液体定量灌装机设计方案

可调自动液体定量灌装机设计方案

试1206 杜晓宣罗秦张九宇张泰李江华

项目名称可调自动液体定量灌装机

在实验室的各种化学实验中，实验者往往对化学药品的用量有着高精度的要求，尤其是液体药品。目前，各地实验室配备的设备价值高，并且对精度的要求低，大致在百分级。因此，为了方便操作者，推进化学实验的精确进行，降低试验成本，我们在借鉴的基础上设计了一种新型的定量分装机。

本液体定量灌装机是采用电动、曲柄、活塞式结构设计的自动定量液体分装机，适用于医院制剂室、安瓿、眼药水、各种口服液、洗发精及各种水剂的定量灌装；同时也可用于各种化学分析试验中的各种液体定量连续加液，特别适用于大、中、小型农药厂的液体分装。

液体定量灌装机技术参数：

◆液量范围：0.2-20ml（灌装量可调）

◆灌装速度：10－－40瓶/分（灌装速度可调）

◆精度：±0.1%（10±0.01）

◆电压：220V

◆外型尺寸：220×145×350mm

◆重量：5kg

1、基本结构

该设备的整体结构相当简单，它由灌装机构、电气控制箱、旋转机构、液箱、底座及机架五部分组成。其中，灌装机构由混合式步进电动机、齿条、活塞、储液桶、阀门组成；电气控制箱主要控制活塞的往复运动以及特定的精度要求；旋转机构主要是一个槽轮机构，由槽轮机构带动面板，面板上带有放置试管的凹槽。

2、工作原理

由电气控制箱控制的混合式步进电动机有着重要的作用，它是整个机构的核心部分。

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。以下为步进电动机的特性：

1、步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度A（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。

2、三相步进电机的步进角度为7.5度，一圈360度，需要48个脉冲完成。

3、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

4、改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。

我们选用的是混合式步进电动机，混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。

按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为 1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。

整个机构的运动协调过程通过槽轮机构和凸轮机构来实现，三相异步电机主轴旋转720度，凸轮旋转360度，凸轮带动顶杆实现液箱上下移动一个过程。在凸轮前180度的旋转过程中，液箱上移，步进电机带动齿条移动实现吸液，然后液箱下移，同样由步进电机带动齿条移动实现注液过程，此时，三相异步电机主轴旋转360度；在凸轮后180度的旋转过程中，液箱被凸轮顶杆抬起，三相异步电机完成后360度的旋转，实现试管的移动。。

机构的整个循环过程

表1

图1

1-液箱，2-步进电机，3-齿条，4-滑槽，5-固定架，6-活塞箱体，7-注液管，8-喷头，9-试管，10-槽轮机构平台，11-顶杆，12-凸轮，13-齿轮，14-锥齿轮，15-三相异步电机，16-取液管

实施过程

1、确定定量灌装的实现方案，选择针管注射，步进电机驱动的注射方法。确定采用槽轮机

构实现分装。

2、进行参数计算，选择步进电机和注射管大小，校核步进电机能够满足精度要求。对机构

其他部分进行选型。

3、设计整体机构，规划各机构位置，绘制二维图。

管理方法

1、使用前应进行调试试行，准确设置调整好步进电机的驱动信号。

2、每隔一段时间应将装置的注射系统进行适当拆卸进行冲洗并消毒。本液体定量灌装机特点

1、结构简单、可靠、成本低廉，故障少；

2、采用锥体活塞，密封性能好。

3、分注液量准确，可进行无级液量调整，操作方便；

3、触液部均采用不锈钢制成，并便于装卸，可进行无菌分注；

4、缸筒、推杆、活塞采用不锈钢材料，耐腐蚀、耐磨损。