【正文】 。 節(jié)距 t＝ D＝ 90mm 取葉片厚 8mm?? 根據(jù) ? ?226 0 4Q D d t n??? ? ? ? （ ） 得根徑 ? ? 122 15d D Q tn???????? ＝ [－ ／ ( 15 90)]1/2＝ 圓整，取 d＝ 50mm，則螺旋升角 ? ? ? ?a r c t a n a r c t a n 9 0 3 . 1 4 2 9 0 1 9 . 6 1 8s tD?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ ）? ? ? ?9 0 a r c t a n a r c t a n 9 0 3 . 1 4 2 5 0 3 3 . 1 2 3b td? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ ） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 22 螺旋傳動方案確定 為增強輸送和混 合效果，本設(shè)計中采用雙螺旋，同向旋轉(zhuǎn)，部分嚙合。 螺旋主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 圖 螺旋幾何形狀 如圖 所示，螺旋的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有外徑 D、根徑 d、節(jié)距 t、葉片厚 ? 、螺旋頂部升角 s? 和根部升角 b? 。 )，采用帶式面型螺旋面螺旋，則節(jié)距 t＝ D。 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。其中喂料系統(tǒng)主要由調(diào)速電機、水平螺旋輸送器組成。 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。以下是參考 ??14 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 )。 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。 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。帶輪不僅可以分擔(dān)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。采用有級減速機，承擔(dān)大部分的傳動比，可滿足這一要求。 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。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 18 傳動系統(tǒng)設(shè)計 圖 傳動系統(tǒng)示意圖 初步確定擠壓機傳動路線如圖 所示。 機筒強度校核略。 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。 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。 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。 m） 額定轉(zhuǎn)速下調(diào)速范圍 （ r/min） 轉(zhuǎn)速變化率δ不大 于 % 37 232 1320— 132 取擠壓機主電機最大傳動功率 max 37N kW? ，由式（ ）得 ? ?4 3 74 . 9 6 1 0 3 7 0 . 8 0 1 0 0 0 . 0 5 5 8 . 8 2 4 4 1 0 8 8 . 2 4 4P a M P a? ? ? ? ? ? ? ? ? 由螺桿自重 G 產(chǎn)生的彎應(yīng)力 b? 22633()21032b s sb b ssLGM L D dW ddgsp+= = = （ ） 將 L＝ ， 10 kg m? ?? 代入（ ），得 ? ? ? ?22 3 6 31 . 5 0 . 0 8 5 0 . 0 5 5 7 . 8 5 1 0 1 0 0 . 0 5 5 2 . 0 8 0 7b M P a? ? ? ? ? ? ? (3) 螺桿的復(fù)合應(yīng)力 r? 根據(jù)材料力學(xué)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 ? ?2 4r? ? ? ?? ? ? （ ） 式（ ）中 M Pa? ? ?? ? ? ? ? 螺桿材料許用應(yīng)力： ? ? yyn??? ，取 850y MPa? ? ， 3yn? ，則 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 16 ? ? 8 5 0 3 2 8 3 .3 3 3 M P a? ?? 所以復(fù)合應(yīng)力 ? ? ? ?1225 9 . 4 0 2 7 4 8 8 . 2 4 4 1 8 6 . 2 1 6 2 8 3 . 3 3 3r M P a M P a??? ? ? ? ? ? 螺桿強度足夠 ??8 。 YCT315— 4A 電機的基本技術(shù)參數(shù)如下表 33 所示。 N k w?? ? ? 選用 YCT315— 4A 電磁調(diào)速電機 ??11 。 雙螺桿的校核 對螺桿進行強度校核計算 ??9 。 根據(jù) 圖 可知， 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 zp ）。 受力分析 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 14 PL圖5 螺 桿受力示意圖GM t 圖 螺桿受力示意圖 螺桿的受力狀態(tài)如圖 所示。 表 32 我國螺桿和機筒的常用材料 材料類別 性 能 45 40Cr 鋼鍍鉻 38CrMoAlA 屈服極限 (Mpa) 360 800 ＞ 850 最高使用溫度 (℃ ) — 500 500 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/℃） 基體 ，鉻層~ 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。 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 ??5 ，其計算式如下： 221 1 1 1 1 11222 2 2 2 2 22（ )4( ) 4S m e D d F Si S m e D d F Sp p = 平 均平 均 ） （） （ （ ） 式中 1S 、 2S —— 分別為加料段、擠出段的螺距 1m 、 2m —— 分別為加料段、擠出段的螺紋頭數(shù) 1e 、 2e —— 分別為加料段、擠出段平均直徑處的螺紋軸向厚度 圖 開槽螺紋 反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機及擠壓部件的設(shè)計 13 D、 d —— 分別為螺桿外徑、根徑 1F、 2F —— 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， 12DD? ， 12dd? ， 12e e b??， 121mm??，嚙合面積 1F 、 2F 忽略 ，由式（ ）初步 估算壓縮比 ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 2 2 5 4 8 3 6 8 1 . 6 4 2 8i S e S e? ? ? ? ? ? ? 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。其斷面 形狀如圖 所示。 參考 ??9 ，一般取 85mm? 擠壓機的配合間隙 2 ? ? 。 176。 s? 176。 176。 3 各段長 L 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù) ??9 ，確定各段長如下： 加料段 1 3 0 % 6 5 % 4 5 9 9 9 4L L m m??，取螺距 1 54S mm? 的整倍數(shù)， 1 540L m? 熔融段 2 5 0 % 6 0 % 7 1 5 9 1 8L L m m??。 1 螺槽深 H 由于螺桿設(shè)計成等深變 距形式，取統(tǒng)一螺槽深 0 . 1 5 0 . 2 1 1 2 . 7 1 7 . 8 5H D D m m?? 取 H＝ 15mm，則螺桿根徑 2 85 30 55bsD D H m m? ? ? ? ?。因此，整個螺桿的設(shè)計通常分為三部分。因此，應(yīng)根據(jù)被加工物料的物理性能和產(chǎn)品質(zhì)量的要求來考慮。 螺桿直徑 Ds 的確定 螺桿直徑是螺桿主要 的 參數(shù) 之一，在設(shè)計螺桿時，一般是 根據(jù) 生產(chǎn)能力 和 理論公式來計算螺桿直徑 ，這種方法是比較 是困難的 ，因此可選用 下列 計算 方式 進行計算 ， 在 初步確定螺桿的生產(chǎn)能力和轉(zhuǎn)速后，根據(jù)經(jīng)驗的生產(chǎn)能力公式初步確定螺桿直徑： 3SQ D n?? () 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論文 10 式中 Q —— 生產(chǎn)能力， kg/h sD —— 螺桿直徑， cm n —— 螺桿轉(zhuǎn)速， r/min ? —— 經(jīng)驗出料系數(shù)，一般取β＝ ~ 本設(shè)計中， 150Q kg h? ， 40 minnr? （工作轉(zhuǎn)速）， ?? ， 由式（ ）得 ? ? ? ?1 / 3 1 / 31 / 3D [ Q / ( * n ) ] Q / ( * n ) 1 0 0 / ( 0 . 0 0 4 8 5 ) 8 . 5 5 0s cm?? ? ? ? ?＝ 取標(biāo)準螺桿直徑 85sD mm? 。等深變距螺桿是指螺槽深度不變，螺距從加料段的第一個螺槽開始至均化段末端是從寬變窄，結(jié)構(gòu)形式如圖 所示。普通螺桿按其螺紋升角和螺槽深度可分為三種形式： ； ； 。（如圖 所示） 反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機及擠壓部件的設(shè)計 9 圖 螺桿傳動系統(tǒng) 雙螺桿的有關(guān)計算 螺桿主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：螺桿直徑，長徑比，螺桿各段主要參數(shù)，螺紋形狀，螺桿的螺紋頭數(shù)。螺桿加工制造困難，影響螺桿的壽命。因此，應(yīng)視溫度和壓力對口香糖的影響程度，合理選取控制 ，避免兩者的較大波動。溫度的波動可以通過粘度η的波動而影響 Q 的穩(wěn)定性。 ⑶ 擠壓物的質(zhì)量 擠出物的質(zhì)量包括外觀質(zhì)量、混合質(zhì)量、擠出溫度、軸向與徑向溫差、溫度隨時間波動的軸向溫差、擠出壓力的波動等方面的內(nèi)容。習(xí)慣上為衡 量螺桿加工不同物料所消耗的機械功率大小，如果機筒外加熱功率相同時 ，以螺桿每單位生產(chǎn)能力所消耗的機械功率作為衡量的標(biāo)準，稱為螺桿 的單耗 N/Q。本設(shè)計中，生產(chǎn)能力定為 Q＝ 150kg/h,螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)口香糖的工藝要求取為 n＝ 40min，則比流量 Q/n＝150/40＝ ，較合理。同規(guī)格的螺桿在加工同一種物料時的比流量，在一定程度上說 明了螺桿的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)的合理與否。 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 ⑴ 生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力是設(shè)計螺桿的主要指標(biāo)之一，不同規(guī)格的螺桿生產(chǎn)能力是不同的，同一規(guī)格的螺桿，由于結(jié)構(gòu)和幾何尺寸的差異或由于螺桿轉(zhuǎn)速的差異也不同 。由于這些關(guān)系的不同，構(gòu)成了種種不同差別：（見表 21） 表 21 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計分析表 總體類型 不同類型 優(yōu)點 缺點 外觀形式 臥式螺桿擠壓機 螺桿在空間呈水平放置，尺寸大小影響占地面積，對空間高度影響不大 計量部分的螺桿和機筒易于磨損 立式螺桿擠壓機 螺桿在空間呈豎直 減速箱選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計受限制，空間高度要求高 聯(lián)接形式 整體式螺桿擠壓機 結(jié)構(gòu)緊湊 不便于加工和裝拆、維修 動力源和傳動裝置位置 電機置于機器旁側(cè) 便于電機及機器維修 占地面積大 電 機 置于 減速 箱 前部，擠壓系統(tǒng)下部 機器結(jié)構(gòu)緊湊，外觀整齊 要求設(shè)計帶等傳動系統(tǒng)，傳動效率低 電 機 置于 減速 箱 后部，與機器成一體 與機器構(gòu)成整體，有利于選用標(biāo)準減速器，有利于互換性和滿足加工要求 軸向長度較長，占地面積相應(yīng)增大 電機置于減速器上部 占地面積小 由于振動問題，要求支架有足夠剛度 料 倉 喂料裝置 機筒擠壓 成型 加熱與冷卻 反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機及擠壓部件的設(shè)計 7 結(jié)論：通過以上分析，結(jié)合本課題的實際情況，擬采用臥式分段式結(jié)構(gòu)形式，動力源和傳動裝置位置選用電機置于減 速箱前部，擠壓系統(tǒng)下部。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位 論