原版-小型塑料擠出機(jī)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀含8張CAD圖紙+機(jī)械設(shè)備全套課程畢業(yè)設(shè)計(jì)】,優(yōu)秀含8張CAD圖紙+機(jī)械設(shè)備全套課程畢業(yè)設(shè)計(jì),原版,小型,塑料,擠出機(jī),設(shè)計(jì),優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,圖紙,機(jī)械設(shè)備,全套,課程,畢業(yè)設(shè)計(jì) 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 長 城 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目 小型塑料擠出機(jī)設(shè)計(jì) 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè)機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化 學(xué) 生 姓 名 賈 朋 渤 學(xué) 號 05211628 指 導(dǎo) 教 師 于 建 波 職 稱 高級工程師 2015 年 4 月 25 日 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 小型塑料擠出機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著塑料擠出成型工藝的廣泛應(yīng)用和發(fā)展 單螺桿擠出機(jī)由于其操作容易 成本低 應(yīng)用性廣等特點(diǎn)而成為塑料制品的主要成型設(shè)備之一 通過對國內(nèi)外文獻(xiàn)的閱讀總結(jié) 對單螺桿擠出機(jī)加料段是否加置襯套 以及襯套上開設(shè)槽紋的形狀進(jìn)行分析 根據(jù)普通 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) 固體輸送段物料 輸送存在的問題 研制了一種加料段機(jī)筒配置螺旋溝槽襯套的新型單螺桿擠出機(jī) 通過 對襯套的設(shè)計(jì) 解決了襯套開設(shè)直槽存在溫度高 剪切應(yīng)力大 摩損嚴(yán)重等問題 優(yōu)化 了擠出機(jī)的性能 提高了生產(chǎn)效率 關(guān)鍵詞 單螺桿擠出機(jī) 機(jī)筒 設(shè)計(jì) 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) ABSTRACT With the extensive application and development of plastic extrusion molding process Due to the single screw extruder its easy operation low cost and wide applicability to become one of the main characteristics of the plastics molding equipment Through reading literature summary Single screw extruder feed zone is plus home bushings and the shape of the opening groove bushing analyzed Analysis the conveying problems existing in the solid conveying zone of the conventional single screw extruders and the single screw extruders that use the IKV system a kind of single extruder whose feed section was comprising of a feed bushing that has several helical grooves in its inner surface was designed Its conveying theory was also studied It can realize positive conveying in the solid conveying zone Besides it can also solve the bush opened straight groove presence of high temperature shear stress wear and other serious problems optimize the performance of the extruder improve production efficiency Key words Single Screw Extrude Barrel Design 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒論 1 1 1 課題背景 1 1 1 1 普通 單螺桿擠出機(jī) 1 1 1 2 加料段機(jī)筒開軸向溝槽的單螺桿擠出機(jī) 1 1 2 研究目標(biāo)及內(nèi)容 4 2 主要機(jī)構(gòu)及零部件的方案對比 選擇 4 2 1 單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu) 5 2 1 1 單螺桿擠出機(jī)組成 5 2 2 傳動方案的設(shè)計(jì)和選擇 5 2 2 1 擠出機(jī)驅(qū)動功率的確定 5 2 2 2 擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速要求及調(diào)速范圍 5 2 2 3 擠出機(jī)的傳動系統(tǒng)的組成 6 2 3 螺桿的結(jié)構(gòu)及材料 7 2 3 1 螺桿的材料的選擇 7 2 3 2 螺桿結(jié)構(gòu)形式 8 2 3 3 螺桿的表面處理 8 2 4 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)及材料 8 2 4 1 機(jī)筒材料的選擇 8 2 4 2 機(jī)筒的表面處理 8 2 4 3 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式 8 2 4 4 機(jī)筒與機(jī)頭的連接形式 9 2 5 加熱冷卻方案的對比和選擇 9 2 5 1 加 熱功率的確定 10 2 5 2 擠出機(jī)的加熱方法 10 2 5 3 擠出機(jī)的冷卻裝置 11 2 6 機(jī)筒與支架間的連接 12 2 7 擠出機(jī)加料系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 3 重要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 13 3 1 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及校核 13 3 1 1 皮帶傳動設(shè)計(jì) 13 3 1 2 V 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 15 3 2 加料套的設(shè)計(jì) 18 3 2 1 擠出機(jī)加料套的設(shè)計(jì) 18 3 3 螺桿的設(shè)計(jì)及校核 20 3 3 1 螺桿的設(shè)計(jì) 20 3 3 2 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算及校核 23 3 4 機(jī)筒的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 25 3 4 1 機(jī)筒壁厚的選擇 25 3 4 2 機(jī)筒的強(qiáng)度校核 26 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 3 5 螺桿尾部平鍵的強(qiáng)度計(jì)算 26 結(jié) 論 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1 1 課題背景 擠出成型具有以下特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 加工制造及維護(hù)成本低 操作方便 生產(chǎn)效率 高 擠出過程連續(xù) 見效快 具有很高的性能價格比 大部分熱塑性材料都可以用擠出 成型方法生產(chǎn)加工 螺桿擠出機(jī)是高分子材料加工最常見的裝備之一 到目前為止 單螺 桿擠出機(jī)已有將近 90 年的研究歷史 過去想要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量增加 制品的質(zhì)量優(yōu)化 一般都 是在擠出機(jī)理論方面進(jìn)行研究和對擠出機(jī)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 但并未有太大改善 1 1 1 普通單螺桿擠出機(jī) 普通單螺桿擠出機(jī)其物料輸送主要依賴于加料段機(jī)筒 螺桿與物料間的相互摩擦作 用來完成的 而通常見到的擠出機(jī)其機(jī)筒的內(nèi)壁都是光滑的 未開溝槽 由塞流固體輸 送理論可知 欲使生產(chǎn)率 最大 則牽引角 應(yīng)最大 即表明 聚合物對螺桿的摩擦因Qs 數(shù)應(yīng)盡量減小 而聚合物對機(jī)筒的摩擦因數(shù) 則應(yīng)盡量增大 而普通單螺桿擠出機(jī) bf 一般較小 所以固體輸送率 就很低 從而擠出機(jī)的產(chǎn)量較低 bf 另外 加料段的冷卻只在機(jī)筒的加料口范圍 而此段與前面的熱機(jī)筒缺少隔熱設(shè)施 所以熱機(jī)筒的熱量就會傳遞過來 使冷卻不能充分進(jìn)行 不但不能使摩擦系數(shù) 增大 bf 反而有可能使物料在摩擦熱的作用下開始塑化 從而大大降低固體輸送率 1 1 2 加料段機(jī)筒開軸向溝槽的單螺桿擠出機(jī) 以前 研究改進(jìn)螺桿時 通常是根據(jù)計(jì)量段的熔體輸送理論公式來計(jì)算螺桿的擠出 量大小的 粘度和機(jī)頭壓力是影響擠出量的重要因素 擠出成型是將物料送入加熱的機(jī) 筒與旋轉(zhuǎn)地螺桿之間進(jìn)行固體物料的輸送 熔融壓縮 熔體均化 最后定量和定壓的通 過機(jī)頭口模而獲得所需的產(chǎn)品 其本質(zhì)就是對物料擠出過程中由固態(tài)到熔融狀態(tài)的客觀 描述 各段之間是相互影響的 螺桿的熔融塑化能力是提高螺桿螺桿生產(chǎn)能力和保證制 品質(zhì)量的關(guān)鍵 螺桿三個區(qū)段的工作能力必須保持均衡 才能使螺桿達(dá)到最佳的工作效 能 即固體輸送能力與熔融塑化能力必須相互滿足 強(qiáng)化固體輸送能力 提高熔融能力 并在此前提下 保證螺桿能有更多的均化能力 所以各段之間是相互影響 例如 如果 加料斗中出現(xiàn) 架橋 現(xiàn)象或加料口形狀設(shè)計(jì)不合適 都會導(dǎo)致加料口堵塞加料段固體 物料填充不充分 塑料壓實(shí)不固定 壓縮點(diǎn)位置波動 此外 熔融起始位置不僅取決機(jī) 筒的熱傳導(dǎo)狀態(tài) 剪切熱的產(chǎn)生 而且還受塑料的壓縮狀態(tài) 即壓實(shí)快慢的影響 由此 各段波動不均 產(chǎn)量不穩(wěn)定 當(dāng)轉(zhuǎn)速提高后現(xiàn)象更為嚴(yán)重 通過采取一些措施雖對上述問題有所改善 例如 在加料斗中設(shè)置攪拌器和螺旋槳 葉來克服 架橋 現(xiàn)象 但塑料在螺桿上壓實(shí)不充分 壓力增高緩慢的問題還未能很好 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 2 的解決 在 20 世紀(jì) 70 年代德國亞琛工業(yè)大學(xué)塑料加工研究所 簡稱 IKV 的科研人員通過 對固體輸送率進(jìn)行研究 設(shè)計(jì)出新的擠出機(jī) 該設(shè)備通過加料段強(qiáng)制加料 來保證輸送 率 依靠壓縮段和熔體輸送段上的原件確保擠出質(zhì)量 為了提高固體輸送量 IKV 還提 出了強(qiáng)制冷卻機(jī)筒加料段的方法 目的是使被輸送的物料的溫度能保持在軟化點(diǎn)或熔點(diǎn) 以下 避免過早出現(xiàn)熔膜以保持物料的固體摩擦性質(zhì) 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 1 IKV 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) IKV 螺桿的強(qiáng)制輸送功能主要通過機(jī)筒在加料段內(nèi)的套筒結(jié)構(gòu)完成的 它的基本結(jié) 構(gòu)如下 在機(jī)筒加料段套筒上開設(shè)內(nèi)錐孔 并在錐孔內(nèi)壁開設(shè)軸向溝槽 套筒的外表面 開有冷卻介質(zhì)的螺旋溝槽或冷卻循環(huán)水 同時在料斗座與機(jī)筒間加設(shè)隔熱層 防止機(jī)筒 熱量向后傳導(dǎo) a 粉料的楔形結(jié)構(gòu) b 粒料的楔形結(jié)構(gòu) 1 螺桿 2 加料套 3 粉料 4 粒料 圖 1 2 物料的楔形結(jié)構(gòu)斷面圖 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 3 它的工作原理如下 機(jī)筒開設(shè)軸向直槽 物料隨螺桿轉(zhuǎn)動的趨勢受溝槽側(cè)面的阻力 螺桿轉(zhuǎn)動 物料軸 向轉(zhuǎn)動 其效果相當(dāng)于提高了 而減小了打滑和回流 從而提高了固體輸送率 錐孔 的內(nèi)孔 溝槽的斜度 縮短了物料壓實(shí)時間 與光滑機(jī)筒擠出機(jī)的固體輸送原理相同 固體輸送段機(jī)筒開設(shè)直槽的單螺桿擠出機(jī)的也為摩擦擠壓傳輸 冷卻系統(tǒng)將高壓和物料 摩擦產(chǎn)生的熱量帶走 避免固體輸送機(jī)理被過早出現(xiàn)的熔膜而破壞 普通擠出機(jī)在加料 段建立的壓力是很小的 其擠出量在主要依靠于背壓 但在具有開槽襯套的擠出機(jī)加料 段 物料能在其末端建立比背壓高的壓力 因此 產(chǎn)量幾乎不受背壓的影響 在加料段 就能很好的完成了輸送物料 綜上 加料段機(jī)筒開槽 通過可提高物料的輸送率 進(jìn)而 增加擠出機(jī)的擠出產(chǎn)量 此外 擠出機(jī)的性能相對來說更加穩(wěn)定 但是它也有缺陷如下 因?yàn)槟Σ亮εc摩擦系數(shù)成正比 而 IKV 系統(tǒng)的加料段正是高壓高摩擦和高速工作的 的工作環(huán)境 因此螺桿和機(jī)筒工作過程中的磨損比較嚴(yán)重 所以要選擇較耐磨的材料作 為螺桿材料和機(jī)筒材料的材料 所以設(shè)備的成本大大增加 在加料段高速高摩擦的工作條件下 物料與螺桿及機(jī)筒間產(chǎn)生大量的摩擦熱 為保 持穩(wěn)定的擠出量 必須對加料區(qū)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻 進(jìn)入熔融段后 需要對物料再進(jìn)行加熱 浪費(fèi)了能源 加大了額外的能耗 冷卻水結(jié)垢或堵塞 可能會降低冷卻效率 使冷卻效果不佳 還會是冷卻水消耗量 增大 由于螺桿承受高強(qiáng)度的摩擦和旋轉(zhuǎn) 所以螺桿要有較高的耐磨性耐腐蝕性 增加了 設(shè)備成本 IKV 系統(tǒng)是根據(jù)固體摩擦理論研究制造的 因此這種系統(tǒng)并不適于所有類型的擠出 機(jī)如熔料擠出機(jī) 造粒出機(jī)等 美國發(fā)明專利 專利號 5909958 公布一項(xiàng)新的技術(shù) 來改善加料段機(jī)筒開槽擠出 機(jī)存在的一些問題 不同于常規(guī)開槽機(jī)筒的是機(jī)筒溝槽上設(shè)置有鍵 并且溝槽的徑向深 度大于鍵的徑向高度 槽深是由鍵在溝槽中的改變徑向高度位置來控制的 因此溝槽的 深度就適應(yīng)不同形狀 大小的塑料顆粒 從而滿足摩擦需求 獲得最高的輸送效率 這 種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有 產(chǎn)量較高 更加穩(wěn)定的加工過程 連高分子量聚乙烯材料都可以加工 并且 開槽部分的輸送效率 聚合物以及螺桿的能相匹配 由于槽和鍵的組合形式 更 換物料時 可以順便清洗料筒 這種特性是普通加料段機(jī)筒不具備 在實(shí)際的加工要求 下 加工過程是可以通過調(diào)節(jié)溝槽的深度調(diào)節(jié)的 可以更加優(yōu)化 這種擠出機(jī)的主要優(yōu) 點(diǎn)是 精確的控制輸送效率 溫度 壓力等 能實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定擠出 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 4 1 螺桿 2 機(jī)筒 3 鍵 4 控制機(jī)構(gòu) 圖 1 3 槽深可獨(dú)立改變的加料段結(jié)構(gòu) 該發(fā)明的另一種設(shè)計(jì)形式是 溝槽設(shè)計(jì)成傾斜的 所以使槽深全長不相等 而鍵的 全長厚度相同 或者溝槽的全長深度設(shè)計(jì)成相等的 但鍵的全長厚度不相等 上端薄 下端厚 下游端厚度略小于溝槽深度 放在等深度溝槽里形成了一端槽深 一端槽淺 漸變形槽深就是由上述兩種形式構(gòu)成的 每一條溝槽上都有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與鍵連接 用來 時刻控制鍵的高低位置變化 這樣機(jī)筒的中心孔的尺寸和溝槽的深度就能通過調(diào)節(jié)被準(zhǔn) 確的控制 通過監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)并傳送給加工控制器 通過控制器調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制 溝槽的槽深 同時也能夠控制工藝參數(shù) 綜上所述 通常是通過在加料段機(jī)筒內(nèi)壁開設(shè)縱向直槽來提高加料段的固體輸送效 率 但正如上面所講 機(jī)筒內(nèi)壁開設(shè)縱向直槽擠出機(jī)相對于傳統(tǒng)擠出機(jī)在輸送效率上是 有所提高 但仍不能滿足高產(chǎn)高效的生產(chǎn)需求 并且還存在強(qiáng)制冷卻耗能等問題 因此 本課題的研究目的是通過對單螺桿擠出機(jī)的固體輸送理論進(jìn)一步研究分析 設(shè)計(jì)一種在 加料段加設(shè)襯套 并且襯套上開設(shè)螺旋形溝槽的擠出機(jī) 通過擠出機(jī)螺桿與螺旋溝槽式 襯套相匹配 從而提高擠出機(jī)的固體輸送效率 實(shí)現(xiàn)擠出機(jī)的產(chǎn)量增長 1 2 研究目標(biāo)及內(nèi)容 高速 高產(chǎn)化的單螺桿擠出機(jī)是目前擠出機(jī)發(fā)展的主要研究方向 它能較好的提高 企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量 進(jìn)而增加企業(yè)效益 本文就是在分析總結(jié)前人的研究經(jīng)驗(yàn) 的基礎(chǔ)上 通過探索高產(chǎn)量擠出機(jī)的工作原理和工作方式 來改進(jìn)單螺桿擠出機(jī)的傳動 系統(tǒng) 擠壓系統(tǒng)和加料系統(tǒng) 使其能夠滿足較高產(chǎn)量的的工作需求 1 根據(jù)選題 本論文的設(shè)計(jì)參數(shù) 選用國產(chǎn)擠出機(jī)型號為 SJ 45 作為研究對象 其主要技術(shù)參數(shù) 螺桿直徑 D 45mm 螺桿的長 L D 25 螺桿轉(zhuǎn)速為 50 主電動機(jī)min r 功率為 7 5kw 加熱功率 2kw 加熱段為 3 機(jī)器中心高度為 1000mm 溶體材料為聚苯乙 烯 2 擠出機(jī)總體結(jié)構(gòu)理論闡述及總體方案的確定 通過收集擠出機(jī)及機(jī)械行業(yè)的相 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 5 關(guān)資料 對傳動裝置 機(jī)筒 加熱裝置 等部件進(jìn)行討論并設(shè)計(jì)計(jì)算 3 完成零件圖和總裝圖 根據(jù)計(jì)算所得理論尺寸運(yùn)用 AutoCAD 軟件完成部件和裝 配圖 2 主要機(jī)構(gòu)及零部件的方案對比 選擇 2 1 單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu) 2 1 1 單螺桿擠出機(jī)組成 1 傳動系統(tǒng) 由驅(qū)動電機(jī)和減速器等裝置所組成 作用是提供給螺桿轉(zhuǎn)動所需的轉(zhuǎn)速 和扭矩 2 加料系統(tǒng) 由加料斗和上料裝置組成 滿足擠出機(jī)連續(xù)生產(chǎn)的需要 3 擠壓系統(tǒng) 主要由螺桿 料斗和機(jī)筒所組成 它是擠出機(jī)的核心 其作用是使聚合 物材料在螺桿推動下連續(xù) 均勻和定量地將熔體擠出 4 加熱冷卻系統(tǒng) 由溫度控制元件 加熱器和鼓風(fēng)機(jī) 組成 作用是按設(shè)定條件對機(jī) 筒 或螺桿 進(jìn)行加熱或冷卻 保證聚合物材料能在擠出工藝要求的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行擠出 5 控制系統(tǒng) 主要由檢測元件 儀表 電氣元件等組成 作用是調(diào)節(jié)控制擠出機(jī)的運(yùn) 行狀況和工藝參數(shù) 2 2 傳動方案的設(shè)計(jì)和選擇 傳動系統(tǒng)是擠出機(jī)的重要組成部分之一 作用是給螺桿提供動力 使螺桿能在給定 的工藝條件 如擠出溫度 轉(zhuǎn)速和機(jī)頭壓力等 下 獲得所必須的扭矩和轉(zhuǎn)速 以完成 對物料的塑化和傳送 2 2 1 擠出機(jī)驅(qū)動功率的確定 擠出機(jī)驅(qū)動功率受很多因素的影響 因此計(jì)算擠出機(jī)的驅(qū)動功率沒有確定的公式可 以依靠 但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來估算出范圍 然后再進(jìn)一步確定 2 1 2NKDn 式中 擠出機(jī)的驅(qū)動功率 用 N 表示 單位千瓦 螺桿的直徑 用 D 表示 單位厘米 cm 螺桿的轉(zhuǎn)速 用 n 表示單位為轉(zhuǎn) 分 r min 是系數(shù) 它由實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析確定 通過對我國生產(chǎn)的擠出機(jī)分析統(tǒng)計(jì) 對直徑 擠出機(jī) 一般 對于直徑 的擠出機(jī) 90Dm 0 34K 90m 0 8K 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 6 220 354 03 58NKDnkw 2 2 2 擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速要求及調(diào)速范圍 對擠出機(jī)螺桿速度的要求有兩方面 一應(yīng)能無級調(diào)速 另一是應(yīng)該有一定的調(diào)速范 圍 前一個要求是為了保證擠出質(zhì)量 同時與輔機(jī)完美配合 而后一個要求則是為了滿 足擠出機(jī)應(yīng)具有加工多種物料的能力 而擠出機(jī)的調(diào)速范圍 其實(shí)就是擠出機(jī)螺桿的最 高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的比值 確定擠出機(jī)的調(diào)速范圍是非常重要的 這是因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系 到所能加工物料和制品的種類范圍 擠出設(shè)備的生產(chǎn)率高低 產(chǎn)品的質(zhì)量合格與否 是 否方便操作等 大多數(shù)擠出機(jī)其調(diào)速范圍在 1 6 內(nèi) 小規(guī)格機(jī)臺 如 SJ 30 等 由于通用性較大 調(diào)速范圍要求更大一些 一般 1 10 專用擠出機(jī)調(diào)速范圍則小些 在本設(shè)計(jì)中擠出機(jī)的最大轉(zhuǎn)速取 擠出機(jī)的最低轉(zhuǎn)速取max50 innr min5 ir 2 2 3 擠出機(jī)的傳動系統(tǒng)的組成 擠出機(jī)的傳動系統(tǒng)一般由原動機(jī) 如電動機(jī)或油馬達(dá) 減速裝置和調(diào)速裝置所組 成 本次設(shè)計(jì)中的傳動系統(tǒng)是由電機(jī) 皮帶和減速箱所組成的 傳動鏈形式如下 電動機(jī) 皮帶 減速箱 雙鍵 螺桿 1 電機(jī)的選擇 由于驅(qū)動 IKV 擠出機(jī)所需的電機(jī)功率要比普通的擠出機(jī)大的多 根據(jù)前面得出的擠 出機(jī)的驅(qū)動功率 初步選電機(jī)功率為 7 5kW 電機(jī)則選用三相異步電動機(jī) 型號為 Y132 M 2 表 2 1 Y132 M 2 電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) JB T 96161 999 電機(jī)型號 額定功率 kW滿載轉(zhuǎn)速 rpm滿載電流 A 功率 因素 重量 kg Y132 M 2 7 5 1440 15 4 0 85 81 2 減速器的選擇 計(jì)算電機(jī)到螺桿的總傳動比 140 28 5ni 電 機(jī) 額 定 轉(zhuǎn) 速總 選減速箱傳動比 則皮帶輪的傳動比為 20i減 速 箱 i 依據(jù)電機(jī)的功率和螺桿的轉(zhuǎn)速要求 確定選用 ZLYJ 系列減速箱 ZLYJ 系列減速箱 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 7 是為塑料螺桿擠出機(jī)專門配套設(shè)計(jì)的高精度硬齒面帶推力座的傳動部件 其利用齒輪的 速度轉(zhuǎn)換器 將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù) 并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置 使用它的 目的是為了使轉(zhuǎn)速降低同時使轉(zhuǎn)矩增加 塑料專用減速機(jī)的齒輪采用高強(qiáng)度低碳合金鋼 經(jīng)滲碳淬火而成 齒面硬度高 齒輪均采用數(shù)控磨齒工藝 精度高 接觸性好 傳動效 率高 傳動平穩(wěn) 噪音小 承載能力高 易于拆檢 易于安裝 本設(shè)計(jì)中所選用的減速箱 為 ZLYJ 146 20 常用的減速箱的裝配形式通常有以下幾種 圖 2 1 減速箱的裝配形式 根據(jù)螺桿擠出機(jī)的安裝要求 裝配方式選擇第一種 螺桿的軸向推力為 在 ZLYJ 146 20 承受的軸向推力范圍內(nèi) 9153ZPKN 采用飛濺潤滑 自然冷卻 表 2 2 ZLYJ 146 20 減速器的主要技術(shù)參數(shù) 公稱轉(zhuǎn)速 rpm 產(chǎn)品型號 公稱傳動 比 輸入 1n輸出 2n 許用輸入功率 kW輸出扭矩 mN ZLYJ 146 20 20 1000 50 8 11 1549 2 3 螺桿的結(jié)構(gòu)及材料 2 3 1 螺桿的材料的選擇 對螺桿材料的性能有以下要求 1 耐高溫 高溫下不變形 2 耐磨損 壽命長 3 耐腐蝕 物料具有腐蝕性 4 高強(qiáng)度 可承受大扭矩 高轉(zhuǎn)速 5 具有良好的切削加工性能 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 8 6 熱處理后殘余應(yīng)力小 熱變形小等 基于以上要求的考慮 選擇螺桿的常用材料 38CrMoAl 2 3 2 螺桿結(jié)構(gòu)形式 常用的注塑螺桿有三種 由于主要用于加工非結(jié)晶性塑料 如硬質(zhì)聚氯乙烯 聚苯 乙烯等 所以螺桿采用漸變式 熔融段螺槽等距變深 加料段螺槽等距等深 計(jì)量段螺 槽等距等深 螺桿制造加工容易 成本低 因?yàn)槁菁y升程相等 所以物料受熱面積較大 從而從機(jī)筒上吸收的熱量增加 有利于固體塑料的均化 塑化 加料段的第一個螺槽深度 大 方便物料的推進(jìn) 2 3 3 螺桿的表面處理 7 氮化深度為 0 4 0 6mm 硬度為 700 900 脆性 調(diào)質(zhì) HB 260 2902 2 4 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)及材料 2 4 1 機(jī)筒材料的選擇 如同對螺桿的材質(zhì)要求一樣 為滿足機(jī)筒的工作需要 機(jī)筒的材料采用 38GrMoAl 2 4 2 機(jī)筒的表面處理 氮化深度為 硬度 脆性 級 0 47m 940HV 2 2 4 3 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式 a b c d 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 9 a 整體式 b 分段式 c 襯套式 d 雙金屬式 圖 2 2 常見的機(jī)筒結(jié)構(gòu)形式 在本設(shè)計(jì)在由于加料段設(shè)置了加料套 所以采用分段式機(jī)筒 b 與整體式機(jī)筒相比 這種機(jī)筒的機(jī)械加工比較容易 2 4 4 機(jī)筒與機(jī)頭的連接形式 a 鉸狀螺釘連接 b 螺釘連接 c 剖分連接 d 冕狀螺母連接 圖 2 3 幾種常見的機(jī)筒與機(jī)頭的形式 選擇機(jī)筒與機(jī)頭連接形式時 應(yīng)考慮裝拆機(jī)頭是否便捷 減少輔助工時 提高生產(chǎn) 效率 故本設(shè)計(jì)采用鉸狀螺釘連接的方式 2 5 加熱冷卻方案的對比和選擇 保證擠出過程得以進(jìn)行 溫度控制是一個重要因素 擠出壓力增減 螺桿的轉(zhuǎn)速 外加熱功率和周圍介質(zhì)的溫度變化等都會影響機(jī)筒中物料的溫度 通常是通過加熱或冷 卻的方式不斷控制調(diào)節(jié)機(jī)筒內(nèi)塑料的溫度來實(shí)現(xiàn)的 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 10 2 5 1 加熱功率的確定 目前擠出機(jī)的加熱功率仍主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來進(jìn)行估算 其計(jì)算方法如下 按機(jī)筒受熱內(nèi)表面積來計(jì)算 2 21 0bHDLA 2 式中 為機(jī)筒的內(nèi)徑 cm bD 為螺桿長徑比 L A 為單位面積的加熱功率 一般由經(jīng)驗(yàn)來選定 一般取2 Wcm23 4 Wcm 在這里 取 則2 8 211 4 53 860400bHDLAkw 由擠出機(jī)機(jī)筒的長度限定和計(jì)算得所到的加熱功率 將機(jī)筒分為 3 段加熱 各段的 加熱功率為 加熱段數(shù)為 2kw3B 2 5 2 擠出機(jī)的加熱方法 擠出機(jī)的加熱方法通常有三種 電阻加熱 載熱體加熱和電感應(yīng)加熱等 1 載熱體加熱 是指利用載熱體 如蒸汽 熱油等 作為加熱介質(zhì)的加熱方法 蒸汽加熱其壓力很 難維持一定的恒值 且波動較大 熱油 如硅油 加熱穩(wěn)定 但加熱時間較長 現(xiàn)在使 用也不多 2 電阻加熱 目前應(yīng)用較廣的加熱方式就是電阻加熱 具有結(jié)構(gòu)簡單 質(zhì)量輕 尺寸小 便于安 裝的特點(diǎn) 電阻加熱是通過利用電阻產(chǎn)熱來實(shí)現(xiàn)加熱機(jī)筒和機(jī)頭的目的一種加工方式 其中帶 狀電阻加熱器和鑄鋁 或鑄銅 加熱器是兩種主要的加熱器 帶狀電阻加熱器 它的結(jié) 構(gòu)是將電阻絲纏繞包在絕緣材料云母片中 外面在覆以鐵皮 然后再包圍在機(jī)筒或機(jī)頭 上 特點(diǎn)體積小 尺寸緊湊 拆裝方便 但其承受的加熱功率低 當(dāng)加熱溫度較高時云 母易氧化 其壽命和加熱效率取決于加熱器是否在所有點(diǎn)都能很好的與金屬及同相接觸 如果設(shè)置不當(dāng) 易導(dǎo)致機(jī)筒加熱不均 加熱器本身局部過熱而損壞 近年來 擠出機(jī)上 多采用鑄鋁加熱器 它是將電阻絲裝于具有絕緣粉填充的銅管中 然后彎曲成一定的形 狀再鑄于鋁合金中 使用時將兩半鑄鋁塊包到機(jī)筒或機(jī)頭上通電加熱即可 這種加熱器 具有原來電阻加熱器體積小 拆裝方便的優(yōu)點(diǎn)外還因電阻絲為氧化鎂粉銅管所保護(hù) 故 抗氧化 抗震 防潮等性能大大增加 同時使用壽命延長 可以承受的加熱負(fù)荷較高 鑄鋁加熱器的加熱范圍為 如果加熱溫度要求過高 宜采用鑄銅加熱器 其 結(jié)構(gòu)與鑄鋁加熱器一樣 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 11 3 電感應(yīng)加熱 電感應(yīng)加熱實(shí)質(zhì)是通過電磁感應(yīng)在機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生電的渦流而使機(jī)筒發(fā)熱 進(jìn)而對機(jī)筒 中物料起到加熱的作用 電感應(yīng)加熱具有如下幾個特點(diǎn) 減少塑料加工設(shè)備的預(yù)熱時間 提高勞動生產(chǎn)效率 塑料是由機(jī)筒直接加熱的 減少預(yù)熱的時間 機(jī)筒的徑向方向上受熱均勻 所以溫度梯度較小 提高產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)量 對溫度的控制調(diào)節(jié)的反應(yīng)靈敏 從而有較好保證的溫度 穩(wěn)定性 確保了制品的質(zhì)量 由于電磁感應(yīng)加熱的發(fā)熱效率高 加熱均勻 從而使產(chǎn)品的品質(zhì)及產(chǎn)量顯著提高 節(jié)能效果好 與原電阻絲加熱圈相比較節(jié)電效果都在 30 以上 針對不同的生產(chǎn) 原料 不同的產(chǎn)品生產(chǎn)需求 節(jié)電效果也不同 目前已使用的產(chǎn)品中節(jié)電效率最大可達(dá) 75 在正確操作使用的下 壽命較長 感應(yīng)加熱器也有缺點(diǎn) 感應(yīng)線圈絕緣性能會限制加熱溫度 這對成型加工溫度要求 較高的工程塑料是不適合的 其次是徑向尺寸較大 拆裝不方便 通過對比 本設(shè)計(jì)選用鑄鋁加熱器進(jìn)行分段加熱 2 5 3 擠出機(jī)的冷卻裝置 擠出機(jī)設(shè)置冷卻系統(tǒng)的目的和加熱系統(tǒng)一樣 都是為了保證塑料能在工藝要求的強(qiáng) 度范圍內(nèi)塑化 采用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行鼓風(fēng)使熱量被鼓入的冷風(fēng)帶走 每一個冷卻段需配置一 臺單獨(dú)的風(fēng)機(jī) 并且在機(jī)筒表面都要有通道 防止空氣隨意地流動 從而保證均勻冷卻 綜上采用風(fēng)冷的方式進(jìn)行冷卻 其結(jié)構(gòu)形式如圖 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 12 1 鑄鋁加熱器 2 機(jī)筒 3 螺桿 4 鼓風(fēng)機(jī) 圖 2 4 風(fēng)冷加熱 表 2 3 DF 3 型風(fēng)機(jī)的參數(shù)性能 電動機(jī) 電機(jī)重 量 型號 流量 hcm 3全壓 Pa 轉(zhuǎn)速 r min 噪音 dB 功率 kW 電壓 V 三相 DF 3 405 450 2840 75 0 18 380 或 220 5 3 2 6 機(jī)筒與支架間的連接 1 調(diào)整螺釘 2 機(jī)筒 3 螺桿 4 支架 圖 2 5 機(jī)筒與支架間的連接結(jié)構(gòu) 為了便于調(diào)節(jié)機(jī)筒的中心和防止軸向竄動 支架上有 3 個螺釘用于調(diào)節(jié) 2 7 擠出機(jī)加料系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為保證擠出機(jī)連續(xù)生產(chǎn) 必須在擠出機(jī)上設(shè)置加料裝置 加料裝置對物料進(jìn)料以及 輸送起重要作用 加料裝置一般由加料斗和上料裝置組成 加料斗的形狀一般設(shè)計(jì)成對稱的 常見的有圓柱形 圓柱 圓錐形和正方形等 料斗 的側(cè)面開有觀察孔 以便觀測料位的變化 料斗的底部有開合門 用于終止或控制加料 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 13 量 料斗上方裝有蓋子 以防止塵土及雜物進(jìn)入 確保產(chǎn)品質(zhì)量合格 本設(shè)計(jì)用的料斗設(shè)計(jì)如下 1 料斗蓋 2 料斗 3 視鏡 4 開合門 圖 2 6 加料斗 3 重要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 3 1 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及校核 3 1 1 皮帶傳動設(shè)計(jì) 現(xiàn)在已知電機(jī)功率 轉(zhuǎn)速 皮帶傳動比 連續(xù)工7 5Pkw 140 minnr 1 4i 作 1 計(jì)算功率 c 取工作情況系數(shù) 故1 3AK 3 3 759 c kw 2 選擇 V 帶的帶型 根據(jù) 和 選用基準(zhǔn)寬度制 SPZ 型窄 V 型帶 cp1n 3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗(yàn)算帶速 vd 取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 12m 驗(yàn)算帶速 v 3 4 1408 606dnms 因?yàn)?故帶速合適 5 3 mss 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2d 3 5 21 41 159 7di 其中 為彈性滑動系數(shù) 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 14 取標(biāo)準(zhǔn)值為 2160dm 4 實(shí)際傳動比 3 6 21160 43 di 5 初定中心距 3 7 012 5dam 3 8 70 71609 4 初定中心距 054m 6 確定帶基準(zhǔn)長度 dL 210120 2 4ddaa 3 9 2 6 54 508 7 取 d160Lm 7 計(jì)算實(shí)際中心距 a 3 0016508 754 922dLm 10 安裝時所需最小軸間距 3 min 18 970165da 11 張緊或者補(bǔ)償伸長所需最大軸間距 3 max0 35 3 97dLm 12 8 小帶輪包角 1 3 12157 380 1daa 13 9 計(jì)算單根帶所能傳遞的額定功率 0P 根據(jù)帶型 和 查的12dm 14 innr 02 7Pkw 10 考慮傳動比的影響 額定功率的增量 1 5 11 計(jì)算 V 帶的根數(shù) Z 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 15 3 019 753 4 2 01 01caLpZk 14 帶長修正系數(shù) 取LK LK 包角修正系數(shù) 取 a09 Z 取 4 需要 4 根帶 12 計(jì)算單根 V 帶的初拉力 0F 202 5 1 capFmvKz 3 15 2 9 750 840 64N V 帶單位長度質(zhì)量 取m kg 13 有效圓周力 tF 3 16 19 751 284ctpv 作用在軸上的力 3 17 10 175 32sin20 64sin 6 2QaFZN 3 max0 5 73 9 18 考慮到新帶的初拉力為 1 5 倍 正常拉力 maxF 綜上所述 選用的 V 帶型號為 SPZ 1600 GB T 11544 1997 4 根 帶基準(zhǔn)長度 160m 帶的基準(zhǔn)直徑 中心距控制在 單根帶初拉12d 2160dm 5623a 力 20 6N 3 1 2 V 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 1 帶輪的材料 根據(jù)帶輪的線速度要求 故材料可以選用 HT200 2 小帶輪的結(jié)構(gòu)形式 由小帶輪基準(zhǔn)直徑 和帶型 SPZ 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊小帶輪的結(jié)構(gòu)形式選擇實(shí)心式1d 小帶輪孔徑及其直徑偏差 3 0 250387Hm 19 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 16 小帶輪輪轂直徑 1d 3 8 2 3876dm 20 因電機(jī)的伸出軸長度為 所以取小帶輪長0m0L 小帶輪輪槽截面尺寸 基準(zhǔn)線上槽深 in2ah 基準(zhǔn)線下槽深 9f 最小輪緣厚度 mi5 基準(zhǔn)寬度 8db 第一槽對稱面至端面的最小距離 min7f 槽間距 120 3e 輪槽角 小帶輪外徑 1216adah 小帶輪輪寬 4 2750BZef m 圖 3 1 小帶輪的結(jié)構(gòu)圖 3 大帶輪的結(jié)構(gòu)形式 減速箱的輸入軸直徑為 32dm 則大帶輪孔徑及其偏差 0 2507H 根據(jù)小帶輪基準(zhǔn)直徑 和帶型 SPZ 再根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊大帶輪的結(jié)構(gòu)形式選用腹1d 板式 腹板厚度為 s 大帶輪輪轂直徑 5 2 364 因減速箱的輸入軸的伸出長度為 所以取大帶輪長度80 80Lm 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 17 大帶輪輪槽截面尺寸 基準(zhǔn)線上槽深 min2ah 基準(zhǔn)線下槽深 9f 最小輪緣厚度 i5 基準(zhǔn)寬度 8db 第一槽對稱面至端面的最小距離 min7f 槽間距 120 3e 輪槽角 大帶輪外徑 216024adah 大帶輪輪寬 750BZef m 圖 3 2 大帶輪結(jié)構(gòu)圖 帶輪的技術(shù)要求 輪槽工作面上不能出現(xiàn)砂眼和氣孔 任意兩槽的基準(zhǔn)直徑差不得大于 各輪0 4m 槽間距的累積誤差最大不能超過 0 6m 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 18 3 2 加料套的設(shè)計(jì) 3 2 1 擠出機(jī)加料套的設(shè)計(jì) 加料套結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 機(jī)筒加料套的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 機(jī)筒加料套溝槽形狀為螺旋型 槽淺棱窄且槽寬 為了避免剪切 螺槽深度小于所加粒料的粒徑 加料套螺旋角采用漸變的 使擠出量穩(wěn) 定 加料套的長度 L 加料套的長度 從加料口到襯套出口的距離 L 通常 本設(shè)計(jì)中取 3 5 D 加料套的螺旋角設(shè)計(jì)成漸變的 而螺旋角效果最佳范圍為 時 52LDm 30 5 所以加料套的導(dǎo)程由 漸變?yōu)?1480m 加料套溝槽的形狀 在本設(shè)計(jì)中加料套溝槽設(shè)計(jì)成螺旋形的 而螺旋形溝槽的形狀可以是長方形 三角 形或其他形狀 截面為長方形溝槽的結(jié)構(gòu)使用廣泛 效果更佳 所以在本設(shè)計(jì)中 選用 長方形螺旋溝槽 加料套螺紋頭數(shù) 的確定2M 溝槽的數(shù)目一般與螺桿直徑有關(guān) 溝槽的容積相當(dāng)于螺桿直徑的 左右 槽數(shù)太多 1 0 會導(dǎo)致物料回流 使輸送量下降 故溝槽數(shù)目一般大于 6 個 直徑大的機(jī)筒 槽數(shù)可相 應(yīng)增加 所以加料套的螺紋頭數(shù)取 28 加料套的溝槽深度 H 加料套的溝槽深度 螺棱頂面到螺槽底部的距離 為了防止剪切 溝槽深度應(yīng)小于 物料顆粒的最大粒徑 因?yàn)槲锪显跍喜壑羞\(yùn)動 所以螺槽的深度將會物料與摩擦力的大 小產(chǎn)生一定的影響 根據(jù) TGL 理論的受力了解到 物料在溝槽里與溝槽三面都有接觸 即螺槽底面和兩側(cè)面 而物料受到的外摩擦正是源自這三面 若螺槽深度過大 就會導(dǎo) 致螺槽兩側(cè)面的面積隨之增加 物料所受的摩擦力也隨之增大 所以螺槽的深度應(yīng)當(dāng)適 當(dāng) 減小的螺槽深度也有利于提高固體輸送率 所以 依據(jù)物料顆粒的粒徑大小和經(jīng)驗(yàn) 選定加料套的溝槽深度 2 5Hm 加料套的螺槽寬度 b 加料套的螺槽寬度應(yīng)不但要比物料顆粒的大 還受到螺桿的直徑大小的影響 根據(jù)固體 輸送率公式可知 固體輸送率會隨著加料套螺棱寬度 的大小變化而改變 因此螺棱的2e 寬度 不太大 螺槽的寬度適當(dāng)大些 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)了解到加料套總的螺槽寬度應(yīng)該在 D 到2e 范圍內(nèi) 即 到 之間 螺槽寬度取 總螺槽寬度為 滿足0 5D 45m706 5m52 條件 所以合適 根據(jù)所取參數(shù)設(shè)計(jì)出加料套的結(jié)構(gòu)如下圖 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 19 圖 3 9 基于 TGL 理論的加料套結(jié)構(gòu)圖 加料套的基本特點(diǎn) 加料套溝槽外圓開開設(shè)螺旋水槽來對加料段進(jìn)行冷卻 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 20 加料套的內(nèi)表面設(shè)有螺旋溝槽 8 條 螺桿螺槽的旋向和溝槽的旋向相反 內(nèi)襯上開有鍵槽 加料座與內(nèi)襯通過平鍵進(jìn)行連接 避免了加料套旋轉(zhuǎn) 內(nèi)襯與加料套焊接后精加工至最后尺寸 3 3 螺桿的設(shè)計(jì)及校核 3 3 1 螺桿的設(shè)計(jì) 螺桿各段的長度 常規(guī)單螺桿通常分為三段 工藝條件和物料性能對螺桿各段的長度起重要作用 因?yàn)樵?擠出機(jī)的加料段配備了螺旋式加料套 且加料套的長度 所以 加料段52LDm 長度為 1735LDm 壓縮段的作用是熔融物物件并建立熔體壓力 除應(yīng)考慮物料熔融前后的表觀密度變 化外 還應(yīng)考慮在壓力下熔融塑料的壓縮性 螺桿加料段的填充程度以及在擠出過程中 物料的回流因素 壓縮段長度的確定目前多根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 所以取壓縮段長度為 21045L 計(jì)量段的作用是將來自壓縮段的已熔物料進(jìn)行組分均化 并按要求恒定地?cái)D入機(jī)頭 中去 因此計(jì)量段長度長些 可以使物料的均化時間長一些 使物料均化更充分 達(dá)到 更好的效果 所以本設(shè)計(jì)取螺桿的計(jì)量段長度為 3860LDm 綜上螺桿的長度為 1231540125L 螺槽深度及壓縮比 計(jì)量段螺槽深度應(yīng)當(dāng)使該段的均化能力與壓縮段的熔融能力相互滿足 以控制擠出量 此外 計(jì)量段螺槽深度的選擇還應(yīng)與使用的機(jī)頭相匹配 計(jì)量段的螺槽深度較小時 塑 化效果更好 可作高制品質(zhì)量 30 451 8HKDm 取 0 4K 加料段的螺槽深度 1 與常規(guī)的螺桿相比 加料套開有螺旋溝槽的的加料段 螺槽深度稍小 但是壓縮比 還是較大的 以為有螺旋溝槽的存在 取幾何壓縮比 所以加料段的螺槽深度取2 132 86Hm 螺旋角 和螺距 S 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)同時為了設(shè)計(jì)和方便加工 取 45SDm 螺旋角 740 螺桿螺棱法向?qū)挾?和軸向?qū)挾?eb 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 21 由 TGL 理論 雙螺棱推動理論 知道 固體輸送率受螺桿的螺棱寬度的影響 如果 過大 固體輸送率則會降低 因此稍小螺桿螺棱的寬度更有利 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 計(jì)算得 0 1 45 eDm 72cosb 螺紋頭數(shù) 單頭螺紋1M 螺紋的斷面形狀 常見單螺桿的螺紋面有兩種形狀 其中一種形狀是鋸齒形 另一種形狀是矩形 如 圖 3 11 所示 前者優(yōu)化了塑料的流動情況 提高了塑化能力 同時避免了存料現(xiàn)象的發(fā) 生 適用于均化段和壓縮段 后者的螺槽根部有一個很小的圓角半徑 它有最大的裝填 體積 并且機(jī)械加工較容易 適用于加料段 a 矩形斷面 b 鋸齒形斷面 圖 3 11 常見螺紋斷面形狀 本設(shè)計(jì)螺紋采用矩形 螺棱推進(jìn)面與螺紋根徑表面成 夾角 螺槽的容積較大 因90 為用小圓弧過渡 螺紋根徑處的圓角半徑 12 推 力 面 R背 面13 809Hm 21 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 22 圖 3 12 螺紋斷面形狀 螺桿的頭部形狀 料流形態(tài)在塑料熔體從螺旋槽進(jìn)入機(jī)頭流道的時候 會發(fā)生很大的改變 其流動形 態(tài)由螺旋帶狀的流動變?yōu)橹本€流動 為了使擠出質(zhì)量得到有效的保障 就要求從螺桿進(jìn) 入機(jī)頭的物料盡量平穩(wěn) 同時還要防止物料局部受熱時間過長 從而物料避免熱分解現(xiàn) 象的發(fā)生 其中螺桿末端螺紋形狀 螺桿頭部形狀以及機(jī)頭體中的流道的設(shè)計(jì)和分流板 的設(shè)計(jì)等起重要的影響作用 國內(nèi)外常用的螺桿頭部結(jié)構(gòu)形式如圖 3 13 所示 圖 3 13 常見螺桿頭部的結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)采用圓頭形螺桿頭 a 螺桿頭的球半徑為 結(jié)構(gòu)如圖20Rm 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 23 圖 3 14 螺桿頭部結(jié)構(gòu) 螺桿尾部的密封結(jié)構(gòu) 目的 為了防止從料斗加入的物往螺桿尾部即傳動方向漏出 在螺桿尾部的無螺紋部分 往往設(shè)計(jì)有密封部分 措施 采用的螺紋與螺桿螺紋旋向相同 因?yàn)樾D(zhuǎn)方向一樣 該結(jié)構(gòu)不但能起密封作用 并且還能將漏到密封內(nèi)的物料推回到螺桿的工作部分 圖 3 15 螺紋尾部密封結(jié)構(gòu) 螺桿整體結(jié)構(gòu) 圖 3 16 螺桿的整體結(jié)構(gòu)圖 3 3 2 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算及校核 1 IKV 擠出機(jī)的壓力最大點(diǎn)通常在加料段末端出現(xiàn) 與常規(guī)的擠出機(jī)不同 并且壓力 數(shù)值大 因此取加料段處的壓力進(jìn)行校核 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)螺桿受到的壓力取 50PMa 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 24 圖 3 17 螺桿受力分析圖 2 螺桿的軸向力 ZP 3 21 2260 980 45109DPKN 3 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)螺桿與減速箱主軸用較長的圓柱面配合時 可以將螺桿視作一段固定的懸臂梁 配合較松 浮動式連接 擠出時螺桿可被物料浮起 在加料段螺桿的根徑處存在危險(xiǎn)斷 面 由軸向力 引起的壓應(yīng)力ZPC 3 26201 5501449 337 8CSSDPMPaAd 22 其中 為螺桿最小斷面處的根徑 S Sm 因?yàn)槁輻U無冷卻孔 故 0 扭矩 產(chǎn)生的剪應(yīng)力nM 3 max240 7 5959091 6 381 166nSNMMPaWdD 23 重力 G 產(chǎn)生的彎應(yīng)力 b 222243 3 4 5 78 5102 6SbLDd MPa 螺桿的材料比重 鋼材取 3 47 810 MPacm 24 合成應(yīng)力 3 2 224 69 3 65c 25 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 25 安全系數(shù) 2 8sn 材料屈服極限 50MPa 許用應(yīng)力 3 612 8sn 因?yàn)?所以螺桿強(qiáng)度足夠強(qiáng) 4 螺桿推力面上的擠壓應(yīng)力 F 因?yàn)槌惺苋枯S向力 螺桿推力面需校核其擠壓力 3 3222449107 5 8zZFPMPaDd 26 許用擠壓壓力 0 3 8502SMa 因?yàn)?故安全 F 3 4 機(jī)筒的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 3 4 1 機(jī)筒壁厚的選擇 表 3 1 我國某些擠出機(jī)的機(jī)筒壁厚 mm 螺桿直徑 30 45 65 90 120 150 200 機(jī)筒壁厚 20 25 20 25 30 45 40 45 40 45 40 45 50 60 機(jī)筒的外徑 085Dm 機(jī)筒的內(nèi)徑 4b 選擇機(jī)筒的壁厚 2 螺桿與機(jī)筒的配合間隙 0 表 3 2 螺桿與機(jī)筒之間的間隙值 mm JB T 8061 1996 螺桿直徑 20 25 30 35 40 45 50 55 60 上 0 18 0 20 0 22 0 24 0 27 0 30 0 30 0 32 0 32偏 差 下 0 08 0 09 0 10 0 11 0 13 0 15 0 15 0 16 0 16 螺桿直徑 65 70 80 90 100 120 150 200 偏 上 0 35 0 35 0 38 0 40 0 40 0 43 0 46 0 54 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 26 差 下 0 18 0 18 0 20 0 22 0 22 0 25 0 26 0 29 3 4 2 機(jī)筒的強(qiáng)度校核 因?yàn)闄C(jī)筒內(nèi)外直徑之比 強(qiáng)度計(jì)算可以利用厚壁圓筒理論公式進(jìn) k1 R 外 內(nèi) 行 根據(jù)厚壁圓筒理論 機(jī)筒工作時 內(nèi)部有高壓熔體 故機(jī)壁上每一點(diǎn)都處于三向應(yīng) 力即切向應(yīng)力 徑向應(yīng)力 和軸向應(yīng)力 max max z 切向應(yīng)力 3 220ax 5 4 5 89bpRrMPa 27 徑向應(yīng)力 3 max50pMPa 28 軸向應(yīng)力 3 2205 19 54bZprMPaR 29 按第四強(qiáng)度理論 最大變形能量理論計(jì)算 其強(qiáng)度條件為 2 21 zr r 3 222 5089 5 19 0 1MPa 30 231 8 490npMkdl 因?yàn)樵S用應(yīng)力 故安全 p 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 27 3 5 螺桿尾部平鍵的強(qiáng)度計(jì)算 螺桿尾部通過平鍵與減速箱連接 根據(jù)平鍵輕微沖擊的載荷性質(zhì) 其許用擠壓應(yīng)力 為 10 2pMPa 平鍵傳遞的扭矩 3 31 max7 50995128 5 nNNm 選擇 A 型平鍵 鍵的長度 10L 鍵的寬度 b 鍵的工作長度 9l 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 0 54khm 鍵的高度 8hm 螺桿尾部軸的直徑 3d 3 830 62 s pMPan 32 綜上 單個平鍵的擠壓強(qiáng)度不能滿足要求 所以采用雙鍵 在沿周向 的方向上180 布置兩個平鍵 雙鍵的工作長度 1 50lLm 因此合適 32048np pMPa 所選用的平鍵為 鍵 10 100 GB T 1096 2000 表 3 3 鍵連接的許用擠壓應(yīng)力 許用壓力 Mpa 載荷性質(zhì)許用擠壓應(yīng)力 許用壓力 連接工作方式 鍵或轂 軸的 材料 靜載荷 輕微沖擊 沖擊 鋼 120 150 100 120 60 90 p 靜連接 鑄鐵 70 80 50 60 20 45 動連接 鋼 50 40 30 結(jié) 論 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 28 這次設(shè)計(jì)主要是對單螺桿擠出機(jī)的主要構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì) 與常規(guī)的 IKV 擠出相比 傳 統(tǒng)的 IKV 擠出機(jī)加料套溝槽的形狀是軸向的 而它的加料套溝槽的形狀是螺旋的 能夠 避免軸向溝槽剪切力大的問題 從而解決了物料溫度升高進(jìn)而降低擠出機(jī)的產(chǎn)量的問題 經(jīng)過計(jì)算和分析 加料段的固體輸送率得到較好提高 塑化質(zhì)量優(yōu)越 大幅度的提高了 擠出機(jī)的產(chǎn)量 本設(shè)計(jì)只是在理論上對擠出機(jī)主要構(gòu)件進(jìn)行了計(jì)算和分析 但在實(shí)際生 產(chǎn)中該擠出機(jī)的這些構(gòu)件能否實(shí)現(xiàn) 還需要做進(jìn)一步的證明 參考文獻(xiàn) 1 濮良貴 紀(jì)名剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 第 8 版 北京 高等教育出版社 2006 5 2 郭克希 王建國 機(jī)械制圖 第 7 版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 8 3 左健民 液壓與氣壓傳動 第 4 版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 5 4 王伯平主編 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 第 2 版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2008 12 5 劉鴻文主編 材料力學(xué) 第 4 版 北京 高等教育出版社 2004 6 孫恒 陳作模 葛文杰主編 機(jī)械原理 第 7 版 北京 高等教育出版社 2006 5 7 王先逵主編 機(jī)械制造工藝學(xué) 第 2 版 北京 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學(xué)生生活一晃而過 回首走 過的歲月 心中倍感充實(shí) 首先 我要特別感謝我的指導(dǎo)老師于建波老師 做設(shè)計(jì)的過程是艱辛的 在這個過程中于建波 老師給了我很大的的幫助 沒有他的盡心指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求 我也不會順利完成這次設(shè)計(jì) 每次遇到 難題 于老師不管忙或閑 總會抽空來找我面談 然后一起商量解決的辦法 于老師平日里工作繁多 但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個階段 從選題到查閱資料 論文提綱的確定 中期設(shè)計(jì)的修改 后期論文格式 調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo) 這幾個月以來 于老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同 時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷 在此謹(jǐn)向于老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想 鞏固 加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面 的知識等方面有重要的作用 其次 我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師 是你們教會我專業(yè)知識 畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 30 完成 你們有很大的功勞 最后 要向這四年大學(xué)生活期間所有幫助過我的同學(xué)們以及各位老師們說一聲謝謝