【文章內(nèi)容簡介】 長 m4 螺紋升角、 參考公式 螺桿外徑處螺紋升角 螺桿根徑處螺紋升角 分別計算出各段的螺紋升角、列表如下：（表31）表31 各段螺紋升角表第一段第二段第三段176。176。176。176。176。176。 其他參數(shù)的確定1 雙螺桿中心距A和螺桿嚙合間隙雙螺桿的中心距主要取決于螺桿的直徑和對間隙的要求，一般地單螺紋雙螺桿，螺桿部分嚙合，需要存在一定大的間隙，應(yīng)滿足，即，則取A＝80mm2 螺桿與機筒的配合間隙間隙的選擇主要根據(jù)所加工物料的性能和機械加工條件來決定。參考，一般取擠壓機的配合間隙。 梯形螺紋斷面 開槽螺紋 螺紋斷面形狀的確定對于小直徑螺桿，一般選用梯形螺紋，由于其前后緣有較大的傾角，有利于物料的流動，同時具有較好的混合和均化物料的作用。本設(shè)計中，各段螺紋統(tǒng)一取 傾角 圓角半徑 ，取R＝5mm 螺棱頂寬 ，取 為了使物料在機筒內(nèi)流動順暢，減少流動阻力，減輕模頭壓力，免發(fā)生堵塞現(xiàn)象，并維持其均一性和連續(xù)性，我們在均化段螺紋上開半圓槽。 壓縮比i全螺紋雙螺桿的壓縮比等于加料段一個螺距的螺槽容積與擠出段一個螺距的螺槽積之比，不計過渡圓弧的影響，其計算式如下： （） 式中 、——分別為加料段、擠出段的螺距 、——分別為加料段、擠出段的螺紋頭數(shù) 、 ——分別為加料段、擠出段平均直徑處的螺紋軸向厚度 D、d ——分別為螺桿外徑、根徑 、——分別為加料段、擠出段的嚙合面積的一半因為螺桿等深，截面形狀一樣，且是單頭螺紋，，，嚙合面積、忽略，由式（）初步估算壓縮比 螺桿的強度校核 材料選取螺桿材料選用38CrMoAlA，氮化處理，其綜合性能較好，使用廣泛。主要性能參數(shù)詳見表32。表32 我國螺桿和機筒的常用材料 材料類別 性 能4540Cr鋼鍍鉻38CrMoAlA屈服極限(Mpa)360800＞850最高使用溫度(℃)—500500熱處理硬度(HRC)—基體≥45，鍍鉻層＞55＞65耐HCL腐蝕性不好較好中等熱處理工藝簡單較復(fù)雜復(fù)雜線膨脹系數(shù)（106/℃），~相對價格1 連接方式 螺桿的連接方式按照螺桿與減速箱中的傳動軸固定方式不同，一般可分為緊固和浮動式。本設(shè)計中將采用浮動式，即螺桿與傳動軸為兩個不同的零件，并以較松的配合連接，在擠壓時可在機筒內(nèi)浮動，整個螺桿在實際計算中可近似地視為一懸臂梁。 受力分析 螺桿受力示意圖。主要受到物料的壓力p，克服物料的阻力所需的扭矩和自重G的作用。，螺桿徑向所受的壓力p大小相等方向相反，所以可以互相抵消，計算時只考慮p對螺桿軸向的影響（即軸向力）。由分析可得，對螺桿的強度計算，在彎、壓、扭聯(lián)合作用下進行復(fù)合計算，一般狀況下因為螺桿根徑處的承載能力較差，因此可歸結(jié)于上面所提的復(fù)合應(yīng)力的作用下螺桿根徑斷面強度的計算。 雙螺桿的校核 對螺桿進行強度校核計算。(1) 由軸向力產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力 （）取螺桿軸向最大壓力，螺桿外徑，內(nèi)徑代入式（），得 (2) 由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力 （）根據(jù) （）對于的擠出機，取K＝，另取n為螺桿最高轉(zhuǎn)速，則計算所得擠壓機驅(qū)動功率 取傳動效率，則電機輸出功率 選用YCT315—4A電磁調(diào)速電機。通過電機調(diào)速，可方便地調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速，繼而柔性地改變操作參數(shù)，達到生產(chǎn)膨化食品的控制要求。YCT315—4A電機的基本技術(shù)參數(shù)如下表33所示。表33 YCT250—4B電機主要技術(shù)參數(shù)標稱功率 （kW）輸出轉(zhuǎn)矩 （Nm）額定轉(zhuǎn)速下調(diào)速范圍（r/min）轉(zhuǎn)速變化率δ不大于%372321320—132取擠壓機主電機最大傳動功率，由式（）得 由螺桿自重G產(chǎn)生的彎應(yīng)力 （）將L＝，代入（），得(3) 螺桿的復(fù)合應(yīng)力 根據(jù)材料力學可知，對于塑性材料合成應(yīng)力應(yīng)用第三強度理論計算，即 （）式（）中 螺桿材料許用應(yīng)力：，取，則所以復(fù)合應(yīng)力 螺桿強度足夠。 機筒的設(shè)計及計算擠壓機的擠壓系統(tǒng)由螺桿和機筒共同組成，熱量傳遞的穩(wěn)定性和均勻性都與其結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，在進行機筒設(shè)計時，機筒結(jié)構(gòu)形式的選擇必須考慮，機筒上的加料口形式，機筒與機頭的聯(lián)接方式以及機筒的加工等問題都要進行研究。 機筒結(jié)構(gòu)形式由于嚙合異向平行雙螺桿擠出機對機筒的要求很高有良好的密封性等，所以機筒一般采用整體式，整體式的缺點是機筒過長，難于加工和清潔。 喂料口斷面圖 料口結(jié)構(gòu)設(shè)計加料口的結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)物料的形狀，使被加工的物料能夠從料斗或加料器中不間斷的自由流入螺桿，能很好的適應(yīng)各種粉料粒和帶狀物料。 機筒材料的選擇為節(jié)約貴重金屬，在滿足性能要求的前提下，機筒材料選用40Cr，內(nèi)表面鍍鉻，以提高其抗磨性和耐腐蝕性。 整體式機筒 機筒的連接方式機筒的結(jié)構(gòu)有整體式、分段式等。本設(shè)計中機筒結(jié)構(gòu)采用整體式，整體式機筒的特點是長度大，加工要求高；在加工精度和裝配精度上容易的到保證，也可簡化裝配工作；在機筒上設(shè)置外加熱器不易受到限制，機筒受熱均勻；對于物料的輸送更容易。參考，機筒壁厚取45mm。機筒強度校核略。 傳動系統(tǒng)的簡單設(shè)計 傳動系統(tǒng)是擠壓機的主要組成部分之一，螺桿的驅(qū)動，并使螺桿能在特定的工藝條件下獲得所必須的扭矩并且能夠進行均勻地旋轉(zhuǎn)，從而對物料完成輸送和塑化。 傳動系統(tǒng)設(shè)計 傳動系統(tǒng)示意圖 。 電動機的選用螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是生產(chǎn)食品的一個關(guān)鍵性操作參數(shù)，因此在本設(shè)計中，我們將采用無級調(diào)速電機與有級減速機的組合。采用無級調(diào)速電機，主要是因為其工作特性曲線與擠壓機的工作特性相似，所以采用它來作原動機，能夠保證有較高的功率因素與效率(cosρ＝~，η＝50~60%)，且啟動性能好，運行穩(wěn)定，可得到較合理的使用。為使螺桿獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，電機調(diào)速不應(yīng)太低，控制在1000r/min左右。采用有級減速機，承擔大部分的傳動比，可滿足這一要求。為減小整機外形尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊，電機置于下方，通過帶輪傳動帶動減速機。帶輪不僅可以分擔一定的傳動比，而且還可使整個系統(tǒng)傳動穩(wěn)定，并起到過載保護的作用。由前面電機選用YCT315—4A電磁調(diào)速電機。 螺桿推力的傳遞和拉桿強度校核螺桿推力的傳遞是擠壓機傳動系統(tǒng)設(shè)計中最須解決的問題之一。本設(shè)計中，物料壓力的傳遞路線是這樣的：一方面，物料對螺桿的推力由螺桿出發(fā)，依次經(jīng)過套筒—聯(lián)軸器—套筒—軸承支架，傳至傳動箱內(nèi)的從動軸上，再通過推力軸承，傳到傳動箱箱體，而傳動箱又通過拉桿固接于機架；另一方面，物料對模頭的壓力通過端蓋傳至機筒，由于機筒通過螺栓固接于機架，這樣就形成了一個“封閉力系”。通過上面的分析，我們看到物料對螺桿的推力最終是通過拉桿傳遞到機架上的，全部軸力都作用于拉桿，這就對拉桿的強度提出了很高的要求。本設(shè)計中，拉桿螺紋規(guī)格為M30，數(shù)目為4，安裝時預(yù)緊。以下是參考對拉桿抗拉強度進行校核計算的過程(視拉桿為螺栓，靜載荷)。 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果計 算 拉 桿 受 力端蓋承受最大壓力 上面計算已知 拉桿工作載荷 () F＝剩余預(yù)緊力 () 拉桿最大拉力 () 計 算 拉 桿 應(yīng) 力拉桿直徑 已知 d＝30mm 螺紋段幾何尺寸 查手冊續(xù)表52得 ， p＝，H＝ p＝拉桿危險截面面積 選擇拉桿材料 45鋼選擇拉桿性能等級 ，則 安全系數(shù) Ss＝ 拉桿許用應(yīng)力 拉桿應(yīng)力 結(jié)論：，拉桿強度足夠安全 輔助零部件設(shè)計計算 加料系統(tǒng)設(shè)計計算 為了將物料不斷的供給擠壓系統(tǒng)，必須在擠壓機上設(shè)有喂料系統(tǒng)，加料裝置的設(shè)計適當與否，對擠壓機的產(chǎn)量，產(chǎn)品的品質(zhì)等有直接的關(guān)系。⑴ 喂料基本要求 按照設(shè)計實際需要及具體條件來決定裝置設(shè)計⑵ 重力加料物料在料斗中依靠本身的重力進入擠壓系統(tǒng)，在料斗上方設(shè)置喂料器，均勻的喂料，且能控制喂料量，滿足各種不同物料加工需要，避免進料不均勻的現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。 加料系統(tǒng)組成 加料系統(tǒng)組成示意圖本設(shè)計中，加料系統(tǒng)擬采用喂料裝置進料斗＋喂料系統(tǒng)＋機筒進料斗方案。其中喂料系統(tǒng)主要由調(diào)速電機、水平螺旋輸送器組成。使用螺旋輸送器，不但可以方便地控制和調(diào)節(jié)進料量，而且在運送物料的同時亦可對其進行進一步攪拌、揉捏、混合，保證物料均勻、穩(wěn)定。 水平螺旋輸送器設(shè)計 由上面所知，本設(shè)計中將采用螺旋輸送的加料方式，在對其進行設(shè)計計算時，必須先確定設(shè)計的原始條件，包括輸送能力、物料性質(zhì)、工作環(huán)境、布置形式等。 螺旋直徑和轉(zhuǎn)速的確定以下計算參考查表115和116得 物料填充系數(shù)＝,綜合特性系數(shù)K＝，B＝20，傾角系數(shù)C＝(水平，傾角0176。)，采用帶式面型螺旋面螺旋，則節(jié)距t＝D。又已知生產(chǎn)能力G＝，物料密度，則根據(jù)式(139) ()由式（）計算螺旋直徑D，得圓整為標準直徑，取D＝