大致可以分為分件供送螺桿機構和撥盤式等限機構。</p>

41、;<p>　?、?分件供送螺桿機構</p><p>　　如下圖2.5為分件供送螺旋機構的運轉示意圖：</p><p>　　圖2.5分件供送螺桿機構</p><p>　　此分件供送螺桿機構是整個灌裝機的重要部件，其結構的好壞以及是否合理直接影響到整個灌裝機能否正常進行灌裝和生產的效率。所以設計中應在滿足被供送瓶罐的外形尺寸，星型撥輪節(jié)距及生產能力等的條件

42、下合理的確定螺桿的直徑以及長度螺旋線旋向及組合形式、螺旋槽軸向剖面幾何形狀和星型撥輪尺廓曲線，進而校核瓶罐受螺杠、導向板、輸送帶等綜合作用能否達到給定的速度和間距，減輕沖擊、震動、卡滯現象，實現平穩(wěn)可靠運動。</p><p>　　分件供送螺桿機構的工作原理為：由曲齒傳動帶動螺旋棒的旋轉，當瓶子輸送進入輸送鏈帶后，由于螺旋棒的作用，使得瓶子形成以一定的間隔依次地排送，然后再經過撥瓶輪進入托瓶臺，從而進行灌裝。<

43、;/p><p><b>　?、?花盤式限位機構</b></p><p>　　如圖2.6為花盤式限位機構由傳送機構。</p><p>　　圖2.6 定數量供給的花盤限位裝置</p><p>　　1—輸送帶，2—花盤輪，3—棘輪，,4—棘爪擺桿,5—凸輪,</p><p>　　6—擺盤,7—銷子,8—推板

44、,9—開關</p><p>　　將待灌裝的瓶罐送至花盤輪，經花盤輪分隔裝置直接到傳送裝置端頭。當最前端的瓶罐到達指定位置時可碰觸到電開關9，使推板8立即將要求數量的一排瓶或罐橫向推進一個距離。推板8行進中驅動擺盤6,使之逆時針轉動,但凸輪5及棘爪擺桿4不動,推板8行進到與擺盤6脫離接觸時,擺盤6受彈簧作用而恢復到原位。</p><p>　　2.2.2 灌裝的供料機構</p>

45、<p>　　使用泵體及輸液管將灌裝液由貯液槽輸入貯液箱再由貯液箱經灌裝閥輸入待灌容器中，此過程即為整個灌裝體系的傳送系統(tǒng)。對于不同的灌裝方法有著不同的傳送供料系統(tǒng)。作為灌裝系統(tǒng)的重要組成部分，供料機構的設計對灌裝速度和精度起著至關重要的影響。根據機構的不同科大致的將供料機構分為四大類：</p><p>　?、?常壓法灌裝的液料供送機構</p><p>　　作為在常壓下進行灌裝的系

46、統(tǒng)，此系統(tǒng)較為簡單。泵體將液體抽出通過輸液管送進灌裝機的貯液箱，用浮子來對貯液箱內的液面高度進行控制是液面保持基本的恒定，液體再經由灌裝閥注入待裝的空瓶罐中。</p><p>　?、?真空法灌裝的液料供送裝置</p><p>　　真空法灌裝系統(tǒng)形式較多結構復雜，根據灌裝方式的不同可將其分為兩種類型：一種是將瓶子內部氣體抽空利用壓強差進行灌裝。另外一種是將貯液箱和瓶子均抽空氣體液體依靠其自身

47、難保重力完成灌裝。因為真空灌裝供料系統(tǒng)結構較為復雜且與本設計并沒有太大聯系在此就不做太詳細的介紹。</p><p>　?、?等壓法灌裝的液料供料機構</p><p>　　此原理圖于附錄圖1.進液總管3與灌裝機頂部的輸入頭9互相連通，在輸入頭的下端有著六根供液管14與待裝瓶罐12互相連通。打開運行閥5，通過透明管體4觀察進液的壓力，當壓力不足使得液體流動緩慢或壓力過高使得液體沖出均需調節(jié)使得

48、壓力平衡，待壓力正常方可打開乳液總閥16進行灌裝！無菌壓縮氣管1分叉為了兩路，其中氣管12將液體輸入待灌裝瓶罐，它經過輸入頭直接與環(huán)形的待灌裝器皿相互連通，其作用是在灌裝之前對器皿內充壓，此作用可預防液體在進入器皿內時由于突然的降壓從而冒泡。該管上截止閥8在進液總閥10 打開后需要關閉，另一路平衡氣管11以輸入頭接到高液浮泡17上的充氣閥15，從而達到控制待灌裝器皿內部液位高度的目的。</p><p>　　當液壓

49、高于氣壓會導致液面太高，此時高位浮泡立即上升打開充氣閥15，將無菌的空氣壓縮進入器皿，以補足氣壓從而保證了液體能夠穩(wěn)定的進入器皿，而當液壓低于氣壓時導致液面下降，此時低位液浮泡7下降，打開放氣閥13是的器皿內部的部分氣體得以釋放。氣壓的降低是的進液增多，保證了液面基本處于穩(wěn)定的狀態(tài)大致位于視鏡9的中部。</p><p>　?、?壓力法灌裝的液料供送機構</p><p>　　附錄圖2是此方法

50、的灌裝供料簡圖。它由四個組要部分組成分別是穩(wěn)壓裝置，旋塞閥，推料活塞以及填充器。</p><p>　　由于物料是通過泵體或者人工裝入貯液箱內部，因此在灌裝的時可能會產生壓力的不穩(wěn)定從而產生定量誤差，為了提高灌裝的精度可以采用穩(wěn)壓裝置來穩(wěn)定供料壓力。</p><p>　　供料泵體將物料送至管14，穩(wěn)壓活塞15位于三通管的上端經過減壓調整后的壓縮空氣進入氣缸19，形成對穩(wěn)壓活塞的一定的壓力，穩(wěn)

51、壓活塞桿19上的感應板通過感應三通管內出料壓力的增加與減少來上升或者下降，于此同時上、下無觸點開關則發(fā)出信號控制料泵運轉或者停轉。因此保證了供料的壓力始終保持穩(wěn)定。</p><p>　　保證了灌裝的質量。同時為了防止物料的滴漏,在充填器底部特意安裝一只有孔道的滾柱1,當旋轉閥來回擺動時,帶動凸輪3也一起來回擺動, 從而使頂桿2上下串動,壓迫滾柱1實現快速啟閉,提高了灌裝精度。</p><p&g

52、t;　　2.2.3 灌裝閥的升降機構</p><p>　　在一般的旋轉型灌裝機中，為了滿足灌裝的需要必須把瓶子通過升降機構進行升降與灌裝閥配合在瓶子升降的過程中完成灌裝。這種升瓶機構的結構比較簡單,但是工作可靠性差,如果灌裝機運轉過程中出現故障,瓶子沿著滑道上升,很容易將瓶子擠壞,對瓶子質量要求很高,特別是瓶頸不能彎曲,瓶子被推上瓶托時,要求位置準確,在工作中,緩沖彈簧也容易失效,需要經常更換。</p>

53、;<p>　　為了克服這個問題在本次設計中采取了使灌裝閥進行升降的機構。其結構工作原理圖由圖2.7及圖2.8所示。</p><p>　　圖2.7灌裝閥的升降機構</p><p>　　圖2.8灌裝閥的升降機構軌道示意圖</p><p>　　圖中可以看出灌裝閥通過貯液箱蓋上的軌道由軌道對灌裝閥進行擠使得閥體下降，在下降的時候閥體的出液口進入瓶口，瓶口頂住出

54、液口的滑套使得滑套上升與排氣管分離形成間隙，液體通過此間隙進入瓶子。如圖2.9所示意。</p><p>　　圖2.9瓶子與灌裝閥配合液體流入瓶子</p><p>　　此種結構可以更快的進行灌裝提高灌裝效率，但是此結構在灌裝閥和貯液箱的結合處需求很高的密封性能，若是密封性能不足會造成液體在一定程度上的泄露。對瓶子質量要求很高,特別是瓶頸不能彎曲,瓶子被推上瓶托時,要求位置準確,在工作中,緩沖

55、彈簧也容易失效,需要經常更換。因此,這種結構適用于小型的半自動化的不含氣體的液料灌裝機中。</p><p>　　對于灌裝閥升降機構的要求是：迅速、運行平穩(wěn)、安全可靠、住起額。在設計時應根據灌裝機的具體要求進行具體的分析，選擇合理可靠，經濟實惠的結構。</p><p><b>　　2.3 本章小結</b></p><p>　　在本章我們主要介紹了

56、如何堆灌裝機進行選取，以及旋轉式灌裝機生產線上的各重要的相關機構的基本功能以及它所實現的運動，通過此章的介紹我們可以對灌裝生產線有一定的基本的認識與了解，能夠做出進一步的設計改進。</p><p>　　3 罐裝的基本原理和灌裝閥的分析與設計</p><p>　　3.1 罐裝的基本原理</p><p>　　3.1.1 灌裝的基本方法</p><p&

57、gt;　　由于各種液體的化學物理性質的不同，為了在灌裝不同的液體是保證罐裝的安全以及效率必然要設計不同的灌裝工藝，從而導致了灌裝方法必然不同的結果。在此我們選取一般灌裝機常采用的幾種灌裝方法進行介紹：</p><p><b>　　(1) 等壓法</b></p><p>　　等壓法灌裝是利用貯液箱上部氣室里的壓縮空氣，給包裝容器進行充氣，使二者的壓力接近于相等，然后灌裝

58、液料靠自重自行流入該容器內的灌裝方法。等壓灌裝的工藝過程為：(一)充氣等壓。(二)進液回氣。(三)停止進液。(四)釋放壓力，即將瓶內的殘留空氣釋放至大氣，以此來避免瓶內因為突然降壓而引起大量冒泡，從而影響到包裝質量和定量精度。等壓法灌裝適用于含氣飲料，如啤酒、汽水等的灌裝，可減少其中所含二氧化碳的損失。</p><p>　　圖3.1等壓灌裝工作狀態(tài)</p><p><b>　　(

59、2) 常壓法</b></p><p>　　常壓法也稱純重力法,即灌裝是在大氣壓力下直接依靠被灌裝液料的自重流入包裝容器內的灌裝方法。</p><p>　　常壓灌裝的工藝過程為：(一)進液排氣，即液料進入容器，同時容器內的空氣被排出。(二)停止進液，即容器內的液料達到定量要求時，進液自動停止。(三)排除余液，即排除氣管中的殘液。</p><p>　　圖3.

60、2常壓閥灌裝工作狀態(tài)</p><p><b>　　(3) 真空法</b></p><p>　　所謂真空灌裝是指灌裝過程是在處于地獄大氣壓力下進行的，可分為兩種真空灌裝方式：</p><p><b>　　① 重力真空式</b></p><p>　　此方法是讓貯液箱內處于真空的環(huán)境，然后對包裝容器抽氣讓

61、其內的氣壓與貯液箱處于幾乎相等的真空環(huán)境，此時液料通過自身的重力流進包裝容器之中。此方法擁有適合灌裝年度較大、延長罐裝產品保質期、在灌裝有毒物能夠不讓毒氣揮發(fā)保護工人的身體健康等優(yōu)點。但是由于結構比較復雜制造技術較高，國內的應用推廣較少。</p><p>　　圖3.3重力真空灌裝示意圖</p><p><b>　?、?壓差真空式</b></p><

62、p>　　此法是讓讓貯液箱內部處于常壓狀態(tài)，只對包裝容器內部抽氣，使其形成一定的真空度，液料依靠兩容器內的壓力差，流入包裝容器并完成灌裝。由于其設備結構簡單，方法可靠所以國內大部分采取此法進行灌裝。</p><p><b>　　(4) 虹吸法</b></p><p>　　虹吸法是利用虹吸原理使液料從貯液箱經由虹吸管被吸入容器內，直至兩個的液位相等。此方法在早起就已

63、出現，由于其原理設備標膠簡單所以為人們所容易接受，但由于其效率的低下已經不適應在科學日益發(fā)展自動化普及的現代化社使用。</p><p>　　圖3.4虹吸法灌裝及供料示意圖</p><p>　　1—虹吸管，2—浮子，3—灌裝閥，4—灌裝頭，5—貯液杯，</p><p>　　6—貯液箱，7—進液閥，8—進液管</p><p><b>　

64、　(5) 壓力法</b></p><p>　　壓力灌裝是借助機械或氣液壓等裝置控制活塞往復運動，將粘度較高的液料從料缸吸入活塞缸內，然后再強制壓入待灌容器中的。此方法主要應用在灌裝粘度較大的物質，比如牙膏，番茄醬等。也可用于汽水一類的灌裝由于是氣壓直接把汽水壓入瓶內所以灌裝速度在一定的程度上得到提高，但由于汽水本身不含有膠質物質，易形成泡沫消失，所以對于灌裝質量有一定的影響。</p>&

65、lt;p>　　圖3.5壓力閥灌裝原理</p><p>　　在選用上述幾種灌裝方法的時候我們除了需要考慮也比本身的性質如粘度、揮發(fā)性等之外還必須考慮產品的工藝要求，灌裝機、灌裝閥的結構等綜合的因素。只有在星河的考慮了各種因素之后，我們才能更好的設計出一個合理的加工工藝以及選擇合理且效率的灌裝方法。</p><p>　　3.1.2 定量方法</p><p>　　灌

66、裝的時候不光需要考慮罐裝的效率也不光是灌裝機能夠運行便可以說灌裝已經可以順利的進行。在考慮這些東西的時候我們還必須考慮如何準確的定量灌裝，因為準確的定量灌裝不但影響著生產的成本，同時也在無形之中影響著消費者對此產品的評價。包裝物品通常采取重量定量和容積定量兩種方法。鑒于我們在此討論的是液體產品的灌裝定量方法所以我們對容積定量進行討論。常見的容積定量有如下四種方法：</p><p>　　(1) 定量杯定量法<

67、/p><p>　　定量杯定量是指將所需灌裝的液料注入定量杯中，然后再進行灌裝。由于是在定量杯中進行過準確的定量所以只要在途中沒有滴液損失，那么每次灌裝的液料應當等同于定量杯中所定量的容積。若是需要改變灌裝量只需要改變調節(jié)管在定量杯中的高度或者更換定量杯即可。此方法由于經過定量杯準確定量故精度較高。</p><p>　　圖3.6定量杯工作示意圖</p><p>　　(2)

68、 控制液位定量法</p><p>　　控制液定量法是通過灌裝時控制被灌容器的液位來達到定量值的，因為每次灌裝的液料容積等于一定高度的瓶子內腔容積，習慣上稱為“以瓶定量法”。 當瓶內液位升至排氣管口時，氣體不再能排出，隨著液料的繼續(xù)灌入，瓶頸部分的殘留氣體被壓縮，當其與管口內截面上的靜壓力達到平衡時，則瓶內液位保持不變，而排氣管內的液體高度與貯液箱液位高度相等?？梢姡看喂嘌b液料的容積等于一定高度的瓶子內腔容積。要

69、改變灌裝量，只需改變排氣管口伸入瓶內的位置即可。這種方法，設備結構簡單，應用廣泛。但因為瓶子的容積精度直接影響灌裝量的精度，所以對于要求定量準確度高的產品不宜采用。</p><p>　　圖3.7控制液位定量示意圖</p><p>　　(3) 定量泵定量法</p><p>　　定量泵定量是采用機械壓力罐裝的一種方法，每次灌裝物料的容積與活塞往復運動的行程成正比。要改變

70、灌裝量，只需調節(jié)活塞的行程。</p><p>　　圖3.8定量泵工作示意圖</p><p>　　(4) 電子式計量法</p><p>　　灌裝閥中有兩個大小不同的液道，液體通過液道時，由負載傳感器隨時地邊灌裝邊測量液體的重量，當充填的液體接近規(guī)定的充填量時，灌裝閥則轉換成小流量回路，因而灌裝精度高。另外，在灌裝液體前，顯示器清零，容器重量有測定偏差，則重新定值，對灌

71、裝量無影響。</p><p>　　圖3.9電子式計量法示意圖</p><p>　　對上述四種定量方法進行對比，我們可以發(fā)現從定量精度上考慮定量杯定量精度較高，但其結構精度遠比控制液面定量復雜所以其成本也就較高。所以在實際應用時我們應該考慮各方面的因素，選擇做合適的定量方法。</p><p>　　3.2 灌裝閥的分析與設計</p><p>　　

72、3.2.1 灌裝閥的工作原理</p><p>　　灌裝閥是液箱、氣室（包括充氣室、排氣室、真空室）和灌裝容器這三者之間的流體通路開關，而且根據灌裝工藝要求，能進行相應的灌裝。不同的灌裝方法通常需要選用不同的灌裝閥。顯然，灌裝閥是關系到灌裝生產線能否精準高效運作的關鍵部件。</p><p>　　圖3.10詳細的顯示了灌裝閥的工作原理其中(a)為非灌裝位置(b)為灌裝位置。</p>

73、<p>　?。╝）非灌裝位置圖 （b）灌裝位置圖</p><p>　　圖3.10灌裝閥工作原理圖</p><p>　　1—排氣管，2—上調節(jié)螺母，3—灌裝閥身，4—上固定螺母，5—彈簧，6—固定螺母，</p><p>　　7—下調節(jié)螺母，8—滑套，9—橡膠墊</p><p>　　如圖所示為本設計

74、灌裝閥的工作原理，當滑套8上的橡皮墊與瓶口接觸時灌裝閥下降導致滑套8上升，灌裝頭9與滑套出現間隙，液體從該間隙流入瓶內，當液體逐漸上升與排氣管的下部接觸時，氣體將不能排除，此時液體繼續(xù)進入瓶子導致排氣管的下部孔口完全被淹沒，此時瓶內空氣無法排除導致氣體被壓縮，當瓶內的氣壓與貯液箱內的氣壓互相平衡時液料就會沿著排氣管上升到與貯液箱內液體相平的高度，然后灌裝閥上升彈簧5保證了灌裝頭與滑套間的重新閉合。排氣管內的液體滴到瓶子。</p&g

75、t;<p>　　3.2.2 閥的各部分的設計與計算</p><p>　　(1) 閥端結構的設計分析</p><p>　　閥體的閥端的氣液道德布置根據氣體和液體進出瓶子狀況的不同的情況，大致可分為兩類：一類是利用環(huán)隙進行回氣，而中心管來灌裝液體。另外一種則是利用灌裝閥的環(huán)隙灌裝液體而中心管回氣。前者屬于長管灌裝閥，后者則是短管灌裝閥。兩種閥體各有弊端與優(yōu)勢，因此我們在設計閥體的

76、時候應該根據我們所需要的工藝來進行選擇。</p><p><b>　　長管灌裝閥的特點</b></p><p>　　此閥在罐裝的過程之中，灌裝入液口伸入到接近瓶底的部位，在此時罐裝的液體從入液口進入瓶子，初始時液體從管口自由流出，經過一段時間之后隨著頁面的漸漸地升高灌裝口逐漸被液體淹沒，此后的灌裝都屬于淹沒流出。而淹沒流出的過程占有灌裝過程中的絕大部分的時間。此過程中

77、被灌裝的液面僅僅表面與空氣接觸，大幅度的減少了氧氣在液體中的溶解程度。但是此方法由于受到自身的結構設計的限制以及瓶口大小的限制，導致了灌裝的流通截面較小，這樣就會在灌裝時的流速較低，效率低下。</p><p>　?、?短管灌裝閥的特點</p><p>　　短管灌裝閥在灌裝的過程中，將灌裝嘴口伸入瓶頸部分，灌裝液料自管嘴穩(wěn)定自由的流出。由于回氣管上都裝有分散罩，所以在灌裝的過程中會形成沿壁流

78、。因為灌裝管是呈現環(huán)隙的狀態(tài)，所以相對圓形管而言就比較大，所以液體的阻力就相對的較小，使得灌裝穩(wěn)定易于控制。</p><p>　　此外為了保證在液料升至回氣管之后，瓶頸出的氣體能夠很快的被壓縮，在設計的時候應該注意使進液口盡量的靠近瓶口，這樣瓶口處的空間較小方便于氣體的壓縮，同時為了保證罐裝的精度，方便截流，進液口不能設計的過大。</p><p>　　在本設計中采取的是短管設計閥的方案，圖

79、3.11為其實體示意圖。</p><p>　　圖3.11短管灌裝閥示意圖</p><p>　　(2) 閥的受力分析</p><p>　　灌裝時液體由灌裝閥流進待灌瓶時，液體在灌裝閥內部受重力作用，做自由落體的運動，當進入瓶子時液體會對灌裝頭形成一定的沖擊，此沖擊受到灌裝頭的大小、液體的流速等各因素的影響，為了減少沖擊對閥體帶來的影響減少由于沖擊帶來的灌裝精度的不準確

80、，我們在設計閥體的時候需要對此進行精確且詳細的計算和設計合理的方案。</p><p>　　為了能夠得到最安全的數據我們選擇在瓶口將滑套頂至最高位的時候計算，因為此時液體對閥端口的沖擊力是最大，只要我們將設計的安全數據以此為參考那么我們將可以保證灌裝的精準以及安全。</p><p>　　如圖3.12所示為灌裝時進液的示意圖，根據能量守恒定律我們可以知道液體的流速在開啟的那一刻由速度0慢慢的增

81、大，由公式：</p><p><b>　　(3.1)</b></p><p><b>　　(3.2)</b></p><p>　　圖3.12灌裝閥進液示意圖</p><p>　　根據上述公式我們可以推導出灌裝時閥端所受的最大沖擊力，為了避免此沖擊力對灌裝所產生的影響，可以采取適當的措施來避免。通?？?/p>

82、以減小灌裝閥閥口的大小、減小管道的直徑來達到減小流量的目的、在閥中可設置緩沖裝置、將灌裝頭改為橡膠來減小沖擊力等方法。</p><p>　　3.2.3 灌裝時間的計算和過程</p><p>　　(1) 罐裝的水利工程</p><p>　　液料的灌裝的時間決定了一個灌裝生產線的生產效率，而根據液料的灌裝的時間我們可以逆推出主軸與副軸的轉速以及齒輪的模數齒數等等。所以灌

83、裝時間的計算是設計灌裝閥里重要的一部分。</p><p>　　通過水利學知識，我們可以清楚地知道液料由貯液箱進入待灌瓶內的這一段過程應該看成是液體自管嘴流出。而根據定量方法的和嘴口伸入瓶內的位置的不同又可以將此過程看成以下幾種情況：</p><p>　?、?液位高度定量方法</p><p>　　若是灌裝的管嘴伸入到瓶頸部位，由于貯液箱內液面上的企業(yè)和待灌瓶內的氣壓基

84、本上處于一個相似的值，同時貯液箱內的液位保持大致的穩(wěn)定，這些因素確保了液體流動速度基本保持不變。此時液體自管嘴自由穩(wěn)定的流出。其原理如圖A所示。根據控制液位高度定量法，若果灌裝頭伸入到瓶子底部那么灌裝的時候液面在尚未達到灌裝頭之前屬于穩(wěn)定的管嘴自由流出，當液面高出進液口時，由于作用在嘴口上的靜壓力隨著瓶內的液料的上升而產生變化，此段過程屬于不穩(wěn)定的過程。如圖B所示。</p><p>　　圖A高度定量管管灌裝

85、 圖B高度定量長管灌裝</p><p>　　圖3.13液位高度定量法</p><p><b>　　② 定量杯定量法</b></p><p>　　根據定量杯的定量方法同樣可分為兩部分，一部分是灌裝嘴伸入瓶頸部分，另一部分是灌裝嘴伸入瓶底部分。當灌裝嘴伸入瓶頸部分，由于定量杯內的液位在館長的過程中逐漸的變化，

86、因此液體流動速度也隨時間變化，此時罐裝的過程屬于不穩(wěn)定的管嘴自由流出的現象。如圖C。同樣若是管嘴伸入瓶子的底部時與液位高度相同屬于不穩(wěn)定的管嘴自由流出的情況。此情況下的灌裝可以減小自由流出的沖擊力，使得罐裝的時候比較穩(wěn)定，但是由于出液的不穩(wěn)定此時一直都是不穩(wěn)定的淹沒流出。簡圖3.14D。目前基本采用的是環(huán)隙進液，以及讓液體沿著瓶壁流入的方法，此法不僅可以減少液體對灌裝頭的沖擊，也能是的灌裝更為穩(wěn)定。</p><p&g

87、t;　　圖C定量杯定量短管灌裝 圖D定量杯定量長管灌裝</p><p>　　圖3.14定量杯定量</p><p>　?、?穩(wěn)定管嘴自由流出</p><p>　　過灌裝閥孔口流出的液體體積量為：</p><p>　　(3.3) </p>

88、<p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　式中：—孔中截面上液料的流速；</p><p>　　—孔口中液道口的截面積；</p><p>　　C—灌裝閥中液道的流速系數；</p><p>　?、?不穩(wěn)定管嘴自由流出</p><p>　　如圖3.15 C 所示由于孔口截面

89、上的位壓力是變化的,流經該截面的液料是變量。當定量杯內液料降至任意位置時,流經管嘴孔口的液料瞬時流量為：</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　式中：F—定量杯的截面積；</p><p>　　—定量杯液料高度的微小增量；</p><p>　　—對應于增量F·的時間；</p&g

90、t;<p>　　式中的負號可以看出來定量杯中的液體高度是隨著時間的增長而減少的，由此可以得出：</p><p><b>　　(3.6)</b></p><p>　　定量杯中的液體全部灌裝到瓶子中所需的時間：</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　式中：—從

91、管嘴孔至定量杯內充滿液料時的高度；</p><p>　　—從管嘴孔至定量杯內流完液料時的高度。</p><p>　　(2) 液料流量的計算</p><p>　　液料的流速可以通過孔口截面及貯液箱(或定量杯)中自由液面間列柏努利方程式求得。</p><p>　　(3.8)

92、

93、

94、 </p><p>　　在式中我們可以看出u0灌裝時貯液箱內的自由液面的流速根據液體流動而得到的連續(xù)性的方程式。為了更清楚的表達此方程式我們可以將u1折算成u0而其中的阻力損失Σh我們也可將其用u0來進行表達，故而氣功師哦我們可以寫成：</p><p><b>　　(3.9)</b></p><p><b

95、>　　(3.10)</b></p><p>　　式中:A1—貯液箱(或定量杯)自由液面的面積;</p><p>　　—貯液箱(或定量杯)自由溢面的速度折算系數,對于貯液箱情況,因自由面積較大故可取 ;</p><p>　　—從由自液面至灌裝嘴口截面之間，因通流截面積不同各段流道的速度折數系數;</p><

96、;p>　　—各段直管阻力系數之和;</p><p>　　—各種局部阻力系數之和。</p><p>　　由此,可求得孔口截面上液料的流速為</p><p><b>　　(3.11)</b></p><p>　　因此,經孔口出流的液料流量為: </p><p><b>　　(3.12)

97、</b></p><p>　　式中: C—灌裝閥中液道的流量系數,取值為0—1之間;</p><p>　　Y—孔口截面上的有效壓頭(包括靜壓頭與位壓頭)。</p><p>　　由上式可見,液料體積流量主要是三個參數的函數,這三個參數為：(1)液道量系數C,(2)孔口截面積,(3)孔口截面上有效壓頭Ｙ,現分別討論如下:</p><p&g

98、t;<b>　　a.流量系數C:</b></p><p>　　它實際上就是液料流經灌裝閥中液道所受的阻力損失系數,顯然,閥中流道阻力越小,C值越大,但C值永遠小于1,流量系數C可通過計算來確定。當閥的結構及操作條件確定后,其各段阻力系數均可查表獲得,對于環(huán)隙進液的閥端結構,可以參考縫隙流的有關公式,先求出液料在縫隙始、終兩端的壓力降ΔP,然后求出該段縫隙的能量損失ΔP/γ,最后再反算出該段縫

99、隙的阻力系數為根。據各段阻力系數ξ及每段的速度折算系數k,則可采用阻力損失疊加原則求出各項之和。</p><p>　　但由于灌裝閥中各個局部阻力之間距離很近,在兩個阻力之間很難形成一段變流,由于相互干擾的結果使流量系數降低,所以應予以修正,其修正系數ε一般建議取0.77～0.87,由此:</p><p><b>　　(3.13)</b></p><

100、p>　　在現實生活中為了計算時的方便，我們一般會將一些平常經常用到的流體進行實驗然后將所的到的數據編輯成冊，以方便在計算時直接查閱從而減少很多的自行計算時間。</p><p>　　(3) 灌裝時間的計算</p><p>　　灌裝的時間的計算在灌裝設計過程中占有相當的一部分，灌裝的液料自管嘴中自由穩(wěn)定的流出。在此設計中我們采取的設計是穩(wěn)定流出的方案。由于液料在閥口流出的速率設計固定的所

101、以來表示。</p><p>　　=8.57s (3.14)</p><p>　　式中: V—每瓶所需灌裝液料的容積;</p><p>　　—孔口出流的液料體積流量</p><p>　　在本次設計的過程中我們選取的是瓶裝600ml的礦泉水，經計算我們的為70ml/s故而我們可以的出我們的灌裝

102、速度大約為8.57秒每瓶。</p><p>　　3.2.4 灌裝閥密封材料的選擇</p><p>　　對于一個閥體而言除了灌裝的精度、和效率的高低而言。其的密封性的好壞也是關系到一個閥體的性能的關鍵。而在灌裝閥的設計中其中閥口部分和與貯液箱接觸部分是最為重要的部分。</p><p>　　灌裝閥的進液口部分是液體進入灌裝瓶的部分，此處不光要受到流體的沖擊，也要保持住不

103、讓液體泄露。如圖3.15.</p><p>　　圖3.15灌裝閥出液口</p><p>　　灌裝閥與貯液箱的接口處也是需要進行密封的地方。若是此不為密封性能不好，將會造成貯液箱內的液料自此部位泄露，從而造成一定的成本的浪費，也會對及其形成一定的損害。如圖3.16。</p><p>　　圖3.16灌裝閥與貯液箱的接口處</p><p>　　此兩

104、處是灌裝閥最容易發(fā)生泄露的地方，所以此兩處的密封是十分重要的。所以在設計灌裝頭和滑套接觸的部位，采用錐面，在滑套和灌裝頭上安裝密封成通過彈簧提供壓緊力進行密封。而在在閥與貯液箱的接觸部位用錐面連接，在它們之間加上密封圈，通過壓緊螺母提供壓力，進行壓緊。</p><p>　　在閥門的設計中我們一般采取密封材料進行壓緊密封，此種方法容易保證防漏，只需要改變當前的壓緊力就可以使之重新密封，故而其中密封方式使用壽命較長，

105、得到廣泛的應用。而密封的材料則要根據不同的場合進行一些合理的計算以及選取。</p><p>　　3.2.5 灌裝閥門啟動結構設計與分類</p><p>　　對于一個灌裝閥而言若要完成罐裝的過程，首先要完成的動作就是閥的開啟與關閉，在本設計中采取的是灌裝閥的升降，在閥體升降過程中，灌裝閥會與瓶口接觸，在閥體下降時瓶口使閥口處的滑套上升彈簧被壓縮，此時灌裝頭與滑套之間會產生一個間隙，液料由此間

106、隙進入待灌瓶，隨著灌裝機的旋轉，閥體逐漸上升此時彈簧逐漸復原，滑套在彈簧的作用下逐漸下降直至與灌裝頭重新接觸密封，此時液料停止進入瓶子。如圖3.17所示。</p><p>　　圖3.17灌裝閥開啟閉合示意圖</p><p>　　此種形式的灌裝閥的開啟閉合方式無需另外增加控制機構,且能保證無瓶不灌裝,且效率高，定量準確。</p><p>　　3.2.6 灌裝閥彈簧的分

107、析與設計</p><p>　　灌裝閥是灌裝機中的重要部件，它是溝通貯液箱、氣室和待灌瓶的通路開關。根據灌裝的工藝的要求，其能夠依次的對有關的通路進行切換，并且能夠保證灌裝閥不漏氣不漏液。而灌裝閥需要正常的工作，則離不開彈簧。其控制著灌裝閥的開啟以及閉合。在目前的工廠中常常采用的是彈簧閥，它擁有者灌裝質量好、灌裝壓力較高，且當出現破瓶等故障的時候能夠自行停止灌裝，避免成本的浪費。所以對于此閥而言，彈簧的設計的好壞，

108、彈性的是否合適都關系著官正過程能否樹立的完成。本設計中的彈簧如圖3.18所示。</p><p><b>　　圖3.18彈簧</b></p><p>　　彈簧作為一個經常伸縮的部件，應該具有經久不變的彈性，從而保證工作的穩(wěn)定性。因此在對灌裝閥進行設計時應該使其的工作范圍保持在其的彈性極限變化范圍之內。在這個范圍內進行工作的彈簧，當受到載荷F時，彈簧會發(fā)生相應的變形，當所

109、受的里取消時彈簧應當恢復原狀。為了更好的表示彈簧工作時所受力產生的變形與力的關系，我們可以用一個受力分析圖來表示，通過圖我們可以直觀的進行分析與計算。如圖3.19為了表示灌裝閥彈簧與載荷關系，取縱坐標表示彈簧承受的載荷，橫坐標表示彈簧的變形，通常載荷和變形成直線關系，這種表示載荷與變形的關系的曲線稱為彈簧的特性曲線。</p><p>　　圖3.19圓柱螺旋壓縮彈簧的特性曲線</p><p>

110、;　　在圖中彈簧在沒有受到外力作用的時候，其自由長度是,一般的講我們在安裝一個彈簧的時候，我們通常會對其施加一個初預緊力，稱其為這是最初的也是最小的載荷。在其的作用下彈簧被壓縮到，此時其的變形量為。當彈簧受到最大的極限載荷時，在該力的作用之下彈簧被壓縮至極限，對應的彈簧長度為，此時的壓縮變形量為，產生的應力極限為。</p><p>　　等節(jié)距的圓柱螺旋壓縮彈簧的特性曲線是一條直線，即其值為一個常數，可用公式T(常

111、數)，壓縮彈簧的最小工作載荷為，對于通常取=（0.1～0.5）.通常對有預應力的拉伸彈簧，>，為使具有預應力的拉伸彈簧開始變形時所需的初拉力。有預應力的拉應力的拉伸彈簧相當于有預變形x。因而在同樣的F作用力下，有預緊力的拉伸彈簧產生的變形要比沒有預應力時小。</p><p>　　彈簧在機構中的工作條件決定了其的最大的工作載荷，但是在設計中通常不使其達到其的極限載荷，通常使其保持在<=0.8。</

112、p><p>　　圖3.20圓柱螺旋彈簧的幾何尺寸參數 </p><p>　　在此次的設計中我們采取的是圓柱螺旋拉伸彈簧。我們選取中徑為44mm，外徑為48，當彈簧壓縮變形量約為8mm時，壓力=200N,壓縮變形量為20mm時，壓力=400N。</p><p>　　由工作條件彈簧在一般載荷條件下工作，可以按第Ⅰ類彈簧來考慮。但在灌裝閥比較重要，現在選用碳素彈簧鋼絲級別選用

113、D，并由已知條件知中經D=44mm，并根據大經D-D2=4mm，估取彈簧絲鋼直徑為5.0mm。由表3-2暫選σB=1600mpa,則根據表16-2可知[τ]= 0.3*σB=480mpa。根據表3-2 C=8</p><p>　　表3-1 65Mn彈簧鋼絲強度極限</p><p>　　(1) 根據強度條件選取材料并確定其許用應力與變形</p><p>　　我們知道