中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012畢業(yè)設(shè)計(jì)1小型塑料擠出機(jī)設(shè)計(jì)摘要單螺桿擠出機(jī)是一種嚙合型擠出設(shè)備，以其優(yōu)異的加工性能得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并成為市場發(fā)展的主要趨勢。通過參閱了許多文獻(xiàn)，分析了現(xiàn)有常規(guī)單螺桿擠出機(jī)和加料段機(jī)筒開直槽單螺桿擠出機(jī)（IKV單螺桿擠出機(jī)）的固體輸送段存在的物料輸送問題，設(shè)計(jì)了一種加料段機(jī)筒配置螺旋溝槽襯套的單螺桿擠出機(jī)。通過合理的溝槽設(shè)計(jì)，克服了現(xiàn)有加料襯套采用直槽產(chǎn)生的襯套剪切力大、溫升高，導(dǎo)致擠出機(jī)強(qiáng)制輸送能力下降的缺陷，提高了擠出機(jī)的產(chǎn)量。本文的工作對(duì)于單螺桿擠出機(jī)的研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有很好的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：單螺桿擠出機(jī)；機(jī)筒；設(shè)計(jì)。ABSTRACTAsakindofengageddevice，singlescrewextrudehasbeengainedwidespreadavailability，foritsextremelyexcellentattributeforprocessing，andsinglescrewextruderhasbecamethemaintendencyofmarketdevelopment.ByreferringtoalotofliteratureavailableandanalysistheconveyingproblemsexistinginthesolidconveyingzoneoftheconventionalsinglescrewextrudersandthesinglescrewextrudersthatusetheIKVsystem,akindofsingleextruderwhosefeedsectionwascomprisingofafeedbushingthathasseveralhelicalgroovesinitsinnersurfacewasdesigned.Itsconveyingtheorywasalsostudied.Itcanrealizepositiveconveyinginthesolidconveyingzone.Besides,itcanalsoovercomethedefectsthattheexistingfeedbushingshave,suchashighshearingforce,highmelttemperatures,whichcandecreasethesolidconveyingcapacityoftheextruder.Soitcanhighlyincreasetheoutputoftheextruder.Theworksofthepaperwillplayapositiverolefordesigns，studiesandapplicationsofsinglescrewextruder.Keywords:SingleScrewExtrude；Barrel；Design中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012畢業(yè)設(shè)計(jì)2目錄1.緒論.11.1課題背景.11.1.1普通單螺桿擠出機(jī).11.1.2加料段機(jī)筒開軸向溝槽的單螺桿擠出機(jī).11.2研究目標(biāo)及內(nèi)容.42.主要機(jī)構(gòu)及零部件的方案對(duì)比、選擇.52.1單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu).52.1.1單螺桿擠出機(jī)組成.52.2傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和選擇.52.2.1擠出機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的確定.52.2.2擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速要求及調(diào)速范圍.52.2.3擠出機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的組成.62.3螺桿的結(jié)構(gòu)及材料.72.3.1螺桿的材料的選擇.72.3.2螺桿結(jié)構(gòu)形式.72.3.3螺桿的表面處理.82.4機(jī)筒的結(jié)構(gòu)及材料.82.4.1機(jī)筒材料的選擇.82.4.2機(jī)筒的表面處理.82.4.3機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式.82.4.4機(jī)筒與機(jī)頭的連接形式.92.5加熱冷卻方案的對(duì)比和選擇.92.5.1加熱功率的確定.92.5.2擠出機(jī)的加熱方法.102.5.3擠出機(jī)的冷卻裝置.112.6機(jī)筒與支架間的連接.122.7擠出機(jī)加料系統(tǒng)的設(shè)計(jì).123.重要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核.133.1傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及校核.133.1.1皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì).133.1.2V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸.153.2加料套的設(shè)計(jì).173.3螺桿的設(shè)計(jì)及校核.203.3.1螺桿的設(shè)計(jì).203.3.2螺桿的強(qiáng)度計(jì)算及校核.23中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012畢業(yè)設(shè)計(jì)33.4機(jī)筒的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核.243.4.1機(jī)筒壁厚的選擇.243.4.2機(jī)筒的強(qiáng)度校核.243.5螺桿尾部平鍵的強(qiáng)度計(jì)算.25結(jié)論.26參考文獻(xiàn).27致謝.28中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012畢業(yè)設(shè)計(jì)41.緒論1.1課題背景擠出成型具有生產(chǎn)率高、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)，幾乎適合于所有高分子材料的加工。螺桿擠出機(jī)是聚合物加工最基本的裝備之一。迄今為止,對(duì)單螺桿擠出機(jī)的研究已有近90年的歷史。過去人們對(duì)單螺桿擠出機(jī)的研究僅僅是停留在普通擠出機(jī)的理論研究和結(jié)構(gòu)完善上，這只能適當(dāng)提高產(chǎn)量、改善制品性能。1.1.1普通單螺桿擠出機(jī)普通單螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒的內(nèi)表面都是光滑的圓柱面，機(jī)筒中的物料向前輸送的動(dòng)力來源于物料與加料段機(jī)筒之間的摩擦力fb。由固體輸送理論可知，通過提高fb，可以增大輸送角，進(jìn)而獲得較高的生產(chǎn)率Qs。但是對(duì)于普通單螺桿擠出機(jī)來說，fb一般較小，擠壓系統(tǒng)的固體輸送率Qs很低，進(jìn)而影響到擠出機(jī)的產(chǎn)量。此外，加料段的冷卻一般只限于機(jī)筒的加料口附近，再加上該段與前面的熱機(jī)筒沒有隔熱措施，熱機(jī)筒的熱量就會(huì)傳導(dǎo)至該段，因此冷卻不充分，不但未能增大物料與機(jī)筒之間的摩擦系數(shù)fb，反而有可能在一定的條件下，雖然機(jī)筒表面溫度未達(dá)到物料的熔點(diǎn)，但物料在摩擦熱作用下便已經(jīng)融化了，固體輸送率會(huì)更低。1.1.2加料段機(jī)筒開軸向溝槽的單螺桿擠出機(jī)在70年代以前，設(shè)計(jì)螺桿時(shí)，螺桿的擠出量是按計(jì)量段的熔體輸送理論公式來考慮的。這時(shí)，擠出量受機(jī)頭壓力影響較大，而與粘度有關(guān)。螺桿的幾個(gè)功能段（輸送、壓縮、熔融和均化）在螺桿的三段上是相互重疊的。由于種種原因它們相互影響。例如，如果料斗中存在架橋現(xiàn)象或加料口幾何形狀設(shè)計(jì)不合理，這些因素往往導(dǎo)致加料段充滿狀態(tài)的不穩(wěn)定，塑料的壓縮狀態(tài)也不穩(wěn)定，達(dá)到一定壓力的壓縮點(diǎn)的位置一會(huì)兒超前，一會(huì)兒延后。此外，由于塑料在螺桿上熔融起始點(diǎn)的位置不僅決定于機(jī)筒的熱傳導(dǎo)情況、剪切熱產(chǎn)生的情況和塑料的熱性能，而且還直接決定于塑料的壓縮狀態(tài)，即決定于壓縮點(diǎn)達(dá)到位置和壓力升高的狀況。為此，如果壓縮點(diǎn)在螺桿上變化，勢必會(huì)導(dǎo)致熔融起始點(diǎn)也在螺桿上變化。由此壓力、溫度和產(chǎn)量都會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高后這個(gè)現(xiàn)象更為嚴(yán)重。采取一些措施后雖然會(huì)對(duì)上述不足有所改進(jìn)，例如，通過強(qiáng)制計(jì)量加料可以改善加料的穩(wěn)定性，采用混合元件和加長計(jì)量段，會(huì)減少熔料的各種波動(dòng)。但另外一個(gè)問題仍未很好地解決。例如：塑料在螺桿上壓實(shí)不足，壓力形成緩慢，塑料在螺桿上除了有軸向移動(dòng)外，還存在相當(dāng)大的徑向滑動(dòng)，因此輸送率很低，一般只有0.30.5，擠出量受機(jī)頭壓力影響較大。從20世紀(jì)70年代開始，德國亞琛工業(yè)大學(xué)塑料加工研究所（IKV）和巴登苯胺蘇打廠（BASF）的一些研究工作者對(duì)如何提高固體輸送生產(chǎn)率進(jìn)行了一系列研究，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012畢業(yè)設(shè)計(jì)5了性能優(yōu)越的擠出機(jī)。這種機(jī)器的主要特征是，在螺桿加料段依靠強(qiáng)制加料來提高螺桿的輸送效率，依靠設(shè)置于熔融段和計(jì)量段上的混煉元件來保證輸送能力提高后的擠出質(zhì)量。螺桿的三個(gè)主要功能，輸送、塑化和均化，分別在螺桿上獨(dú)立地完成，它克服了普通螺桿幾個(gè)功能段相互重疊并由此帶來的不穩(wěn)定和波動(dòng)現(xiàn)象。1機(jī)筒；2加料座；3料斗；4溝槽5加料套；6冷卻水通道；7隔熱墊圖1-1IKV系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)IKV螺桿的強(qiáng)制輸送作用主要依靠機(jī)筒在加料段