買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 課題： 雙螺桿擠壓膨化機(jī)的設(shè)計 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 班 級 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 專 業(yè) 系 主 任 發(fā) 放 日 期 2012 年 2 月 12日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 一、設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計小型膨化機(jī)，主要用于飼料、食品的膨化，具體進(jìn)行總體設(shè)計和傳動系統(tǒng) 的設(shè)計，主要內(nèi)容有： 1確定總體方案，繪制總體方案示意圖 2傳動系統(tǒng)的設(shè)計 1）電動機(jī)的選擇 2）皮帶輪的設(shè)計 1）擠壓螺桿的設(shè)計 2）擠壓腔體的設(shè)計 二、設(shè)計依據(jù) 1長徑比 L/D=10物料濕度 12溫度為 120 3. 擠壓腔內(nèi)的工作壓力在 25 100Kgf/4. 單位質(zhì)量的產(chǎn)品輸入的能量（包括機(jī)械能和熱能）為 g 5. 噪聲應(yīng)該小于 85A），物料在擠壓腔內(nèi)的滯留時間為 10 30S 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 三、設(shè)計要求 1首先應(yīng)該進(jìn)行調(diào)查研究，進(jìn)行膨化機(jī)的總體設(shè)計 2 選用的材料要求價格優(yōu)惠，性價比高，結(jié)構(gòu)耐用。 3 配套電機(jī)：主機(jī)使用 ，喂料電機(jī)功率 90W。 4設(shè)計圖樣總量：折合成 面在 3 張以上；工具要求：應(yīng)用計算機(jī)軟件繪圖；過 程 要求：裝配圖需提供手工草圖； 5 畢業(yè)設(shè)計說明書按照學(xué)校規(guī)定的格式規(guī)范統(tǒng)一編排、打印，字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字。 6 查閱文獻(xiàn)資料 10篇以上，并有不少于 3000漢字的外文資料翻譯； 7 撰寫開題報告。 四、畢業(yè)設(shè)計物化成果的具體內(nèi)容及要求 1、設(shè)計成果要求： 1）畢業(yè)設(shè)計說明書 1 份 2）裝配圖 1 張 擠壓機(jī)構(gòu)部裝圖 1 張 零件圖 不少于 7張 2、外文資料翻譯（英譯中）要求 1）外文翻譯材料中文字不少于 3000 字； 2）內(nèi)容必須與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)； 3）所選外文資料應(yīng)是近 10 年的文章，并標(biāo)明文章出處。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度計劃 起訖日期 工作內(nèi)容 備 注 2月 12日 2 月 13 日 布置任務(wù) 2月 13日 3 月 10 日 調(diào)查研究，畢業(yè)實習(xí) 2月 26日 3 月 10 日 方案論證，總體設(shè)計 3月 11 日 4 月 14 日 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 4 月 15 日 5 月 4 日 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計 5月 5日 5 月 22 日 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 5月 31日 6 月 1 日 畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯 6 月 3 日 6 月 10 日 修改資料 6 月 11 日 6 月 12 日 評閱材料 6 月 13 日 6 月 14 日 畢業(yè)答辯 6 月 15 日 6 月 16 日 材料整理裝袋 6 月 17 日 6 月 18 日 材料整理裝袋 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 六、 主要參考文獻(xiàn)： 七、 其他 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 八、專業(yè)系審查意見系主任： 年 月 日 九、機(jī)械工程學(xué)院意見 院長： 年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 本文是關(guān)于工業(yè)用塑料聚合物雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計。在工業(yè)上和實驗室中， 單螺桿和雙 螺桿擠出機(jī)都應(yīng) 用 極 其普遍，是塑料加工設(shè)備的重要元部件之一。作為工業(yè)中使用的雙螺桿擠出機(jī)，在設(shè)計過程中，除了要求能夠完成固體輸送、增壓、熔融、熔體輸送和泵壓等一系列通用過程以外，還要求涉及到復(fù)合塑料與聚合物顆粒之間的混合，以及物料喂料量的控制。物料喂料量的控制則是通過控制主螺桿及其輔助喂料螺桿的轉(zhuǎn)速來完成的。同時，雙螺桿擠出機(jī)具有分布混合和分散混合效果良好、自潔作用較強(qiáng)、可實現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，特別適合聚合物的改性，如共混、填料、增強(qiáng)及反應(yīng)擠出。有利于增加擠出機(jī)的擠出產(chǎn)量，提高塑化質(zhì)量。 關(guān)鍵詞 ：雙螺桿擠出機(jī)；塑料； 同向嚙合 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 is of in is in of it is of of a in it to a of as of of of it to of in of of i to of it to of of of is by of of i in of is to of to of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 目 錄 第 1 章 緒論 1 塑料擠出成型概述 1 塑料擠出成型設(shè)備的組成 1 擠出機(jī)的分類 2 分類方法 2 各擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途 2 設(shè)計類型的確定 3 第 2 章 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī) 4 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)工作原理及其特性 4 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和規(guī)格 4 第 3 章 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)主要零部件的設(shè)計 7 主螺桿的設(shè)計 7 螺桿的基本尺寸初步確定 7 螺桿材料的選擇 8 螺桿設(shè)計計算 8 螺桿的強(qiáng)度校核與計算 11 螺桿的技術(shù)要求 13 螺桿傳動系統(tǒng)及止推軸承布置設(shè)計 13 機(jī)筒的設(shè)計 14 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)類型選擇及特性 14 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 15 機(jī)筒的材料選擇 15 螺桿與機(jī)筒的配合要求 16 螺桿與機(jī)筒的配合間隙 16 螺桿與機(jī)筒的對中性 17 送料螺桿的設(shè)計 17 分流板及過濾網(wǎng) 18 分流板 18 18 料斗的設(shè)計 19 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 擠出機(jī)電機(jī)的選擇 19 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 19 傳動方案的 確定 19 齒輪 參數(shù) 20 齒輪軸的 確定 26 軸承壽命校核 38 鍵的校核 39 箱體的設(shè)計 41 第 4 章 雙螺桿擠出機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計 43 定量給料系統(tǒng) 43 恒溫系統(tǒng) 43 真空排氣系統(tǒng) 43 電氣控制系統(tǒng) 43 直流調(diào)速系統(tǒng) 44 加熱控制系統(tǒng) 44 結(jié) 論 46 參考文獻(xiàn) 47 致 謝 48 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 緒論 料擠出概述 當(dāng)今世界四大材料體系（木材、硅酸鹽、金屬和聚合物）中，聚合物和金屬是應(yīng)用最廣泛和最重要的兩種材料。據(jù)統(tǒng)計，在塑料制品成型加工中，擠出成型制品的產(chǎn)量大約占整個塑料制品產(chǎn)量的 50%以上。其中不僅包括板、管、膜、絲、和型材等制品的直接成型，還包括熱成型、中空吹塑等坯料的擠出加工。除此之外，在填充、共混、改性等復(fù)合材料和聚合物合金生產(chǎn)過程中，螺桿擠出很大程度上取代了密煉、開煉等常規(guī)工藝。擠出機(jī)幾乎成為任何一個塑料有關(guān)公司或研究所最基本的裝 備之一。 擠出成型有如此發(fā)展趨勢主要原因為：螺桿擠出機(jī)能將一系列化工基本單元過程，如固體輸送、增壓、熔融、排氣、脫濕、熔體輸送和泵出等物理過程集中在擠出機(jī)內(nèi)的螺桿上來進(jìn)行。近年來，擠出工程的創(chuàng)新表現(xiàn)，更多的過程，如發(fā)泡、膠聯(lián)、接枝、嵌段、調(diào)節(jié)相對分子質(zhì)量甚至聚合反應(yīng)等化學(xué)加工過程都愈來愈多地在螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行。螺桿擠出工藝裝備有較高的生產(chǎn)率和較低的能耗，減少生產(chǎn)面積和操作人員數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，也易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，創(chuàng)造好的勞動條件和減少少的環(huán)境污染。螺桿擠出這種工藝不僅廣泛地用于聚合物加工，而且在建材、食 品、紡織、軍工、和造紙等工業(yè)部門中都得到了愈來愈多的應(yīng)用。 雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)相比，能使熔體得到更加充分的混合，應(yīng)用更廣。 料擠出成型設(shè)備的組成 一套完整的擠出設(shè)備由主機(jī)、輔機(jī)及控制系統(tǒng)組成。 擠出機(jī)是塑料擠出成型的主要設(shè)備，即主機(jī)。由擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及加熱冷卻系統(tǒng)和主機(jī)控制系統(tǒng)組成。 （ 1） 擠壓系統(tǒng) 由機(jī)筒、螺桿和料斗組成，是擠出機(jī)的核心工作部分。 （ 2） 傳動系統(tǒng) 由電機(jī)、調(diào)速裝置和傳動裝置組成。作用是給螺桿提供所需轉(zhuǎn)速和扭矩。 （ 3） 加熱冷卻系統(tǒng) 由溫控設(shè)備組成。作用是 通過對機(jī)筒進(jìn)行加熱和冷卻，以保證擠出系統(tǒng)成型在工藝要求的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。 （ 4） 控制系統(tǒng) 主要由儀表、電器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。作用是調(diào)節(jié)控制機(jī)筒溫度、機(jī)頭壓力和螺桿轉(zhuǎn)速。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 擠出機(jī)需配置相應(yīng)的輔助機(jī)械設(shè)備才能實現(xiàn)擠出成型。根據(jù)制品的種類確定輔助設(shè)備的組成。通常包括：機(jī)頭、冷卻系統(tǒng)、 定量給料系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng) 、 真空排氣系統(tǒng) 等。 控制系統(tǒng)由各種電器、儀表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)自動化水平的高低，可控制擠出機(jī)、輔機(jī)的拖動電機(jī)及其他各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)按所需的速度、功率和軌跡運(yùn)行監(jiān)控主輔機(jī)的流量、溫度及壓力，最終實 現(xiàn)對整個擠出成型設(shè)備的自動控制和對產(chǎn)品質(zhì)量的控制。 出機(jī)的分類 類方法 隨著擠出機(jī)的廣泛應(yīng)用和不斷的發(fā)展，出現(xiàn)了各種類型的擠出機(jī)，其分類方法各異，主要有以下幾種： 按裝置位置分為立式擠出機(jī)和臥式擠出機(jī)。 按可否排氣分為排氣擠出機(jī)和非排氣擠出機(jī)。 按螺桿轉(zhuǎn)速分為普通擠出機(jī)、高速擠出機(jī)和超高速擠出機(jī) 按螺桿數(shù)目的多少和結(jié)構(gòu)分為無螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、多螺桿擠出機(jī)。 按用途可分為配混造粒擠出機(jī)和生產(chǎn)制品用擠出機(jī)。 擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途 （ 1）單螺桿擠出機(jī) 單螺桿擠出機(jī)，造價低、易操作，但塑料混合、分散和均化效果差，滯留時間長且分布廣，物料溫差較大（指同一斷面處）和難以吃粉料。因此，它只適用于一般性造粒和塑料制品的加工。 （ 2）同向雙螺桿擠出機(jī) 雙螺桿擠出機(jī)的特征是兩根相互平行的組合式螺桿裝在具有 8 字形孔的機(jī)筒內(nèi)。如果兩根螺桿旋轉(zhuǎn)方向相同，稱為同向型雙螺桿擠出機(jī)。根據(jù)兩根螺桿的嚙合型式不同，可分為嚙合型和非嚙合型兩種，常用的為嚙合型。 選用雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)越性： 生產(chǎn)能力大，根據(jù)理論計算，在同螺桿直徑下，雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)量能達(dá)到單螺桿擠出機(jī)的 4倍（實測為 24倍）。 能耗低，雙螺桿擠出機(jī)的單位能耗僅約為單螺桿擠出機(jī)的 1/31/2 左右。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 產(chǎn)品質(zhì)量好，由于雙螺桿擠出機(jī)的塑化、混煉性能好，在保證產(chǎn)品強(qiáng)度的條件下，原材料的消耗量下降約 1/41/5。 雙螺桿擠出機(jī)在歐美國家中應(yīng)用的比例： 管材 100% 板材 90% 造粒 100% 異型材 80% 平膜片材 90% 發(fā)泡材 60%70% 同向雙螺桿擠出機(jī)的顯著特點(diǎn)是高效能和多功能。高效能集 中于高混煉、高扭矩、低能耗，特別適合工程塑料的共混改性、填充、增韌、增強(qiáng)。多功能表現(xiàn)為螺桿的多種功能的組合，組成不同功能的螺桿形式，以適應(yīng)不同塑料、樹脂的擠出，特別是高性能對樹脂和塑料合金的加工。 （ 3）異向雙螺桿擠出機(jī) 異向雙螺桿擠出機(jī)的顯著特點(diǎn)是：物料的輸送能力和擠出能力比同向雙螺桿擠出機(jī)的強(qiáng)，在同螺桿直徑下，擠出量比同向擠出機(jī)一般高 1倍左右，物料在機(jī)筒內(nèi)的滯留時間比同向機(jī)要短，并且剪切發(fā)熱小，溫差小，物料溫度分布十分均勻，物料分散充分。 （ 4） 錐形雙螺桿擠出機(jī) 雙螺桿是異向嚙合。 （ 5）多螺桿 擠出機(jī) 我國已開發(fā)出四螺桿反應(yīng)混煉機(jī)。它綜合了捏合機(jī)、螺桿擠出機(jī)、縮聚反應(yīng)器、混煉機(jī)、研磨機(jī)的特點(diǎn)。 計類型的確定 現(xiàn)在在工業(yè)生產(chǎn)中復(fù)合塑料的應(yīng)用范圍很廣，本次設(shè)計的擠出機(jī)要可以對塑料混合、改性，主要用于生產(chǎn)以聚氯乙烯（ 主料的復(fù)合塑料。 由于同向雙螺桿擠出機(jī)具有分布混合及分散混合良好、自潔作用較強(qiáng)、可實現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，特別適用于聚合物的改性，如共混、填料、增強(qiáng)及反應(yīng)擠出。并且本次設(shè)計的擠出機(jī)主要用于復(fù)合塑料擠出，因此應(yīng)設(shè)計同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第 2 章 同向嚙合雙螺 桿擠出機(jī) 向嚙合雙螺桿擠出機(jī)工作原理及其特性 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)一樣，承擔(dān)輸送、塑化、混合和混煉聚合物的工作，但在工作上與單螺桿擠出機(jī)有許多不同點(diǎn)。 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)表現(xiàn)為物料的正位移輸送特性。所謂正位移輸送特性是這移動的外部表面物質(zhì)置換了系統(tǒng)中的部分液體的輸送方式。嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)必須縱向開放，否則螺桿會因為發(fā)生干涉而不能正常嚙合。意味著螺槽的寬度一定要大于螺棱的寬度，在縱向留下一定的輸送物料的通道?？v向開放程度越大，正位移輸送能力損失也越多，此時摩擦拖曳和粘性拖曳所起的 作用越大。但是無論開放程度多大，物料沿螺槽流動時在螺棱出仍然受阻而改變方向，因此具有一定的正位移輸送能力。 由于螺槽縱向開放，由加料口到機(jī)頭，兩螺桿間有一通道，當(dāng)物料由加料口加到一根螺桿上后，物料在摩擦拖曳作用下沿著這跟螺桿的螺槽向前輸送物料至下方的楔形區(qū)，在這里物料會受到一定的壓縮。因螺棱比螺寬窄，那么另一根螺桿的螺棱不會把物料向前輸送的道路堵死。兩根螺桿在楔形區(qū)有大小相等、方向相反的速度梯度，因此物料不會進(jìn)入嚙合區(qū)繞同一根螺桿繼續(xù)前進(jìn)而被另一螺桿托起，在擠出機(jī)機(jī)筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺桿的螺槽向前輸 送。 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和規(guī)格 螺桿直徑 螺桿直徑：即螺桿的外徑，它是擠出機(jī)的重要參數(shù)，一般用 位為 表征擠出機(jī)擠出量的大小。 在設(shè)計或選用擠出機(jī)前，一般擠出機(jī)生產(chǎn)能力及轉(zhuǎn)速已經(jīng)確定，螺桿直徑的選取主要是根據(jù)擠出機(jī)的產(chǎn)量來確定設(shè)計參數(shù)：生產(chǎn)以聚氯乙烯（ 主料的復(fù)合塑料，最大產(chǎn)量為 200Kg/h，最高轉(zhuǎn)速為 260r/ 根據(jù)我國同向雙螺桿擠出機(jī)基本參數(shù)表 ( 5420螺桿直徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取螺桿公稱直徑 :D=72 螺桿中心距公稱尺寸 雙 螺桿中心距公稱尺寸。 指平行布置兩螺桿中心的距離，用 a 表示，單位為據(jù)螺桿直徑、螺桿計量段螺紋槽深度和計量段嚙合程度確定。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 螺桿長徑比 螺桿長徑比。（ L/D）來表示，即螺桿有效螺紋部分長度 之比，它可以表征螺桿的塑化能力和塑化質(zhì)量，用（ L/D）來表示，如下圖 示： 圖 桿示意圖 現(xiàn)代塑料擠出工業(yè)螺桿長徑比較早期螺桿大，國內(nèi)應(yīng)用較多的長徑比一般范圍是 2025，多采用 25，最長可達(dá) 40乃至更高。螺桿長徑比的增加有如下好處：（ 1）螺桿加壓 充分，能提高塑料制品的物理機(jī)械性能。（ 2）提高塑化質(zhì)量，制品外觀質(zhì)量好。（ 3）有利于類似于 （ 4）螺桿特性曲線斜率小，擠出量穩(wěn)定，擠出量可以提高 20%40%。但螺桿長徑比與很多因素有關(guān)，因此可以根據(jù)加工條件和實際需要再由試驗確定，還可以由統(tǒng)計類比的方法來確定。國產(chǎn)同向旋轉(zhuǎn)擠出機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表 ( 5420示生產(chǎn)能力為 300kg/L/D=2832，取 L/D=30。 螺桿轉(zhuǎn)速要求及范圍 螺桿轉(zhuǎn)速范圍：用高轉(zhuǎn)速） 最低轉(zhuǎn)速）表示，其單位是 r/ 對擠出機(jī)速度要求有兩方面，既能實現(xiàn)無級調(diào)速又要有一定的調(diào)速范圍。要求實現(xiàn)無級調(diào)速的目的是容易控制擠出質(zhì)量并與輔機(jī)的一致配合；要求有一定的調(diào)速范圍的目的是為了適應(yīng)多種加工物料及滿足多種工藝要求。在實際生產(chǎn)中，因擠出機(jī)開始工作時，機(jī)頭壓力容易出現(xiàn)超常值，所以螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)緩慢增至工作要求速度；當(dāng)螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，由于加工的原料、制品及生產(chǎn)能力不同要求，要保證質(zhì)量提高產(chǎn)量，除控制溫度、壓力等條件外，主要是靠改變螺桿 轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。因此，要求螺桿轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)可調(diào)。多數(shù)擠出機(jī)的調(diào)速范圍在 1： 6，對通用性大的小規(guī)格擠出機(jī)調(diào)速范圍可達(dá)到 1： 10，根據(jù)經(jīng)驗，確定螺桿轉(zhuǎn)速范圍為： n=50260r/出機(jī)功率的確定 驅(qū)動電機(jī)功率 表示，單位為千瓦（ 它表征擠出機(jī)的驅(qū)動能力。擠出機(jī)螺桿消耗的功率所涉及的因素是多方面的。雙螺桿擠出機(jī)功率的確定通常是根據(jù)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 經(jīng)驗選取，根據(jù)我國同向雙螺桿擠出機(jī)基本參數(shù)表 ( 5420取擠出機(jī)主電機(jī)功率 :P=55擠出機(jī)加熱功率的確定 擠出機(jī)加熱功率是指機(jī)筒加熱 功率：用 位為千瓦（ 表示了擠出機(jī)的加熱能力。 通常情況下按機(jī)筒的內(nèi)表面積計算加熱功率： H= )/()2(10001 = 0272(1000 1 =中 H 機(jī)筒加熱功率，單位為 0D 機(jī)筒內(nèi)直徑，單位為 A 單位面積的加熱功率， W/ 2 A=210 W/ 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第 3 章 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)主要零部件的設(shè)計 同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)主要零部件包括螺桿、機(jī)筒、分流板、過濾網(wǎng)、料斗及料斗傳輸螺桿、電機(jī)、減速器等裝置。 主螺桿的設(shè)計 螺桿是擠出機(jī)的核心部分，是輸送、塑化塑料的最重要部件。其結(jié)構(gòu)性能將直接影響擠出機(jī)的生產(chǎn)率、塑化混合質(zhì)量和能量消耗。 由于聚氯乙烯（ 非結(jié)晶型高聚物，它從玻璃化溫度到粘流溫度的溫度范圍較大，其熔融過程是在一個比較長的距離 后才能全部熔融，出于制造成本和膠料的均勻混煉和塑化考慮，采用漸變型普通螺桿，螺紋斷面形狀為矩形。 螺桿的基本尺寸初步確定 螺桿的螺紋長度為： L=30D=30 72=2160據(jù)實踐經(jīng)驗，螺桿三段長度的分配如表 表 長度分配比例表 塑料類型 加料段110%25% 全長 55%65% 全長 22%25% 全長 結(jié)晶型塑料 60%65% 全長 12 螺距 25%35% 全長 所以：加料段 1L =（ 10%25%） L，取 1L =2160=259縮段 2L =（ 55%65%） L，取 2L =2160=1404量段3L=（ 22%25%） L，取3L=2160=497桿壓縮比。因壓縮比的確定非常復(fù)雜，目前國內(nèi)根據(jù)經(jīng)驗選取。對塑料而言，螺桿幾何壓縮比大多數(shù)為 25,根據(jù)常用塑料螺桿的幾何壓縮比表，選取螺桿壓縮比： =3 為了加工方便，等距螺桿取 S=D 螺距 S： S=D=72紋頭數(shù)： i=1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 螺紋升角 ： =D=37 2 1 03 7 2 1 0= 1741 螺棱法向?qū)挾?e：根據(jù)對緊密共軛齒廓的要求和齒輪傳動嚙合基本原理，考慮到螺桿制造和安裝方便，同時為了更好的對物料進(jìn)行充分混合，把螺桿設(shè)計成接近共軛型，取螺棱法向?qū)挾葹椋?e=30 螺棱軸向?qū)?b： b=e/30/=槽法向?qū)?E： E=S 30=72 30=槽軸向?qū)?B： B=D b=72 桿與機(jī)筒間隙 = 螺桿材料的選擇 螺桿工作時不僅所受扭矩較大，而且是在高溫、高壓下工作。因螺桿要與機(jī)筒配合工作，所以還要受到機(jī)械摩擦磨損、刮磨及塑料摩擦的作用，某些塑料還會有較強(qiáng)的化學(xué)腐蝕作用。所以螺桿可能產(chǎn)生扭斷、因磨損嚴(yán)重而與機(jī)筒間隙增大使產(chǎn)量降低等失效形式。 根據(jù)以上螺桿的實際工況，要保證螺桿 能正常工作，必須選擇合適的材料。其材料性能要求為：機(jī)械性能好，耐磨性能好，耐腐蝕性能好，加工性能好。由于38合性能好且是擠出機(jī)螺桿應(yīng)用最廣泛的材料，因此選擇 38為螺桿的材料。 桿設(shè)計計算 到此已知螺桿參數(shù)為： 最高轉(zhuǎn)速：m a x 2 6 0 / m i n 4 . 3 /n r r s最高產(chǎn)量： G=200Kg/h 螺桿直徑： D=72螺距 S： S=72 徑比： L/D=30 螺槽法向?qū)挾龋?E=槽軸向?qū)挾龋?B=棱法向?qū)挾龋?e=30棱軸向?qū)挾龋?b=紋升角 ： =1741 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 查表得 :聚氯乙烯（ 堆積密度為 3/500 固相密度 3/1400 液相密度 3/1200 熔池溫度 90由于雙螺桿擠出機(jī)的理論很不成 熟，加之螺桿嚙合部分容積相對于整個螺桿來說很小，故可以把雙螺桿看成兩根單螺桿進(jìn)行計算，然后做一定的因雙螺桿嚙合帶來數(shù)據(jù)校正。 （ 1）計算熔融速率。 為了保證穩(wěn)定的擠出過程，熔體輸出量、固體輸送量和固體熔融量應(yīng)該平衡。即： Q 式中 固體輸送量； 單位面積熔融速率； A 固體粒料與機(jī)筒的接觸面積； m 熔體密度； Q 熔體輸出量； 取螺桿轉(zhuǎn)速 G=200Kg/h /= 534 1 0 / 估算面積 A。由于螺桿嚙合部分沒有機(jī)筒對物料進(jìn)行加熱，但螺紋嚙合處沒有機(jī)筒部分占整個機(jī)筒 的比例較小，因此機(jī)筒的總面積約為 L ,假設(shè)其中固體與熔體塑料各占一半，則固體總面積 A： L 熔融速率：= （ 2）計算計量段螺槽深度。 為了保證螺桿的硬特性，避免壓力波動引起過大的輸出量波動， 應(yīng)取較小的值，但為了達(dá)到較好的混 合質(zhì)量，又不能取得過小。綜合上述原因，?。?由 Q得： 535 1 0 / 由于是雙螺桿，則有： 23 ( ) c o H D b n3 2( ) c o D b n = 取 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 （ 3）驗算計量段長度。 螺桿的剪切速率為：3 = 當(dāng)溫度為 ，由流變曲線得： 4100 P a s 有上文可知： 531 1 0 / 令 P =P ，由式：3331 ( ) c o s s i b H L 得： 333 ( ) c o s s i b H = 497合格 （ 4）確定加料段螺槽深度。 根據(jù)常用塑料的幾何壓縮比表，?。?=3 則加料段螺紋槽深度 1h 為： 1h = 2330 . 5 4 ( ) D D h D h =取 1h = 驗算壓縮比1133()D h hD h h = 正確 （ 5）驗算壓縮段長度。 計算螺槽內(nèi)固體粒料厚度減小的速率，即形成熔膜的速率22Z = 44 1 0 / 即固體粒料在壓縮段中移動時，在每秒鐘移動的距離上螺槽深度的減小量不能超過 否則固體粒料來不及完全熔融而 堵塞螺槽，引起產(chǎn)量波動。此時固體粒料順著螺槽的流動速率 ( ) c o D b =壓縮段順著螺槽展開的長度2 1 32 () =則壓縮段的最小長度22L=2 =1032由于 14041034 （ 6）螺桿中心距的確定。 考慮到螺桿的安裝和物料的混合均勻，又不至于螺桿產(chǎn)生干涉，取螺桿的中心距 a:a=3 =（ 6）歸納設(shè)計結(jié)果。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 加料段長度： 1L =259料段螺槽深度： 1h =縮段長度： 2L =1404量段長度：3L=497量段螺槽深度：3 槽軸向?qū)挾龋?B=棱軸向?qū)挾龋?b=桿中心距 a： a =桿的強(qiáng)度校核與計算 雙螺桿擠出機(jī)中需要進(jìn)行強(qiáng)度計算的主要零部件是螺桿和機(jī)筒。進(jìn)行螺桿的強(qiáng)度計算時，必須先確定原始數(shù)據(jù)。決定螺桿強(qiáng)度的原始數(shù)據(jù)包括：機(jī)頭最大壓力 P、螺桿軸向力 螺桿扭矩 （ 1）機(jī)頭壓力的確定 機(jī)頭壓力可以用理論計算方法和實測方法得到。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速增加到一定程度時，實際機(jī)頭壓力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系并不成正比，在實際生產(chǎn)中常以試驗測定機(jī)頭壓力。 根據(jù)實際生產(chǎn)中產(chǎn)量為 200 /kg h 的國產(chǎn)雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭壓力一般為3 0 5 0P M P a ，?。?P= 2）螺桿軸向力的確定 螺桿軸向力的大小受到物料物理性能、機(jī)頭壓力、螺棱構(gòu)型、螺桿轉(zhuǎn)速及機(jī)筒溫度等、因素的影 響。螺桿軸向力可按下式計算： 21 式中 1P 物料作用在螺桿端面上的總壓力，單位為 N； 1P = D2 p /4 式中 p 螺桿端部的物料壓力，單位為 產(chǎn)擠出機(jī)一般取p =3050 2P 動載荷產(chǎn)生的附加壓力的沿軸向的力的分量， 2P 約為 1P 的1/81/4，即 2P =（ 1P ，?。?2P =2 p /4 所以有：12 P= 2 p /4 （ 3）螺桿冷卻孔直徑確定 由于聚合物在擠出過程中與金屬接觸面積中有一半在螺桿上，為了避免螺桿過熱需在擠出過程中對螺桿進(jìn)行冷卻。 取螺桿冷卻水孔的直徑：0 10d 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 （ 3）螺桿強(qiáng)度的計算 螺桿與減速箱傳動軸的連接有固定式和浮動式兩種。無論是哪種連接方式在進(jìn)行強(qiáng)度計算時，都將螺桿視為一端 固定的懸臂梁。螺桿主要受到物料壓力 P，克服物料阻力所需的扭矩 螺桿自重 G 的作用。由于雙螺桿的嚙合角度很小，所以計算時近似認(rèn)為螺桿所受徑向力 小相對方向相反，可以抵消。螺桿所受軸向力為 由于螺桿軸向彎曲作用較小可忽略不計。螺桿自重 此，螺桿所受的綜合受力作用為：螺桿軸向力、螺桿扭矩及螺桿自重產(chǎn)生的壓、扭、彎的力的組合。由于加料段螺桿的根徑較小，承載能力最 低，所以強(qiáng)度計算以加料段的根徑截面為強(qiáng)度計算、校核截面。 由軸向力產(chǎn)生的壓應(yīng)力 c ： 22201 c =式中 c 軸向力產(chǎn)生的壓應(yīng)力， 螺桿的最小內(nèi)徑端面直徑， 0d 螺桿冷卻水孔直徑， 由扭矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力： m a a 5 5 1 0( 1 )16 = 主電機(jī)的最大傳遞功率， 螺桿的最高轉(zhuǎn)速， r/ 電動機(jī)傳遞效率，此時校核取 1； C0/ 螺桿的剪切應(yīng)力， 由螺桿自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 b ： 342( 1 )32 = 2234()0 ) =式中 L 螺桿的有效長度， 螺桿材料密度， 3/鋼取 ； b 由自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，單位 螺桿的合成應(yīng)力 r 合成應(yīng)力用第三強(qiáng)度理論計算，其強(qiáng)度條件為： 42 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 查表得的屈服極限： p=8 5 9 3 3 M P a 有： 4)( 2 性不大于 2級。 螺桿外圓極限偏差應(yīng)符合 1184規(guī)定。螺桿的上、下偏差分別為： 上偏差： m 下偏差： 39 m 螺桿全長直線度公差值應(yīng)符合 1184精度等級規(guī)定。所以螺桿的直線度公差值為： 100 螺桿外圓：螺紋槽底徑的表面粗糙度 大于 m，螺棱兩側(cè)的表面粗糙度 大于 m。 桿傳動系統(tǒng)及止推軸承布置設(shè)計 設(shè)計雙螺桿傳動系統(tǒng)比較困難的問題是配位齒輪和止推軸承的布置。因受螺桿嚙合條件的限制使安裝配位齒輪和止推軸承在空間上受到很大的限制。 本設(shè)計傳動系統(tǒng)及止推軸承的布置從機(jī)頭開始的順序為：深溝球軸承 配位齒輪 止推軸承。將止推軸承布置在減速箱之后。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 雙螺桿傳動齒輪 布置如圖 圖 輪布置圖 1、 2為配位齒輪， 筒的設(shè)計 機(jī)筒是雙螺桿擠出機(jī)最重要的部件之一。機(jī)筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理直接影響到擠出機(jī)的熱量傳遞的穩(wěn)定性及均勻性；機(jī)筒的加料段設(shè)計影響到塑料固體輸送效率；機(jī)筒的加工與裝配影響擠出機(jī)的工作性能和機(jī)器壽命。所以，對于擠出機(jī)機(jī)筒，涉及到其結(jié)構(gòu)形式選擇、機(jī)筒加料口形式確定及其各段與機(jī)頭的連接等問題。 筒的結(jié)構(gòu)類型選擇及特性 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)類型有多種，主要有分段式、整體式、雙金屬和軸向開槽結(jié)構(gòu)形式。 整體式機(jī)筒的特點(diǎn)是加 工精度容易滿足，轉(zhuǎn)配誤差??；長徑比大，零件數(shù)目少；機(jī)筒受熱均勻，配置加熱器不受限制。但整體式機(jī)筒對加工設(shè)備及加工技術(shù)要求較高，且磨損后修復(fù)困難。 分段式機(jī)筒是將機(jī)筒分成若干段來加工，各段加工好后通過法蘭連接起來。這種機(jī)筒加工比較容易，可適應(yīng)多種長徑比的要求，對于長徑大的螺桿，因過長的機(jī)筒整體難以加工，也配以分段式機(jī)筒，但分段多，對中性不易保證，連接法蘭也會影響到機(jī)筒的加熱均勻性。為減少裝配困難，分段盡量少。為減少熱量損失，法蘭尺寸盡可能小。 雙金屬機(jī)筒有澆鑄式和襯套式兩種結(jié)構(gòu)形式。襯套式機(jī)筒具有易更換、壽命 長、節(jié)約貴金屬等優(yōu)點(diǎn)，但其設(shè)計、制造、裝配都較為復(fù)雜。澆鑄式機(jī)筒的優(yōu)點(diǎn)是合金層與機(jī)筒合為一體，在擠出機(jī)機(jī)筒的內(nèi)表面結(jié)合均勻，不會脫落或開裂，耐磨性好，壽命長，滑動性好，但成本高。 軸向開槽機(jī)筒能提高固體輸送率，但其結(jié)構(gòu)設(shè)計需要綜合考慮被加工物料的性能，如物料的大小、幾何形狀、物料顆粒間的摩擦系數(shù)值，顆粒在凹槽中的抗剪切強(qiáng)度，由顆粒組成的楔形結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度，套筒的冷卻性能，螺桿的轉(zhuǎn)速，以及與買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 加熱機(jī)筒的隔熱程度等因素。 綜合上述各種結(jié)構(gòu)類型機(jī)筒的優(yōu)劣以及雙螺桿螺桿擠出機(jī)的設(shè)計要求，選擇分段式機(jī)筒。 筒的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 機(jī)筒壁厚的設(shè)計，要考慮機(jī)筒的強(qiáng)度要求，還要考慮其結(jié)構(gòu)工藝性以及機(jī)筒傳熱效率等因素，使加工容易，傳熱快且穩(wěn)定。雙螺桿擠出機(jī)筒斷面形狀為 型，在綜合了經(jīng)驗和理論計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，我國擠出機(jī)生產(chǎn)廠家提出了擠出機(jī)機(jī)筒壁厚的參考值。 根據(jù)參考值，可選擇機(jī)筒壁厚 h=40筒的內(nèi)徑 21 機(jī)筒的外徑 5240272212 機(jī)筒兩孔的中心距為兩螺桿中心距，即為 機(jī)筒總長度 查 297取安裝在機(jī)筒內(nèi)深溝球軸承的代號為 61810，其內(nèi)徑為 50，外徑為 65寬為 7軸承端蓋暫取 40螺桿螺紋端末端到軸承需留一段長度供密封，取該段長度為 30則螺桿的重長度 L=2160+7+40+30=2237 ： L=2240 機(jī)筒的材料選擇 工作時機(jī)筒受到刮磨、摩擦磨損以及塑料摩擦的作用，一些塑料還會有較強(qiáng)的化學(xué)腐蝕作用。普通機(jī)筒材料為一般鋼材（如 45號鋼）、鑄鋼或球磨鑄鐵。為了提高機(jī)筒的耐磨性，國際 上的擠出機(jī)機(jī)筒有采用氮化鋼制造，其強(qiáng)度極限約為 900 這里我們選擇 40作為機(jī)筒的制造材料。 機(jī)筒的強(qiáng)度計算 機(jī)筒內(nèi)部受塑料熔料的壓力作用，熔料在機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生的力沿機(jī)筒軸向的分布是相當(dāng)復(fù)雜的，各處壓力不等。由于機(jī)頭處壓力最大，因此一般取機(jī)頭壓力為計算壓力值。 進(jìn)行機(jī)筒設(shè)計時，用壁厚圓筒理論來對料筒進(jìn)行強(qiáng)度計算。 根據(jù)厚壁圓筒的理論，當(dāng)筒壁內(nèi)受到物料壓力 壁上各點(diǎn)處于三向應(yīng)力狀態(tài)，三向應(yīng)力分別為：徑向應(yīng)力 r ，軸向應(yīng)力 z ，切向應(yīng)力t。 機(jī)筒的內(nèi)壁處，徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力都達(dá)到最大值。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 徑向應(yīng)力 r ： 01 2122212221 切向應(yīng)力t： 21222122 =向應(yīng)力 z 為：212221 =于機(jī)筒為塑性材料，可用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行設(shè)計計算和強(qiáng)度校 核，機(jī)筒壁厚的強(qiáng)度條件為： 2 2 20 . 5 r t t z z r 查表得 40 540則： M P 4 0/ ，有： 2 2 20 . 5 r t t z z r =性不大于 2級。 （ 3）公差：機(jī)筒內(nèi)孔極限偏差：上偏差 下偏差 筒內(nèi)孔軸線的直線度公差值應(yīng)符合 11847 級的精度規(guī)定。則所設(shè)計機(jī)筒的直線度公差為： 101 （ 4）機(jī)筒內(nèi)孔：表面粗糙度.6 m 。 螺桿與機(jī)筒的配合要求 螺桿與機(jī)筒的配合間隙 螺桿與機(jī)筒的配合間隙f值影響到擠出機(jī)的功率消耗、生產(chǎn)能力、使用壽命、機(jī)器加工成本等問題。f取值過大，加工、裝配比較容易容易，但生產(chǎn)能力會降低，塑料原料在機(jī)筒內(nèi)的停留時間難以控制，甚至?xí)斐蔁岱纸?。如果f取值過小，功率消耗大，加工、裝配困難，且易使螺桿和機(jī)筒發(fā)生磨損，降低擠出機(jī)使用壽命。 螺桿與機(jī)筒之間的間隙值可按 設(shè)計的雙螺桿擠出