【正文】 減速器各軸動 力參數(shù)的計算 各軸轉(zhuǎn)速的計算 14701?n r/min ??? inn r/min ??? inn r/min ?wn r/min 各軸輸入功率的計算 30?dP Kw ????? ?dPP Kw ????? ?PP Kw ????? ?PP Kw 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計算 N 鑒于本設(shè)計中需要的加熱溫度為 300 度，所以選取鑄鋁加熱器， 鑄鋁電加熱器是以管狀電熱元件為發(fā)熱體，用優(yōu)質(zhì)鋁合金材料為外殼經(jīng)壓鑄成型的電加熱器，其使用溫度一般在攝氏 150～ 450度之間可廣泛應(yīng)用于塑料機(jī)械、模頭、電纜機(jī)械、化工、橡膠、石油等設(shè)備上。摩擦剪切產(chǎn)生熱量的大小會隨著物料的向前移動而逐漸增大，這就是擠出機(jī)把加熱冷卻系統(tǒng)分段設(shè)置的原因。加料方式分為重力加料和強(qiáng)制加料。 查 出 η a =440 MPa。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 固相比熱容 Cs =2512 J/（ kg．℃）； 液相比熱容Ｃ m ＝ 2345 J/（ kg．℃）； 固相熱導(dǎo)率 ks =(m.℃ )。 采用這兩種螺頂結(jié)構(gòu)之后，雖然能減少螺桿和機(jī)筒的磨損，但是由于平均螺棱間隙δ加大，漏流量也將增大 20%左右。過大的螺棱寬還會較少螺槽的容積。在之間。因此，在螺槽底部便容易形成一層滯流，在螺紋推進(jìn)面、后面也會形成類似的滯流。 表 螺桿三段長度分配 塑料類型 加料段 L1 壓縮段 L2 計量段 L3 無定性塑料 結(jié)晶型塑料 20%～ 30% 40%～ 60% 45%～ 50% （ 2～ 5） D 25%～ 30% 30%～ 45% 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 表 螺桿長徑比有增大趨勢 綜上 所述，螺桿各段的長度為，加料段 1L =4 D=600mm、壓縮段 2L =10D=1500mm、計量段 3L =6 D=900mm。計算時可以現(xiàn)令機(jī)頭壓力 p=15MPa。 從熔體輸送理論的生產(chǎn)率公式可以看出：計量段愈長，相應(yīng)的壓力流 Qp 和漏流 QL 都愈小，擠出機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)率便俞高。）、熱導(dǎo)率低（），因此，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 其開始熔融點(diǎn) A 要比高密度聚乙烯（熔點(diǎn)，熱導(dǎo)率）和聚苯乙烯要晚得多。對結(jié)晶型材料來講，還需加上熔融潛熱λ（無定形塑料沒有這一項(xiàng)）。因此如果壓縮段 L2 很短，實(shí)際上很難保證這部分結(jié)晶型塑料正好在壓縮段上開始熔融并完成完全熔融過程。在此過程中，塑料體積也逐漸變小。雖然出現(xiàn)過雙頭螺紋的螺桿加料段，但考慮兩個原因，多頭螺紋仍然用的很少。 HH?? （ ） 根據(jù)上表 取壓縮比為 ， 得 ： mmHH 31 ????? ? 螺距和螺紋升角的確定 對單頭螺紋，螺距 S、螺紋升角φ和螺紋直徑 D 之間有下 述關(guān)系： S=? Dtanφ （ ） 顯然在螺桿直徑已知以后，螺距和螺紋升角只要決定一個，另一個也就 確定了。后者指的是塑料在加料時的松密度和受熱熔融后的密度之比。按 DarnellMol 理論的固體輸送生產(chǎn)率公式加料段 H1增加后固體輸送生產(chǎn)率會提高。螺桿直徑較大者， k 值應(yīng)選擇較小，螺桿直徑較小者， k 值應(yīng)選擇較大；熱穩(wěn)定性較好的塑料 k 較小，熱穩(wěn)定性較差的塑料 k 值較大；當(dāng)螺桿長徑比較大時， k 值可以選擇較大。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 表 各塑料的最大速率 本設(shè)計加工物料為聚苯乙烯（ PS），根據(jù)表格取γ =93 1?S 由 公式3HD??? （ ） 得 mmDH 593 1 5 01 4 1 533 ???? .?? 以上從擠出質(zhì)量的觀點(diǎn)分析了計量段螺槽深度 3H 的影響，這種觀點(diǎn)是確定計量段螺槽深度的主要方法，用這種方法確定的計量段螺槽深度基本上滿足了對計量段螺槽深度的要求。 從混合效果上來講，計量段槽深較小時，混煉程度較高，制品比較均勻。 螺槽深度和 壓縮比的確定 螺槽深度是很重要的參數(shù)，我們可以從制品的質(zhì)量與產(chǎn)量兩方面來分析。因此，螺桿設(shè)計是擠出理論最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。結(jié)合本設(shè)計得要求和螺桿的形式，機(jī)筒選擇整體式。機(jī)筒體用鑄鋼或普通碳素鋼制造，而機(jī)筒的內(nèi) 襯套用滲碳合金剛制造。一般小直徑擠出機(jī)的機(jī)筒，包括有溝槽的加料段 部分。 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。如果擠出機(jī)要擠塑不同材料的多種制品，就應(yīng)選擇螺桿具有較大得通用性。螺桿是擠塑生產(chǎn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)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。 （ 4） 擠出機(jī)必須滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和系列型譜中關(guān)于擠出機(jī)布局方面的規(guī)定。單螺桿擠出機(jī)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(yīng)特殊加工需要的螺桿機(jī)筒結(jié)構(gòu)，則成為大家爭相研發(fā)的重點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步以及人們對螺桿認(rèn)識的提高，多種不同的擠出機(jī) 結(jié)構(gòu)形式陸續(xù)面世。 以上介紹的幾種單螺桿擠出機(jī)，可以說是當(dāng)前中國市場具有一定代表性的產(chǎn)品。尤其是各雙螺桿擠出機(jī)廠家紛紛推出往復(fù)螺桿擠出機(jī)。雙螺桿擠出機(jī)用于玻纖增強(qiáng)配混時，若玻纖含量超過 45%， 加工就會變得相當(dāng)困難。 手提式擠出機(jī) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 北京化工大學(xué)成功開發(fā)一種超高速微型手提式單螺桿擠出機(jī)。正因?yàn)槿绱?，行星式齒輪擠出機(jī)常常用于硬質(zhì)和增塑 PVC 配料的擠出或配混。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(jī)筒嚙合。有些雙螺桿擠出機(jī)的功能與單螺桿擠出機(jī)非常相同。由于雙螺桿擠出機(jī)的產(chǎn)量高，混合性能優(yōu)于常規(guī)單螺桿擠出機(jī)，普遍采用積木式結(jié)構(gòu)易于根據(jù)不同材料進(jìn)行調(diào)整，因此成為擠出加工市場的主導(dǎo)力量。 多螺桿擠出機(jī) 雙螺桿擠出機(jī) 雙螺桿擠出機(jī)又包括平行雙螺桿擠出機(jī)和錐形雙螺桿擠出機(jī)。用于橡膠擠出的工業(yè)機(jī)器早在 19 世紀(jì)下半葉即已間世。這顯然增加了排氣擠出機(jī)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(jī)即可作為常規(guī)非排氣擠出機(jī)。模頭壓力由模頭產(chǎn)生而不由擠出機(jī)產(chǎn)生。然而，螺桿的幾何段由設(shè)計確定，不因操作條件的變化而變化。機(jī)簡靜止而蟬桿旋轉(zhuǎn)。第二段連接進(jìn)料段和計量段。其主要優(yōu)點(diǎn)為成本較低、設(shè)計簡單、堅固而可靠、以及滿意的性能成本比。 關(guān)鍵詞 單螺桿 ；擠出機(jī)； 塑料成型機(jī)械 ； 擠出原理； 塑料成型工藝 。而擠出成型又是塑料成型加工的重要成型方法之一。Extrusion principle。最末段 (最靠近模頭 )的螺槽通常較淺。通常物料靠重力由加料斗流入擠出機(jī)機(jī)筒。必須指出，塑化段起點(diǎn)通常不是壓縮段起始點(diǎn)。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。因而．排氣擠出機(jī)能連續(xù)從聚合物中連續(xù)排除揮發(fā)物。二級擠出螺桿有被釋壓 /排氣段所分隔的兩個壓縮段。這些擠出機(jī)用來輥煉機(jī)或其它混煉裝置的熱料喂料。盡管各個廠家仍然存在技術(shù)含量與實(shí)力的差別，不能否認(rèn)的是雙螺桿擠出機(jī)在中國的發(fā)展已相當(dāng)成熟，尤其是在中小型機(jī)市場。各種雙螺桿擠出機(jī)之間的 差異頗大于單螺桿擠出機(jī)之間的差異。 這種擠出機(jī)看起來類似單螺桿擠出機(jī)，實(shí)際上，進(jìn)料段與標(biāo)準(zhǔn)單螺桿擠出機(jī)的相同。相對于機(jī)筒長度而言，機(jī)筒、太陽螺桿和行星螺桿的螺旋形 設(shè)計表面積大。多數(shù)情況下，裝備有后續(xù)排氣段以便進(jìn)一步降低溶劑含量。 超微型擠出機(jī)的研究開發(fā)，存在許多一般設(shè)備設(shè)計加工過程中難以想像的困難，據(jù)介紹，該設(shè)備開發(fā)的關(guān)鍵在于微型擠出機(jī)的加料、排氣、實(shí)現(xiàn)低溫擠出輸送等問題的解決。磨盤擠出機(jī)可以通過調(diào)整磨盤組合以適應(yīng)不同高填充材料，如玻纖增強(qiáng)、磁性塑料、導(dǎo)電材料、新型陶瓷等物料的擠出加工。用于玻纖增強(qiáng)物料加工時，玻纖的添加量可以達(dá)到 50%以上，特別適于高填充物料的加工，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 具有非常廣闊的市場前景。但是，單螺桿擠出機(jī)作為一種基本的塑膠加工設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，而且具有更大的設(shè)計靈活性。從成型設(shè)備來看，國產(chǎn)主機(jī)基本上以錐形雙螺桿擠出機(jī)和單螺桿擠出機(jī)為主，技術(shù)較成熟，市場銷量最大，但這類產(chǎn)品的通用規(guī)格已供大 于求，只能維持在市場頂峰期的 50%~60%左右。如擠出機(jī)的加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率、和經(jīng)濟(jì)性等等。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。 （ 2）機(jī)頭模具的阻力對螺桿結(jié)構(gòu)尺寸的影響 螺桿螺紋的均化段得的螺槽深淺與機(jī)頭阻力大小要匹配選取，機(jī)頭阻力大，這段螺紋槽要淺些；反之，當(dāng)阻力小時，螺槽就應(yīng)深些。 （ 2）新型螺桿 與普 通螺桿比較，就是在螺桿的不同部位上設(shè)計了非螺紋元件，以改進(jìn)塑料得混合、熔融塑化質(zhì)量和縮短擠塑生產(chǎn)時間。 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計選擇，應(yīng)該是在保證其工作強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，注意考慮它有黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 利于被擠塑物料的塑化，結(jié)構(gòu)形式方便機(jī)械加工；同時能得到較高的精度；再一點(diǎn)是要盡量節(jié)省一些較貴重的合金鋼。由于中間要用法蘭盤連接，則對機(jī)筒加熱得均勻性，連接部分要受影響。 本章小結(jié) 介于機(jī)筒和螺桿得配合工作，組成了擠出機(jī)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。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(jié)晶高分子，熔點(diǎn)達(dá)到 270℃。本設(shè)計中螺桿的有效長度為： L=20D=20 150=3000mm 普通螺桿全長分為三段，即加料段 L1 、壓縮段 L2 和計量段 L3,計量段有時也叫均化段。 由此可見，螺槽深度較淺時，物料層內(nèi)部會產(chǎn)生較多的熱量。再加上這類塑料的成型溫度范圍比較窄，粘流溫度 Tf 和分解溫度 Td 比較接近 （如硬聚氯乙烯加工溫度范圍為 150℃～ 190℃，其范圍僅 40℃），熱穩(wěn)定性較差，強(qiáng)烈的內(nèi)摩擦將使它們過熱分解甚至燒焦。設(shè)計時，還可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（ ）來決定螺槽深度 H3 。 圖 螺槽系數(shù) K 的確定 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可以來校核，當(dāng) 3H =5mm 時 k 的取值為 在 k=～ 范圍內(nèi)。 實(shí)際上，加料段槽深是根據(jù)螺桿壓縮比和計量段槽深來確定的。根據(jù)螺桿國內(nèi)外的資料統(tǒng)計如下： 表 常用螺桿的幾何壓縮比 塑料 ε 塑料 ε HPVC（粒料） HPVC（粉料） SPVC（粒料） SPVC(粉料 ) PE PP PS CA PMMA PET （ 2～ 3） 3～ 4（ 2～ 5） ～ （ 3～4） 3～ 5 3～ 4 ～ 4（ ～4） 2～ （ 2～ 4） ～ 2 3 ABS POM PPO PC PSF PSF PA6 PA66 PA1010 （ ～ ） 4（ ～ 4） 2（ 2～ ） ～ 3 ～ 3 ～ 4 ～ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 幾何壓縮比一般用下式計算： 3311)( )( HHD HHD???? （ ） 式中， H1 和 H3 分別為螺桿加料段第一個螺槽深和計量段最后一個螺槽深。這也是為什么當(dāng)前的螺紋升角都在 17 0 ～ 300 范圍之內(nèi)的原黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 因。 三段式螺桿長度的確定 熱塑性材料分為無定型和結(jié)晶型兩大類。但是，結(jié)晶型材料在冷卻過程中都不可能完全結(jié)晶，存在著一定的結(jié)晶度。因此，加料段 L1 也應(yīng)該有足夠的長度。但由于計算過程比較復(fù)雜，所以至今為止，在決定加料段 L1 的長度時，還必須參考實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式。 Martin〔 2〕將塑料堪稱牛頓型流體，根據(jù)混煉理論，表征計量段螺槽中混煉程度的關(guān)系式可以導(dǎo)出： )1( )( 33 aH aLM ??? （ ） 式中， 3L 和 3H 為計量段長度和深度， a 為截流比， a=QpQd。目前，有些螺桿的計量段長度甚至達(dá)到了螺桿全長的 50﹪ .但是，過長的計量有可能導(dǎo)致已熔融物料溫度不斷升高，這對那些易于分解的熱敏性塑料，如 PVC 等未必有利。此外，計量段長度又與螺桿總的長徑比關(guān)系很大，尤其是和計量段螺槽深度 H3 的關(guān)系很大（成立方關(guān)系，參考式（ ），任何影響槽深 H3 因素都會反過來影響計量段長度 L3 。 圖 螺紋斷面形狀 a— 矩形斷面 b— 鋸齒型斷面 圖 螺槽