【文章內(nèi)容簡介】 題，螺桿的驅(qū)動功率和傳動扭矩，螺桿的轉(zhuǎn)速范圍及調(diào)節(jié)方法，螺桿的軸承布置，傳動系統(tǒng)零部件的設計及強度計算，各個部件的布置要合理，傳動系統(tǒng)的使用要可靠，并且符合所規(guī)定的噪音標準，安全方便的操作和維修。一 選擇電機在選擇電機之前，首先要研究擠出機的工作特性，擠出機的工作特性，就是指螺桿的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動功率和扭矩之間的關系。由塑料機械設計一書中的擠出理論一章的知識知道，擠出機所消耗的功率N是隨著螺桿的轉(zhuǎn)速n的增加而增加的。為了選擇合適的電機，需要確定擠出機的螺桿扭矩和消耗的功率。首先，確定扭矩：由擠出機的工作特性曲線得知，擠出機的消耗的功率：N=knx式中 N―功率消耗（千瓦） k―常數(shù)（與螺桿的幾何參數(shù)等有關） n―螺桿轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） x―指數(shù)對一臺擠出機而言，指數(shù)x隨加工物料的不同而不同，除此之外，指數(shù)x還和螺桿轉(zhuǎn)速，擠出工藝等有關，但是一般近似認為，擠出機功率的增加和螺桿轉(zhuǎn)速成正比，即x近似等于1。根據(jù)扭矩Mt=97360Nn的關系，將公式N=knx代入得：Mt=97360knxn在x=1時，無論轉(zhuǎn)速等于多少，扭矩Mt仍然是一個定值。因此，擠出機的工作特性基本上是恒扭矩的。其次，確定擠出機的驅(qū)動功率： 從擠出理論的知識知道，影響擠出機驅(qū)動功率的因素很多，到目前為止，還沒有精確有效地確定擠出機功率的計算方法。因此，在實際中，通常用下式來確定擠出機的驅(qū)動功率：N總=KN式中N總―螺桿工作時所需要的總功率 N―螺桿均化段的功率消耗 k―系數(shù)。隨不同物料而已。我們也可以根據(jù)1972年對我國國產(chǎn)塑料擠出機的統(tǒng)計得出的估算擠出機驅(qū)動功率的公式： N=KDs2n來計算。式中：Ds―螺桿直徑（厘米） K―系數(shù)。它可根據(jù)實驗和統(tǒng)計分析進行確定。目前我國國產(chǎn)擠出機對D≤90mm的擠出機，一般取K≈，對D90mm的擠出機，K≈。 又由前面的設計得知，本次設計的葉片式擠出機的加料段和均化段螺桿的直徑Ds為65毫米，螺桿轉(zhuǎn)速為23轉(zhuǎn)/分，所以由式N=KDs2n計算得： N=。 然而，本次設計的葉片式擠出機又與傳統(tǒng)的螺桿擠出機有所不同，這主要表現(xiàn)為葉片式擠出機的葉片塑化輸運單元，葉片塑化輸運單元與傳統(tǒng)的螺桿機械相比，除了能減小擠出機的體積外，還能減少物料在此單元中的熱力程，減少功率損耗，下面通過計算來驗證葉片式擠出機比傳統(tǒng)螺桿擠出機需要更少的功率。在本次設計中，擠出機的加料段螺桿和均化段螺桿與傳統(tǒng)的螺桿沒有太大的區(qū)別，其主要差別在于葉片塑化輸運單元。固體輸送段所需要的總能量 設固體輸送段的壓力不升高，同時假設：（1） 螺桿和機筒的摩擦系數(shù)相等。（2） 螺桿和機筒的摩擦系數(shù)相等，但螺紋后緣與固體塞的摩擦不可忽略。（3） 螺桿和固體塞間的摩擦可以忽略。（4） 螺桿和機筒之間的摩擦系數(shù)相等，但螺紋側(cè)壁與固體塞得摩擦可以忽略。本次設計中，螺桿的幾何參數(shù)為：機筒內(nèi)徑：Db=螺桿根部直徑：Ds39。=螺紋導程：L=螺紋寬度：e=螺槽深度；H=（DbDs39。）/2=平均直徑；D=DbH=螺桿的螺紋頭數(shù)：i=1fb，fs，ff―分別為物料和機筒，螺根和螺旋面間的摩擦系數(shù)。Φ=90176。θb由塑料機械設計中的公式（1277）得 θ（r）=arctg1πD w（r）=1icosθ（r）e這樣，根據(jù)以上所討論的螺桿參數(shù)，便可得 θb= arctgLπDs=arctg()=17176。3839。 θS= arctgLπDs39。= arctg()=20176。3639。 θ= arctgLπD= arctg()=18176。5639。因此可得：θbθθSsincostancotwb=Lcosθbe==w=Lcosθe==ws=Lcosθse==假設螺桿是靜止的，機筒相對于螺桿以vb 的速度運動，則機筒作用在以下圖中微單元體上的摩擦力pfb乘固體塞與機筒的接觸面積，即pfbwbdzb（此處缺一圖）在上式中，wb―在機筒表面上的螺槽寬度 dzb―在機筒表面上沿螺槽方向上的微增量螺桿和機筒等各組成部分所消耗的能量傳入螺桿固體輸送段的總能量消耗于：機筒表面，螺桿根徑處表面及螺棱上因摩擦作用而消耗的能量。同時，壓力升高也要消耗其中的一部分能量。1 物料與機筒表面因摩擦作用而消耗的能量ewbewb可由機筒與固體塞表面的摩擦力乘以兩表面間的相對速度：vbsinθbsinθb+φ其沿z方向的微增量上的能量消耗為：dewb=πDbnfbwbsinθbsinθb+φpdzb積分上式可得：emb=πDbnfbwbpmzbsinθbsinθb+φ=23=791w2兩螺棱側(cè)面上所消耗的能量ewf同上所述，ewf可用兩螺棱側(cè)面上的摩擦力乘以固體塞在螺棱上的平均速度求得：ewf=πDbnfbwbpmzb2Hsinθbsinθ+fbwbsinφcosθ+DbDcosφsinθ+fswssinθbcosθ1cotθstanθDs39。Dsinφsinθb+φsinθbsinθ=780w3物料與螺桿根徑表面的摩擦作用而消耗的能量ews同上，ews可用固體塞與螺桿根徑表面的摩擦力pfswsdzs與固體塞在螺桿根部上的速度的乘積來求取，用同樣的方法可得：ems=πDbnfsswbpmzbsinφsinθb+φsinθbsinθstanθbtanθsr1=23=577w式中，r1=1eLcosθs1eLcosθb4由于壓力升高而消耗的能量ewp當固體塞在螺桿中的壓力升高時，塞子上將積累能量，此能量可用塞子的流速與所受壓力的乘積來量度，即dewp=Qsdp同理，通過數(shù)學演算可得：ewp=πDbnHwsinφsinθb+φsinθbsinθpmlnpp0 =23=699w明顯，固體輸送段的總能量應等于推動螺桿固體輸送段所需要的總能量，即ew=ewb+ews+ewf+ewp=1366w= (二)葉片塑化輸運單元所消耗的功率：因為驅(qū)動葉片單元的扭矩是決定葉片單元所能產(chǎn)生最大壓差和輸送不同物料熔體能力的參數(shù)，所以所需扭矩是衡量葉片單元比較重要的性能指標。葉片單元的主要功能是提高流經(jīng)葉片單元高聚物熔體的壓力。因此在此過程中消耗的能量主要用于兩個方面：熔體流動和建壓。驅(qū)動葉片單元所需要的扭矩可用下式來表示：T=Tp+Tv=q?p+nrη，式中，T―葉片單元驅(qū)動軸的總扭矩， Tp―用于升壓的扭矩，其數(shù)值與葉片單元的排量q和壓差p有關。 nr ―葉片的轉(zhuǎn)速， η―葉片單元在一定轉(zhuǎn)速下熔體的粘度。 Tv―因熔料的粘性摩擦所消耗的扭矩，在確定了葉片單元的排量、最高轉(zhuǎn)速和最大壓差及熔體粘度后，就可以計算葉片單元的額定扭矩T。將T 代入常用公式：NP=Tnr9550ηm上式中 NP―功率（kw） T―扭矩(Nm) nr―轉(zhuǎn)速r/min ηm―機械效率通過上式即得到葉片單元所需的驅(qū)動功率。由上可得葉片單元的功耗為： NP=TN9550ηm=Q?pnr+ ηnr29550ηm=上式中：Q－理論產(chǎn)量， ?P －葉片單元壓差從以上葉片單元驅(qū)動功率的表達式可以看出：在不考慮熔料粘性摩擦消耗的能量時，葉片單元所需的驅(qū)動功率是隨著葉片單元的機械效率的提高而降低，隨葉片單元的最大理論產(chǎn)量和進出口壓差的增大而增大。（三）螺桿均化段所需要的總功率:熔體在均化段均化和輸送所需的傳動功率主要包括以下幾個方面；（1） 在螺桿的螺槽中剪切物料所消耗的功。（2） 在螺桿和機筒的間隙中剪切物料所需要的功。（3） 使熔融塑料升壓，克服向前輸送物料時的各種阻力所需要的功。螺桿工作時對螺槽和間隙中剪切物料所需的功為：dN=dN1+dN2=π3Db3n2η1H3dL+Qdcosθ2dp+π2Db2n2eη2δtanθdL當螺桿的尺寸和物料黏度不變時：N=π3Db3n2η1L3H3+Qb?pcosθ2+π2Db2n2eη2L3δtanθ= 式中，N―螺桿工作時均化段所需功率 η1―螺槽中的有效黏度 η2―間隙中的有效黏度 δ―間隙，本次設計中，間隙δ= η1= η2=由上面的論述可以初選電機Y160M28， ,轉(zhuǎn)速為720r/min。擠出機的轉(zhuǎn)速要求及調(diào)速范圍 對一臺擠出機而言，其速度要求有兩個方面，一是有一定的調(diào)速范圍，二是能無級調(diào)速，前者是針對擠出機應具有適應各種加工情況提出來的，后者是為了控制擠出質(zhì)量及與輔機的配合一致。在生產(chǎn)實際中，為了達到對產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的控制，除可通過控制溫度，壓力等條件來實現(xiàn)外，其中一個重要的方面是靠改變螺桿的轉(zhuǎn)速控制的，擠出機在啟動時其機頭壓力有時會超過正常值，因此在開機時，螺桿的速度先由慢漸漸增至工作速度。綜合以上幾種情況，要求擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速能夠在一定的范圍內(nèi)可以隨意加以改變。擠出機的調(diào)速范圍也就是指螺桿的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。擠出機的轉(zhuǎn)速范圍直接影響到所能加工物料和制品的范圍，機器的生產(chǎn)率，功率的消耗，制品的質(zhì)量，設備的成本和操作是否方便等，因此，擠出機轉(zhuǎn)速范圍的確定是很重要的，在設計時，應根據(jù)加工工藝要求及機臺的使用場合而定。本次設計中，確定調(diào)速范圍為1：8。二 減速箱的設計減速器是在電機和工作機之間的獨