【正文】 ………… 38 沈陽化工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位說明書 第二 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第二 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 螺桿主要參數(shù)計(jì)算 螺桿長徑比的確定： 螺桿直徑 D=90mm ，對(duì)于不同塑料所采用的長徑比不同，一般在15～ 25不等， L/D 過小對(duì)塑料的混合和塑化都不利； L/D大的螺桿適應(yīng)性強(qiáng)，適合多種塑料的擠出，但過大熱敏性塑料會(huì)因受熱時(shí)間太長而出現(xiàn)分解。 所以，取 L/D=25 螺桿轉(zhuǎn)速的確定： 因?yàn)槁輻U的轉(zhuǎn)速越高產(chǎn)量也越大，但過高的轉(zhuǎn)速并不能提高產(chǎn)量，反而會(huì)使物料在機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生膠燒，根據(jù)物料被螺桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的離心力與其重力相等的條件來確定。 Dn 424?臨界 （ 12） cm r / m in螺桿直徑，螺桿臨界轉(zhuǎn)速，臨界 ????? ????Dn 螺桿轉(zhuǎn)速 r / m in9 8 . 9 3~2 8 . 2 ）（）（ ??? Dn 根據(jù)大徑選大值，小徑取小值，取 n=60r/min 擠出機(jī)產(chǎn)量的確定： 根據(jù)螺桿的轉(zhuǎn)速，按經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì) 算擠出機(jī)的產(chǎn)量 nDQ ??? 3? （ 13） ）（計(jì)算系數(shù)， ~????? ?? cm螺桿直徑，????D r / m in螺桿轉(zhuǎn)速，????n hKgQ / 3 16090 0 3 ???? 擠出機(jī)功率的確定： 本擠出機(jī)的功率按冷喂料來設(shè)計(jì) nDkN ??? 2 （ 14） N———— 擠出機(jī)功率， KW k———— 計(jì)算系數(shù)， ?k D———— 螺桿直徑， cm n———— 螺桿轉(zhuǎn)速， r/min 沈陽化工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位說明書 第二 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6090035 2 ???N ? 根據(jù)表 確定各部分的效率： 彈性聯(lián)軸器效率 ?? 滾動(dòng)軸承效率 ?軸承? 開式齒輪的傳動(dòng)效率 ?齒輪? 則傳動(dòng)總效率 η = 3軸承? 2齒輪? 1? 33 ???? KWNN ??? ?電機(jī) 查表選 Y225M6 型步進(jìn)電機(jī)，額定功率 30KW， 同步轉(zhuǎn)速 1000r/min,額定轉(zhuǎn)速980r/min，效率 % 螺桿螺紋的設(shè)計(jì)： （ 1） 本設(shè)計(jì)采用等距不等深螺桿，螺紋槽深度由進(jìn)料段逐漸變淺 螺桿螺紋部分的分段 ： 對(duì)于結(jié)晶型物料聚乙烯、聚丙烯等，按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 加料段：（ 40%～ 60%） * L=（ 900～ 1350） mm，取 mmL 9001 ? 塑化段：（ 3～ 5） * D=（ 270～ 450） mm，取 mmL 4502 ? 均化段：（ 30%～ 45%） * L=（ 675～ 1012） mm，取 mmL 9003 ? 沈陽化工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位說明書 第二 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 2） 目前市場上常用的單螺桿擠出機(jī)的壓縮比范圍為 ?? （ 2～ 5） 按經(jīng)驗(yàn) mmDh ?? ， 2h 是 一 個(gè) 漸 變 值 ， (3 ?h ～mmD )~() ? ， 取加料段螺紋槽深 mmh 121 ? ，均化段螺紋槽深mmh 43 ? 對(duì)于等距不等深螺紋，若螺紋棱寬相等，則壓縮比 331 ?? hh? （ 3） 取螺紋距與螺桿直徑相等 mmt 90? 按公式 ?? tan??? Dt 9317 ????? ?Dta rctg ?? （ 15） 則螺桿的螺紋升角為 9317 ?? ?? （ 4） 螺紋棱寬按經(jīng)驗(yàn)公式 mmDe ??? 則螺棱頂部螺槽法向?qū)挾龋? eitW ??? )(co s? （ 16） t ———— 導(dǎo)程（螺紋距） i ———— 螺紋頭數(shù)（單頭螺紋 1?i ） e———— 螺棱頂部法向?qū)挾? mmW o s)190( ????? ? 螺棱頂部螺槽軸向?qū)挾龋? mmWB o o s ???? ?? （ 5） 螺紋截面的形狀有矩形（圖 a）和鋸齒形（圖 b）兩種。 矩形螺紋截面根部圓弧很小，容積很大，適用于加料段和均化段。 鋸齒形螺紋截面根部圓弧較大，應(yīng)力 集中小，牙根強(qiáng)度高，適用于塑化段。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得： mmhR )~2()~( 31 ?? mmRR )~2()2~1( 12 ?? （ 6） 選擇頭部為半圓形 的螺桿，適用于流動(dòng)性較好的材料，如聚氯乙烯、聚丙 烯等。 沈陽化工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位說明書 第二 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 機(jī)筒的設(shè)計(jì) 機(jī)筒結(jié)構(gòu)類型： 根據(jù)冷喂料選擇分段式機(jī)筒，將機(jī)筒分為三段加工，然后用法蘭連接，在機(jī)筒內(nèi)部裝配上可以更換的合金無縫鋼管， 壁厚查表 139 得（ 40～45） mm ，取 mm40?? 。 襯 套 也 采 用 分 段 的 形 式 ， 襯 套 壁 厚mmD ）（）（ ~~ ?，為加工方便取 mm12 。為防止襯套和機(jī)筒 可能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在襯套與機(jī)筒間常用制動(dòng)套或制動(dòng)銷加以緊固。 加料口的設(shè)計(jì)： 加料口的結(jié)構(gòu)必須與物料的形狀相適應(yīng)，使被加入的物料能從料斗或加料器中無間斷地自由流入，所以本加料口在其右口壁開斜角，一般為?15~7 或稍大于此值，加料口的形狀（俯視）為矩形，其長邊平行于軸線，長度約為（ ～ ） *D=（ 117～ 162） mm 機(jī)筒與機(jī)頭的聯(lián)結(jié)方式： 考慮結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，工作可靠，便于裝拆等因素，故采用螺釘聯(lián)結(jié)。 螺桿與料筒的間隙δ： 其大小影響擠出機(jī)的生產(chǎn)能力和物料的塑化。δ值大，熱傳導(dǎo)差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生產(chǎn)效率也不會(huì)高。但δ小時(shí)，熱傳導(dǎo)和剪切率都相應(yīng)提高。但δ過于小，就易引起物料降解，按經(jīng)驗(yàn)取mmD ）（）（ ~~ ??? 沈陽化工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位說明書 第二 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 螺桿與機(jī)筒材料的 選擇及校核 螺桿和襯套的材料均選用： AlAMC or38 。 機(jī)筒的材料選用： 鑄鋼 。 螺桿強(qiáng)度校核 ： （ 1） 機(jī)頭壓力 機(jī)頭P ： 機(jī)頭壓力是由于旋轉(zhuǎn)的螺桿對(duì)物料所作用的作用力的反壓力。同時(shí)，由于螺槽容積的漸變和機(jī)頭、口模、分流板等阻礙物料的正向流動(dòng)，使物料通道中產(chǎn)生了壓力梯度，因此在機(jī)頭區(qū)域產(chǎn)生了壓力— 即機(jī)頭壓力。 在不同 的情況下，機(jī)頭壓力分布是復(fù)雜的。一般按試驗(yàn)中的多點(diǎn)測量來確定。查表 138， 2/500~300 cmkgP ）（機(jī)頭 ? 取 2/300 cmkgP ?機(jī)頭 （ 2） 軸向力 zP ： 螺桿的軸向推力由兩部分組成，一部分是 機(jī)頭處的物料作用于螺桿端面上總壓力 1P ；另一部分 是在擠出時(shí)由于動(dòng)載荷產(chǎn)生的附加壓力2P ，因此軸向力 21 PPPz ?? 的合力。由于 1P 、 2P 不易求，故按經(jīng)驗(yàn)公式： kgDPP 7 5 9 04 0 04 221 ?????? ?機(jī)頭 （ 32） kgPP )6 8 ~8 4 (7 5 9 0)~1 2 ()~1 2 ( 12 ????取 kgP 302 ? kgPPP z 2203019021 ????? （ 3） 由軸向 力 zP 產(chǎn)生的正應(yīng)力 c? ： ）（）（2022c4~ddDPsz???? ??? （ 33） )()~( 2022dd DP sz ???? 222 2 /64 4. 53~)( 9220)~( cmkg）（????? cmd cmd s —螺桿冷卻水孔直徑，——— ，—螺桿最小端面的根徑———0 （ 4） 由螺桿自重 G 產(chǎn)生的彎曲 應(yīng)力 b? ： 沈陽化工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位說明書 第二 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) )1()()1(322432243 cddDLcdLGWMsssbbb ???????? ??? （ 34） )( )(225 43322?? ?????? 2/ cmkg? kgGcmWcmkgMbb—螺桿自重，————抗彎截面模量，————螺桿自重產(chǎn)生的彎矩———3, ? ?? ???? LdDG s 2)(16 ?材取—螺桿材料的比重，鋼———? （ 5） 由扭矩 tM 產(chǎn)生的剪應(yīng)力 ? ： )1(169 5 5 0 043m a xm a xcdnNWMsst??????? ??? （ 35） ???????? )1(108 6 43m a x m a x5 cdn Ns 2435 / 4 1%84)( 30108 6 cmkg???????? ssddcrnKWNcmW0m a xm a x3m in—————擠出機(jī)的傳動(dòng)效率————螺桿轉(zhuǎn)速，————擠出機(jī)電機(jī)功率，————抗扭截面模量，———? （ 6） 螺桿的總應(yīng)力 r? : M p acmkgr 7 2/8 5 7 6 4 149 5 04 22222 ??????? ??? 式中 b??? ?? c （ 36） 查表得 螺桿 材料的許用應(yīng)力 ? ? M p an yy 3 4 5 0 ??? ?? —螺桿的安全系數(shù)————螺桿材料的屈服極限———yyn? 得 ? ??? ?r ，故螺桿強(qiáng)度滿足要求。 沈陽化工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位說明書 第二 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 機(jī)筒強(qiáng)度校核：