果粒饮料盒中袋灌装机的设计及关键技术研究
本文关键词: 果粒饮料 盒中袋 灌装机 结构系统 FLUENT优化 控制系统 出处:《南京理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:盒中袋相对于普通包装能够延长果粒饮料的保存时间、方便运输,但是利用普通盒中袋灌装机灌装果粒饮料易出现果粒沉淀、压碎和阀道堵塞等问题。传统工艺采用果粒、饮料分步灌装的方法,但是该方法自动化程度低、工作效率低。为了更好的解决果粒饮料盒中袋灌装问题,本课题设计一种新型果粒饮料盒中袋灌装机。首先,根据果粒饮料盒中袋灌装原理设计出灌装机机械系统,该系统主要由供料系统、灌装系统、机架结构以及检测系统组成,采用SolidWorks软件完成以上各系统的三维实体建模。其次,通过FLUENT模拟仿真对灌装阀阀道结构进行参数优化,从而降低果粒饮料对灌装阀的冲击,提高灌装稳定性。选用正交试验设计方法,开展储液搅拌缸内果粒饮料的搅拌过程仿真分析研究。借助极差分析方法,研究分析各仿真变量对果粒含量的影响规律和影响程度主次顺序。结果表明:桨直径的影响程度最大,其次为搅拌速度,下层桨高度影响程度最小,选取最优参数,最终实现果粒含量4.71%-5.38%,满足要求。最后,根据灌装机生产工艺要求,基于分块式编程思想将果粒饮料盒中袋灌装机控制部分划分为供料系统控制、灌装系统控制、称重系统控制三个模块。通过可编程控制器,采用增量式PID闭环控制分别对储液缸液位与灌装质量进行实时监测,使得灌装精度保持在0.5%以内。增设SMART LINE1000ie触摸屏为操作人员提供直观快捷的操作界面,使用人员可在操作界面直接控制果粒饮料盒中袋灌装机的运行。对果粒饮料盒中袋灌装机样机进行调试、运行以及灌装实验,结果表明:该果粒饮料盒中袋灌装机运行稳定可靠,不仅满足预设生产要求,而且提高了果粒饮料的灌装效率、灌装质量、灌装自动化程度、扩宽了盒中袋的使用范围,为灌装机的继续研发提供了理论依据。
[Abstract]:Compared with the ordinary packaging, the bag in the box can prolong the preservation time of the beverage and facilitate the transportation, but it is easy to precipitate the fruit in the beverage filled with the bag filling machine in the ordinary box. In order to solve the problem of bag filling in the beverage box, the traditional technology adopts the method of filling fruit grain and beverage step by step, but this method has low automation and low working efficiency. Firstly, according to the filling principle of fruit beverage box, the mechanical system of filling machine is designed, which is mainly composed of feeding system and filling system. Frame structure and detection system composition, using SolidWorks software to complete the above system three-dimensional solid modeling. Secondly. The parameters of filling valve channel were optimized by FLUENT simulation, so as to reduce the impact of fruit beverage on filling valve and improve the filling stability. To carry out the simulation study on the mixing process of the fruit pellet beverage in the tank of liquid storage and agitation, with the help of the range analysis method. The effects of simulation variables on fruit content were studied and analyzed. The results showed that the influence of impeller diameter was the largest, followed by stirring speed, and the influence degree of lower paddle height was the least. Select the best parameters, and finally achieve the fruit content 4.71-5.38 to meet the requirements. Finally, according to the filling machine production process requirements. Based on the idea of block programming, the control part of the bag filling machine in the fruit pellet beverage box is divided into three modules: feeding system control, filling system control and weighing system control. Incremental PID closed-loop control is used to monitor the liquid level and filling quality of liquid storage cylinder in real time. The filling accuracy is kept within 0.5%. SMART LINE1000ie touch screen is added to provide the operator with an intuitive and quick interface. The user can directly control the operation of the bag filling machine in the fruit pellet beverage box at the operating interface. The prototype of the bag filling machine in the fruit granule beverage box can be debugged, run, and the filling experiment is carried out. The results show that the filling machine is stable and reliable, which not only meets the requirements of preset production, but also improves the filling efficiency, filling quality and filling automation. The application range of the bag in the box is broadened and the theoretical basis is provided for the further research and development of the filling machine.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS206.5
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,本文编号:1493154
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