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雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 雙螺桿擠出機設計 畢業(yè)論文 學 生 姓 名 學 院 名 稱 專 業(yè) 名 稱 指 導 教 師 2013 年 3 月 16 日 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 I 摘 要 近年來 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展 塑料制品的應用領域不斷擴展 塑料加工設 備已滲透到國民經(jīng)濟的各個行業(yè) 成為我國機械工業(yè)的重要組成部分 在國民經(jīng)濟中 起著越來越重要的作用 其中塑料成型機械是塑料工業(yè)中的一個重要組成部分 是完 成塑料制品生產(chǎn)成型的必要手段 而擠出成型又是塑料成型加工的重要成型方法之一 本文是關于工業(yè)用塑料聚合物雙螺桿擠出機的設計 在工業(yè)上和實驗室中 雙螺 桿和雙螺桿擠出機都應用極其普遍 是塑料加工設備的重要元部件之一 作為工業(yè)中 使用的雙螺桿擠出機 在設計過程中 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 桿的轉速來完成的 同時 雙螺桿擠出機具有分布混合和分散混合效果良好 自潔作 用較強 可實現(xiàn)高速運轉 產(chǎn)量高等特點 特別適合聚合物的改性 如共混 填料 增強及反應擠出 有利于增加擠出機的擠出產(chǎn)量 提高塑化質(zhì)量 關鍵詞 雙螺桿擠出機 塑料 擠出原理 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 II Abstract In recent years with the rapid development in the plastic industry plastic product has been continuously enlarged in application field The plastic machine has been used in many fields that is detached to the national economy has become the important part and this role is getting gradually important while plastic molding machinery plays a vital role in plastic industry and it is the necessary way to accomplish the plastic molding whereas the injection machine is one of the most crucial methods to make the plastic molding This paper is about the design of plastic polymer single screw extruder that used in industry The single screw and twin screw extruder intensively used in the fields of industry and experiment and it is one of the important units of polymer processing equipment As a single screw extruder used in industry it requires to complete a series of general process such as transportation of solid increase of pressure melt transportation of melt Besides it refers to mix the composite plastics and polymer grain and the control of the material feed quantity These are the innovations in this design On the base of the design of common single screw extruder i increased two auxiliary feed screws which are used to trans portate materials of composite plastics and used it to mix kinds of plastics The control of the quantity of material feed is done by the control of the chief screw and the speed of auxiliary feed screws Meanwhile i used twin wedge shaped thread section in the design of screw thread section This is good to increase the outcome of the extruder and to improve the quality of plasticity comparing with common tectangular thread section Keyword Twin screw Extruder Plastics Extrusion principle 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1 1 雙螺桿擠出機 1 1 1 1 基本操作 1 1 1 2 排氣擠出機 2 1 1 3 橡膠擠出 2 1 2 多螺桿擠出機 3 1 2 1 雙螺桿擠出機 3 1 2 2 多螺桿擠出機 3 1 3 新型擠出機 4 1 3 1 手提式擠出機 4 1 3 2 磨盤式擠出機 5 1 3 3 往復螺桿擠出機 5 1 4 本文的主要內(nèi)容 6 第 2 章 擠出機總體方案的確定 7 2 1 擠出機總體方案布局的基本要求 7 2 2 螺桿類型的確定 7 2 2 1 螺桿的工作性能指標評定 7 2 2 2 螺桿的選用原則 8 2 2 3 螺桿的分類 8 2 2 4 螺桿方案的確 8 2 3 機筒類型的確定 8 2 4 本章小結 9 第 3 章 擠出機機構設計 10 3 1 聚苯乙烯的基本特征 10 3 2 螺桿設計 10 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 3 2 1 螺桿的基本尺寸確定 10 3 2 2 螺桿的材料選擇 15 3 2 3 螺桿的設計計算 16 3 2 4 螺桿的強度校核及計算 16 3 2 5 螺桿的技術要求 20 3 2 6 螺桿傳動系統(tǒng)及止推軸承布置設計 22 3 3 送料螺桿的設計 26 3 4 機筒的設計 26 3 4 1 機筒的結構尺寸設計 10 3 4 2 機筒的材料選擇 15 3 4 3 螺桿與機筒的配合間隙 16 3 4 4 螺桿與機筒的對中性 16 3 5 料斗的設計 18 3 6 擠出機電機的選擇 20 3 7 傳動系統(tǒng)的設計 22 3 8 本 章 小 結 24 第 4 章 支 架 的 設 計 25 4 1 支架的結構類型 26 4 1 1 按支架的形式分 27 4 1 2 按支架的制造方法和材料分 28 4 2 支架的結構選擇 28 結論 29 參考文獻 30 致謝 31 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 第 1 章 緒 論 1 1 雙螺桿擠出機 螺桿擠出機分為單螺桿擠出機 雙螺桿擠出機和多螺桿擠出 雙螺桿擠出機是聚合 物工業(yè)中最重要的一類擠出機 其主要優(yōu)點為成本較低 設計簡單 堅固而可靠 以及 滿意的性能成本比 常規(guī)塑化擠出機的螺桿具有 3 個不同的幾何段 見圖 1 圖 1 雙螺桿示意圖 現(xiàn)代塑料擠出工業(yè)螺桿長徑比較早期螺桿大 國內(nèi)應用較多的長徑比一般范圍是 20 25 多采用 25 最長可達 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 PVC 粉料擠管的成型 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 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 1 1 1 基本操作 雙螺桿擠出機的操作相當簡單 物料從加料斗進入 通常物料靠重力由加料斗流入 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 擠出機機筒 有些物料在干燥狀態(tài)不易流動 必須采用特殊措施防止物料在進料斗中掛 料 物料一旦落入擠出機機簡 即處于擠出機螺桿和機筒之間的環(huán)狀空間內(nèi) 并進而為 螺棱的主動螺腹和被動蝶腹螺槽所包圍 機簡靜止而蟬桿旋轉 因此 摩擦力都作用于 物料以及機筒和螺桿表面 至少物枓處于固體狀態(tài) 低于熔點 這些摩擦力負責向前輸 送物料 物料向前運動時 即因摩擦產(chǎn)生的熱和機筒加熱器傳導的熱而被加熱 當物料溫度 超過其熔點 則在機筒內(nèi)表面形成熔膜 塑化段即由此開始 必須指出 塑化段起點通 常不是壓縮段起始點 各功能段的分界線取決于聚合物性能 擠出機幾何形狀以及操作 條件 因而 分界線可因操作條件改變而改變 然而 螺桿的幾何段由設計確定 不因 操作條件的變化而變化 當物料向前運動時 在各個位置的固態(tài)物料量將因熔融而減少 當全部固態(tài)聚合物消失時則達到塑化段末端 而熔體輸送段開始 在固體輸送段中 將 熔體均勻的輸送給模頭 當聚合物流進模頭時 即呈現(xiàn)模頭流道的形狀 因而 當高聚物離開模頭時 其形 狀或多或少的符合模頭流道最后部分的斷面形狀 由于模頭產(chǎn)生流動阻力 所以需要壓 力迫使物料通過模頭 這種壓力通常稱之為模頭壓力 模頭壓力因模頭形狀 特別是流道 高聚物熔體溫度 通過模頭的流率 以及高聚物熔體的流變特性所決定 模頭壓力由模 頭產(chǎn)生而不由擠出機產(chǎn)生 擠出機只是產(chǎn)生足夠的壓力 以迫使物料通過模頭 如聚臺 物 擠出量 模頭 模頭溫度均相同 則無論擠出機是齒輪泵雙螺桿擠出機 還是雙螺 擠出機等都不會造成差異 機頭力相同 1 1 2 排氣擠出機 排氣擠出機在設計和功能上與非排氣擠出機有很大區(qū)別 排氣擠出機在其機筒上有 一個或多個開口 排氣口 揮發(fā)物可由此逸出 因而 排氣擠出機能連續(xù)從聚合物中連 續(xù)排除揮發(fā)物 這種排氣增加了一種非排氣擠出機所沒有的功能 除排出揮發(fā)物外 還 可利用排氣口向聚合物添加某些組分 渚如添加劑 填充劑 反應組分等等 這顯然增 加了排氣擠出機的多功能性 并且還有額外的好處 即只要堵塞排氣口并在可能情況下 變換螺桿幾何形狀 排氣擠出機即可作為常規(guī)非排氣擠出機 螺桿的設計對排氣擠出機的正確運 非常關鍵 困擾排氣擠出機的主要問題之一是 排氣口溢料 在這種情況下 不僅揮發(fā)物通過排氣口釋放 而且也流出一定量的聚合物 因而 擠出機螺桿必須設計成使排氣口 排氣段 下面的聚臺物中不呈正壓 這就導致開 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 發(fā)二級擠出螺桿 尤其是為排氣擠出機所設計的二級擠出螺桿 二級擠出螺桿有被釋壓 排氣段所分隔的兩個壓縮段 這由各類似于沿一根軸串聯(lián)相接的兩根單級擠出螺桿 1 1 3 橡膠擠出機 用于彈性體加工的擠出機的歷史比任何其它類型的擠出機都長 用于橡膠擠出的工 業(yè)機器早在 19 世紀下半葉即已間世 一些早期的擠出機制造商有美國 John Royle 和英 國 Frsncis Shaw 德國主要橡膠擠出機制造商之一是 Paul Trostel 事實上 Paul Trostel 仍為主要的擠出機制造商 盡管橡膠擠出機問世已超過一個世紀 但有關橡膠擠 出文獻的缺乏今人吃驚 某些橡膠手冊討論了橡膠擠出 但在多數(shù)情況下 資料非常貧 乏而且實用性有限 最早的橡膠擠出機是為熱喂料擠出制造的 這些擠出機用來輥煉機 或其它混煉裝置的熱料喂料 1950 年左右 開發(fā)了冷喂料擠出 冷喂料擠出被認為有以 下優(yōu)點 設備投資小 料慍控制較好 勞功成本降低 能處理更廣泛品種的配混膠料 1 2 多螺桿擠出機 1 2 1 雙螺桿擠出機 雙螺桿擠出機又包括平行雙螺桿擠出機和錐形雙螺桿擠出機 平行雙螺桿擠出機有 同向和異向之分 近幾年 隨著國內(nèi)電子電器 通訊 汽車等領域的飛速發(fā)展 材料改 性與配混技術市場需求大增 同向雙螺桿配混擠出機作為市場最大的受惠者 一度幾乎 成為雙螺桿的代名詞 從最初的高技術含量設備發(fā)展至今 已成為大眾化的設備之一 盡管各個廠家仍然存在技術含量與實力的差別 不能否認的是雙螺桿擠出機在中國的發(fā) 展已相當成熟 尤其是在中小型機市場 相較而言 異向平行雙螺桿擠出機國內(nèi)開發(fā)較 少 而成型所用設備更多的為錐形雙螺桿擠出機 錐形雙螺桿擠出機廣泛應用于異型材 成型 在建筑門窗加工領域應用獲得成功 由于雙螺桿擠出機的產(chǎn)量高 混合性能優(yōu)于 常規(guī)雙螺桿擠出機 普遍采用積木式結構易于根據(jù)不同材料進行調(diào)整 因此成為擠出加 工市場的主導力量 雙螺桿擠出機是一種具有兩根阿基米德螺桿的機器 很明顯 這是非常一般的定義 然而 一旦定義更明確 就將其限于雙螺桿擠出機的特定分類之中 由于設計 操作原 理以及應用領域方面的巨大差異 雙螺桿擠出機種類繁多 所以 難于對雙螺桿擠出機 作出全面的評述 各種雙螺桿擠出機之間的差異頗大于雙螺桿擠出機之間的差異 這是 可想而知的 因為雙螺桿結構大量增加了設計變量的數(shù)目 諸如旋轉方向 嚙合程度等 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 等 雙螺桿擠出機的分類主要基于雙螺桿擠出機的幾何構型 有些雙螺桿擠出機的功能 與雙螺桿擠出機非常相同 其它雙螺桿擠出機操作完全不同于雙螺桿擠出機 并且用于 非常不同的應用領域 1 2 2 多螺桿擠出機 這種類型的擠出機配備兩根以上的螺桿 較熟知的一例是行星輥式擠出機 這種擠 出機看起來類似雙螺桿擠出機 實際上 進料段與標準雙螺桿擠出機的相同 然而 擠 出機的混合段則大小不相同 在擠出機的行星輥段中 六個或更多的均勻分布的行星螺 桿環(huán)繞主螺桿的周圍旋轉 在行星螺桿段中 主螺桿又稱太陽螺桿 行星螺桿與太陽螺桿 和機筒嚙合 因此 行星機筒段上必須行星螺桿上的螺棱相對應螺槽 行星機筒段通常 是用法蘭與進料料筒段相連接的分離料筒段 在擠出機的開始部分 于行星螺桿之前 物料像在普通雙螺桿擠出機中一樣向前運 動 當物料達到行星段時 要在此處充分塑化 物料處于由行星螺桿 太陽螺桿和機筒 之間的輥壓作用產(chǎn)生的強烈混合中 相對于機筒長度而言 機筒 太陽螺桿和行星螺桿 的螺旋形 設計表面積大 導致有效的排氣 熱交換和溫度控制 因而能加工熱敏性配混料而 降解最少 正因為如此 行星式齒輪擠出機常常用于硬質(zhì)和增塑 PVC 配料的擠出或配混 行星輥段也用作普通擠出機的附加裝置以改善混合性能 另一種多螺桿擠出機是四螺桿 擠出機 如圖 2 這種擠出機主要用于排除溶劑 從 40 溶劑至低達 0 3 急驟排氣發(fā)生 在附加于機筒上的圓拱形排氣室 然后 由急驟排氣產(chǎn)生的多泡物料被四根螺桿輸出 多數(shù)情況下 裝備有后續(xù)排氣段以便進一步降低溶劑含量 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 圖 2 四螺桿擠出機 1 3 新型擠出機 隨著近年來市場發(fā)展的需要 國內(nèi)外不同廠家紛紛推出各種特殊結構的雙螺桿擠出 機 以適應特殊的市場需要 以下特別介紹幾種特殊擠出機在國內(nèi)的研發(fā)進展 1 3 1 手提式擠出機 北京化工大學成功開發(fā)一種超高速微型手提式雙螺桿擠出機 該機器螺桿直徑僅 12mm 機器總重量不到 2 5kg 螺桿工作轉速 800 1200rpm 可實現(xiàn)連續(xù)或間歇工作 此 外由于所加工物料具有高壁面滑移性以及極易架橋的特點 配有專門設計的強制加料裝 置 由于擠出機為手提式操作 設計了特殊的多路排氣裝置 以充分保證氣體的排出 此外 該機器還具有深槽大螺距 兩種驅(qū)動方式可選 電動 氣動 整機易于清理 保 養(yǎng) 維修等特點 該機器最初為加工一種特殊的低密度低粘度物料設計 并可用于各種 低粘度物料的擠出加工 如熱熔膠 低分子量樹脂 各種石蠟 燃料 顏料 化妝品等 的加工成型 超微型擠出機的研究開發(fā) 存在許多一般設備設計加工過程中難以想像的困難 據(jù) 介紹 該設備開發(fā)的關鍵在于微型擠出機的加料 排氣 實現(xiàn)低溫擠出輸送等問題的解 決 1 3 2 磨盤擠出機 國內(nèi)多個廠家已完成磨盤擠出機的開發(fā) 實現(xiàn)磨盤擠出機的商業(yè)化生產(chǎn) 高填充物 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 料使用普通雙螺桿或雙螺桿擠出機加工存在較大的難度 雙螺桿擠出機用于玻纖增強配 混時 若玻纖含量超過 45 加工就會變得相當困難 在加工磁性材料時 通常磁粉的添 加量高達 60 70 有時甚至達到 90 以上 用普通擠出機進行磁性材料的加工與造粒幾 乎是不可能的 國內(nèi)一些廠家和科研院所 根據(jù)國內(nèi)磁性材料以及其他高填充物料的需 要 悉心研發(fā)出獨立設計的磨盤擠出機 典型例子如北京鳳記和北京化工大學 磨盤擠 出機可以通過調(diào)整磨盤組合以適應不同高填充材料 如玻纖增強 磁性塑料 導電材料 新型陶瓷等物料的擠出加工 為了適應高填充物料的擠出加工需要 北京化工大學也在 進行磨盤擠出機直接擠出成型的試驗研究 并應用于多種復合材料的擠出成型加工試驗 獲得成功 1 3 3 往復螺桿擠出機 往復螺桿擠出機在前幾年的國內(nèi)市場紅火一時 也成為不同廠家顯示技術實力的一 個標志型產(chǎn)品 尤其是各雙螺桿擠出機廠家紛紛推出往復螺桿擠出機 由于雙螺桿市場 異?；鸨?往復螺桿擠出機市場相對平淡 各擠出廠家還是以雙螺桿擠出機為主推產(chǎn)品 近日 寶應金鑫特種塑料機械廠與北京化工大學合作研發(fā)出多種規(guī)格的往復移動雙螺桿 擠出機 初步實現(xiàn)了往復移動擠出機的系列化 據(jù)悉 寶應金鑫此次推出的系列化產(chǎn)品 共包括四種規(guī)格 45 78 110 和 140 其中 45 和 78 兩種規(guī)格已經(jīng)研發(fā)成功 即將推出 110 和 140 兩種機型 往復移動式雙螺桿擠出機最大的特點是實現(xiàn)不同物料的高填充加工 用于玻纖增強 物料加工時 玻纖的添加量可以達到 50 以上 特別適于高填充物料的加工 具有非常廣 闊的市場前景 由于其獨特的往復式結構 不能很好的滿足建壓的要求 因而一般不適 合用于制品的直接擠出成型 通常用于成型加工時 還需要配備專用的成型擠出機 以上介紹的幾種雙螺桿擠出機 可以說是當前中國市場具有一定代表性的產(chǎn)品 不 過 盡管中國擠出機市場發(fā)展迅猛 也有不少新的機型推出 我們不能忽視中國擠出機 技術與國外發(fā)達國家相比還有較大差距 比如在超大型和微型設備領域就還落後于國際 先進水平 國內(nèi)企業(yè)唯有加緊努力 才能在激烈的市場競爭中贏得機會 真正從塑機大 國發(fā)展為塑機強國 近年來 雙螺桿擠出機市場異?；鸨?相對而言 雙螺桿一直處于悄寂狀態(tài) 但是 雙螺桿擠出機作為一種基本的塑膠加工設備 結構簡單 成本較低 而且具有更大的設 計靈活性 各種不同的特種雙螺桿擠出機重受關注 雙螺桿擠出機因其結構簡單 價廉物美 生產(chǎn)效率高的特點 一直是塑膠管材 板 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 材 片材 異型材等成型加工最重要的設備 隨著技術的不斷進步以及人們對螺桿認識 的提高 多種不同的擠出機結構形式陸續(xù)面世 特種雙螺桿擠出加工技術又有替代多螺 桿技術的趨勢 1 4 本文的主要內(nèi)容 隨著擠出機應用領域的不斷拓展和技術上的不斷進步 擠出機市場仍然保持一定的 上升勢頭 但國產(chǎn)擠出機價格大幅下跌已成現(xiàn)實 部分廠家粗制濫造和惡性價格戰(zhàn)已經(jīng) 影響到國內(nèi)塑機的整體形象和市場競爭力 也阻礙了塑料加工業(yè)的發(fā)展 專家認為 擠出機主機和生產(chǎn)線今後的市場將向高技術含量 價格更趨走低的方向 發(fā)展 從成型設備來看 國產(chǎn)主機基本上以雙螺桿擠出機為主 技術較成熟 市場銷量 最大 國內(nèi)主機市場今後的重點應在于發(fā)展平行異向雙螺桿擠出機 以適應大擠出量的 成型需要 平行同向雙螺桿擠出機要向第六代 第七代高速 大長徑比方向發(fā)展 雙螺 桿擠出機則是向著超大型 超微型 大長徑比 高產(chǎn)出 良好的排氣性等方向發(fā)展 而 適應特殊加工需要的螺桿機筒結構 則成為大家爭相研發(fā)的重點 實際上 雙螺桿擠出 機是一種低能耗 低成本的機型 只要技術得當 結構設計合理 同樣可以達到雙螺桿 擠出機的效能 第 2 章 擠出機總體方案的確定 2 1 擠出機總體布局的基本要求 1 擠出機布局首先必須滿足用戶提出的各種要求 如擠出機的加工范圍 工作 精度 生產(chǎn)率 和經(jīng)濟性等等 2 在經(jīng)濟 合理的條件下 盡量采用較短的傳動鏈 以簡化機構 提高傳動精 度和傳動效率 3 確保擠出機具有與所要求的加工精度相適應的剛度 抗震性 熱變形及噪聲 水平 4 擠出機必須滿足參數(shù)標準和系列型譜中關于擠出機布局方面的規(guī)定 同時 還應最大限度地考慮擠出機的系列化和部件的通用話程度 5 對于生產(chǎn)率和自動化程度較高的擠出機 應力求便于自動上下料及納入自動 線 6 應便于觀察加工過程 便于操作 調(diào)整和維修機床 便于輸送 裝卸 注意 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 擠出機的防護 確保安全生產(chǎn) 2 2 螺桿類型的確定 螺桿是擠壓系統(tǒng)中的主要零件 它的各部分幾何形狀的變化 直接影響螺桿的工作 性能效果 對塑料制品得產(chǎn)量和質(zhì)量 都有非常重大的影響 2 2 1 螺桿的工作性能指標評定 1 塑化質(zhì)量 按專業(yè)標準規(guī)定制造的擠出機 擠塑生產(chǎn)得塑料制品也應是符合質(zhì) 量標準 螺桿是擠塑生產(chǎn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵零件 物料得混合質(zhì)量 塑化的是否均勻 物料得徑向溫差是否較小 壓力要均衡 能量消耗要比較低 生產(chǎn)率的提高 這些都受 螺桿工作質(zhì)量得影響 2 比流量 這個比值大 說明這根螺桿的塑化能力強 比流量得單位為 kg h r min 3 比功率 這個值小 說明生產(chǎn)同樣質(zhì)量的塑料制品 能量消耗少 比功率得單 位為 kw kg h 4 通用性 指螺桿能否適應擠塑不同的塑料 能在不同塑料制品機頭阻力下工作 5 經(jīng)濟性 制造機械加工比較容易 工作壽命比較長 2 2 2 螺桿的選用原則 1 按塑料的制品種類選擇 塑料的種類很多 有結晶型和非結晶型 它們在被擠 塑生產(chǎn)制品時 對溫度條件要求及本身得粘度 穩(wěn)定性和流動性能都有差別 所以 生 產(chǎn)不同種類塑料制品時 應該選擇不同類型螺桿 2 機頭模具的阻力對螺桿結構尺寸的影響 螺桿螺紋的均化段得的螺槽深淺與 機頭阻力大小要匹配選取 機頭阻力大 這段螺紋槽要淺些 反之 當阻力小時 螺槽 就應深些 對于排氣式擠出機 要求第二階段的均化段螺槽深度要比第一階螺桿的均化 段螺紋槽要深些 否則排氣口處易溢料 3 按擠出機的用途選擇 不同用途的擠出機 根據(jù)工作性質(zhì)和擠塑塑料品種來選 配螺桿 如果只用于一種塑料制品得選擇 可按該塑料產(chǎn)品得要求 訂購專用螺桿擠出 機 如果擠出機要擠塑不同材料的多種制品 就應選擇螺桿具有較大得通用性 2 2 3 螺桿的分類 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 按照螺桿得結構和螺桿螺紋部分的幾何形狀 可分為普通螺桿 新型螺桿和排氣螺 桿 1 普通型螺桿 普通螺桿擠出機是現(xiàn)在廣泛使用的擠出機 能擠塑粉料和粒料 這種螺桿螺紋部分可分為加料段 塑化段和均化段 普通螺桿與新型螺桿比較有許多不 足之處 有逐漸被新型螺桿取代得趨勢 2 新型螺桿 與普通螺桿比較 就是在螺桿的不同部位上設計了非螺紋元件 以 改進塑料得混合 熔融塑化質(zhì)量和縮短擠塑生產(chǎn)時間 3 排氣螺桿 在擠塑物料得過程中 為能夠排除物料中的空氣 揮發(fā)物氣體和 水蒸氣 而專門設計的螺桿 2 2 4 螺桿方案的確定 介于本設計的加工的是溶體材料為聚苯乙烯 PS PS 為乙烯的聚合物 在生產(chǎn)中無 特殊的要求 因此選用普通螺桿 材料為 45 號鋼 2 3 機筒類型的確定 機筒與螺桿配合工作 組成擠出機的擠壓系統(tǒng) 在擠塑物料的工作中 它的作用和 螺桿工作同樣重要 機筒和螺桿是擠塑系統(tǒng)的主要組成零件 也是擠出機的關鍵零件 對于機筒結構形式的選擇和制造精度等級 都會直接影響塑料制品的產(chǎn)量和質(zhì)量 機筒的結構形式設計選擇 應該是在保證其工作強度的基礎上 注意考慮它有利于 被擠塑物料的塑化 結構形式方便機械加工 同時能得到較高的精度 再一點是要盡量 節(jié)省一些較貴重的合金鋼 這幾點對擠出機的制造工藝及費用 都有較重大影響 1 整體式機筒 整體式機筒應用比較多 比較起來整體式機筒的機械加工精度比較 容易保證 工作時各部加熱均勻 對機筒的加熱和冷卻系統(tǒng)也較好安排和布置 2 分段式機筒 長徑比值比較大得擠出機和排氣式擠出機 由于機筒過長 為便于 機械加工和節(jié)省合金鋼材 通常采用分段式機筒 但是這種機筒在機加工時也有難度 即二段機筒的內(nèi)圓直徑尺寸的一致性和同心度精度的保證 很難達到要求 由于中間要 用法蘭盤連接 則對機筒加熱得均勻性 連接部分要受影響 對加熱和冷卻系統(tǒng)的安排 布置也帶來一定的困難 3 襯套式機筒 襯套式機筒主要用在大直徑的擠出機上 目的是為了節(jié)省較貴重 的合金鋼材 機筒體用鑄鋼或普通碳素鋼制造 而機筒的內(nèi)襯套用滲碳合金剛制造 當 襯套磨損時 只需更換襯套即可 但由于薄而長的襯套的機械加工和熱處理很困難 所 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 以 也很少應用 4 雙金屬層機筒 在鑄鋼或碳素鋼機筒體的內(nèi)壁 用離心澆鑄法鑄一層耐磨合金 然后機械加工內(nèi)孔至所需要的尺寸 這種機筒既節(jié)省了很多合金鋼又能保證它的耐磨性 和抗腐蝕性 2 4 本章小結 介于機筒和螺桿得配合工作 組成了擠出機的擠壓系統(tǒng) 共同完成對物料的擠壓塑 化 生產(chǎn)出塑料制品 在完成擠塑工作時 機筒和螺桿一樣 要承受巨大的壓力 扭矩 和摩擦壓力及物料得腐蝕 結合本設計得要求和螺桿的形式 機筒選擇整體式 第 3 章 擠出機構設計 不同的生產(chǎn)線對擠出機的具體要求不一樣 這就需要根據(jù)不同塑料的性能設計出合 理的擠出機 本次設計的擠出機是用于聚苯乙烯 PS 生產(chǎn)線的擠出機 這就要求對聚苯 乙烯 PS 的性能有一定的掌握和了解 3 1 聚苯乙烯的基本特性 聚苯乙烯是最結構簡單的高分子有機化合物 低密度聚苯乙烯較軟 多用高壓聚合 高 密度聚苯乙烯具有剛性 硬度和機械強度大的特性 多用低壓聚合 聚苯乙烯為蠟狀 有 蠟一樣的光滑感 不染色時 低密度聚苯乙烯透明 而高密度聚苯乙烯不透明 聚苯乙烯是 結晶高分子 熔點達到 270 3 2 螺桿設計 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 螺桿是擠出機的核心部分 是輸送 塑化塑料的最重要部件 其結構性能將直接影 響擠出機的生產(chǎn)率 塑化混合質(zhì)量和能量消耗 由于聚氯乙烯 PVC 為非結晶型高聚物 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 3 2 1 螺桿的基本尺寸初步確定 螺桿的螺紋長度為 L 27D 27 59 1593mm 根據(jù)實踐經(jīng)驗 螺桿三段長度的分配如表 3 1 表 3 1 長度分配比例表 塑料類型 加料段 1L壓縮段 2L計量段 3L 非結晶型塑料 10 25 全長 55 65 全長 22 25 全長 結晶型塑料 60 65 全長 1 2 螺距 25 35 全長 所以 加料段 10 25 L 取 0 15L 0 15 1593 239mm1 1 壓縮段 55 65 L 取 0 6L 0 6 1593 956mm2L2 計量段 22 25 L 取 0 25L 0 25 1593 398mm3 3 螺桿壓縮比 因壓縮比的確定非常復雜 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 2 5 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 59mm 螺紋頭數(shù) i 1 螺紋升角 036 1784 0arctn1594 30arctnarct DS 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行充分混合 把螺桿設計成接近共軛型 取 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 螺棱法向?qū)挾葹?e 30mm 螺棱軸向?qū)?b b e Cos 30 Cos17 66 31 4mm 螺槽法向?qū)?E E S Cos 27 59 Cos17 66 27 29 22mm 螺槽軸向?qū)?B B D b 59 31 4 27 6mm 螺桿與機筒間隙 0 3mm 3 2 2 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 因螺桿要與機筒配合 工作 所以還要受到機械摩擦磨損 刮磨及塑料摩擦的作用 某些塑料還會有較強的化 學腐蝕作用 所以螺桿可能產(chǎn)生扭斷 因磨損嚴重而與機筒間隙增大使產(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 機械性能好 耐磨性能好 耐腐蝕性能好 加工性能好 由于 38CrMoA1 綜 合性能好且是擠出機螺桿應用最廣泛的材料 因此選擇 38CrMoA1 作為螺桿的材料 3 2 3 螺桿設計計算 到此已知螺桿參數(shù)為 最高轉速 max260 in4 3 nrrs 最高產(chǎn)量 G 200Kg h 螺桿直徑 D 59mm 螺距 S S 59 mm 長徑比 L D 27 螺槽法向?qū)挾?E 29 22mm 螺槽軸向?qū)挾?B 27 6mm 螺棱法向?qū)挾?e 30mm 螺棱軸向?qū)挾?b 31 4mm 螺紋升角 17 66 查表得 聚氯乙烯 PVC 的堆積密度為 3 50mkg 固相密度 3 140mkgs 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 液相密度 3 120mkgm 熔池溫度 CTb9 由于雙螺桿擠出機的理論很不成熟 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該平衡 即 SmGAQ 式中 固體輸送量 S 單位面積熔融速率 固體粒料與機筒的接觸面積 A 熔體密度 m 熔體輸出量 Q 取螺桿轉速 下塑料的輸出量為 G 200Kg h4 3 rs mG 53 610 s 估算面積 A 由于螺桿嚙合部分沒有機筒對物料進行加熱 但螺紋嚙合處沒有機筒部 分占整個機筒的比例較小 因此機筒的總面積約為 1 8 其中螺槽占 56 3 假設其DL 中固體與熔體塑料各占一半 則固體總面積 A 0 5 熔融速率 0 2280 5GDL 2 kgsm 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 應取較小pdQi 的值 但為了達到較好的混合質(zhì)量 又不能取得過小 綜合上述原因 取 0 2i 由 得 dpQ 1 25dQ 53 7910 ms 由于是雙螺桿 則有 23 coDHbn 取 32 cosdHDbn 43 8 3 驗算計量段長度 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 螺桿的剪切速率為 3DnH 1540 s 當溫度為 時 由流變曲線得 C190Pas 有上文可知 2pQ531 6 m 令 由式 得 P 3 cosinDbL 398mm 94 7mm 合格 33 cosin12pDbHL 94 7 4 確定加料段螺槽深度 根據(jù)常用塑料的幾何壓縮比表 取 3 則加料段螺紋槽深度 為 5 72mm 1h1230 5 4 Dh 取 5 7mm 驗算壓縮比 2 99 正確1 13 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 2ZV 2ZbV 4 5610 ms 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 0 456mm 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 SZV1 cosbGHD 0 43 ms 則壓縮段順著螺槽展開的長度 14032ZL132 SZVH 則壓縮段的最小長度 為 756mm 2sinS 由于 956mm 756mm 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 25 7mm 30 5Dh 6 歸納設計結果 加料段長度 239mm1L 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 加料段螺槽深度 5 7mm1h 壓縮段長度 956mm2L 計量段長度 398mm3 計量段螺槽深度 1 8Hm 螺槽軸向?qū)挾?B 27 6mm 螺棱軸向?qū)挾?b 31 4mm 螺桿中心距 a a 25 7mm 3 2 4 螺桿的強度校核與計算 雙螺桿擠出機中需要進行強度計算的主要零部件是螺桿和機筒 進行螺桿的強度計 算時 必須先確定原始數(shù)據(jù) 決定螺桿強度的原始數(shù)據(jù)包括 機頭最大壓力 P 螺桿軸向 力 及螺桿扭矩 ZFtM 1 機頭壓力的確定 機頭壓力可以用理論計算方法和實測方法得到 當螺桿轉速增加到一定程度時 實 際機頭壓力與轉速的關系并不成正比 在實際生產(chǎn)中常以試驗測定機頭壓力 根據(jù)實際生產(chǎn)中產(chǎn)量為 200 的國產(chǎn)雙螺桿擠出機的機頭壓力一般為 kgh 取 P 40 0MPa30 5PMa 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 機頭壓力 螺棱構型 螺桿轉速及機筒溫度 等 因素的影響 螺桿軸向力可按下式計算 21PFZ 式中 物料作用在螺桿端面上的總壓力 單位為 N 1 D 42p 式中 螺桿端部的物料壓力 單位為 MPa 國產(chǎn)擠出機一般取 30 50MPa p 動載荷產(chǎn)生的附加壓力的沿軸向的力的分量 約為 的 1 8 1 4 2P 2P1 即 0 125 0 25 取 0 2 D 4212P2p 所以有 1 2 D 42Z 3 螺桿冷卻孔直徑確定 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 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行冷卻 取螺桿冷卻水孔的直徑 01dm 3 螺桿強度的計算 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行強 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 和螺桿自重 G 的作用 由于雙螺桿的嚙合角度很小 所以計算時近似認為螺tM 桿所受徑向力 大小相對方向相反 可以抵消 螺桿所受軸向力為 由于螺桿軸向彎rp zp 曲作用較小可忽略不計 螺桿自重 G 對螺桿產(chǎn)生橫向彎曲作用 因此 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 所以強度計算以加料段的根徑截面為強度計算 校核截面 由軸向力產(chǎn)生的壓應力 69 5c 201 spDd MPa 式中 軸向力產(chǎn)生的壓應力 MPa c 螺桿的最小內(nèi)徑端面直徑 mm sd 螺桿冷卻水孔直徑 mm 0 由扭矩產(chǎn)生的剪切應力 35 8 max634129 50 tssNMnWdC aMP 主電機的最大傳遞功率 KW max 螺桿的最高轉速 r min n 電動機傳遞效率 此時校核取 1 C 0 d 螺桿的剪切應力 MPa 由螺桿自重產(chǎn)生的彎曲應力 b 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 342 1 bs LGMWdC 2234 0 1sDd 0 MPa 式中 L 螺桿的有效長度 mm 螺桿材料密度 鋼取 7 85 3 mt 3 t 由自重產(chǎn)生的彎曲應力 單位 MPa b 螺桿的合成應力 r 合成應力用第三強度理論計算 其強度條件為 42pr 查表得的屈服極限 p 859 3MPa 有 71 2MPa65HRC 脆性不大于 2 級 螺桿外圓極限偏差應符合 GB T1184 1999 h8 的規(guī)定 螺桿的上 下偏差分別為 上偏差 es 0 m 下偏差 ei 39 m 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 螺桿全長直線度公差值應符合 GB T1184 1996 h7 的精度等級規(guī)定 所以螺桿的直線 度公差值為 me 10 螺桿外圓 螺紋槽底徑的表面粗糙度 不大于 0 8 m 螺棱兩側的表面粗糙度 不aRaR 大于 1 6 m 3 2 6 螺桿傳動系統(tǒng)及止推軸承布置設計 設計雙螺桿傳動系統(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 本設計傳動系統(tǒng)及止 推軸承的布置從機頭開始的順序為 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 3 3 送料螺桿的設計 為了使塑料與其他材料能夠進行定量定比例的加入 因此要在機筒加料口上方添加 兩根送料螺桿 其中 一根螺桿用于輸送聚合物塑料顆粒 另一根螺桿用于輸送其他復 合材料 工作時 只需要分別控制兩根送料螺桿的轉速比及兩根送料螺桿與主螺桿之間 的轉速關系 就能夠較精確地將復合原材料通過送料螺桿送入到塑料顆粒中去混合 沒 根螺桿按照最大輸送能力 200kg h 進行設計 所設計螺紋斷面形狀為矩形 送料螺桿的基本參數(shù)設計如下 螺桿直徑 D d 48mm 螺紋升角 17 41 螺距 S S 48mm 螺紋頭數(shù) 單頭螺紋 螺棱法向?qū)?e e 0 1d 0 1 48 4 8mm 螺棱軸向?qū)?b b e Cos 5mm 螺槽法向?qū)?W W SCos e 45 8 4 8 41mm 螺槽軸向?qū)?B B d b 35 8mm 螺桿與機筒之間的間隙 f mf2 0 摩擦因數(shù) 0 27bfsbs 轉速 n n 200r min 敞開式固體輸送 01P2 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 由于送料螺桿主要是用于顆粒狀或粉末狀材料的輸送 因此送料螺桿可按照普通螺 桿送料段的設計方法來進行設計計算 螺桿在 n 200r min 的轉速下的輸出量為 G 200kg h 則固體輸送量 Q 43 1 0 Gms 由 得 15 5mm1 cos2DHbn 2 coQHDbn 3 4 機筒的設計 機筒是雙螺桿擠出機最重要的部件之一 機筒的結構設計是否合理直接影響到擠出 機的熱量傳遞的穩(wěn)定性及均勻性 機筒的加料段設計影響到塑料固體輸送效率 機筒的 加工與裝配影響擠出機的工作性能和機器壽命 所以 對于擠出機機筒 涉及到其結構 形式選擇 機筒加料口形式確定及其各段與機頭的連接等問題 機筒的結構類型有多種 主要有分段式 整體式 雙金屬和軸向開槽結構形式 整體式機筒的特點是加工精度容易滿足 轉配誤差小 長徑比大 零件數(shù)目少 機 筒受熱均勻 配置加熱器不受限制 但整體式機筒對加工設備及加工技術要求較高 且 磨損后修復困難 分段式機筒是將機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 筒加工比較容易 可適應多種長徑比的要求 對于長徑大的螺桿 因過長的機筒整體難 以加工 也配以分段式機筒 但分段多 對中性不易保證 連接法蘭也會影響到機筒的 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 雙金屬機筒有澆鑄式和襯套式兩種結構形式 襯套式機筒具有易更換 壽命長 節(jié) 約貴金屬等優(yōu)點 但其設計 制造 裝配都較為復雜 澆鑄式機筒的優(yōu)點是合金層與機 筒合為一體 在擠出機機筒的內(nèi)表面結合均勻 不會脫落或開裂 耐磨性好 壽命長 滑動性好 但成本高 軸向開槽機筒能提高固體輸送率 但其結構設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度 由 顆粒組成的楔形結構的抗剪強度 套筒的冷卻性能 螺桿的轉速 以及與加熱機筒的隔 熱程度等因素 綜合上述各種結構類型機筒的優(yōu)劣以及雙螺桿螺桿擠出機的設計要求 選擇分段式 機筒 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 3 4 1 機筒的結構尺寸設計 機筒壁厚的設計 要考慮機筒的強度要求 還要考慮其結構工藝性以及機筒傳熱效 率等因素 使加工容易 傳熱快且穩(wěn)定 雙螺桿擠出機筒斷面形狀為 型 在綜合了經(jīng) 驗和理論計算結果的基礎上 我國擠出機生產(chǎn)廠家提出了擠出機機筒壁厚的參考值 根據(jù)參考值 可選擇機筒壁厚 h 為 h 42 5mm 機筒的內(nèi)徑 mD591 機筒的外徑 取 150mm m145 222 機筒兩孔的中心距為 310mm 機筒總長度 L 的確定 3 4 2 機筒的材料選擇 工作時機筒受到刮磨 摩擦磨損以及塑料摩擦的作用 一些塑料還會有較強的化學 腐蝕作用 普通機筒材料為一般鋼材 如 45 號鋼 鑄鋼或球磨鑄鐵 為了提高機筒的 耐磨性 國際上的擠出機機筒有采用氮化鋼制造 其強度極限約為 900MPa 這里我們選擇 40Cr 鋼作為機筒的制造材料 機筒的強度計算 機筒內(nèi)部受塑料熔料的壓力作用 熔料在機筒內(nèi)產(chǎn)生的力沿機筒軸向的分布是相當 復雜的 各處壓力不等 由于機頭處壓力最大 因此一般取機頭壓力為計算壓力值 進行機筒設計時 用壁厚圓筒理論來對料筒進行強度計算 根據(jù)厚壁圓筒的理論 當筒壁內(nèi)受到物料壓力 P 的作用時 筒壁上各點處于三向應 力狀態(tài) 三向應力分別為 徑向應力 軸向應力 切向應力 r zt 機筒的內(nèi)壁處 徑向應力和切向應力都達到最大值 徑向應力 r MPaDP40122 切向應力 63 1MPat 21t 軸向應力 為 11 6MPaz 21Pz 由于機筒為塑性材料 可用第四強度理論進行設計計算和強度校核 機筒壁厚的強 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 度條件為 2220 5rttzzr 查表得 40Cr 的屈服強度極限 為 540MPa s 則 有 MPans 8 234 50 89 3MPa55HRC 脆性不大于 2 級 3 公差 機筒內(nèi)孔極限偏差 上偏差 ES 0 231mm 下偏差 EI 0 130mm 機筒內(nèi)孔 軸線的直線度公差值應符合 GB T1184 1996 7 級的精度規(guī)定 則所設計機筒的直線度公 差為 me 10 4 機筒內(nèi)孔 表面粗糙度 不大于 1 6 aRm 3 4 3 螺桿與機筒的配合間隙 螺桿與機筒的配合間隙 值影響到擠出機的功率消耗 生產(chǎn)能力 使用壽命 機器f 加工成本等問題 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f 料在機筒內(nèi)的停留時間難以控制 甚至會造成熱分解 如果 取值過小 功率消耗大 f 加工 裝配困難 且易使螺桿和機筒發(fā)生磨損 降低擠出機使用壽命 螺桿與機筒之間的間隙值可按 JB1291 73 來選取 則設計的雙螺桿擠出機的螺桿和 機筒之間的間隙取值 f mf3 0 3 4 4 螺桿與機筒的對中性 擠出機螺桿與機筒的對中性在設計上要求螺桿的中心線與機筒的中心線重合 然而 由于制造 裝配過程中所產(chǎn)生的螺桿定位面與螺桿中心線不同心 機筒內(nèi)孔偏差 螺桿 徑向跳動 螺桿推力面與螺桿中心線不垂直 法蘭平面對機筒中心不垂直 內(nèi)孔徑向跳 動等安裝誤差和加工誤差都會影響對中性 要保證螺桿與機筒的對中性 一般需要采取 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 以下措施提高對中性 選取有效的定位基準和合理的連接方式 提高零件的加工與裝配 精度 減少零件數(shù)目 3 5 料斗的設計 料斗的設計遵循不允許物料結成團 架橋和掛料的原則 料斗角度應該大于塑料顆 粒的靜止角 為了達到設計所需要求 該擠出機設置兩個料斗 一個用于盛裝主料 另 一個用于盛裝添加料 如下圖 3 所示 圖 3 料斗 3 6 擠出機電機的選擇 為了實現(xiàn)在調(diào)速范圍內(nèi)的無級調(diào)速和保證雙螺桿擠出機 50r min 260r min 的調(diào)速范 圍 選擇直流電機作為擠出機電機 雙螺桿擠出機功率的確定通常是根據(jù)經(jīng)驗選取 根 據(jù)我國同向雙螺桿擠出機基本參數(shù)表 JB T 5420 91 選取擠出機主電機功率為 P 55KW 擠出機電機選擇某公司生產(chǎn)的型號為 Z3 250 31 直流電動機 其主要技術參數(shù)為 額 定功率為 55 KW 額定電壓 440V 額定轉速為 500r min 3 7 傳動系統(tǒng)的設計 本設計選取的直流電動機的額定轉速為 500r min 擠出機設計的最高轉速為 260 r min 因此需要在電機輸出軸和螺桿之間設置減速器 總傳動比 1 92 由于i5026 受擠出機螺桿上配位齒輪大小的限制 防止發(fā)生擠出機螺桿的配位齒輪與高速級從動齒 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 輪產(chǎn)生干涉 因此把減速箱和螺桿配位齒輪整個傳動系統(tǒng)設計成兩級減速一級增速 傳動比的分配 由于配位齒輪受到螺桿直徑的限制 如果第一級傳動比取得過小 則減速器的第二根軸上的小齒輪會較小 而此軸的直徑較第一根軸大 如此對鍵和齒輪 的強度有很大的不利 因此應把第一級減速的傳動比設置大些取 則后續(xù)總傳12 4i 動比 0 8 01i 3 8 本章小結 本 章 對 擠 出 機 構 中 的 螺 桿 進 行 了 設 計 與 校 核 并 對 螺 桿 與 螺 筒 的 配 合 間 隙 進 行 了 討 論 與 確 定 確 定 了 加 熱 裝 置 為 鑄 鋁 加 熱 器 并 確 定 了 加 料 裝 置 最 終 設 計 的 螺 桿 如 圖 4 所 示 圖 4 螺 桿 4 支架的設計 在機器中支承或容納零部件稱為支架 如支承罐的塔架 容納傳動齒輪的減速器的 殼體 機床的床身等等統(tǒng)稱為支架 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 4 1 支架結構類型 4 1 1 按支架外形分類 按支架外形分類 網(wǎng)架式 框架式 梁柱式 板塊式和箱殼式 4 1 2 按支架的制造方法和材料分類 按制造方法 支架可分為鑄造支架 焊接支架和螺栓或鉚接支架 按支架材料可分 為金屬支架 非金屬支架 非金屬支架又可分為混凝土支架 素混凝土機座平臺 花崗 巖支架 塑料支架等 鑄造支架常用材料為鑄鐵 鑄鋼和鑄鋁 小型設備 如儀表等 的支架則有銅制或塑料制造 4 2 支架結構的選擇 進行支架結構形式的選擇是一個較復雜的過程 對結構形式 構件截面和結點構造 等均需要結合具體的情況進行仔細的分析 對結構方案要進行技術經(jīng)濟比較 由于各種 設備有不同的規(guī)范和要求 制定統(tǒng)一的支架結構選擇方法較困難 但是 可以利用結構 力學的知識提出下列一般的規(guī)則 這些規(guī)則是為了節(jié)約材料在選擇形式時應遵守的一般 規(guī)律 1 結構的內(nèi)力分布情況要與材料的性能相適應 以便發(fā)揮材料的優(yōu)點 軸力較彎矩 能更充分地利用材料 桿件受軸力作用時 截面上的材料分布是均勻的 所有材料都能 得到充分利用 但在彎矩作用下截面的應力分布是不均勻的 所以材料的應力分布不夠 經(jīng)濟 機械結構中許多構件所受的都是沿垂直于桿軸的方向作用的 彎矩沿桿變化很迅速 有垂直載荷處 彎矩曲線有曲率 且曲率與載荷集度成正比 最大的彎矩限于一小段內(nèi) 在較長段內(nèi)材料不能充分利用 這是彎曲構件不經(jīng)濟的另一原因 2 結構的作用在于把載荷由施力點傳到基礎 載荷傳遞的路程愈短 結構使用的材料 愈省 3 結構的連續(xù)性可以降低內(nèi)力 節(jié)省材料 結 論 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 擠出機是塑料行業(yè)最基本的加工機械 擠出機的發(fā)展水平直接影響塑料產(chǎn)品的質(zhì)量 本設計的要求是設計出能夠加工聚苯乙烯 由于聚苯乙烯的特殊性能要求設計雙螺桿擠 出機 這就要求我們對普通雙螺桿的設計要有足夠的掌握 雙螺桿擠出機是一種低能耗 低成本的機型 只要技術得當 結構設計合理同樣能夠達到雙螺桿和多螺桿的效能 這 次所設計的雙螺桿擠出機 所涉及的知識較為廣泛 所以整個設計過程又是一個學習的 過程 通過不斷地查閱資料 請教老師 并且進行現(xiàn)場參觀與實物測繪 對有關塑料機 械的理論知識和設計有了較深程度的認識 增強了實際操作經(jīng)驗 同時 為日后工作的 獨立設計能力打下了一個良好的基礎 既借鑒了前人已有的優(yōu)秀成果 同時也滲入了自 己的汗水 雙螺桿擠出機用于工業(yè)生產(chǎn) 不但需要具有通用擠出機的功能 而且還要具 備物料加入量控制和物料混合的功能 由于時間倉促 水平有限設計的擠出機還有很多不足之處 比如螺桿強度的校核 螺棱側面的形狀設計等都有待進一步的改進與完善 參考文獻 雙螺桿擠出機設計畢業(yè)論文 1 吳宗澤 機械設計課程設計手冊 M 第三版 冶金工業(yè)出版社 2006 2 張紹群 孫曉娟 機械制圖 M 北京大學出版社 2007 3 李波 擠出機設計理論和計算 M 中國建材工業(yè)出版社 2008 4 鄭甲紅 逐漸儒 劉喜平 機械原理 M 機械工業(yè)出版社 2009 5 濮良貴 紀名剛 機械設計 M 第八版 高等教育出版社 2010 6 王善勤 塑料擠出成型工藝與設備 M 中國輕工業(yè)出版社 2008 7 吳崇周 雙螺桿高剪切元件的設計 J 2008 06 擠出設備雜志 2008 8 王興天 塑料加工成型叢書 注塑成型技術 M 化學工業(yè)出版社 2008 9 周殿明 張麗娜 塑料擠出成型技術問答 M 化學工業(yè)出版社 2009 10 吳清鶴 塑料擠出成型 化學工業(yè)出版社 M 2008 11 周開勤 機械零件手冊 M 高等教育出版社 200