高速无菌砖包机的高速与精确成型技术研究

摘要

随着我国鲜奶及饮料消费水平的飞速增长，国内饮料包装产业迅速发展，然而由于外国跨国公司对高速无菌砖包的技术垄断，导致严重的市场垄断，并致使国内液态奶和饮料价格居高不下，从而严重制约了我国饮料包装产业的健康发展。因此唯有研制开发具有自主知识产权的高速无菌砖式包装设备才能打破国外技术与市场的垄断、建立起无菌包装高端设备的民族工业，从而创造出巨大的经济效益和社会价值。 高速无菌砖包机的核心技术在于设计出在短时间内完成大量复杂成型工艺动作的高速执行机构以及如何在高速生产情况下保证砖包的成型精度，即砖包成型的高速与精确两大核心技术。本文的研究目的在于期望通过引入新的执行机构及相关的误差控制方式得到无菌砖包的高速与精确成型系统方案。而本文的主要研究内容则包括高速执行机构设计及成型误差控制两大内容。并对高速执行机构中最为复杂的压包成型机构做了详细的设计研究。所做的重点工作如下： 1．分析传统砖包机横封系统效率低下的根本原因，并提出了基于并行工作模式的链式横封系统，为相关的成型机构提供了高效的处理平台。 2．研究砖包在横封系统中的成型特性，将砖包在横封系统中的成型分为三部分，完成了各个部分成型机构的方案设计，并分析出链式横封系统中成型机构实现高速执行动作的共性。 3．影响砖包成型精度的误差包括图案偏差和容量误差。本文详细分析了引起图案偏差和容量误差的原因，提出采取垂直速度补偿与图案校正的方法来控制图案偏差，并提出采用容量调整系统控制容量误差。 4．详细研究了能够实现垂直速度补偿的压包凸轮速度同步段的设计方法。并从机械系统和控制系统两方面研究了图案校正系统的方案设计。 5．对高速执行机构中最为复杂的压包成型机构做了详细的设计研究，设计出了压包量可调的可调压包凸轮，设计出了具有复杂曲线的固定压包凸轮。并用MATLAB对压包凸轮的速度同步功能、动力学性能及凸轮廓线进行了仿真。 通过以上研究，本文提出了高速砖包机高速执行机构的设计方法及成型误差控制的方法，为无菌砖包的高速与精确成型提供了系统的解决方案。