徐锦华，黎光辉，孟爽，张炜

牙膏灌装机构设计及流动特性分析

徐锦华1，黎光辉2，孟爽2，张炜3

（1.陕西开放大学，西安 710119；2.哈尔滨商业大学 轻工学院，哈尔滨 150028；3.浙大宁波理工学院，浙江 宁波 315100）

通过设计双头平推柱塞式灌装机构，进一步提升牙膏等黏稠膏体的灌装生产效率，同时研究牙膏流变特性对灌装推力的影响，以解决当前牙膏等粘稠膏体灌装速度、精度低等问题。首先选取市场占有率较高的品牌牙膏进行流变试验，然后采用经典非牛顿流体本构方程拟合获得流变曲线，最后采用数值模拟物料灌装挤出过程，获得所需要的最大灌装推力。研究表明，牙膏属于非牛顿流体且具有剪切稀化的流变特性，与幂律流变模型（Powder Law黏度模型）拟合相关性为0.999 2。在最大灌装容量为200 mL、最大灌装速度为0.337 m/s时，所需推力为1 681 N。可为非牛顿流体的灌装机构设计提供理论指导。

牙膏；柱塞；灌装；流变性；流速；压力

牙膏灌装机构是牙膏灌装封尾机中的核心部件，其灌装速度、灌装精度对设备的整体性能有着重要影响。像牙膏等黏稠膏体在自然状态下的流动性比较差，对牙膏灌装输送必须依靠外力才能实现其更好的流动，因此在实际生产中对其进行灌装输送具有一定的难度[1]。柱塞式灌装机构因其具有良好的定量灌装以及输送特性，被广泛地应用于牙膏等黏稠物料的灌装[2-5]。柱塞式灌装机构的类型一般有3种类型，分别为竖直式、平推式和斜推式，三者主要的区别在于柱塞缸的放置形式不同，而工作原理基本一致。……