【正文】 外部分排氣擠出機(jī)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(jī)筒的設(shè)計(jì) 螺桿和機(jī)筒共同組成了擠出機(jī)的擠壓系統(tǒng)。襯套可制作成整體式或分段式的形式。 第 機(jī)筒和螺桿的材料選擇以及對(duì)中性的確定 螺桿和機(jī)筒在擠出機(jī)擠出時(shí)受到高溫、高壓的作用。 40Cr 鋼經(jīng)過(guò)渡鉻（一般鍍其深度為 ~）后的抗磨性和抗腐蝕性能大大提高。 擠出機(jī)的螺桿的調(diào)速范圍的確定很重要。 以上幾種方法各有特點(diǎn)，在選用時(shí)，既考慮擠出機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩特性和調(diào)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(dòng)的可靠性和成本問(wèn)題。所以根據(jù)材料力學(xué)及機(jī)筒幾何尺寸可知，在內(nèi)壁 ()brr? ，徑向及切向應(yīng)力都達(dá)到最大值，即： 22122 2 221 (1 )t P R RR R r? ??? （ ） 2221m a x 222122222()500 ( ) 190 8 /m axtP R RRRkg cm? ???????? （ ） 21max 22212222500 /maxtPRRRkg cm? ?????? （ ） 式中 1R 、 2R 分別為機(jī)筒內(nèi)徑與外徑（毫米）。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練深刻體會(huì)到工程技術(shù)人員的艱辛，同時(shí)領(lǐng)會(huì)到將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，是大學(xué)四年來(lái)知識(shí)的全面升華。 accepted 29 March 1999 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)知識(shí)的總結(jié)，是對(duì)知識(shí)的全面檢驗(yàn)，是從學(xué)校過(guò)度到工作崗位的橋梁。 Department of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai, 202037, China [15] Theoretical modelling of torque requirements for single screw feeders. Y. Yu, . Arnold . Centre for Bulk Solids and Particulate Technologies, Department of Mechanical Engineering , University of Wollongong, Wollongong, NSW 2522, Australia Received 13 December 1996。 7 0 0 01 2 0 .2 5lR T n d N= = =180。 923），參考 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 則， 3424 5 0 .9 2 3496000 5 6 .6 1 ( )9 7 5 /k g c m? ??? ??? ? ?????? （ 3） 螺桿自重 G 產(chǎn)生的彎應(yīng)力 b? （ ） 式中 L— 螺桿的有效長(zhǎng)度（ cm） G— 螺桿自重（ kg） r — 螺桿材料比重（ 2/kgkg ），鋼材取 r = ?? （ 4） 螺桿的合成應(yīng)力 ? 根據(jù)材料力學(xué)可知，對(duì)塑性材料合成應(yīng)力用第三強(qiáng)度理論計(jì)算，其強(qiáng)度條件為： ? ?22224700 310 4 975 101 2 /8500 283 0 /3k g c mk g c m? ? ????? ? ? ? ?? ? ?總（ ） （ ） 注：（ 38CrMoAlA 的屈服極限為 8500 2/kgcm ，安全系數(shù)為 3， ? ? yyn?? ? ） 所以 ? ????總 ，螺桿強(qiáng)度許可。 其特性是：在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均勻地連續(xù)地進(jìn)行調(diào)速，并能輸出額定的扭矩。查閱《塑料機(jī)械設(shè)計(jì)》，國(guó)產(chǎn) f 90 擠出機(jī)的電機(jī)選擇的功率為 45KW。加工含腐蝕性物質(zhì)時(shí)，要求選取的鋼材或經(jīng)過(guò)出理后具有較好的耐腐蝕性。然后研磨到所需要的機(jī)筒內(nèi)徑尺寸（一般研磨 量很?。?。多用于需要改變長(zhǎng)徑比或?qū)嶒?yàn)室用的擠出機(jī)以及排氣時(shí)擠出機(jī)的機(jī)筒，使機(jī)筒結(jié)構(gòu)更加合理。一般認(rèn)為，它可取整體排氣螺桿長(zhǎng)度的 1525%。在第一壓縮段中，物料還未被塑化，而在第 二壓縮段時(shí)，物料已經(jīng)基本塑化并已經(jīng)通過(guò)脫氣。同時(shí)還應(yīng)考慮到所加工的原料的工藝條件、排氣過(guò)程的特殊要求及所配的機(jī)頭口模結(jié)構(gòu)類(lèi)型等因素。 轉(zhuǎn)速 n 與膠料在機(jī)筒內(nèi)剪切、捏煉、塑化、升溫的關(guān)系 當(dāng) n 升高后，速度梯度增加，則膠料的撕裂、剪切、捏煉的效果好，塑化亦好。= +231。通常 壓型擠出機(jī)的擠出壓力是 10MPa 左右，濾膠機(jī)為15MPa 左右。因此在保證物料塑化的前提下，螺桿的單耗應(yīng)以底值為好。 3）控制系統(tǒng) 擠出機(jī)的控制系統(tǒng)主要由電儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其主要作用： ① 控制主、輔機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率。偏面提高某一段功能，不但不能提高整機(jī)功能，有時(shí)甚至?xí)焕谄渌胃玫陌l(fā)揮功能。排氣擠出機(jī)的螺桿可以看成是由前后兩根螺桿組成，第一根螺桿的出料端與排氣段相接。 然而，排氣擠出機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，通常有兩個(gè)不易解決的問(wèn)題： ① 產(chǎn)量波動(dòng)； ②排氣口堵塞（即冒料問(wèn)題）。此外，液壓傳動(dòng)具有工作穩(wěn)定、噪音低、操作安全等特點(diǎn)，所以適用于擠出機(jī)作業(yè)。 為了提高擠出制品質(zhì)量的穩(wěn)定性，除要求擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)良好外，穩(wěn)定的喂料，平穩(wěn)的傳動(dòng)，正確的溫度控制也是十分重要的，這些方面都取得了進(jìn)步。酚醛塑料等）的擠出。屏障元件有直槽式、斜槽式、三角槽式、深槽漸 變型、斜槽雙屏障式或多屏障式等多種結(jié)構(gòu)。此外，螺桿擠出還大量用于進(jìn)行聚合物的造粒、脫水、共混、增強(qiáng)、反應(yīng)擠出、合金化、喂料及色母料等作業(yè)。此外，螺桿擠出設(shè)備通常結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、操作 容易，而且投資少，收效快。不僅適用于通用的聚稀烴塑料、尼龍、聚碳酸酯和聚砜等工程塑料，而且可用于聚氯乙烯和聚甲醛等熱敏性的塑料加工。此外，還有溝槽型螺桿、排氣螺桿、剪切錐螺桿、強(qiáng)冷輸送螺桿、空心螺桿和分段組合螺桿 等新型螺桿。銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī)開(kāi)始主要是用于常規(guī)冷喂料擠出機(jī)不能勝任的地方。近年國(guó)外在發(fā)展液壓技術(shù)的基礎(chǔ)上，如同開(kāi)煉機(jī)一樣，采用液壓馬達(dá)傳動(dòng)方式來(lái)轉(zhuǎn)被擠出機(jī)。它可以省卻物料的干燥工序，提高制品質(zhì)量，它既具有排氣性能而又有較大的長(zhǎng)徑比，因此可以提高螺桿的轉(zhuǎn)速，從而提高機(jī)器的生產(chǎn)能力。此機(jī)臺(tái)的螺桿亦較復(fù)雜，其螺桿冷卻計(jì)受到限制，但在機(jī)筒的加工及安裝加熱冷卻裝置等方面比較容易。但對(duì)含量極限值比較低的，則應(yīng)采 用真空排氣。 ③ 加熱冷卻系統(tǒng) 它保證塑料和擠壓系統(tǒng)在成型加工中的溫度要求。 熔料在螺桿中流動(dòng)時(shí)，在不考慮漏流的影響下，對(duì)單頭螺紋其生產(chǎn)率簡(jiǎn)化公式為： 22 1 1 1s in c o s2sD nhQ ? ? ?? （ ） 其中： sD — 螺桿直徑（厘米） n — 螺桿轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) /秒） Q — 生產(chǎn)能力（ 3 /厘 米 秒 ） 1h — 第一計(jì)量段螺槽深度（厘米） 1? — 第一計(jì)量段螺桿的螺旋升角 把 sD =9cm， n=75r/min=， 1h =1cm， 1? = o17 代如到以上公式可得 222229 1. 25 1 si n 17 c os 1729 1. 25 1 0. 29 0. 96213 8 /ooQc m s??? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ② 功率消耗 從擠出機(jī)的能量平衡來(lái)看，在擠壓系統(tǒng)中對(duì)物料所消耗的能量應(yīng)等于對(duì)物料的加熱能量和對(duì)螺桿的輸入功率的總合。機(jī)頭壓力的大小與螺桿的幾何參數(shù)、螺桿轉(zhuǎn)速、機(jī)筒內(nèi)表面與螺棱頂部的間隙、膠料的性質(zhì)、機(jī)頭結(jié)構(gòu)以及口型截面等有關(guān)。22 39。 機(jī)頭壓力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 隨著轉(zhuǎn)速 n 的增加，機(jī)頭壓力 P 略有增加。 螺桿的壓縮段比（又稱(chēng)為幾何壓縮比） I 是指螺桿加料段第一個(gè)螺槽容積和均化段最后一個(gè)螺槽的容積之比。 （ 3） 排氣螺桿的壓縮比 排氣式螺桿在第一、第二階均有壓縮段和壓縮比。 ④ 第一、二計(jì)量段長(zhǎng)度 第一計(jì)量段長(zhǎng)度可取為第一階螺桿全長(zhǎng)的 2530%。但是機(jī)筒的加工設(shè)備要求較高，技術(shù)加工要求也較高；機(jī)筒內(nèi)表面磨損不易修復(fù)。 由于襯套和機(jī)筒的材料不同，受熱后膨脹不一致，因而在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使襯套在機(jī)筒內(nèi)有伸縮的余地。 （ 2） 工性能好 選擇的鋼材要有好的切削加工性能和熱處理性能。 第 4． 5節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)是擠出機(jī)的主要組成部分之一?？赏ㄟ^(guò)改變電樞電壓和改變激磁電壓兩種方式調(diào)速，以得到不同的效果。故計(jì)算時(shí)對(duì)的影響只考慮軸向壓力對(duì)螺桿的作用（即螺桿所受的軸向力 zP ），螺桿的縱向彎曲問(wèn)題可以忽略。 假設(shè)載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為 32 1 0ppTkld??? ?????? （ ） 式中 T — 傳遞的扭矩， Nm p????? — 軸、鍵、輪轂三者中最弱材料的許用應(yīng)力， MPa d — 軸的直徑 ,mm ｋ —— 鍵與輪轂的接觸高度， k=,此處 h為鍵的高度， mm ｌ —— 鍵的工作長(zhǎng)度，單位 mm；圓頭平鍵 l L b??，平頭平鍵 lL? ，這里 L 為公稱(chēng)長(zhǎng)度，單位 mm， b 為鍵的寬度， mm 表 不同材料許用應(yīng)力 許用應(yīng)力 連接工作方式 鍵或轂的材料 載荷性質(zhì) 靜載荷 輕微沖擊 沖擊 許用擠壓應(yīng)力 [ p? ] 靜連接 鋼 125~150 100~120 60~90 鑄鐵 70~80 50~60 30~45 許用壓強(qiáng) [p] 動(dòng)連接 鋼 50 40 30 電機(jī)與帶傳動(dòng)的小帶輪聯(lián)接平鍵的校核 所選平鍵型號(hào)為 18? 134,GB 109579,即可知 18b mm? ,h=11mm,l=Lb=13418=116mm,已知電機(jī)最大扭矩為 2200Nm，輸出軸直徑 d=60mm 則 ? ?332 1 0 2 2 2 0 0 1 0 1 1 5 1 2 55 . 5 1 1 6 6 0p T M P ak ld??? ? ?? ? ? ? ??? 帶傳動(dòng)的大帶輪與減速器高速軸聯(lián)接平鍵的校核 據(jù) 減 速 箱 型 號(hào) 對(duì) 應(yīng) 的 數(shù) 據(jù) 可 知 該 低 速 軸 的 直 徑 d=90mm, 即可知18b mm? ,h=11mm,l=Lb=13418=116mm， 459 5 5 0 2 8 6 .51500T N m? ? ? () ? ?332 1 0 2 2 8 6 . 5 1 0 1 5 1 2 55 . 5 1 1 6 6 0p T M P ak ld??? ? ?? ? ? ? ??? 第 螺釘校核 在本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，從減速箱低速軸通過(guò)平鍵傳遞到螺桿的扭矩 T， T 逐步地通過(guò)膠料阻礙螺 桿的旋轉(zhuǎn)，由膠料與套筒的摩擦，然后從機(jī)筒傳遞回到減速箱，構(gòu)成封閉的力系（忽略通過(guò)支架所傳走的扭矩 39。 參考文獻(xiàn) [1] 朱復(fù)華 .擠出理論機(jī)應(yīng)用 .輕工業(yè)出版社 .2020. [2] 洪宗沃 .熔體泵 — 單螺桿排氣擠出系統(tǒng)研究 [D].北京：北京化工大學(xué)， 2020. [3] 朱復(fù)華 .螺桿設(shè)計(jì)機(jī)應(yīng)用 .輕工業(yè)出版社， 1984. [4] 朱復(fù)華 .單螺桿擠出機(jī)的混合及應(yīng)用 [J].塑料機(jī)械， 2020， 30（ 2）， 2832. [5] 林成榮 .排氣擠出機(jī)：中國(guó)， [P].19900704. [6] 戴暉平 .單螺桿排氣擠出機(jī)的排氣理論及其結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) [J].浙