【正文】 accepted 29 March 1999 致謝 畢業(yè)設計是對大學知識的總結，是對知識的全面檢驗，是從學校過度到工作崗位的橋梁。我認為畢業(yè)設計是將基礎知識應用到專業(yè)知識， 將專業(yè)知識應用到具體工程實踐的過程。通過此次畢業(yè)設計的訓練深刻體會到工程技術人員的艱辛，同時領會到將理論知識運用到實踐中，是大學四年來知識的全面升華。因此，通常按工作面上的壓力進行條件性的強度校核。所以根據(jù)材料力學及機筒幾何尺寸可知，在內壁 ()brr? ，徑向及切向應力都達到最大值，即： 22122 2 221 (1 )t PR RR R r? ??? （ ） 2221m a x 222122222()50 0 (8. 5 6. 5 )8. 5 6. 519 08 /m axtP R RRRkg cm? ???????? （ ） 21max 22212222500 /maxtPRRRkg cm? ?????? （ ） 式中 1R 、 2R 分別為機筒內徑與外徑（毫米）。由圖 可見，沿螺桿徑向所受的壓力大小相等，方向相反，因而相互抵消。 以上幾種方法各有特點，在選用時，既考慮擠出機的恒轉矩特性和調速范圍，又考慮到它們所傳遞的功率大小及效率，制造維修，控制系統(tǒng)的配置，偉動的可靠性和成本問題。 ② 直流電機實現(xiàn)無級 速速 其特點有調速范圍廣，啟動平穩(wěn)的優(yōu)點。 擠出機的螺桿的調速范圍的確定很重要。在設計時參考《塑料機械設計圖集》，通過在機筒兩端的結構改進來保證螺桿與機筒的對中性。 40Cr 鋼經(jīng)過渡鉻（一般鍍其深度為 ~）后的抗磨性和抗腐蝕性能大大提高。因此對材料的性能應該滿足如下要求： （ 1） 機械強度高 在選擇材料時時，要求有足夠的機械強度，以保證設計和使用上的要求。 第 機筒和螺桿的材料選擇以及對中性的確定 螺桿和機筒在擠出機擠出時受到高溫、高壓的作用。為防止產(chǎn)生襯套與機筒相對運動，在襯套與機筒之間常常裝有止動鍵獲止動銷（見圖 ）。襯套可制作成整體式或分段式的形式。一般專業(yè)制造廠用的比較多。 表 國內外部分排氣擠出機螺桿的參數(shù) sD L/ sD 1L 2L 3L 4L 5L 6L 7L 8L 0h 1h vh 2h 30 18 2 3 2 45 25 5 4 3 1 5 1 5 6 2 3 2 60 18 3 8 3 11 110 20 18 9 18 9 115 26 9 1 4 1 6 1 4 18 4 150 24 5 5 16 3 150 27 12 1 15 4 20 60 30 9 3 4 1 4 2 7 9 3 90 24 9 2 3 1 4 1 4 11 3 90 24 7 2 5 1 4 1 4 11 3 60 24 9 5 5 7 2 60 46 4 1 5 2 4 8 3 115 24 6 1 2 2 5 12 3 第 機筒的設計 螺桿和機筒共同組成了擠出機的擠壓系統(tǒng)。 ③ 第一、二壓縮段長度 因物料在第二壓縮段 中已熔融，故第二壓縮段長度一般不大于 2 sD 。當氣體從熔融物料中排出時，必須克服熔體表面的張力和氣體從熔體向表面擴散的阻力。 根據(jù)資料介紹， 1h ? sD 左右，對一般排氣擠出機來說，可取 K? 。 在確定螺桿的長徑比時，應注意到，如選得太小，則物料在第一階中有可能達不到基本塑化的程度，這將影響到排氣效果。 （ 3） 螺桿的螺槽深度 H 和壓縮比 I:螺桿的螺槽深度是指螺紋的外半徑與其根部半徑之差 。 螺桿的臨界轉速 在無旁壓輥的顆粒加料擠出機中，當轉速過高時，會使進料困難，甚至加不進料。 功率與轉速的關系 隨著轉速的增加，功率也隨著增加，但功率隨轉速增加的速率是逐漸下降的。e — 螺峰的軸向寬度， m 。動壓軸向力要精確計算是困難的，以下的是半經(jīng)驗公式： ( ) 239。 排氣擠出機的驅動功率應為一、二階螺桿所消耗的驅動功率之和，即 I IIN N N?? （ ） 式中 N — 排氣擠出機所消耗的驅動功率（千瓦） IN — 排氣螺桿第一階所消耗的驅動功率（千瓦） IIN — 排氣螺桿第二階所消耗的驅動功率（千瓦） 在計算 IN 、 IIN 時，可參考普通螺桿的驅動功率的計算方法進行。 ⑤ 機頭壓力的計算 膠料在擠出機內流動的過程中，由于受到機頭內腔流道的阻力和螺桿的壓縮作用，使機筒內膠料的壓力 有加料口開始沿膠料流動的方向逐漸升高，到螺桿頭部 附近達到最大值，該值習慣上稱為機頭壓力?；旌腺|量好表明制品的各點的性能均勻性好。其中的一個標準就是生產(chǎn)能力 Q 和螺桿 n 的轉速之比，稱為比流量 Q/n。傳動系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)是為了保證擠出機正常工作服務的。 ② 傳動系統(tǒng) 其主要作用是驅動螺桿，保證螺桿工作過程中、所需的扭距和轉速。排氣段的長度不宜太長，太長不僅增加了螺桿的總長，同時增加了冒料的危險。對要求擠出物中所含揮發(fā)物極限值比較高的可采用自然排氣，這樣不易冒料，對提高產(chǎn)量有利。假如第二根螺桿的擠出能力大于第一根螺桿，則排氣擠出機擠出不穩(wěn)定，影響擠出質量，因此要使排氣擠出機能正常工作，這兩根螺桿的擠出能力，在轉速相同的條件下，必須相等。 （ 4） 尾部排氣擠出機 圖 尾部排氣式擠出機 圖 所示尾部排氣擠出機的特點是其螺桿有較短的壓縮段，且排氣口不開設在機筒上，而開在排氣段的螺桿上，氣體是從排氣口經(jīng)開在螺桿中心的孔中從螺桿尾部排出的，故稱其為尾部排氣擠出機 。多階排氣擠出機比二階排氣擠出機多若干段排氣程序，因此可以滿足某些物料加工的特殊要求，在一般的情況下，當工藝上只需要排除物料中所含的不凝性氣體和揮發(fā)物時，采用二階排氣擠出機（一次抽氣）已足夠有效，故目前用得較多的是二階排氣擠出機。 排氣擠出機是在擠出成型制品過程中，能夠用來排除物料中所含的水分、溶劑、剩余單體、不凝性氣體及在成型溫度下能揮發(fā)的低聚物的一種擠出設備。加料口膠料由兩只轉矩加料輥施以壓力，并產(chǎn)生反壓力，當進入加料口的膠料過多時，轉矩加料輥就減速，當進入加料口的膠料減少時，轉矩輥就增速，當進入加料口的膠料適量時，則轉矩輥就恢復保持正常速度，多供給的膠片遇厚薄不勻時，轉矩加料裝置能自動加以控制，以達到均勻加料，提高膠料壓出精度，其誤差可由 。國內外常用的是由電機通過減速裝置帶動螺桿進行無級調速傳動，國外多用直流電機變速傳動，而國內則多用整流子電機變速傳動。 銷釘式冷喂料擠出機的主要優(yōu)點還表現(xiàn)在：銷釘防止膠料在機筒表面打滑，可提 高和穩(wěn)定產(chǎn)量，較一般冷喂料擠出機相比，產(chǎn)量約提高 10%，對于較易加工的膠料和較難加工的膠料，產(chǎn)量差別很?。豢山档蛿D出機的溫度，出口處擠出膠的溫度較一般冷喂料擠出機低 1015℃ 。近十多年發(fā)展最快的是機筒銷釘式冷喂料擠出機。 （ 3） 全程透明視窗單螺桿擠出機 這種機型主要用于科學研究和螺桿結構優(yōu)化試驗之用，其特點是機筒兩邊交錯設置透明玻璃視窗，可以在正常擠出條件下，觀察拍攝物料在機筒內的形態(tài)變化過程。由于熔體可在較小的剪切作用 下進行熱量的擴散和均化，故可適用于熱敏性塑料和需脫揮的物料擠出。主要結構型式為銷釘型和 DIS 型。分離型螺桿的熔體溫度、壓力和流率波動小，擠出量大。 常規(guī)型單螺桿擠出機，易操作、造價低，因此在聚合物加工工業(yè)得到廣泛的應用。 與其它成型方法比較，聚合物的螺桿擠出成型法具有一些突出的特點，如：生產(chǎn)過程連續(xù)；生產(chǎn)率較高；適用范圍廣，其不僅能用于加工幾乎所有的熱塑性塑料制品，而且也能用于擠出一些熱固性材料。據(jù)統(tǒng)計，全世界 60％以上的產(chǎn)品是采用螺桿擠出法來加工的。 螺桿擠出機的分類，目前最通常是按螺桿數(shù)目分為：單螺桿擠出機，雙螺桿擠出機和多螺桿擠出機。但由于常規(guī)型單螺桿擠出機存在上述許多的不足，如今正逐漸被新型單螺桿擠出機所取代。該螺桿屬高剪切元件，通常僅適用于聚烯烴物料。變流道型螺桿雖然制造麻煩，但塑化、混合質量好，尤適于加工難以熔融的塑料。 （ 2） 排氣式單螺桿擠出機位置開有排氣口和抽真空系統(tǒng)。 冷喂料擠出機的優(yōu)點：省掉預熱膠料的熱煉 機及相應的供膠裝置；減少操作人員、設備占地面積、空間、維修、動力和冷卻水的消耗。 銷釘式冷喂料擠出機 銷釘式冷喂料擠出機的結構是從徑向向機筒插入成排的銷釘，銷釘端部幾乎達到螺桿紋的底部，插有銷釘部位的螺紋開有環(huán)形溝槽（切口）。為此，需選用冷喂料排氣擠出機，它可將擠出膠中的氣體基本排除，保證制品在常壓硫化時不致產(chǎn)生氣孔。 為提高擠出制品質量的穩(wěn)定性，擠出機除要求螺桿設計良好和傳動系統(tǒng)平穩(wěn)外，穩(wěn)定的喂料和正確溫度控制也是十分重要的。 （ 1） 汽車用散熱器膠管的制造 （ 2） 工業(yè)制品小膠條的制造 （ 3） 擠出連續(xù)硫化的橡膠制品 （ 4） 由擠出機取代壓延機 第 2． 2節(jié) 排氣擠出機簡介 在 用普通螺桿擠出機加工制品時，要出去原料中所含的氣體和水分等，一般通過兩種途徑：一種是先將原料進行預熱煩躁處理；另一種是靠物料在機筒中通過螺桿的擠壓作用返回加料段，并從加料口逸出。這兩個問題是矛盾的統(tǒng)一，為了避免產(chǎn)量波動，螺桿的第二計量段必須充滿熔體，并保持足夠的壓力，這就很可能會把熔體擠回排氣區(qū)，充滿排氣段，導致冒料；相反，威力防止排氣口堵塞，保持有效 的排氣效率，就必須使排氣段不充滿熔體，即希望熔體能盡快從第二計量段通過機頭擠出，這往往又會使擠出量波動，因此，設計時要兼顧二者，設法達到平衡。但這種機臺的機筒形狀復雜，熱處理加工時容易變形，而且螺桿上的反螺紋制造亦較難，在機筒上也不易布置加熱冷卻裝置，它不適于加工熱敏性塑料，但易于安裝調壓裝置。排氣段可以看成是第二根螺桿的加料段。設計者應根據(jù)材料的性能和最終所需達到的條件進行結構設計。如設計排氣擠出機，假如把加料段的進料能力提得很高，排氣段的排料能力達不 到要求，結果，螺桿轉速愈高，排氣口處的冒料量就愈大。由于本人知識結構的局限，對聚合物加工、高分子材料、高分子材料加工機械設計及流體動力學等理論和設計實踐還有許多認識不足，懇請各界師長、學人和朋友批評指正。 ② 控制主輔機的溫度、壓力、流量和制品的質量。不同規(guī)格的螺桿 的指標不一樣。 ③ 擠出物的質量 擠出物的質量包括外觀質量、擠出物的混合質量、擠出物的擠出溫度在徑向上的 溫度差值、溫度隨時間波動的軸向溫差、擠出的壓力波動等方面的內容。這兩種差值太大容易使制品尺寸不均、變形、甚至造成局部過熱分解，降低制品的性能。 因為本設計中為冷喂料濾膠機，機頭壓力主要用于螺桿、機筒及其它一些零件的校核時使用，為了安全起見，將機頭壓力假定為 50MPa。 12p p p=+ () 式中： p — 軸向力， N； 1p — 靜壓軸向力， N； 2p — 動壓軸向力， N。 247。下面是一些影響轉速的因素。但 n 過高，發(fā)熱量過大，當冷卻不好時，容易發(fā)生早期硫化。 排氣擠出機螺桿轉速與螺桿長徑比有一定的關系，螺桿長徑比大，轉速允許范圍大，以保證膠料在擠出機內停留足夠的時間。 （ 1） 長徑比 整條排氣螺桿的有效工作長度 L 與螺桿的直徑 sD 的比值即為排氣螺桿的長徑比（ L/ sD ）。式中 sD 是螺桿直徑（厘米）， K 是系數(shù)。因此在選取和計算這兩段的壓縮比時，應根據(jù)它的所處的狀態(tài)和所對應的物料密度來考慮。在一般情況下，其長度約為螺桿全長的 5358%，最長亦不超過全長的 2/3。對于長徑比較大的螺桿，這一百分比還可取得大些。 普通擠出機機筒的結構形式常見的有三種，分別為：整體式機筒、分段式機筒 和雙金屬機筒。 這種機筒的主要缺點是分段太多時難以保證各段的對中；法蘭聯(lián)結處影響了機筒的加熱均勻性。過松的配合間隙，擠出機在工作式會出現(xiàn)襯套相對于機筒的移動或轉動，同時也不利于 傳熱。這種機筒的特點是合金層與機筒的基體結合的很好，且沿機筒軸向長度上的結合較均勻，既沒有剝落的傾向，也不會開裂，還有機好的滑動性能。且螺桿的螺棱的頂面和機筒的內表面受到刮磨，不斷加大了螺桿與積筒之間的間隙，影響了螺桿的工作性能。 （ 4） 取材容易，成本低。由于螺桿和機筒之間間隙的存在，因此一般不同心度所造成的影響較小，而不垂直度造成的影響較大。 （ 2） 擠出機 對螺桿轉速的要求 螺桿轉速一般在一定范圍內要求到達無級調速，以滿足擠出機的產(chǎn)量和質量的要求，以及使主輔機能更好的配合。因此，采用它作原動機時，可保證有較