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液體包裝機主要用于將水劑農(nóng)藥、 乳油、洗發(fā)液、調(diào)味汁、油脂和脂膏等灌入袋 內(nèi)，適用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品和化妝品行業(yè)。 此液體包裝機具有快速、精確、經(jīng)濟和耐化學 腐蝕的優(yōu)點。液體包裝機裝料系統(tǒng)的 設(shè)計對于整個機器功能的實現(xiàn)是非常重要的， 對其密封性也有較高的要求。

1液體包裝機裝料原理介紹

液體包裝機裝料部分主要機構(gòu)是兩個曲柄搖桿機構(gòu)，如圖1,兩個曲柄搖桿機構(gòu)采用 了并行機構(gòu)設(shè)計思想，在同一根傳動軸上實現(xiàn) 并聯(lián)設(shè)計。左結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了閥門（左搖桿帶動）的 90。旋轉(zhuǎn)。右曲柄搖桿機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)串聯(lián)， 實現(xiàn)了活塞往復運動，即實現(xiàn)了裝料過程。

但是，兩個曲柄搖桿機構(gòu)之間需要嚴格的 配合，才能保證閥門的密封性，所謂密封性即 進料口，出料口和活塞腔三者之間每時每刻只 有兩個口是連通的，這樣才能保證進料和裝料 過程順利準確。否則，如果在進料時岀料口仍 與活塞腔連通，就會產(chǎn)生“漏氣”現(xiàn)象，或是 如果在裝料過程中，進料口仍與活塞腔連通， 便會導致裝料的不準確。因此兩個曲柄之間需 要有確定的位置關(guān)系。進一步分析知，即在傳 動軸上兩個曲柄間有一個確定的夾角，這樣才 能保證在兩個曲柄旋轉(zhuǎn)時，在一個對應位置有其確定的裝料狀態(tài)（兩個曲柄搖桿機構(gòu)位置對應）。

2實現(xiàn)嚴格密封的理論證明

在設(shè)計完成進行裝配時，要注意位置的對 應關(guān)系。本文給出了這一位置對應方法的實現(xiàn) 過程及理論推導過程證明。

圖2閥門示意圖

如圖2閥門示意圖，閥門直徑為活塞直徑 的兩倍，此時右曲柄處于一個極限位置。閥門 順時針旋轉(zhuǎn)，擺角90。。極限位置分別為水平位 置和豎直位置，圖示狀態(tài)處于液體進入活塞腔 的末狀態(tài)，下一時刻開始進行裝料操作，即活 塞向左進行推料的過程，將液體從出料口推出， 當轉(zhuǎn)過角^A0₂A₂后，閥門四桿機構(gòu)的搖桿反向 回程，又轉(zhuǎn)過角ZA0₂A₂后，又回到圖上所處的 位置，這一段時間完成裝料。此時處于裝料的 結(jié)束狀態(tài)，然后繼續(xù)向上擺動至豎直位置，再 回程又轉(zhuǎn)到圖示所示位置狀態(tài)。這一段時間右 曲柄搖桿結(jié)構(gòu)完成進料過程。

故推料過程的總時間應該等于左搖桿圖示 位置開始向下旋轉(zhuǎn)到水平位置然后回程至圖示 位置的兩段時間和，當右曲柄搖桿機構(gòu)擺桿處 于極限位置時，左端曲柄搖桿機構(gòu)擺桿是處于 中間某一位置的。而這一時間由右四桿機構(gòu)的 急回行程速比系數(shù)決定，并且可以直接求出。 ZA0₂A₂這一角度的大小是整個裝料系統(tǒng)的關(guān)鍵 參數(shù)。另外，由圖可以看出，出料口和進料口 直徑的尺寸也與這一角度直接有關(guān)（三角關(guān)系）。

這一原理的具體算法如下：即求aao₂a₂的 大小。

圖中左搖桿狀態(tài)對應的曲柄的兩個可能位 置分別為0冋和0田2,由于是順時針轉(zhuǎn)動，所 以曲柄是由0《2到0岡的，由于兩個曲柄在同 一軸上，所以^B,O,B₂=另一曲柄的旋轉(zhuǎn)角度， 即4BQB2=360o/（k+l） 。（k為右四桿機構(gòu)的 行程速比系數(shù)，推料過程為急回）。

然后可以求證△AON】 ^AO,B_2o由于 乙AO|Bj=ZAO|B2, ZAO1B2可以求出，即可求 出邊AO”在4AO₂O,中，可求得^AO₂O,,在 △ O2O1A2中可求出2LA₂O₂O,,兩個角度之差即可 求出Z.A0₂A_2o然后根據(jù)這一角度可以完成后續(xù) 的設(shè)計求出進料口和出料口的直徑。

根據(jù)算法，也可以做出計算程序如下，運 行時需輸入右曲柄搖桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)k 和左曲柄搖桿機構(gòu)a, b, c, do

C語言計算程序：(只需輸入右端行程速比 系數(shù)k和左端的a, b, c, d,就可求岀) #include

#include int main (void)

( ///輸入右四桿機構(gòu)k和左四桿機構(gòu)尺寸長度 double k,a,b,c,d;

printf (” Please enter k \ nⁿ)；scanf (^u %lf' ,&k)；、printf (" please enter a b c d \ n"); scanf (ⁿ %lf%lf%lf%lf^,，&a,&b,&c,&d); double alph,beitajiao 1 ,jiao2,jiao;alph=k/ (1 +k) *2*3.14159；double bianl,bian2,bian3；if (alph>3.1415926){beita=(2*114159-alph)/2；bian 1 =a* sin ( beita)；bian2 =sqrt (b*b -a*a*sin (beita)*sin (beita))；bian3=bian2+a*cos (beita);jiaol =acos ((d*d+c*c-bian3*bian3)/ (2*d*c));jiao2=acos ((d*d+c*c- ( b-a) * /(2*d*c));jiao=(jiaol-jiao2)*180/3.141592；elsebeita=alph/2 ； bian 1 =a*sin (beita)；bian2 二sqrt (d*d -a*a*sin (beita)*sin (beita))bian3=bian2-a*cos(beita)；jiaol =acos ((d*d+c*c-bian3*bian3)(2*d*c));jiao2=acos ((d*d+c*c-(b-a)* (b-a))/(2*d*c));jiao=(jiaol-jiao2)*180/3.141592；////////輸出結(jié)printf ("角度為%.21f\n” jiao);return 0;}

因此整個過程是在兩個曲柄搖桿機構(gòu)尺寸 設(shè)計后，確定完機架位置，然后運行程序或是 通過畫圖法，計算出夾角，然后進行后續(xù)補充 設(shè)計，進行裝配。

3設(shè)計實例如下

假定左端擺角為90度的曲柄搖桿機構(gòu)的各 尺寸為 a=5.7cm, b=23.1cm, c=10cm, d=20cm, k=L25, a為曲柄長度，d為搖桿長度。假定右 曲柄搖桿機構(gòu)k=1.27,桿長為a=4cm, b = 23.2cm, c=19.6cm, d=16cm；擺角讀數(shù)為 34.9°。 假定右端活塞直徑為30mm。

運行完畢后計算出角度為23.62。。，即當右 四桿機構(gòu)處于極限位置時，搖桿與水平方向的 夾角為23.62。按照這一角度知進料口直徑為 27.48mm,出料口直徑為12mm。

4結(jié)論

本文認為運行程序或是通過畫圖法確定的 這一角度應作為裝配的重要依據(jù)。既可以通過 傳統(tǒng)畫圖的方法也可以通過運行計算程序的方 法計算出夾角。裝配時，先裝配左端曲柄搖桿 機構(gòu)，使搖桿對應的位置與水平面的角度為計 算的結(jié)果，左曲柄的位置也就確定(實際上有兩 個位置，要根據(jù)計算過程判斷到底處于哪一位 置)，然后裝配右端曲柄搖桿機構(gòu)，此時這一搖 桿處于極限位置，容易裝配，然后將螺栓擰緊 完成裝配。通過這種計算和裝配后，可以實現(xiàn)液體包裝機的在進料和出料時的嚴格密封。

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