2l液体瓶筒式灭菌生产线的下料系统设计
摘 要摘 要目前常用的灭菌装置，多为灭菌柜之类，其不光成本较高，而且灭菌效率很低，大多需要人力辅助。例如需要依靠人力将产品置于灭菌柜中，在灭菌冷却完成之后再人力取出，再进行下一次灭菌，如此循环。自动化程度太低，且不能大批量灭菌。而且一台灭菌装置通常只能针对使用同一种灭菌原理的产品进行灭菌，有很大局限性。我们本次团队毕业设计结合目前已有的灭菌技术，针对现阶段灭菌设备上存在的缺陷，设计出了筒式连续灭菌生产线，解决了存在于很多灭菌工艺及灭菌装置上的灭菌不连续，灭菌效率不高，灭菌局限性太大，灭菌不彻底等问题。灭菌的连续性提高了灭菌效率，使得大批量灭菌，生产线灭菌成为可能；灭菌主筒又根据待灭菌产品所需要的温度要求分为高温蒸汽灭菌和高温水灭菌，从而解决了部分产品因灭菌温度不够而导致的灭菌不完全问题，又可灭菌多种产品，从各个方面最大化利用了设计出的灭菌装置。 本文所涉及到的是为了要实现大批量灭菌提高灭菌效率，而研究设计的自动化下料方式。针对如何实现自动化下料，设计出了以下料架和下料输送架为主要结构，由PLC控制下料电液推杆电机，下料电液推杆电机控制下料电液推杆将液体瓶从装瓶器中推出至下料输送带，再由下料电机控制下料输送带的速度完成灭菌之后的液体瓶输送。有效解决了自动化下料问题，为大批量灭菌提供技术依据。论文首先结合上料系统及灭菌主筒的整体生产线问题，进行了总体的框架设计，即主筒内部支撑架，下料架和下料输送架。然后又增加了下料电机控制下料输送带速度，下料电液推杆以及用来控制电液推杆的电机，初步确定了下料系统的方案设计，形成了包括灭菌主筒内部支撑架，下料架、下料输送架、下料电动推杆、下料电机、下料电动推杆电机在内的下料系统；对下料系统的结构总图和关键零部件进行了三维建模，并确定主筒内部支撑架、下料架、下料输送架的具体尺寸；对下料输送带和电动推杆的具体速度进行了分析计算；进行了下料架，下料输送架结构总图的绘制；对主筒内部用以支承内部支撑架的轴和轴承进行了校核；对灭菌主筒内部的支撑架进行了有限元分析；进行了下料滚筒以及下料输送带的选择。最后验证了总体结构设计的合理性，进而实现了下料的自动化。 关键词：筒式灭菌 连续灭菌 下料 自动化 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
下料输送架结构总图的绘制；对主筒内部用以支承内部支撑架的轴和轴承进行了校核；对灭菌主筒内部的支撑架进行了有限元分析；进行了下料滚筒以及下料输送带的选择。最后验证了总体结构设计的合理性，进而实现了下料的自动化。 关键词：筒式灭菌 连续灭菌 下料 自动化 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外现状 1
1.2.2国内现状 2
1.3课题主要研究内容 3
1.4章节安排 3
第二章 方案设计与计算 5
2.1引言 5
2.2 总体方案设计 5
2.3相关零件的校核 6
2.4本章小结 12
第三章 下料系统 13
3.1下料系统的定义 13
3.2自动下料方案设计 13
3.3下料输送部分 14
3.3.1下料输送架 14
3.3.2下料输送带 15
3.3.2下料滚筒 16
3.4推料部分 16
3.5本章小结 17
第四章 结构设计与分析 19
4.1引言 19
4.2内部支撑架 19
4.3内部支撑架的有限元分析 20
4.4本章小结 23
论文成果 24
总结与展望 25
致 谢 27
参考文献 28
附录 30
绪论
1.1课题的目的和意义
近年来，随着生活水平的提高和消费观念的改变，人们越来越注重自身的身体健康和营养需求，因此当下采用无菌包装的食品越来越受到消费者的喜爱。因为它们营养损失很小，味道颜色基本上都没什么变化，有的储存时间储存条件也没那么严格，很容易就能实现，这些优点都是消费者喜爱无菌包装产品的原因。因此生产厂家也越来越重视这方面技术和设备的开发研制。
由于我国的食品无菌包装刚兴起不久，及时了解世界各地无菌包装技术的发展状况，对于我国自身技术的发展和提高都是非常必要的。从实行改革开放到现在，我国食品行业借鉴了很多国外的无菌包装技术，但自己研制和开发的水平无论是在灭菌设备或者灭菌工艺上都与国外有很大差距。本次团队毕业设计将选题定位于液体瓶的灭菌，如我们日常生活中所接触到的，牛奶，啤酒，饮料等都会用到液体瓶。
为了解决目前很多灭菌装置都存在灭菌不连续，灭菌效率不高，灭菌局限性太大，灭菌不彻底等问题，本团队设计发明的2L液体瓶筒式灭菌生产线采用了自动化的上下料系统并与灭菌主筒完美结合实现连锁灭菌。虽然高温蒸汽灭菌是一项已有的灭菌技术，但是经过我们设计，将其在技术上改进为连续灭菌，再结合筒式灭菌的新思想以及利用自动化上下料，使得我们的设计得以实现。灭菌的连续性提高了灭菌效率，使得大批量灭菌、生产线灭菌成为可能。灭菌主筒又根据灭菌产品所需要的温度要求分为高温蒸汽灭菌和高温水灭菌，从而解决了部分产品因灭菌温度不够而导致的灭菌不完全问题，又可灭菌多种产品，也防止了资源的浪费。
连续灭菌作为本团队毕业设计重点突出的技术之一，自动化上下料技术在其中起着很关键的作用，
1.2国内外研究现状
1.2.1国外现状
国外在灭菌领域，因为发展起步较早，发展周期长，其不光灭菌方法多，而且自动化程度也很高。尤其德国、法国和美国在食品安全这块是当今世界领先水平，因为其在机械和控制这两块掌握当前设备控制应用的核心技术。可以实现各种控制在一个加工中心中自动化进行，无需人为操控。其中以法国ACB公司的灭菌设备最为先进，目前要达到类似的程度，国内无论从灭菌技术上还是灭菌设备上，国内都与国外存在很大差距。
虽然国外灭菌技术和灭菌装置都比较先进，但其也存在设备、技术成本过高不太适合中小企业的发展的缺点。
还有，国外在生产线自动化方面已经相当成熟，其中与自动化相结合组成的下料系统的带式输送机技术的发展也很快，主要体现在：一是带式输送机能用到的地方越来越多，随着应用范围的增多，其功能也随之越来越多样，例如管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一个是带式输送机自身的技术和装备有了很大的发展，尤其是长距离、高载荷、高速度等大型带式输送机已经成为发展的主要方向，它的核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。
1.2.2国内现状
目前，国内大部分食物、生物制药产品、医药产品及中药产品的消毒灭菌仍采用间歇式过热灭菌的方法，以保证其特殊的用途及安全性。在灭菌过程中一直沿用药物粉粒静态、蒸汽动态的方法，存在技术可靠性差、效率低、工人劳动强度大、卫生安全不稳定，且能耗高等缺陷。近年高温灭菌逐步走向人们的世界，但是在技术方面存在很大缺陷，不能实现连续自动化温控灭菌。在着眼于解决这些问题的时候，自动化上下料作为生产线连续的重要组成部分，也是本次研究的重点。据我们了解到的，目前国内搬运灭菌物的方式主要有以下几种：
A.搁板方式；
B.搬运车及框架车方式；
C.折叠导轨及框架车方式；
D.地面装填手推车方式；
E.半地面装填手手推车方式；
由以上方式不难看出，国内目前的设备不光上下料非自动化，其还要求有专门的作业室，设备成本本来已经很高，可灭菌物局限性又大，还要有专门的灭菌室，灭菌效果还不一定可靠，效率低，工人劳动强度大，且能耗高等不少缺陷。
但是在“八五”期间，与国外对应的我国带式输送机的技术水平有了很大提高，大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步，如大倾角长距离带式输送机成套设备等均填补了国内空白，同时研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，这些都为我们现在的研究提供了技术铺垫。
1.3课题主要研究内容
装入装瓶器的液体瓶在灭菌主筒中的运输问题
从灭菌主筒运出之后的传输路线
传输过程中的安全问题
运到指定地点之后如何从固定液体瓶的装置中卸下
整个传输过程的布局问题
整个过程的时间控制
传送带的选择
传输时候的动力装置问题
1.4章节安排
（1）第一章，绪论部分，主要介绍了本课题的研究目的和意义，以及现阶段的国内外现状，还有本次课题主要研究的内容；
（2）第二章，
第一章 绪论 1
1.1课题的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
下料输送架结构总图的绘制；对主筒内部用以支承内部支撑架的轴和轴承进行了校核；对灭菌主筒内部的支撑架进行了有限元分析；进行了下料滚筒以及下料输送带的选择。最后验证了总体结构设计的合理性，进而实现了下料的自动化。 关键词：筒式灭菌 连续灭菌 下料 自动化 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外现状 1
1.2.2国内现状 2
1.3课题主要研究内容 3
1.4章节安排 3
第二章 方案设计与计算 5
2.1引言 5
2.2 总体方案设计 5
2.3相关零件的校核 6
2.4本章小结 12
第三章 下料系统 13
3.1下料系统的定义 13
3.2自动下料方案设计 13
3.3下料输送部分 14
3.3.1下料输送架 14
3.3.2下料输送带 15
3.3.2下料滚筒 16
3.4推料部分 16
3.5本章小结 17
第四章 结构设计与分析 19
4.1引言 19
4.2内部支撑架 19
4.3内部支撑架的有限元分析 20
4.4本章小结 23
论文成果 24
总结与展望 25
致 谢 27
参考文献 28
附录 30
绪论
1.1课题的目的和意义
近年来，随着生活水平的提高和消费观念的改变，人们越来越注重自身的身体健康和营养需求，因此当下采用无菌包装的食品越来越受到消费者的喜爱。因为它们营养损失很小，味道颜色基本上都没什么变化，有的储存时间储存条件也没那么严格，很容易就能实现，这些优点都是消费者喜爱无菌包装产品的原因。因此生产厂家也越来越重视这方面技术和设备的开发研制。
由于我国的食品无菌包装刚兴起不久，及时了解世界各地无菌包装技术的发展状况，对于我国自身技术的发展和提高都是非常必要的。从实行改革开放到现在，我国食品行业借鉴了很多国外的无菌包装技术，但自己研制和开发的水平无论是在灭菌设备或者灭菌工艺上都与国外有很大差距。本次团队毕业设计将选题定位于液体瓶的灭菌，如我们日常生活中所接触到的，牛奶，啤酒，饮料等都会用到液体瓶。
为了解决目前很多灭菌装置都存在灭菌不连续，灭菌效率不高，灭菌局限性太大，灭菌不彻底等问题，本团队设计发明的2L液体瓶筒式灭菌生产线采用了自动化的上下料系统并与灭菌主筒完美结合实现连锁灭菌。虽然高温蒸汽灭菌是一项已有的灭菌技术，但是经过我们设计，将其在技术上改进为连续灭菌，再结合筒式灭菌的新思想以及利用自动化上下料，使得我们的设计得以实现。灭菌的连续性提高了灭菌效率，使得大批量灭菌、生产线灭菌成为可能。灭菌主筒又根据灭菌产品所需要的温度要求分为高温蒸汽灭菌和高温水灭菌，从而解决了部分产品因灭菌温度不够而导致的灭菌不完全问题，又可灭菌多种产品，也防止了资源的浪费。
连续灭菌作为本团队毕业设计重点突出的技术之一，自动化上下料技术在其中起着很关键的作用，
1.2国内外研究现状
1.2.1国外现状
国外在灭菌领域，因为发展起步较早，发展周期长，其不光灭菌方法多，而且自动化程度也很高。尤其德国、法国和美国在食品安全这块是当今世界领先水平，因为其在机械和控制这两块掌握当前设备控制应用的核心技术。可以实现各种控制在一个加工中心中自动化进行，无需人为操控。其中以法国ACB公司的灭菌设备最为先进，目前要达到类似的程度，国内无论从灭菌技术上还是灭菌设备上，国内都与国外存在很大差距。
虽然国外灭菌技术和灭菌装置都比较先进，但其也存在设备、技术成本过高不太适合中小企业的发展的缺点。
还有，国外在生产线自动化方面已经相当成熟，其中与自动化相结合组成的下料系统的带式输送机技术的发展也很快，主要体现在：一是带式输送机能用到的地方越来越多，随着应用范围的增多，其功能也随之越来越多样，例如管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一个是带式输送机自身的技术和装备有了很大的发展，尤其是长距离、高载荷、高速度等大型带式输送机已经成为发展的主要方向，它的核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。
1.2.2国内现状
目前，国内大部分食物、生物制药产品、医药产品及中药产品的消毒灭菌仍采用间歇式过热灭菌的方法，以保证其特殊的用途及安全性。在灭菌过程中一直沿用药物粉粒静态、蒸汽动态的方法，存在技术可靠性差、效率低、工人劳动强度大、卫生安全不稳定，且能耗高等缺陷。近年高温灭菌逐步走向人们的世界，但是在技术方面存在很大缺陷，不能实现连续自动化温控灭菌。在着眼于解决这些问题的时候，自动化上下料作为生产线连续的重要组成部分，也是本次研究的重点。据我们了解到的，目前国内搬运灭菌物的方式主要有以下几种：
A.搁板方式；
B.搬运车及框架车方式；
C.折叠导轨及框架车方式；
D.地面装填手推车方式；
E.半地面装填手手推车方式；
由以上方式不难看出，国内目前的设备不光上下料非自动化，其还要求有专门的作业室，设备成本本来已经很高，可灭菌物局限性又大，还要有专门的灭菌室，灭菌效果还不一定可靠，效率低，工人劳动强度大，且能耗高等不少缺陷。
但是在“八五”期间，与国外对应的我国带式输送机的技术水平有了很大提高，大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步，如大倾角长距离带式输送机成套设备等均填补了国内空白，同时研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，这些都为我们现在的研究提供了技术铺垫。
1.3课题主要研究内容
装入装瓶器的液体瓶在灭菌主筒中的运输问题
从灭菌主筒运出之后的传输路线
传输过程中的安全问题
运到指定地点之后如何从固定液体瓶的装置中卸下
整个传输过程的布局问题
整个过程的时间控制
传送带的选择
传输时候的动力装置问题
1.4章节安排
（1）第一章，绪论部分，主要介绍了本课题的研究目的和意义，以及现阶段的国内外现状，还有本次课题主要研究的内容；
（2）第二章，
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