塑料機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(存儲版)
【正文】 料段開設(shè)軸向淺溝槽的新型機(jī)筒。 解：1）徑向應(yīng)力計(jì)算：σ p =500 （kgf/cm2）2)切向應(yīng)力：σtmax = p(Da2+Db2)/ (Da2Db2) =500(252+152)/(252152) =1060（kgf/cm2）3)軸向應(yīng)力：σa = pDb2/(Da2Db2)=500152/(252152) = 280（kgf/cm2）4）復(fù)合應(yīng)力：σ=1/2[（στσt）2+（σtσa）2+(σaστ)2]= 1350[σ]=2830（kgf/cm2）∴機(jī)筒強(qiáng)度足夠。 螺桿頭設(shè)計(jì)：螺桿頭裝配圖1 前料筒； 2止逆環(huán)； 3料筒 螺桿頭的結(jié)構(gòu)形式較多，在這里我們只介紹較為常用的帶普通止逆環(huán)的螺桿頭，如圖所示的符號，各部尺寸按下述選?。? 1）圓錐角 α=30~60176?？捎糜诖笾行蜋C(jī)上。4）纖維素樹脂用的噴咀 噴咀有較長的過渡錐孔和圓柱孔，利于物料有序通過。 二 計(jì)算說明書應(yīng)由指導(dǎo)教師填寫意見、簽字后，才能進(jìn)行答辯；經(jīng)答辯組簽署意見后，連同設(shè)計(jì)圖紙一并交系（部）保存?zhèn)洳椤?）尼龍噴咀尼龍噴咀出口小，約為1mm,孔長3mm左右，入口錐度小僅有20~30176。 σ= （K21）≤[σ] 式中： Pi注射壓力 （Mpa） [σ] –機(jī)筒材料許用應(yīng)力 （Mpa） 3）加熱功率 N （KW） N= 0. 15 Qp Qp 塑化能力 （kg/h） 例：桿徑為D=42 mm，最大轉(zhuǎn)速這n=200 r/min,計(jì)算塑化能力 Qp=55kg/h,計(jì)算該規(guī)格注射機(jī)的機(jī)筒加熱功率為 N= 0. 15 55= （KW） 實(shí)測使用功率為8 KW. 4）配合精度： 雖然國家已有標(biāo)準(zhǔn)，從使用情況，我們推薦按下表較合宜：螺桿直徑 mm≥15~2525~5050螺桿直徑公差帶代號e8d9c9機(jī)筒公差帶代號 H9 機(jī)筒與噴咀體連接結(jié)構(gòu)型式 機(jī)筒與噴咀體連接結(jié)構(gòu)型式主要有螺紋連接和法蘭連接兩種型式，最常用的是后種，螺紋連接只用于超小型機(jī)上，這里不予講述。一般按經(jīng)驗(yàn)公式確定： H3=（~）D （cm）對大直徑桿（大于90mm）的可取小值，槽深不宜大于6mm .2）加料段槽深 H1：它直接影響壓縮比ε與螺桿的強(qiáng)度。 加料口多為矩形，其長邊平行于螺桿軸線，若采用強(qiáng)制加料，則多為圓形。三 ） 新型螺桿的應(yīng)用 常用的新型螺桿多是復(fù)合型，如下圖所示：其中有屏障段，又有銷釘混煉段同時(shí)使用。 （二） 銷釘螺桿設(shè)計(jì)1） 銷釘段位置確定 一般分兩種情況，一是在螺槽中設(shè)置銷釘，可設(shè)在壓縮段的末端或在均化段上，具體位置可根據(jù)加工條件確定，如圖中所示的位置；即可設(shè)在距桿頭部2D，二是設(shè)置銷釘混煉段，一般高設(shè)在均化段的末端2~4D左右的無螺紋芯軸表面。H3∴Bmin= (~) （te）文獻(xiàn)介紹： 通常取G=~ ,即剪切棱小于螺桿外徑尺寸。（一） 屏障型螺桿設(shè)計(jì)：據(jù)有關(guān)資料介紹，設(shè)計(jì)合理的屏障型螺桿，比同規(guī)格的擠出機(jī)擠出量可增加30%以上，出料溫度降3~20℃效果較為顯著是。螺桿轉(zhuǎn)速提高是有一定限度的。在固體床破碎后，機(jī)筒內(nèi)的壓力產(chǎn)生不規(guī)則變化，使螺桿受力不均勻易產(chǎn)生掃膛；此外，固體床破碎后，螺棱側(cè)面沒有足夠的熔膜對螺棱頂面與筒之間進(jìn)行充分的潤滑，也易產(chǎn)生掃膛。 （二）熔融段存在的問題 由于熔融理論是建立在理想的條件下，而實(shí)際生產(chǎn)的擠壓過程并非按理想的狀況進(jìn)行的，且與螺桿參數(shù)、工藝條件及前后兩段的機(jī)能有關(guān)系的，主要存在的問題有： A 沿螺槽方向的螺桿底徑的錐度和熔融段長度L2如果不適應(yīng)一固體床分布函數(shù)X/W時(shí)，就會產(chǎn)生壓力波動和擠出量的波動。也即是受到壓、扭、彎聯(lián)合作用下的復(fù)合力，因此，歸結(jié)為壓、扭、彎聯(lián)合作用下的復(fù)合計(jì)算。對普通螺桿，一般都選有單頭螺紋。~1mm,r和R按下列范圍選?。簉=（1/2~2/3)H3 R=(1~2) r以上數(shù)值范圍，大直徑螺桿取大值。），且過渡圓弧較大，有利于物料的流動，同時(shí)有較好的混合和均化物料的作用，避免了渦流現(xiàn)象。曲線，它的工作特性較硬。 從右圖可以看到：當(dāng)機(jī)頭阻力小于 P* 時(shí)， 深螺槽時(shí)有較大的生產(chǎn)能力；而當(dāng)機(jī)頭阻力大于 P*時(shí)，淺螺槽時(shí)有較大的生產(chǎn)能力。一般是通過塑料的物理性能分析，用經(jīng)騐數(shù)據(jù)確定。15D 20D 25D 30D 但也不要過大，過大，則使功率消耗過大，同時(shí)給加工和安裝帶來困難；還會使螺桿產(chǎn)生彎曲，甚至刮磨機(jī)筒，降低螺桿壽命。 普通螺桿形式的確定 非結(jié)晶型塑料熔融時(shí)有玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種狀態(tài)，是在一個(gè)較大的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，如HPVC的軟化溫度在75~165℃，故選用等距變深螺桿較好； 結(jié)晶型塑料熔融時(shí)沒有明顯的高彈態(tài)，其軟化溫度范圍較窄，如LDPE的軟化溫度在83~111℃，選用等距突變螺桿較好，理論上突變?yōu)椋?~2）D，實(shí)際上通常為（3~5）D。普通螺桿的特征包括有：直徑D，長徑比D/L，三段結(jié)構(gòu)，螺紋升程，螺紋升角，螺紋斷面形狀及螺桿頭部結(jié)構(gòu)。它直接影響制品的物理、機(jī)械和化學(xué)性能； 擠出溫度：指物料的徑向、縱向溫度，在保證外觀質(zhì)量下，一是溫度越低越好，制品易定型，可縮短冷卻時(shí)間，減少輔機(jī)的冷卻負(fù)擔(dān)；二是要求波動和溫差越小越好，可使制品尺寸穩(wěn)定、不易變形、防止局部過熱降解； 擠出壓力：壓力波動，引起生產(chǎn)能力波動，也會造成制品的尺寸波動。 學(xué)生應(yīng)充分研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，了解產(chǎn)品用途，所應(yīng)用的樹脂，并進(jìn)行工藝性及尺寸公差等級分析，在初步明確設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，可按以下步驟進(jìn)行零部件總體方案的論證。 二、塑料機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作 課程設(shè)計(jì)開始前必須預(yù)先準(zhǔn)備好《塑料機(jī)械國家標(biāo)準(zhǔn)》、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》、《塑料工程手冊》、《輕工業(yè)技術(shù)裝備手冊》等技術(shù)資料，以及圖紙、繪圖儀器等工具。（公斤/時(shí)）2）功率消耗：N/Q 在保證塑化質(zhì)量的前題下，單位產(chǎn)量所消耗的機(jī)械功率單耗 （千瓦時(shí)/公斤）3）塑化質(zhì)量： 外觀質(zhì)量：指表面光滑，無波浪、竹節(jié)形、氣泡、斑紋和水紋等缺陷； 混合質(zhì)量：指物料的各組分的分散程度。2 擠出機(jī)普通螺桿的設(shè)計(jì)普通螺桿：即常規(guī)全螺紋的螺桿。3）變距變深螺桿 特點(diǎn)：可得到較大的壓縮比（8：1），機(jī)械加工復(fù)雜，采用較少。對難于加工的塑料，如含氟塑料、對要求較高溫度和壓力的塑料、對吹膜制品、對粉狀料等L/D要大些；對熱敏性塑料、對進(jìn)行半成品加工的L/D要小些；對轉(zhuǎn)速高的L/D要大些。 加料段長度L1的確定，理論上可由固體輸送理論公式計(jì)算，然而實(shí)際上由于影響因素很多，難于用理論公式去計(jì)算。因而，槽太深，反而降低了生產(chǎn)能力。 從右圖看到，均化段的長度增加50%， Qp+Ql 即1180。夾角，用小圓弧過渡，螺槽容積較大，適于加料段用；鋸齒形斷面的螺棱，其后緣有較大傾角α（α30176。上述斷面應(yīng)用最多的是矩形和鋸齒形兩種。如果在單獨(dú)在某一段上設(shè)置多頭螺紋（如加料段），則可以提高生產(chǎn)能力，又不降低制品質(zhì)量。螺桿在運(yùn)行過程中，主要受到來自機(jī)頭的正壓力、克服物料的阻力的扭矩和自重產(chǎn)生的彎矩。 固體輸送效率低是由于在加料段壓力形成緩慢，加料段的物料壓力低，其壓力形成主要靠機(jī)頭的壓力，而機(jī)頭壓力提高，則降低了生產(chǎn)能力。所謂掃膛現(xiàn)象是指螺桿與機(jī)筒內(nèi)壁刮磨現(xiàn)象，它固然與螺桿、機(jī)筒的制造公差有關(guān)，但也與固體床破碎有很大關(guān)系。 （四）解決普通螺桿存在問題的一些做法 1）在工藝上： a 提高螺桿轉(zhuǎn)速:從產(chǎn)能公式上可以看到，在一定程度上可以提高生產(chǎn)能力，但是，轉(zhuǎn)速提高后，等于物料在螺槽中停留時(shí)間減少，使熔融速率降低，也帶來了壓力波動，影響制品質(zhì)量。它們各的千秋，單從制造難易度角度，我們在此只介紹較易加工制造的分流型螺桿（銷釘螺桿、DIS螺桿）、屏障型螺桿。剪切棱寬度 η粘度從Q公式可見：流量正比于間隙的3次方，但間隙大小又直接影響剪切速率，影響塑化質(zhì)量。M 而螺槽的軸向截面積F0=（te）=5~8mm左右，小徑桿取小值（Φ65以下）。 設(shè)置銷釘?shù)穆莶凵疃龋嚎杀任丛O(shè)置銷釘之前深一些（）。其各部尺寸和錐度如上表所示。 1．1 按結(jié)構(gòu)形式可分為 漸變型 突變型 通用型 1．2 螺桿的分段長度：螺桿
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