1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系部名稱(chēng)：機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：職稱(chēng)：TheGraduationDesignforBachelorsDegreeThestructuredesignoftwinscrewextruderCandidate：Specialty：Class：Supervisor： 摘要本篇畢業(yè)設(shè)計(jì)論文主要是雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行研究，從傳動(dòng)系統(tǒng)，擠出機(jī)的機(jī)構(gòu)，加熱冷卻系統(tǒng)，控制系統(tǒng)方面進(jìn)行研究。雙螺桿擠出機(jī)是通過(guò)電機(jī)將動(dòng)力傳給帶輪，經(jīng)過(guò)兩級(jí)減速器減速，通過(guò)雙聯(lián)齒輪的變速傳給螺桿。為了滿(mǎn)足變速范圍的要求，采用的是普通電機(jī)變頻無(wú)機(jī)調(diào)速。此設(shè)計(jì)在傳動(dòng)比的分配，齒輪和軸

2、的選擇，帶輪的選擇，螺桿選擇等方面進(jìn)行了計(jì)算和研究。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度保證了造價(jià)的便宜。關(guān)鍵詞：雙螺桿擠出機(jī)；控制系統(tǒng)；擠壓系統(tǒng)；傳動(dòng)系統(tǒng)；加熱冷卻系統(tǒng)AbstractTwin-screwextruderisresearchedinthisgraduationpaper,fromwhichismainlyaboutthetransmissionsystem,theorganizationofextrudingmachine,theheatingandcoolingsystemandthecontrolsystem.Thepowerofthetwin-screwextruderistransfe

3、rredtothescrewrodbythebandpulleyfirstfromtheelectricalmachinery,thenbytwodeceleratinggears,andfinallybythetwinspeedchanginggearInordertomeettherequirementofspeedchangingscope,theordinaryelectricalmachineryisusedtochangethefrequencyandspeed.Fortheeaseofdisassembling,thecylinderisarrangedinhalftypestr

4、uctureanddividedintothreesectionstoheatandcool.Thesolenoidvalveandthesensorisappliedtocontrolthespeedofthecoolingwater,whichkeepsthetemperatureintheworkingrange.Thepaperhasdonesomeresearchandcalculationinthevelocityratioassignment,theselectionofgears,axes,bandpulley,andscrewrod,whichmakesthecostofth

5、econstructionleastfromthepointviewoftechnicaleconomics.Keywords：twin-screwextruder;controlsystem;extrusionsystem;drivesystem;heatingandcoolingsystem目錄TOC o 1-5 h z摘要IAbstractII HYPERLINK l bookmark10 第1章緒論1 HYPERLINK l bookmark12 擠出機(jī)的介紹1 HYPERLINK l bookmark14 擠出機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1 HYPERLINK l bookmark16 雙螺桿

6、擠出機(jī)的組成2 HYPERLINK l bookmark18 雙螺桿擠出機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)2 HYPERLINK l bookmark20 第2章方案確定3 HYPERLINK l bookmark22 設(shè)計(jì)的任務(wù)3 HYPERLINK l bookmark24 方案的擬定及確定3整體方案的擬定3 HYPERLINK l bookmark26 機(jī)筒和螺桿的材料4 HYPERLINK l bookmark28 加熱系統(tǒng)5 HYPERLINK l bookmark30 冷卻系統(tǒng)5 HYPERLINK l bookmark32 傳動(dòng)系統(tǒng)5 HYPERLINK l bookmark34 第3章設(shè)計(jì)計(jì)算6

7、 HYPERLINK l bookmark36 電機(jī)選擇及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6設(shè)計(jì)參數(shù)6選取電機(jī)6傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)6傳動(dòng)比的分配6各級(jí)齒輪齒數(shù)確定及校核7確定齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題7輸入軸上齒輪的設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l bookmark152 II軸III軸上一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)11 HYPERLINK l bookmark204 計(jì)算輸出軸上的小齒輪14 HYPERLINK l bookmark274 軸的設(shè)計(jì)及校核18軸徑的計(jì)算18 HYPERLINK l bookmark286 軸的校核18 HYPERLINK l bookmark328 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)21 HYPERLINK l bookmark

8、378 擠壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)23 HYPERLINK l bookmark380 螺桿設(shè)計(jì)24 HYPERLINK l bookmark396 冷卻裝置25 HYPERLINK l bookmark398 第4章電氣控制26 HYPERLINK l bookmark412 第5章技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析30 HYPERLINK l bookmark414 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的必要性30 HYPERLINK l bookmark416 雙螺桿擠出機(jī)的總體設(shè)計(jì)30 HYPERLINK l bookmark418 雙螺桿擠出機(jī)的使用要求與性能指標(biāo)分析30 HYPERLINK l bookmark420 總論30功能性要求31

9、經(jīng)濟(jì)性要求31總結(jié)34 HYPERLINK l bookmark448 參考文獻(xiàn)35致謝36附錄137 HYPERLINK l bookmark446 附錄238 第1章緒論1.1擠出機(jī)的介紹視頻擠壓概括的說(shuō)就是將食品物料置于擠壓機(jī)的高溫高壓狀態(tài)下，然后突然釋放至常溫常壓，使物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生變化的過(guò)程。由于此機(jī)器是用于食品擠出，因此在壓力要求方面小于塑料擠出機(jī)，在滿(mǎn)足功能的前提下，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸清理方便。同時(shí)要求造價(jià)便宜，節(jié)省空間。隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)展，作為聚合物加工主要設(shè)備之一的雙螺桿擠出機(jī)，在聚合物加工行業(yè)已經(jīng)得到、并將進(jìn)一步得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而且在其它行業(yè)也將得到更多的應(yīng)

10、用隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)展，作為聚合物加工主要設(shè)備之一的雙螺桿擠出機(jī)，在聚合物加工行業(yè)已經(jīng)得到、并將進(jìn)一步得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而且在其它行業(yè)也得到了更多的應(yīng)用。尤其在食品行業(yè)，雙螺桿擠出機(jī)被廣泛用于淀粉膨化食品、蛋白擠壓食品、膨化飼料的生產(chǎn)，還被用作特殊的化學(xué)或生化反應(yīng)器。近年來(lái)，隨著聚合物改性材料的不斷發(fā)展，其對(duì)混煉設(shè)備的要求也越來(lái)越高。雙螺桿擠出機(jī)是連續(xù)混煉機(jī)中應(yīng)用最多的一種設(shè)備，理所當(dāng)然，也就受到大家的廣泛關(guān)注，圍繞它的研究也就越多。目前，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)，雙螺桿擠出機(jī)主要是向高速、大扭矩、大擠出量及低能耗轉(zhuǎn)方面發(fā)展。所以，雙螺桿擠壓機(jī)的設(shè)計(jì)對(duì)于發(fā)展我國(guó)的食品工業(yè)以及其它運(yùn)用雙螺桿擠

11、壓技術(shù)的行業(yè)有著重要的意義。擠出機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)一個(gè)世紀(jì)以來(lái),食品擠壓工藝在不斷的實(shí)踐中得到發(fā)展與提高。雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展至今，已在食品加工中居重要地位，而且大有應(yīng)用越來(lái)越廣泛之勢(shì)。雙螺桿擠出機(jī)是隨著聚合物加工業(yè)及食品加工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)和發(fā)展的；而在聚合物加工中真正應(yīng)用的雙螺桿擠出機(jī)是在20世紀(jì)30年代，首先在意大利研制成功。第二次世界大戰(zhàn)前后，雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展較快；現(xiàn)在雙螺桿擠出機(jī)是在20世紀(jì)60年代末和70年代初發(fā)展起來(lái)的。更準(zhǔn)確的說(shuō)，現(xiàn)代嚙合異向雙螺桿擠出機(jī)是隨RPVC制品的發(fā)展而發(fā)展的，嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)則是在聚合物改性的推動(dòng)下發(fā)展的。在雙螺桿擠出機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，就制造方面而言，遇到

12、的困難比單螺桿擠出機(jī)多得多。除了螺桿元件及螺桿構(gòu)型的研制外，最重要的就是止推軸承和傳動(dòng)箱設(shè)計(jì)制造問(wèn)題。因?yàn)殡p螺桿擠出機(jī)的兩螺桿中心距確定后，其承受巨大軸向推力的止推軸承的安裝空間有限，要設(shè)計(jì)制造出性能良好的能承受軸向和徑向軸承，及能均載的軸承組合結(jié)構(gòu)是比較困難的。早期的推力軸承不能強(qiáng)固到足以提供給雙螺桿傳動(dòng)箱良好的機(jī)械可靠性。20世紀(jì)60年代，開(kāi)發(fā)出一種特別適用于雙螺桿擠出機(jī)應(yīng)用的特殊推力軸承后，雙螺桿擠出機(jī)的可靠性才可與單螺桿擠出機(jī)相比，但雙螺桿擠出機(jī)仍沒(méi)有像雙螺桿擠出機(jī)那樣高能力的推力軸承。另外，雙螺桿擠出機(jī)傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)和制造也比單螺桿擠出機(jī)的困難、復(fù)雜的多。在兩螺桿中心距確定后，要在有限

13、的中心距內(nèi)傳遞很大的扭矩，并把這很大的扭矩相等的分配到兩根螺桿上去，在設(shè)計(jì)、制造及材質(zhì)選擇、熱處理上都遇到很多問(wèn)題。自然，隨著機(jī)械設(shè)計(jì)水平、機(jī)械加工水平的提高及整體工業(yè)配套的發(fā)展，上述問(wèn)題已逐漸得到解決，從而使雙螺桿擠出機(jī)得到飛速發(fā)展。雙螺桿擠出機(jī)的組成不論何種雙螺桿擠出機(jī)，其整體結(jié)構(gòu)組成與單螺桿擠出機(jī)組差不多，由主機(jī)，機(jī)頭和輔機(jī)組成。其中主機(jī)，就是通常所說(shuō)的雙螺桿擠出機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中，雙螺桿擠出機(jī)必須配以機(jī)頭和輔機(jī)才能完成預(yù)定的任務(wù)，這就是所謂雙螺桿擠出機(jī)組。雙螺桿擠出機(jī)（主機(jī)）是雙螺桿擠出機(jī)組的核心組成部分。從總體組成上看，雙螺桿擠出機(jī)和單螺桿擠出機(jī)差不多，由傳動(dòng)系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、加熱冷卻系

14、統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。雙螺桿擠出機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)螺桿直徑（D）-雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑是一個(gè)基本而重要的參數(shù)，螺桿直徑的大小在很大程度上反映了擠出機(jī)規(guī)格的大小，生產(chǎn)能力的大小，因?yàn)閿D出機(jī)的生產(chǎn)能力與螺桿直徑的平方成正比。其它參數(shù)也都與它有關(guān)。：傳動(dòng)系統(tǒng)輸出軸（與螺桿相連）及有關(guān)齒輪的尺寸；螺桿的外徑和根徑、兩螺桿的嚙合程度，螺桿槽深度和雙螺桿擠出機(jī)的最大理論輸送量。長(zhǎng)徑比（L/D）-螺桿長(zhǎng)度與螺桿直徑的比值，這也是一個(gè)重要的參量，在一定程度上反映出雙螺桿擠出機(jī)的規(guī)格及其性能。螺桿轉(zhuǎn)速范圍這是一個(gè)很重要的特征參數(shù)，在一定程度上反映了雙螺桿擠出機(jī)的擠出能力和混煉能力。雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)數(shù)，除了像單

15、螺桿擠出機(jī)那樣取決于對(duì)擠出量的要求，被加工物料的特征和最終制品的質(zhì)量以外，還受螺桿旋轉(zhuǎn)方向的影響。擠出量（Q）-擠出量就是所謂的產(chǎn)量，它是一個(gè)重要的參數(shù)，它表征機(jī)器生產(chǎn)能力大小，是用戶(hù)選擇雙螺桿擠出機(jī)規(guī)格時(shí)的重要依據(jù)之一。最大理論擠出量等于無(wú)機(jī)頭壓力下，單位時(shí)間內(nèi)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)與一個(gè)C型小室（嚙合型雙螺桿擠出機(jī)）體積的2倍的乘積再乘上螺紋頭數(shù)。第2章方案確定2.1設(shè)計(jì)的任務(wù)雙螺桿擠出機(jī)的直徑為45mm，長(zhǎng)徑比為25，變頻無(wú)級(jí)變速；轉(zhuǎn)速范圍是15一150rpm，雙螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橥?，要求按已知條件設(shè)計(jì)出雙螺桿同向擠出機(jī)。方案的擬定及確定2.2.1整體方案的擬定螺桿類(lèi)擠出機(jī)的應(yīng)用都是以機(jī)組形式出現(xiàn)，擠出

16、機(jī)組包括主機(jī)（即通常所說(shuō)的擠出機(jī)）機(jī)頭和輔機(jī)。因此就雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)而言，它可以包括主機(jī)（雙螺桿擠出機(jī)），機(jī)頭和輔機(jī)的設(shè)計(jì)，也可單指主機(jī)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)就是針對(duì)主機(jī)的設(shè)計(jì)。而雙螺桿主機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包括雙螺桿擠出機(jī)的類(lèi)型的確定，擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，加料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，加熱冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。雙螺桿擠出機(jī)的類(lèi)型確定之后，要進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。這里所謂整體設(shè)計(jì)，除了下面將要詳細(xì)的雙螺桿擠出機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)的確定之外，還應(yīng)包括以下幾個(gè)問(wèn)題：是整體式還是積木式？是開(kāi)式還是閉式？整個(gè)主機(jī)是一階還是二階？如果是二階，第一階、第二階是雙螺桿擠出機(jī)，還是單螺桿擠出機(jī)？在擠壓系統(tǒng)中要不要串接齒輪泵？機(jī)

17、筒是整體封閉的，還是剖分的？這些問(wèn)題都帶有全局性，它們會(huì)對(duì)雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大影響，必須根據(jù)需要及經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)上的可行性來(lái)選擇確定。下面就其中的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單討論。開(kāi)式設(shè)計(jì)和閉式設(shè)計(jì)，所謂開(kāi)式設(shè)計(jì)，一般指雙螺桿擠出機(jī)的擠壓系統(tǒng)，冷卻加熱系統(tǒng)都裸露在外面。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是各部分出現(xiàn)故障時(shí)，檢查、維修及拆裝比較方便，也一目了然，但有人覺(jué)得其外觀比較零亂。嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)大多采用這種設(shè)計(jì)。所謂閉式設(shè)計(jì)，與開(kāi)式設(shè)計(jì)相反，其擠壓系統(tǒng)，冷卻加熱系統(tǒng)的外面裝有罩子，其余的部分有時(shí)也封閉起來(lái)。這種設(shè)計(jì)看上去外形比較整齊，但檢修不太方便。錐形雙螺桿擠出機(jī)多采用這種結(jié)構(gòu)。一階機(jī)和二階機(jī)，所謂一階機(jī)，指

18、主機(jī)只有一個(gè)擠壓系統(tǒng)，包括一套螺桿、機(jī)筒和傳動(dòng)箱；而二階機(jī)，是指主機(jī)有兩個(gè)擠壓系統(tǒng)，包括兩套螺桿、機(jī)筒和傳動(dòng)箱，柔性串起來(lái)組成主機(jī)。就目前見(jiàn)到的、用于成型制品的雙螺桿擠出機(jī)組的主機(jī)多是一階的，如嚙合平行異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)和錐形雙螺桿擠出機(jī)。用于配混料造粒的嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)有的情況下設(shè)計(jì)成二階的，其第一階用來(lái)塑化、混合物料，第二階用來(lái)建壓、擠出造粒。很多情況下，第一階一般用嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)，第二階用單螺桿擠出機(jī)。若采用二階式，有二階平行一上一下布置和水平成T型布置兩種形式。整體式和積木式，一般嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)（也有例外）和錐形雙螺桿擠出機(jī)都是整體式，即其各大組成部分（螺桿、機(jī)筒

19、、減速箱）在使用中不再拆開(kāi)并進(jìn)行重新組合安裝。而國(guó)內(nèi)外流行的嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)絕大多數(shù)設(shè)計(jì)成積木式，即其機(jī)筒、螺桿由若干元件組成，可根據(jù)使用需要進(jìn)行重新組合安裝。螺桿是組合式外，其扭矩分配器和齒輪箱也做成積木式，通過(guò)更換扭矩分配器可以將雙螺桿擠出機(jī)改變成異向旋轉(zhuǎn)或同向旋轉(zhuǎn)；去掉扭矩分配器，其齒輪箱還可與單螺桿擠壓系統(tǒng)相接，組成單螺桿擠出機(jī)。積木式嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)在制造上也省工省時(shí)，降低成本。機(jī)筒是封閉式和部分式，上述介紹的雙螺桿擠出機(jī)，有的機(jī)筒由若干段組成，有的是整體的，但機(jī)筒均不能打開(kāi)分成二半，它們是封閉的。因此，要想了解擠出過(guò)程中物料沿螺桿的輸送、混合、反應(yīng)情況，只有停轉(zhuǎn)將機(jī)筒通水驟

20、冷，然后把螺桿抽出來(lái)才能看清。這樣很不方便，有時(shí)還會(huì)破壞過(guò)程的原貌。為了克服上述缺點(diǎn)及操作方便，人們把雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒做成剖分式，停車(chē)?yán)鋮s后靠液壓系統(tǒng)或手動(dòng)機(jī)械打開(kāi)，觀察取樣，進(jìn)行研究。擠出機(jī)再工作前，再靠液壓系統(tǒng)或手動(dòng)機(jī)械合起來(lái)。另外，有的廠家生產(chǎn)的雙螺桿擠出機(jī)，為清洗螺桿方便，采用了（液壓式或機(jī)械式）機(jī)筒快速移出裝置和快速移出螺桿裝置。另一個(gè)影響雙螺桿擠出機(jī)整體方案確定的是在某些機(jī)組上將要采用的加料系統(tǒng)。一般雙螺桿擠出機(jī)大多采用計(jì)量加料，對(duì)大多數(shù)情況下的雙螺桿擠出機(jī)（如嚙合異向雙螺桿擠出機(jī)和錐形雙螺桿擠出機(jī)），其計(jì)量加料系統(tǒng)對(duì)擠出機(jī)組整體設(shè)計(jì)（布局）不會(huì)有多大影響，但對(duì)某些設(shè)有多組加料系

21、統(tǒng)的配混料嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)，將會(huì)有多個(gè)加料口和加料裝置（有的是側(cè)加料裝置），它們的聯(lián)合使用和布置將對(duì)雙螺桿擠出機(jī)的整體布置帶來(lái)影響。機(jī)筒和螺桿的材料由于機(jī)筒和料筒是在高溫、一定腐蝕、強(qiáng)烈磨損、大扭矩下工作的，因此，機(jī)筒和料筒必須由耐高溫、耐磨損、高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)材料做成，故選用38CrMoAlA,制成螺桿后經(jīng)氮化處理，或選用氮化鋼，氮化層厚度一般為0.30.5mm，經(jīng)表面處理后硬度不得小于950HV，工作表面粗糙度Ra為1.6um,并要求機(jī)筒內(nèi)表面的硬度應(yīng)比螺桿元件高3060HV。2.2.3加熱系統(tǒng)最常用的加熱器是鑄鋁加熱器。此種加熱器具有外形尺寸小、質(zhì)量輕、拆裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。電感加熱器的優(yōu)點(diǎn)：

22、機(jī)筒徑向溫度均勻，預(yù)熱時(shí)間短；調(diào)節(jié)溫度時(shí)，反應(yīng)靈敏，溫度穩(wěn)定性好；熱損失少，節(jié)能。其缺點(diǎn)：徑向尺寸大、拆裝不便、成本較高。一般不用于大型擠出機(jī)或形狀復(fù)雜的機(jī)頭上。根據(jù)以上的敘述加熱系統(tǒng)選擇鑄鋁加熱器。2.2.4冷卻系統(tǒng)風(fēng)冷可用于機(jī)筒的冷卻，風(fēng)冷裝置常用的是鼓風(fēng)機(jī)，其冷卻柔和，環(huán)境干凈，但速度慢，受外界氣溫影響，多用于中小型圓柱形機(jī)筒的雙螺桿擠出機(jī)。水冷裝置冷卻速度快，但難以控制。普通的自來(lái)水所需附屬裝置較為簡(jiǎn)單，但當(dāng)水管有結(jié)垢或生銹后回降低冷卻效果，容易造成水路堵塞或破損泄露等。根據(jù)以上敘述，冷卻系統(tǒng)選擇風(fēng)冷，采用鼓風(fēng)機(jī)。2.2.5傳動(dòng)系統(tǒng)此設(shè)計(jì)中傳動(dòng)系統(tǒng)部分有倆部分組成，它們是減速部分和扭矩

23、部分，減速部分采用直齒圓柱齒輪實(shí)現(xiàn)減速，扭矩部分主要是實(shí)現(xiàn)兩螺桿的轉(zhuǎn)向和速度相同。扭矩部分和螺桿部分，中間用連接套（花鍵）連接起來(lái)。通過(guò)更換扭矩分配器可以將雙螺桿擠出機(jī)改變成異向旋轉(zhuǎn)或同向旋轉(zhuǎn)；去掉扭矩分配器，其齒輪箱還可與單螺桿擠壓系統(tǒng)相接，組成單螺桿擠出機(jī)。積木式嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)在制造上也省工省時(shí)，降低成本。通過(guò)以上分析，現(xiàn)決定設(shè)計(jì)方案如下：采用閉式設(shè)計(jì)，積木式結(jié)構(gòu)，自由式加料系統(tǒng)，加壓風(fēng)式冷卻；螺桿直徑為45mm；螺桿中心距為40mm；長(zhǎng)徑比為25；螺桿轉(zhuǎn)速范圍為15150rpm；功耗為15千瓦；采用鑄鋁加熱器。第3章設(shè)計(jì)計(jì)算電機(jī)選擇及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)螺桿直徑45mm

24、，螺桿長(zhǎng)徑比L/D=25，變速范圍15-150r/min，調(diào)速方式：變頻無(wú)級(jí)調(diào)速。3.1.2選取電機(jī)采用類(lèi)比法參考有關(guān)資料的推薦塑料雙螺桿擠出機(jī)使用功率，由所給轉(zhuǎn)速的范圍在15r/min-150r/min，采用普通電機(jī)加變頻器調(diào)速，變頻器范圍為25Hz-50Hz。采用一般三相異步電機(jī)Y系列(IP44),查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)下冊(cè)查得選取Y160L-4三相異步電動(dòng)機(jī)，標(biāo)稱(chēng)功率Po=15KW，電機(jī)的參數(shù)見(jiàn)圖表3-1。表3-1電機(jī)參數(shù)額定功率滿(mǎn)載時(shí)額定轉(zhuǎn)距噪聲(db)凈重(Kg)轉(zhuǎn)速電流效率功率因數(shù)15KW1440r/min30.3A88.5%0.851.881195傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)變頻器范圍為25Hz-5

25、0Hz，由n=60f(p=2)得變頻器的轉(zhuǎn)速范圍n=1500r/minmaxn.=750r/minminn=1440r/minmax實(shí)n.宀二1440 x750=720r/minin頭1500傳動(dòng)比的分配當(dāng)n=1440r/m欲使螺桿達(dá)到15T50r/min的轉(zhuǎn)速，由后往前推150152xa=150設(shè)升a降bXb=15得a=5b取a=2.5,b=0.5,得x=30.（方案一）或a=2,b=0.4,得x=37.5（方案二）兩方案的轉(zhuǎn)速重合范圍都為30-75r/min.采用二級(jí)減速器，設(shè)帶輪減速比為i1，依次為i2,i3。方案一中iiXi2x3=乜0=24，方案二中iiXi2Xi3=375=19.2

26、方案一中減速比過(guò)大取方案二，減速比分配為i1=3.072，i2=i3=2.5當(dāng)n=720r/min時(shí)720n*二=234.4r/mm帶3.072234.49375/n=93.75r/mm HYPERLINK l bookmark374 2593.75375n,=37.52.5n4=15r/min3.2各級(jí)齒輪齒數(shù)確定及校核當(dāng)n=1440r/min時(shí)1440n*=468.8r/mm帶3.072TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark44 468.87n=187.5r/mm HYPERLINK l bookmark46 2.57_/n=75r/mm HYPERLINK

27、l bookmark52 2.5n4=75x25=150r/min3.2.1確定齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題應(yīng)滿(mǎn)足轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求，即只要轉(zhuǎn)速誤差不超過(guò)10（巾-1）%是允許的；齒數(shù)和Sz不宜過(guò)大。以限制齒輪的線速度而減小噪聲，同時(shí)避免中心距增加而使變速箱結(jié)構(gòu)龐大。一般情況下，應(yīng)滿(mǎn)足SW100-120；Z齒輪和Sz不宜過(guò)小選擇齒數(shù)時(shí)不要使齒輪發(fā)生根切，為使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，對(duì)于直圓柱齒輪一般要求最小齒輪Z$18-20,同時(shí)還要滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)上的要求；min三聯(lián)滑移齒輪順利通過(guò)，三聯(lián)滑移齒輪中最大和次大的齒輪應(yīng)大于4，即Z-Z4。123.2.2輸入軸上齒輪的設(shè)計(jì)已知輸入功率為P=15x0.96=14.4Kw，小齒輪

28、轉(zhuǎn)速為480.3r/min,齒數(shù)比為2.5,由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命為15年（設(shè)每年工作300天），兩班制，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。1選齒輪的類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱柱齒輪傳動(dòng)。2）速度不是很高，選用7級(jí)精度（GB1009588）。3）材料的選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)5表101常用齒輪材料及其力學(xué)特性選小齒輪的材料是40C（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS,二者材料硬度差40HBS。4）選小齒輪的齒數(shù)z=24,大齒輪的齒數(shù)z=24x2.5=60。122按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械原理9設(shè)計(jì)計(jì)算公式（109a）進(jìn)行試算，即1t1）確定公式內(nèi)的各計(jì)

29、算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)K=1.3t（2）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩14.4T,=95.5x105x=2.86x105N.mm480.3（3）由機(jī)械設(shè)計(jì)15表107圓柱齒輪的齒寬系數(shù)選取齒寬系數(shù)=1dd（4）由機(jī)械設(shè)計(jì)5表106彈性影響系數(shù)Z查的材料的彈性影響系數(shù)EZ=189.8MP2E（5）由機(jī)械設(shè)計(jì)15圖1021d滲氮和滲碳共滲鋼齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b查按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b=600MP大齒輪的HlimHlim1a接觸疲勞強(qiáng)度極限b=550MP；Hlim2a（6）由機(jī)械設(shè)計(jì)15式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)N二60njL=60X480.3X(2X8X300X15)X1=2.07

30、X1091IhN=2.07X109/2.5=0.83X1092由機(jī)械設(shè)計(jì)5圖1019接觸疲勞壽命系數(shù)K查得接觸疲勞壽命系數(shù)HNK=0.94；K=0.95HN1HN2計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由機(jī)械設(shè)計(jì)5式(10-12)得Kbb4_Hlim1=0.94X600=564.5MPH1SaKbHN2Hlim2=0.95X550=522.5MPH2Sa2）計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑d，代入b中較小的值Z.(-)2=2.32XQHdit,2.321tH1.3x2860003.5+1189.8、x()2=85.01mm2.5522.52)計(jì)算圓周速度v兀dn兀x85.01x4

31、80.3“/v112.38m/s60 x100060 x1000計(jì)算齒寬bb-e/1x85.0185.01mmdU1t計(jì)算齒寬與齒高之比b/hmd/z=85.01/26=3.65mt1t1h2.25m2.25x2.658.22mtb/h=85.01/8.25=11.56計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=2.38m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)15圖108動(dòng)載系數(shù)K值查得V動(dòng)載荷系數(shù)K=1.12；V直齒輪，假設(shè)KF/b2.32ktT1.凹e/u（各）22H確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K=1.3t2）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩13.97T=95.5x105x=6.95x105N.mm187.5由機(jī)械設(shè)計(jì)15表1

32、0-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)選取齒寬系數(shù)=1dd由機(jī)械設(shè)計(jì)15表10-6彈性影響系數(shù)Z查的材料的彈性影響系數(shù)E1Z=189.8MP2E由機(jī)械設(shè)計(jì)15圖10-21d滲氮和滲碳共滲鋼齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b查按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b=600MP大齒HlimHlim1a輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b=550MP；Hlim2a由機(jī)械設(shè)計(jì)15式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)N二60njL=60X187.5X(2X8X300X15)X1=8.3X1081IhN=8.3X108/2.5=0.32X1092由機(jī)械設(shè)計(jì)15圖10-19接觸疲勞壽命系數(shù)K查得接觸疲勞壽命系數(shù)HNK=0.94；K=0.97HN1H

33、N2計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由機(jī)械設(shè)計(jì)5式(10-12)得KbTOC o 1-5 h zb二一HN1_Hliml=0.95X600=570MPH1SaKbb二HN2Hlim2=0.95X550=533.5MPH2Sa計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑d，代入b中較小的值ltHadit乞2.321.3x1.895x1053.5189.8,.()2二92.6(6)(7)(8)模數(shù)齒高12.5533.5計(jì)算圓周速度v兀dn兀x92.6x180.5/v=1.28m/s60 x100060 x1000計(jì)算齒寬bb二/1x92.6二92.6mmdU1t計(jì)算齒寬與齒高之比b/hm二d/z

34、=92.6/26=3.2mmt1t1h=2.25m二2.25x3.2二7.22mmtb/h=92.6/7.22=12.66(8)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=2.38m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)15圖10-8動(dòng)載系數(shù)K值查得V動(dòng)載荷系數(shù)K=1.12；V直齒輪，假設(shè)KF/b（各）22H確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)K=1.3t計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩13.14T嚴(yán)95.5x105x二8.37x105N.mm1150(3)由機(jī)械設(shè)計(jì)15表107圓柱齒輪的齒寬系數(shù)選取齒寬系數(shù)=1dd(4)由機(jī)械設(shè)計(jì)15表106彈性影響系數(shù)Z查的材料的彈性影響系數(shù)EZ=189.8MP2E(3)由機(jī)械設(shè)計(jì)15圖10-21d滲氮和

35、滲碳共滲鋼齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b查按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b=600MP大齒HlimHlim1a輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b=550MP；Hlim2a由機(jī)械設(shè)計(jì)15式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)N二60njL=60X150X（2X8X300X15）X1=0.65X1091IhN=0.65X109/2=0.324X1092（5）由機(jī)械設(shè)計(jì)15圖10-19接觸疲勞壽命系數(shù)K查得接觸疲勞壽命系數(shù)HNK=0.94；K=0.96HN1HN2（6）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由機(jī)械設(shè)計(jì)15式（10-12）得Kbb4_Hliml=0.94X600=570MPTOC o 1

36、-5 h zH1SaKbHN2Hlim2=0.96X550=528MPH2Sa2)計(jì)算(1)試算小齒輪分度圓直徑d，代入b中較小的值1tHd12.323學(xué).凹.（玄）2=2.32X13dU（bh）嚴(yán)x837000n21竺）2=118訕12522.5(2)計(jì)算圓周速度v兀dn兀x118x150v=齊t=1.08m/s60 x100060 x1000(3)計(jì)算齒寬bb=e=1x128=128mm(4)計(jì)算齒寬與齒高之比b/h模數(shù)齒高m=d/z=128/30=4.26mt1t1h=2.25m=2.25x4.26=9.59mtb/h=118/9.59=13.3(5)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=2.38m/s,

37、7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖108動(dòng)載系數(shù)K值查得V動(dòng)載荷系數(shù)K=1.12；V直齒輪，假設(shè)KF/b100N/伽。由機(jī)械設(shè)計(jì)5表103齒間載荷分配系數(shù)AtK、K查得K=K=1.2;%F%Fx由機(jī)械設(shè)計(jì)5表10-2使用系數(shù)K查得使用系數(shù)K=1.0AA公式查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，K=1.12+0.18(1+0.62)02+0.23x10-3bHpdd由機(jī)械設(shè)計(jì)5表10-4接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用齒向載荷分布系數(shù)K的簡(jiǎn)化計(jì)算Hp將數(shù)據(jù)代入后得K=1.12+0.18(1+06X1)X1+0.23/1000X128=1.44HpHp由b/h=12.04,K=1.43查機(jī)械設(shè)計(jì)5圖10-13彎曲強(qiáng)度計(jì)

38、算的齒向載荷分布系數(shù)K得K=1.3FpFp故載荷系數(shù)K=KKKK=1X1.12X1.2X1.44=1.70AVHxHp按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)5式(10-10a)得d=d11t=118x=122mm計(jì)算模數(shù)m=d/z=122/30=4.1mm11按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)15式(10-5)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：2KTYY麗:(irr)d1F確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1)由機(jī)械設(shè)計(jì)5圖10-20C調(diào)質(zhì)處理鋼的齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限a查FE1l7得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限b=500MP；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1ab=380MP；FE2a（2）由機(jī)械設(shè)計(jì)15圖10-1

39、8彎曲疲勞壽命系數(shù)K查得彎曲疲勞壽命系數(shù)FNK=0.93,K=0.95FNIFN23）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)5公式（10-12）得bF廣KbFN1FE1S0.93x500=332.4MPabF2KbFN2FE2S0.95x380=257.86MPa(4)計(jì)算載荷系數(shù)KK=KaKf廠M.OE.1.47975)6)7)查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)5表10-5齒形系數(shù)Y及應(yīng)力校正系數(shù)Y查得FaSaY=2.52,Y=2.28Fa1Fa2查取應(yīng)力校正系數(shù)由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)14表10-5查得YY計(jì)算大、小齒輪的嚴(yán)號(hào)并加以比較bFY2.52x1.625FalSal二b332.4

40、FlY2.28xl.73Fa2Sa2=b257.86F2YSa1巳625Y=1.73Sa22）設(shè)計(jì)計(jì)算大齒輪的數(shù)值大。二0.012329=0.015297;2x1.797x8370003lx302x0.015297=3.47mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.47并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3.5m.幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算齒輪齒數(shù) 122z13.5=34.85（取35）2）計(jì)算分度圓直徑z2=u-

41、z1=35x2.5=70d1=m-z1=35x3.5=122.5d2=m-z2=70 x3.5=2453）計(jì)算中心距=183.7mmd,+d2122.5+245a=2=224）計(jì)算齒輪寬度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般齒寬取模數(shù)的610倍,小齒輪齒寬選36，大齒輪選36。5）另一對(duì)小齒輪齒數(shù)為28，大齒輪齒數(shù)為71，模數(shù)為3.5。3.3軸的設(shè)計(jì)及校核軸徑的計(jì)算軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-3,取Ao=112I軸P=14.4KWT1=2.86x105N-mm=34.72（圓整為35）di=A0-3P=112xJ-14!in03n13468.8II軸P2=13.97Kw,n2=187.5r/mindi=A0-

42、JP=112xin03n2腮=4504（圓整為45）III軸P3=13.97x0.97=13.55Kw,n3=75r/mindi=A0-in0罟5=54.67（圓整為55）=112x由于W軸為輸出軸，理論上應(yīng)該小于III軸的直徑，但實(shí)際中應(yīng)至少不小于III軸的直徑,所以也取最小直徑為55.3.3.2軸的校核校核的I軸，直徑為35mm,上面有一個(gè)減速齒輪，采用平鍵聯(lián)接。zaYECBb=275圖3-3軸的受力圖由上可知I軸傳給II軸的轉(zhuǎn)矩T=2.86x105N-mm，（圖3-4b）得xz平面內(nèi)的彎矩M二竺二987x42x275二35967N-mm（圖3-4d）ymaxl317xy平面內(nèi)的彎矩Mzm

43、ax二尸,二2713；：；x275二98849N-mm（圖3-4c）根據(jù)彎曲公式，采用矢量合成方法，合成彎矩M為：M=QTM2=y359622+988492二105187.4Nmmymax+zmaxNH2NH1FNH29884FNV1(d)My圖FNV2lllll|lIIIinnnniiiiiTinnnFr35967NmmTmr+1Hill105187.4Nmm(e)f)g)圖3-4彎矩扭矩圖由軸的彎扭合成強(qiáng)度條件得：oca(aT_Jm2+(aT)2、2W丿-Wo1式中：oca軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為MPa；M軸所受的彎矩，單位為N-mm；T軸所受的扭矩，單位為N-mm；W一軸的抗彎截面系數(shù)，單位

44、為mm3；o一對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力?？箯澖孛嫦禂?shù)的計(jì)算：截面如圖3-5所示由公式得抗彎截面系數(shù)圖3-5I軸截面圖兀d3bt(d一t)2W=322d兀x3538x4(8一4)2W=322x35=4202mm3a取0.6，得軸的計(jì)算應(yīng)力為 HYPERLINK l bookmark322 105187.42+(0.6x2.86x105)2,心o=47.90MP HYPERLINK l bookmark326 ca4202a已知軸為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表5-1查得o=60MP得oo一1aca3.4V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)，所以安全。已知：功率P=15kW，轉(zhuǎn)速n1=970r/min，傳動(dòng)比i=3定V帶

45、型號(hào)和帶輪直徑:工作情況系數(shù)計(jì)算功率選帶型號(hào)小帶輪直徑大帶輪直徑大帶輪轉(zhuǎn)速由機(jī)械設(shè)計(jì)15表86工作情況系數(shù)K查得AK=1.1AP=KP=l.lX15=16.5kWCaA根據(jù)P和小帶輪轉(zhuǎn)速n由圖8-8/8-9選定帶型Cam由機(jī)械設(shè)計(jì)表83V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑和表87V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取ddld=l25mmd=id(1-)d20dl=3.04x125=380mm選d按機(jī)械設(shè)計(jì)15表1010取為標(biāo)準(zhǔn)值，d=375mmd2d2(nn=(1丿d112dd2=(10.015)X125X1460375=486r/min帶速初取中心距求Ld0ndnnx125x1460.v=dt1=9.56m/s600006

46、00000.7(d+d)a2(d+d)d1d20d1d20.7x500a2x5000350a10000a初取500mm0n(dd)2L=2a+(d+d丿+gd1-d002d1d24a0=2011mm由機(jī)械設(shè)計(jì)15表102取相近的Ld實(shí)際中心距=500+200020112=505.5mm求包角小輪包角d一da=180。一d2吐x57.5。1a375一125=180。一x57.5。505.5=151.6求帶根數(shù)帶根數(shù)zPzca（P+AP）kkooai由機(jī)械設(shè)計(jì)15表（85c）單根窄V帶的基本額定功率得：P=4.06kW；0由機(jī)械設(shè)計(jì)口5表88（包角系數(shù)K）查得：k=0.92；aa由機(jī)械設(shè)計(jì)15表8

47、2V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列及長(zhǎng)度系數(shù)Kl查L(zhǎng)得：k=0.96；由機(jī)械設(shè)計(jì)5表（85d）得單根窄V帶的基本額定功率的增量AP查得：AP=0.56kW00代入數(shù)值得：PZCa、（P+Ap）kk0aL16.5/、（4.06+0.56）x0.92x0.96=4.01取z=43.5擠壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙螺桿擠出機(jī)的擠壓系統(tǒng)是雙螺桿擠出機(jī)的核心部分。其作用是把加入的固（液）體物料熔融塑化、混合（或進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)），為?？谔峁┒?、定壓、定量的熔體（混合物），并將在這一過(guò)程中產(chǎn)生的氣體（或液體）排除，最后通過(guò)?？冢昂罄m(xù)的輔機(jī)），得到合乎質(zhì)量要求的制品。雙螺桿擠出機(jī)的擠壓系統(tǒng)主要由螺桿、機(jī)筒組成。因此，雙螺桿擠出機(jī)擠壓系統(tǒng)

48、的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是螺桿和機(jī)筒的設(shè)計(jì)。3.5.1螺桿設(shè)計(jì)螺桿元件設(shè)計(jì)相應(yīng)于物料在擠出過(guò)程中經(jīng)過(guò)螺桿不同區(qū)段而發(fā)生的相態(tài)變化，一般把整根螺桿分解成不同的功能段，而不同的功能段靠不同的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。螺桿元件螺桿一般分為三段加料段、壓縮段和均化段。螺桿的有效長(zhǎng)度為：L=45x25=1125mm加料段：大螺距、正向螺紋輸送元件采用正向螺紋元件，輸送方向與擠出方向相同。螺紋元件采用雙頭n=2導(dǎo)程S=45mm螺槽深度h=D-A=45-40=5mmD螺桿外徑A兩螺桿中心距加料段長(zhǎng)度L1結(jié)晶性塑料：L=(6065%)L1非結(jié)晶性塑料：L=(20%-25%)L1取L=25%L=25%x1125二280mm1捏合塊導(dǎo)

49、程S=45mm,捏合塊角度為45。壓縮段用分段改變螺距，使螺距由大到小。導(dǎo)程S=45mm壓縮段長(zhǎng)度L2結(jié)晶性塑料：L=(1-4)D2非結(jié)晶性塑料：L=50%L2取L=50%L=50%x1125=562.5mm取L=540mm22捏合塊導(dǎo)程S=45mm,捏合角度45均化段(熔融塑化段)均化段長(zhǎng)度：L=L-L-L二1125-280-540二305mm312導(dǎo)程S=30mm螺桿的材質(zhì)雙螺桿擠出機(jī)的螺桿在擠出過(guò)程中的工作條件是惡劣的，它處于高扭矩、高溫、高速、高壓下，有時(shí)也處于高磨損、高腐蝕條件下，因而螺桿有個(gè)實(shí)效問(wèn)題。螺桿材質(zhì)的選擇應(yīng)當(dāng)考慮強(qiáng)度、耐磨損、耐腐蝕問(wèn)題。對(duì)于組合型同向雙螺桿，由于螺桿采用

50、芯軸結(jié)構(gòu)，因而螺桿的強(qiáng)度問(wèn)題轉(zhuǎn)化為芯軸的強(qiáng)度問(wèn)題，因?yàn)樾据S受結(jié)構(gòu)限制，截面很小，再加上目前雙螺桿擠出機(jī)有向高速、大扭矩發(fā)展的趨勢(shì)，故必須選擇高強(qiáng)度的芯軸材料。而組合螺桿的螺桿元件則不存在強(qiáng)度問(wèn)題。故螺桿材料選用38CrMoAl。3.6冷卻裝置風(fēng)冷：可用于機(jī)筒的冷卻。風(fēng)冷系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)和風(fēng)通道組成。其冷卻效果柔和、環(huán)境干凈，但效率低，多用于中小型圓柱型機(jī)筒的雙螺桿擠出機(jī)。為提高冷卻效率，可在機(jī)筒外壁上安裝軸向多排、周向緊密排列的多片導(dǎo)熱性良好的散熱銅片，當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，由機(jī)筒傳到散熱片上的熱量很快散開(kāi)，被空氣帶走，因而可以大大提高冷卻效率。第4章電氣控制本設(shè)計(jì)采用SPCE061A單片機(jī)，主要控制機(jī)筒的

51、溫度和對(duì)機(jī)筒進(jìn)行加熱控制。主要實(shí)現(xiàn)的功能為：通過(guò)溫度傳感器對(duì)機(jī)筒進(jìn)行測(cè)溫，在將測(cè)得的溫度與輸入溫度進(jìn)行對(duì)比，如果測(cè)得溫度高于輸入溫度，則打開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)，對(duì)機(jī)筒進(jìn)行冷卻；如果測(cè)得溫度低于輸入溫度，則打開(kāi)加熱管開(kāi)關(guān)對(duì)機(jī)筒進(jìn)行加熱。這兩種情況是恰好相反的，即當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)打開(kāi)時(shí)，加熱管必須處在關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)加熱管正在加熱時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)必須處在關(guān)閉狀態(tài)。主程序見(jiàn)附錄2，流程圖如圖4-1：圖4-1主程序流程圖在主程序中包括鍵盤(pán)、顯示、比較等三個(gè)子程序，流程圖分別為圖4-2、圖4-3、圖4-4。設(shè)置顯示緩沖區(qū)指針設(shè)置顯示長(zhǎng)度指針設(shè)置顯示位選初值輸出位選數(shù)據(jù)信號(hào)圖4-2鍵盤(pán)管理程序流程圖圖4-3顯示程序流程圖圖4-4比較子

52、程序流程圖由上可得電氣原理圖如下：丄X10k+25V鈕（|軸主+25V報(bào)警un4D3D2D1DCT74LS1754Q3Q2Q1Q32768Hz:2JBPBaJCPC3JCPC0JCPC：PC6,C7A0A1GNUSRDPAA38255LrrwTTnrrnTT+5V軟盤(pán)輸輸入+5V+5VSR-0.1uf1uf3-L20pF_HH-T70pF；5V104vDdPROBEGIY7G1G2GLCBA74LS1385V1ufAC220VSSRaSSRAC220VAC220VAC220VAC220VAC220VSRSR傳感器:SR+5V+5VSPK9013AIMNCNCNCPFUFECNIlCI：PIAG

53、IClSSlRErajmtP1lVSS：IICEEICIEOKTESTtSlC32OSPCE061AHDIV8OInrrnCNCNssvpcvBSERX0BOI1BOICNCNCN2BOI3BOI4BOI5BOI6BOI7BOI8BOI9BOIjNCC.iJlStC.01BUJ87B8C1042kminD7D6D5D4D3D2D1D0WRRDRESETHL61L5iL4lRQ：LSiL3L2827ntelIJT+5VCBCDG1G2151413121174LS154-nSHb傳感器2傳感器1+5l圖4-5電氣原理圖第5章技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析5.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的必要性技術(shù)和經(jīng)濟(jì)在人類(lèi)進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)，交換活

54、動(dòng)中始終并存，是不可分割的兩個(gè)方面。兩者相互促進(jìn)又相互制約。技術(shù)具有強(qiáng)烈的應(yīng)用性和明顯的經(jīng)濟(jì)目的性，沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)是沒(méi)有生命力的。而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必須依賴(lài)于一定的技術(shù)手段，世界上不存在沒(méi)有技術(shù)基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的這種特性使得它們之間有著密切而不可分割的聯(lián)系，所以有必要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。5.2雙螺桿擠出機(jī)的總體設(shè)計(jì)雙螺桿擠出機(jī)總體設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)總體技術(shù)。從整體目標(biāo)出發(fā)，統(tǒng)一分析產(chǎn)品的性能要求及各機(jī)、電組成單元組合方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)的過(guò)程。因此，這一過(guò)程也是始終貫穿著技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與決策過(guò)程。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律要求產(chǎn)品不僅應(yīng)具有高性能，而且要有低價(jià)格，從而給雙螺桿

55、擠出機(jī)的設(shè)計(jì)提出了越來(lái)越高的要求，此外，種類(lèi)繁多、性能各異的集成電路、傳感器和新材料等，也給雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)提供了眾多的可選方案，使設(shè)計(jì)工作具有很大的靈活性，如何充分利用這些條件，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的數(shù)控產(chǎn)品，是總體設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)最重要的階段，在很大程度上決定著產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，因此，雙螺桿擠出機(jī)的總體設(shè)計(jì)的基本要求是：綜合應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)，合理選擇不同功能、結(jié)構(gòu)與技術(shù)的組合方案，優(yōu)化配置各種性能指標(biāo)，依據(jù)選定的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法對(duì)各種組合方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最后確定出較優(yōu)或最優(yōu)的總體設(shè)計(jì)方案。雙螺桿擠出機(jī)的使用要求與性能指標(biāo)分析5.3.1總論產(chǎn)品的性能指標(biāo)

56、是滿(mǎn)足使用要求的技術(shù)保證，也是技術(shù)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，應(yīng)主要依據(jù)產(chǎn)品的使用要求，企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造能力以及產(chǎn)品的市場(chǎng)需求等方面因素來(lái)確定。產(chǎn)品的使用要求可概括地劃分為功能性要求、經(jīng)濟(jì)性要求和安全性要求。功能性要求它反映了對(duì)產(chǎn)品在預(yù)定的壽命期內(nèi)有效地實(shí)現(xiàn)周期的全部功能和性能方面的要求，依據(jù)對(duì)產(chǎn)品功能性要求，可以初步確定產(chǎn)品的功能范圍、精度、可靠性和維修性等指標(biāo)，并作為產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。功能范圍指標(biāo)。合理地確定產(chǎn)品的功能范圍，不僅要考慮用戶(hù)的使用要求，還有考慮對(duì)生產(chǎn)者在經(jīng)濟(jì)上的合理性，應(yīng)綜合分析市場(chǎng)環(huán)境、技術(shù)難度、生產(chǎn)者的技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力等多方面因素進(jìn)行決策，如能準(zhǔn)確地獲得市場(chǎng)需求與功能范圍之間的關(guān)系

57、，就不難采用優(yōu)化方法對(duì)功能范圍指標(biāo)做出最優(yōu)決策。（1）精度要求。精度是指產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)其規(guī)定功能的準(zhǔn)確程度，它是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要的指標(biāo)之一。精度指標(biāo)依據(jù)精度要求來(lái)確定，并作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)和用戶(hù)選購(gòu)產(chǎn)品的一個(gè)主要參考依據(jù)。合理的精度指標(biāo)是一個(gè)多變量?jī)?yōu)化問(wèn)題，可在確定了精度與成本、價(jià)格與銷(xiāo)量?jī)蓚€(gè)基本函數(shù)后，采用優(yōu)化方法作出最優(yōu)決策。（2）可靠性指標(biāo)。是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。因此可靠性指標(biāo)也需要確定可靠性與成本、價(jià)格與銷(xiāo)量?jī)蓚€(gè)基本函數(shù)關(guān)系后，才能作出最優(yōu)選擇。（3）維修性指標(biāo)。可按充分滿(mǎn)足維修性要求來(lái)確定，并依據(jù)維修性指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)最易于維修的總體方案。經(jīng)濟(jì)性要求

58、產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性要求是指用戶(hù)對(duì)獲得具有所需功能和性能的產(chǎn)品所需付出的費(fèi)用方面的要求。（1）購(gòu)置費(fèi)用指標(biāo)。影響購(gòu)置費(fèi)用的最主要因素是生產(chǎn)成本。因此購(gòu)置費(fèi)用指標(biāo)不像精度指標(biāo)那樣長(zhǎng)存在最佳值，而是越低越好。在總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般可按價(jià)格與銷(xiāo)量的關(guān)系定出購(gòu)置費(fèi)用的上限，作為衡量設(shè)計(jì)是否滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性要求的準(zhǔn)則。（2）使用費(fèi)用指標(biāo)。使用費(fèi)用包括運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用，是在產(chǎn)品使用過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)的。序號(hào)名稱(chēng)單價(jià)（元/噸）1角鐵330034002普通碳素結(jié)構(gòu)鋼32003鑄鐵HT200250026004鑄鐵HT150220023005不銹鋼棒料1400015000另外電機(jī)價(jià)格為100元一150元/100W。初步估算擠出機(jī)的成

59、本為50000元。其中原材料和外購(gòu)件的價(jià)格約為35000元。實(shí)際成本=成本X(l+17%)(原材料+外購(gòu)件)=1.17X17%=50000X1.17-35000=1.17X17%=58500-5085.5=53414.5元地稅稅率為5%。所以，地稅：53414.5X5%=2670.7元，再加上地稅該機(jī)器的生產(chǎn)成本就為：53414.5+2670.7=56085.2元，月約為57000元。該機(jī)器的市場(chǎng)價(jià)為80000元，每臺(tái)利潤(rùn)為80000-56085.2=23914.8元。上繳國(guó)稅為23914.8X33%=7891.9元。利潤(rùn)率為(23914.8-7891.9)=560875.2=28.6%所以生

60、產(chǎn)該機(jī)器具有經(jīng)濟(jì)效益。5.3.3.2用戶(hù)利潤(rùn)分析用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)機(jī)器后投產(chǎn)，本機(jī)的一次購(gòu)機(jī)成本是57000元，壽命期為8年，在壽命期末剩余殘值2000元，每年的維護(hù)費(fèi)用2000元，年初支出。計(jì)算年利潤(rùn)單機(jī)生產(chǎn)力的確定已知螺桿直徑為45mm,長(zhǎng)徑比為25,生產(chǎn)能力為：Q二卩屮53十(卩取0.005,n取75r/min)=0.005x4.53x75=34kg/h每天工作8小時(shí)，除去調(diào)試、清洗等輔助時(shí)間，正常生產(chǎn)6小時(shí)，則每天生產(chǎn)34x6=204kg/天每月按20天生產(chǎn)計(jì)算204x20=4080kg/月每千克成本大約7元，售價(jià)為10元每月生產(chǎn)成本4080 x7=28560元每月銷(xiāo)售額4080 x10=408