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(长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023)
摘要：文章介绍了葡萄酒罐装装置的罐装方法及罐装原理，对其尺寸进行了设计计算，并对其主要零件凸轮进行了轮廓曲线的设计。
关键字：葡萄酒；罐装；定量；凸轮；轮廓；
中图分类号： 文献标识码： 文章编号：
The Design of Grape Wine Canned Device
Zhang yun-hua
（Yangtze University, JinZhou Hubei 434023, China）
Abstract : This paper has introduced the canned method and canned principle of grape wine canned device , and carried on design calculation of its measurement and conducted outline curve design of its main components and cams .
Key words : grape wine ; canned pack ; quantum ; cam ; contour
1 前 言
葡萄酒具有味甘、性温、色美、滋补、养人的特点。目前，葡萄酒是世界上第二大饮料酒，产量和消耗量仅次于啤酒，中国自20世纪90年代以后，随着社会经济的发展，生活水平的提高和消费观念的改变，人们对葡萄酒的需求不断增加。而市场上出售的葡萄酒一般均是瓶装，因此笔者设计了一种葡萄酒罐装装置。
2 罐装方法及工艺过程
由于本设计罐装的液料是低黏度的葡萄酒液料，其可以依靠自身的重量产生一定速度的流动，所以选择常压法罐装。常压法罐装，是在大气压力下直接依靠被罐液料的自重流入包装容器内的罐装方法。
常压罐装的工艺过程为：（1）进液排气，即液料进入容器，同时容器内的空气被排出；（2）停止进液，即容器内的液料达到定量要求时，进液自动停止；（3）排除余液，即排除排气管中的残液。
3 罐装原理
罐装装置要求每次的罐装量一定，因为容积定量法罐装的精度较高，所以采用的定量方法为定量杯定量罐装，其罐装原理如下图1：
图 1 定量杯定量罐装原理图
1、凸轮 2、凸轮轴 3、推杆 4、密封圈 5、固定量杯 6、密封垫圈
7、活动套塞 8、进液管 9、弹簧 10、排气空 11、罐装头盖 12、进液孔
其罐装原理为：由前面设计的传动比知道，当瓶子位于罐装工位时，凸轮轴1带动凸轮2旋转，从而凸轮2将推杆3向下压，推杆3推动罐装头盖11向下运动，同时，与罐装头盖连在一起的进液管8向下运动，当运动到一定距离时，液体就可以从进液孔12通过进液管8向瓶里输液，瓶里的残余气体将从排气孔10排出，完成罐液程序。在被拉弹簧9的拉力下，推杆将自动恢复到原来位置，完成一个循环。并且可根据需要，调节活动套塞7以调节罐装的液体容积。
4 罐装装置的尺寸设计
一般罐装每瓶葡萄酒的标准容积为 ，葡萄酒瓶的高度取为 ，瓶口的直径取 ，瓶口厚度取 。假设罐装装置的定量杯内径为 ，则定量杯内的液面到活动套塞上端的高度 ，由公式：
得： 。所以固定量杯的高度 ，取 。进液管上的进液孔取直径 ，其中心点到进液管顶端的距离为 ，取进液管总长为 ，当推杆向下超过 时，就开始向瓶里输液，在推杆的运动行程不超过时 ，罐装头盖正向瓶口对齐，以便准确向瓶内输液。所以凸轮的运动行程应该不小于 ，取凸轮的运动行程 。推杆长度 ，活动套塞的总长度 ，其上的进液沟深为 ，沟长 ，如图2。罐装头盖上的两个排气孔最下端中心线的距离为 ，其上的进液口径为 ，罐装时，罐装头盖距瓶口的距离应该小于 。罐装头盖的直径为 ，其上两边的导杆孔直径为 ，其中心线距罐装头盖最边端的距离为 ，如图3。
图 2 活动套塞 图 3 罐装头盖
5 凸轮轮廓曲线的设计
此凸轮机构属于对心机构 ，现用图解法对其曲线轮廓进行设计。设凸轮以等角速度 顺时针回转，其基圆半径：
式中， 为偏心距，等于0； 为许用压力角，取 。经计算取 。凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动。为了在图纸上画出凸轮轮廓曲线，应当使凸轮与图纸平面相对静止，为此，可采用如下的反转法：使整个机构以角速度 绕 转动，同时从动件又以原有运动规律相对机架往复运动。
图 4 凸轮轮廓曲线及速度时间函数
运用反转法绘制盘形凸轮机构轮廓曲线的方法和步骤如下：
（1）、将基圆12等分，根据推杆的运动行程为 计算出 ，再根据凸轮的运动规律依次计算出 、 、 、 、 ，再将它们连成光滑的曲线。凸轮的另外半边为对称的，有前也可以画出，如图4。
（2）、凸轮的最大压力角在 点上（如图4），过 点与基圆相切，则切线与 所夹的锐角即为最大压力角 ，计算得 。
6 结 语
该装置是笔者设计的葡萄酒旋转罐装机中一个部件，通过整机样机的试验，该装置可满足葡萄酒罐装要求，并且工作效果良好。
参考文献：
[1] 赵任军，葡萄酒的功能与营销，中外葡萄与葡萄酒，2006，5；
[2] 李梓琳，关于济南葡萄酒销售市场的初步调查，中外葡萄与葡萄酒，2006，5；
[3] 沈再春，农产品加工机械与设备[M]，北京，农业出版社，1993；
[4] 濮良贵，纪名刚主编，机械原理，西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著，2001，2。
全科论文中心http://www.issncn.net
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