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液體包裝機主要用于將水劑農藥、 乳油、洗發(fā)液、調味汁、油脂和脂膏等灌入袋 內，適用于農藥、醫(yī)藥、食品和化妝品行業(yè)。 此液體包裝機具有快速、精確、經濟和耐化學 腐蝕的優(yōu)點。液體包裝機裝料系統(tǒng)的 設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是兩個曲柄搖桿機構，如圖1,兩個曲柄搖桿機構采用 了并行機構設計思想，在同一根傳動軸上實現(xiàn) 并聯(lián)設計。左結構實現(xiàn)了閥門（左搖桿帶動）的 90。旋轉。右曲柄搖桿機構與齒輪齒條機構串聯(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)（兩個曲柄搖桿機構位置對應）。

2實現(xiàn)嚴格密封的理論證明

在設計完成進行裝配時，要注意位置的對 應關系。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，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， 當轉過角^A0₂A₂后，閥門四桿機構的搖桿反向 回程，又轉過角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 結束狀態(tài)，然后繼續(xù)向上擺動至豎直位置，再 回程又轉到圖示所示位置狀態(tài)。這一段時間右 曲柄搖桿結構完成進料過程。

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，當右曲柄搖桿機構擺桿處 于極限位置時，左端曲柄搖桿機構擺桿是處于 中間某一位置的。而這一時間由右四桿機構的 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（三角關系）。

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=另一曲柄的旋轉角度， 即4BQB2=360o/（k+l） 。（k為右四桿機構的 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的行程速比系數(shù)k 和左曲柄搖桿機構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k和左四桿機構尺寸長度 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尺寸 設計后，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 設計，進行裝配。

3設計實例如下

假定左端擺角為90度的曲柄搖桿機構的各 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，使搖桿對應的位置與水平面的角度為計 算的結果，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，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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