【正文】 雙螺桿擠出機 ???????????????????????? 3 多螺桿擠出機 ? ??? ???????????????????? 3 新型擠出機 ????????????? ???? ?????????? 4 手提式擠出機 ? ?????????????? ????????? 4 磨盤式擠出機 ????????????? ?? ????????? 5 往復(fù)螺桿擠出機 ?????????? ? ???????????? 5 本文的主要內(nèi)容 ??????????? ???? ?????????? 6 第 2 章 擠出機總體方案的確定 ???????? ????? ??????? 7 擠出機總體方案布局的基本要求 ???????? ? ????????? 7 螺桿類型的確定 ???????????? ?? ???? ??????? 7 螺桿的工作性能指標評定 ?????????????????? 7 螺桿的選用原則 ?????????????????????? 8 螺桿的分類 ?????????????? ???? ?????? 8 螺桿方案的確 ????????????? ?? ???????? 8 機筒類型的確定????????????? ? ??????????? 8 本章小結(jié) ??? ? ???????????? ?? ? ????????? 9 第 3章 擠出機的整體設(shè)計 ???? ??????????????????? 10 聚苯乙烯 的基本特征 ??? ?? ???????? ????????? 10 螺桿設(shè)計 ?????????????????????? ??? ?? 10 螺桿深度和壓縮比的確定 ????????? ? ??????? 10 螺距和螺紋升角的確定 ?????????????????? 15 螺 紋頭數(shù) ??????????????????? ??? ?? 16 三段式螺桿長度的確定 ??????????? ???? ??? 16 螺紋斷面設(shè)計 ? ? ????????????? ?? ????? 20 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 螺桿設(shè)計的校核 ????????????? ??? ? ? ??? 22 螺桿與機筒的間隙 ??????? ? ??? ?? ? ???? ? ? ??? 26 加料裝置 ???????????????? ??? ??? ??? ?? 26 加熱冷卻裝置 ?????????????? ??? ??? ??? ?? 26 本章小結(jié) ??????????? ? ???? ??? ??? ??? ?? 27 第 4 章 傳動機構(gòu)設(shè)計 ???? ? ???????? ??? ??? ??? ?? 28 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) ?????? ??? ??? ??? ?? 28 減速器傳動比的分配 ? ? ???????? ? ? ?? ????? 28 減 速器各軸動力參數(shù)的計算 ??????? ? ? ?? ????? 28 齒輪的設(shè)計計算 ???? ? ???????? ??? ??? ??? ?? 28 高速級齒輪的計算 ? ???????? ??? ??? ??? ?? 28 低速級齒輪的計算 ? ? ????????? ??? ? ??? ?? 31 軸的設(shè)計計算 ??? ? ????? ? ???? ??? ??? ??? ?? 34 輸入軸軸Ⅰ的設(shè)計 ???? ? ???? ??? ?? ? ??? ?? 34 中間軸軸Ⅱ的設(shè)計和計 ??? ? ???? ??? ?? ??? ?? 35 輸出軸軸Ⅲ的設(shè)計 ???? ? ???? ??? ??? ??? ?? 36 鍵的選擇與校核 ??? ? ????? ? ???? ??? ??? ?? ?? 38 滾動軸承的選擇和計算 ? ????? ? ???? ??? ??? ?? ?? 40 潤滑與密封 ???? ? ?????????? ??? ??? ??? ?? 40 減速器的設(shè)計 資料 ?? ? ????????? ??? ??? ??? ?? 41 本章小結(jié) ???? ? ?????????? ??? ???? ??? ?? 41 結(jié)論 ????????????????????????????????? 42 參考文獻 ??????????????????????????????? 43 致謝 ????????????????????????????????? 44 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 單螺桿擠出機 螺桿擠出機分為單螺桿擠出機和多螺桿擠出。 本文主要 講述其基本成型原理、結(jié)構(gòu)組成、主要技術(shù)參數(shù)、主要零部件及有關(guān)的調(diào)控系統(tǒng)和輔助裝置、設(shè)備的安全操作和維護保養(yǎng)以及主要故障的排除等內(nèi)容，并闡述這些內(nèi)容之間的相互關(guān)系及影響。 并且在講解單桿塑料擠出機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和有關(guān)專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，具體深入分析問題，理論與實際相結(jié)合，并 從機理、結(jié)構(gòu) 以及塑料成型工藝、設(shè)備的調(diào)控、安全及維護保養(yǎng)等方面綜合分析問題，找出矛盾的主要方面，選擇最優(yōu)的改進方案， 來提高單桿塑料擠出機的綜合水平，從而獲得更好的經(jīng)濟效益和社會效益。單螺桿擠出機是聚合物工業(yè)中最重要 的一類擠出機。此蟬桿段稱之為計量段或擠出段。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。因而，分界線可因操作條件改變而改變。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。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(yīng)組分等等。 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。冷喂料擠出被認為有以下優(yōu)點： —— 設(shè)備投資?。? —— 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。錐形雙螺桿擠出機廣泛應(yīng)用于異型材成型，在建筑門窗加工領(lǐng)域應(yīng)用獲得成功。雙螺桿擠出機的分類主要基于雙螺桿擠出機的幾何構(gòu)型。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(zhuǎn)。 因而能加工熱敏性配混料而降解最少。以下特別介紹幾種特殊擠出機在國內(nèi)的研發(fā)進展。高填充物料使用普通單螺桿或雙螺桿擠出機加工存在較大的難度。 往復(fù)螺桿擠出機 往復(fù)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(shù)實力的一個標志型產(chǎn)品。通常用于成型加工時，還需要配備專用的成型擠出機。 單 螺桿擠出機因其結(jié)構(gòu)簡單，價廉物美，生產(chǎn)效率高的特點，一直是塑膠管材、板材、片材、異型材等成型加工最重要的設(shè)備。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。 （ 3） 確保擠出機具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗震性、熱變形及噪聲水平。 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(yīng)是符合質(zhì)量 標準。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。 螺桿方案的確定 介于本設(shè)計的加工的是溶體材料為聚苯乙烯（ PS）。 （ 1） 整體式機筒 整體式機筒應(yīng)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。 （ 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。因此我們選擇滲碳合金鋼 38 AAMC lor 外徑為230mm。整個理論幾乎都是圍繞著螺桿上發(fā)生的擠出過程展開的。而壓縮段指的是螺槽深度有加料段深 H1變至計量段槽深 H3 的那段長度，它是螺桿設(shè)計者人為設(shè)計的長度，一旦螺桿設(shè)計出來這個長度也就確定了。這方面因素都證明了計量段槽深較小時，對促進塑料的塑化質(zhì)量是很有好處的。 表中的數(shù)值并不是不可以突破的，尤其是承受高剪切的時間很短時，例如在某些新型螺桿的屏障棱上，我在后面還要進一步分析這個問題。由圖可見，計量段螺槽深系數(shù) k 大都在 ～ 范圍內(nèi)。但自今為止加料黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 段的槽深 H1的影響還不是很清楚。這個數(shù)值不同于物理壓縮比。乘以系數(shù) 后，該式誤差僅 左右。 螺紋頭數(shù) 目前擠出機的螺桿大都是單頭螺紋。經(jīng)過一段時間后，即在螺桿上經(jīng)過一段長度后，塑料才能全部熔融。此外，即使對已結(jié)晶的那一部分塑料來說，正像前面我們已分析過的那樣，螺桿的熔融段和壓縮段的位置不是等同的，在設(shè)計時壓縮段位置已被人為的固定不變，而熔融段位置卻隨操作條件和塑料性能的不同而不同。顯然，塑料的比熱容Cs 愈大，熔融點 Tm 愈高，預(yù)熱到熔融溫度所需要的熱量也愈多。從圖 可以看出，在同等壓力的情況下，聚丙烯由于其熔點高（ 170176。從式（ ）中可以看出：加長 L3 對均化作用是有利的。根據(jù)料溫和剪切速率γ =π3HDn ,可以從附錄二查出粘度η 1 。 還可按表 提供的數(shù)據(jù)來考慮螺桿三段長度的分配。當內(nèi)摩擦因數(shù)較低時，各層塑料間將存在著相對滑移，下層塑料不易被機筒拖拽向前推進?！?3176。當螺棱 e 或 b 較大時會增大螺棱上的功率消耗。而楔形螺頂?shù)暮侠沓叽鐬棣?1 /δ =，e1 /e0 =5。液相密度ρ m =790kg/m3 。 根據(jù) TAV =300℃ 。加料裝置的正確設(shè)計和選擇，對擠出機的產(chǎn)量和質(zhì)量、工人的勞動強度及能否實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化、自動化等都有直接的關(guān)系。另外，這兩部分熱量所占的比例在擠出螺桿上的不同區(qū)段也 是不同的：在加料段，由于螺槽較深，物料尚未壓實，摩擦熱是很少的，熱量主要來自加熱器；而在均化段，由于物料已熔融，溫度較高，螺槽較淺，摩擦剪切產(chǎn)生的熱量較多，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 所以均化段有時非但不需要加熱器供熱，還需要對其進行冷卻；在壓縮段，物料受熱是上述兩種情況的過渡狀態(tài)，也就是由摩擦剪切產(chǎn)生的熱量比加料段多，而比均化段少。從設(shè)計成本分析，由于需配置鼓風機，其成 本較高，另外，風冷卻系統(tǒng)體積較大 2．水冷卻 與風冷卻比較，水冷卻速度快，體積小，成本低，噪聲小，但易造成急冷從而擾亂塑料的穩(wěn)定流動，如果密封不好容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，容易生成水垢而堵塞水管，一般完善的水冷卻系統(tǒng)所用水不是自來水、河水，而是經(jīng)過軟化處理的。因此 1i = ， 62?i 。 m 4 7 0/ 5 5 0/9 5 5 0 111 ???? nPT N鑄鋁加熱器特點 具有長壽命、保溫性能好、機械性能強、耐腐蝕、抗磁場等優(yōu)點 。 擠出機的加熱方法通常有三種：熱載體加熱、電阻加熱、電感加熱 1. 熱載體加熱 利用熱載體作為解熱介質(zhì)的加熱方式 稱熱載體加熱。由于本設(shè)計的熔體材料為粒料所以采用重力加料。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 計算固相分布函數(shù) WX 及熔融總長度 ZT : 計算φ值 ?=dsmsjambmmbxTTcVTTkV???????)([2]21)([ 2 （ ） = 53 )./( smKg 計算固相分布函數(shù) WX ,假設(shè)熔融點在加料段末端的前一個螺距。 液相熱導(dǎo)率 km = W/(m.℃ )。 根據(jù)與同類型的擠出機進行對比和聚苯乙烯的性質(zhì)來看，本設(shè)計采用矩形斷面較為合適。但 e 值 也不能太小，太小的值會使漏流增加，從 而降低生產(chǎn)率，同時還會增加螺桿的磨損。 但是由于螺槽是螺旋形的，固體壓力自傲兩個側(cè)面將不相等。這時，以較快速度運動的上層塑料將自傲下層塑料上滑移，而它們之家的摩擦因數(shù)將是內(nèi)摩擦因數(shù) fi ，而不是外摩擦因數(shù) fa。 螺紋斷面設(shè)計 目前常見的螺紋斷面有兩種，一是矩形斷面 ，另一種是鋸齒型斷面（如圖 ）。此時 L3 的計算公式可簡化為： 1333 72 ηQDHL ? （ ） 例如：螺桿直徑為 65 ㎜的擠出機，其產(chǎn)量要求為 165kg/h，相應(yīng)體積流率