雙螺桿擠出機加料裝置的設計

1、<p>　　1．雙螺桿擠出機設計概述</p><p>　　1.1 雙螺桿擠出機概述</p><p>　　隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)展，對高分子材料成型和混合工藝提出了越來越多和越來越高的要求，單螺桿擠出機在某些方面就不能滿足這些要求。例如：用單螺桿擠出機進行填充改性和加玻璃纖維增強改性等，混合分散效果就不理想。另外，單螺桿擠出機尤其不適合粉狀物料的加工。為了適應聚合物加工中混合工藝的

2、要求，特別是硬聚氯乙烯粉料的加工，雙螺桿擠出機自20世紀30年代后期在意大利開發(fā)出來以后，經(jīng)過半個多世紀的不斷改進和完善，得到了很大的發(fā)展。在國外，目前雙螺桿擠出機已廣泛應用于聚合物加工領域，已占全部擠出機總數(shù)的40％。硬聚氯乙烯粒料、管材、異型材、板材幾乎都是采用雙螺桿擠出機加工成型的。作為連續(xù)混合機，雙螺桿擠出機已廣泛用來進行聚合物共混、填充和增強改性，也有用來進行反應擠出。近20年來，高分子材料共混和反應擠出技術的發(fā)展進一步促進了

3、雙螺桿擠出機數(shù)量和類型的增加。</p><p>　　1. 1 雙螺桿擠出機的結構與分類</p><p>　　雙螺桿擠出機由傳動裝置、加料裝置、料筒和螺桿等幾個部分組成，各部件的作用與單螺桿擠出機相似。與單螺桿擠出機區(qū)別之處在于雙螺桿擠出機中有兩根平行的螺桿置于同一的料筒中?！　‰p螺桿擠出機有許多種不同的形式，主要差別在于螺桿結構的不同。雙螺桿擠出機的螺桿結構要比單螺桿擠出機復雜得多，這

4、是因為雙螺桿擠出機的螺桿還有諸如旋轉方向，嚙合程度等問題。目前，雙螺桿有許多種類型，其主要可以分為：①.從螺桿軸線是否平行可分為平行式和錐形式雙螺桿；前者兩根螺桿的軸線互相平行，后者兩螺桿的軸線相交成一角度。平行雙螺桿擠出機相比較于錐形雙螺桿擠出機的優(yōu)點是：平行雙螺桿擠出機具有壓延長度較大，壓延有強烈的塑化與均化能力的效果，而且螺桿平均直徑小，轉速較低，因此，平均剪切速率也較低，壓延頻率高，有效停留時間并不低于錐形螺桿。②.從兩根螺桿的

5、相對位置又可以分為嚙合型和非嚙合型，嚙合型又可以分為部分嚙合型和全嚙合型。非嚙合型的一根螺桿的螺棱不伸到另一根螺桿的螺槽中去，而非嚙合型則是兩根螺桿的軸線分開的距離小于兩根螺桿外半徑之和，即一根螺桿的螺棱插到另一根螺桿的螺槽中去。根據(jù)嚙合程度（即一根螺桿的螺棱插到另一根螺桿的螺</p><p>　　1. 1. 2 雙螺桿擠出機的工作原理</p><p>　　雙螺桿擠出機的結構盡管與單螺桿

6、擠出機很相似，但工作原理差異卻很大。在雙螺桿擠出機中，物料由加料裝置（一般為定量加料）加入，經(jīng)螺桿作用到達機頭口模。在這一過程中，物料的運動情況因螺桿的嚙合方式、旋轉方向不同而不同。</p><p>　?。?、非嚙合型雙螺桿擠出系統(tǒng)　　物料在非嚙合雙螺桿擠出系統(tǒng)中，除了向機頭方向的運動形式外，還有多種流動方式。由于兩螺桿不嚙合，它們之間的徑向間隙很大，存在較大的漏流。主要流動方式：①由于兩螺桿的螺棱的相對位置是錯

7、開的，即一根螺桿的推力面的物料壓力大于另一螺桿拖帶面的物料壓力，從而產(chǎn)生了流動。②物料從壓力較高的螺桿推力面向另一螺桿拖帶面的流動，同時隨著螺桿的旋轉，在兩螺桿的間隙處物料不斷受到攪動并被不斷帶走、更新（不論兩螺桿的轉向如何），特別是在異向旋轉過程中，物料在Ａ處受到阻礙，產(chǎn)生了流動。③多種物料的流動形式（包括由于在兩根螺桿的相互作用下產(chǎn)生的各種流動）都增加了對物料的混煉和剪切。但這種雙螺桿沒有自清潔作用，一般僅用于混料，不適合PVC型材

8、的生產(chǎn)。</p><p>　?。病Ш闲屯蛐D雙螺桿擠出系統(tǒng)　　物料在同向旋轉的雙螺桿擠出系統(tǒng)的全螺紋段的流動情況。由于同向旋轉雙螺桿在嚙合位置的速度方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿要把物料從間隙中推出，結果使物料從一根螺桿轉到另一個螺桿，呈∞形前進，這種速度的改變以及嚙合區(qū)較大的相對速度，非常有利于物料混合和均化，由于嚙合區(qū)間隙很小，嚙合處螺紋和螺槽的速度相反，剪切速度高，有很好自潔作用

9、，即能刮去粘附在螺桿上的任何積料，從而使物料的停留時間很短。這種擠出機主要用于混煉物料和造粒。但由于物料在嚙合區(qū)間所受剪切力很大，所以也不適應PVC型材的生產(chǎn)。</p><p>　?。?、嚙合型異向旋轉雙螺桿擠出系統(tǒng)　　嚙合型異向旋轉雙螺桿擠出系統(tǒng)中物料的運動情況。在嚙合型異向旋轉的雙螺桿擠出中，兩根螺桿是對稱的，由于回轉方向不同，一根螺桿上物料螺旋前進的道路被另一根螺桿的螺棱堵※，不能形成“∞”字型運動。在固體

10、輸送部分，物料是以近似的密閉“Ｃ”形小室的形態(tài)向前輸送。但為了使物料混合設計中將一根螺桿的外徑與另一根螺桿的根徑之間留有一定的間隙量，以便使物料能夠通過。物料通過兩螺桿之間的徑向間隙時，受到強烈的剪切、攪拌和壓延作用，因此，物料的塑化比較好，多用于加工制品。由于兩螺桿的徑向間隙比較小，因此，有一定的自潔性能，但自潔性比同向旋轉的雙螺桿要差。</p><p>　　1.2 擠出機整體方案設計</p>

11、<p>　　近年來，雙螺桿擠出機得到了迅速的發(fā)展，但由于雙螺桿擠出機的復雜性和種類的多樣性，以及雙螺桿理論的不成熟，所以至今還沒看到有關雙螺桿擠出機參數(shù)設計和結構設計的比較系統(tǒng)的文獻，因此對雙螺桿擠出機的設計更多地只能停留在經(jīng)驗設計的水平上。當然，經(jīng)驗設計是必須服從擠出工程的基本規(guī)律的，所以由此所進行的有關雙螺桿擠出機的設計是具有一定的科學性與理論性的。</p><p>　　雙螺桿擠出機的應用，都是以機

12、組的的形式出現(xiàn)。擠出機組包括主機（即通常說的擠出機）、機頭和輔機。因而就雙螺桿擠出機的總體設計而言，它可以包括主機（螺桿擠出機）、機頭和輔機的設計，也可以單指主機的設計。因此雙螺桿擠出機的設計應當包括雙螺桿擠出機類型的確定，整體方案的確定，主要技術參數(shù)的確定，擠壓系統(tǒng)的設計，傳動系統(tǒng)的設計，加料系統(tǒng)的設計，加熱冷卻系統(tǒng)的設計，控制系統(tǒng)的設計等。</p><p>　　開式設計和閉式設計的選擇</p>

13、<p>　　所謂開式設計，一般指雙螺桿擠出機的擠壓系統(tǒng)、冷卻加熱系統(tǒng)都裸露在外面，這種設計的優(yōu)點是各部分出現(xiàn)故障時，檢查、維修及拆裝比較方便，也一目了然。嚙合同向雙螺桿擠出機大多采用這種設計。所謂閉式設計，其擠壓、冷卻加熱系統(tǒng)的外面都有罩子，其余各部分有時也封閉起來，本設計中采用開式設計。</p><p>　　一階機和二階機的選擇</p><p>　　所謂一階機，是指主機只有一個

14、擠壓系統(tǒng)，包括一套螺桿、機筒和傳動箱；而二階機是指主機有兩個擠壓系統(tǒng)，包括兩套螺桿、機筒和傳動箱，柔性串起來組成主機。就目前見到、用于成型制品的雙螺桿擠出機組的主機多是一階的，如嚙合平行異向雙螺桿擠出機和錐形雙螺桿擠出機。用于配混料造粒的嚙合同向雙螺桿擠出機有的情況下設計成二階的，其第一階用來塑化、混合物料，第二階用來建壓、擠出造粒。本設計中以采用一階式為宜。</p><p>　　整體式和積木式的選擇</p

15、><p>　　一般嚙合異向旋轉的雙螺桿擠出機（也有例外）和錐形雙螺桿擠出機都是整體式，即其各大組成部分（螺桿、機筒、減速箱）在使用中不再拆開并進行重新組合安裝。國外流行的嚙合同向雙螺桿擠出機絕大多數(shù)都設計成積木式的，即其機筒、螺桿有若干組件組成，可根據(jù)使用需要進行重新組合安裝。也有的廠家生產(chǎn)的雙螺桿擠出機，除了其機筒、螺桿是組合式外，其扭距分配器和齒輪箱做成積木式，通過更換扭距分配器可以將雙螺桿擠出機改變成異向旋轉或

16、同向旋轉；去掉扭距分配器，其齒輪箱還可以與單螺桿擠壓系統(tǒng)相接，組成單螺桿擠出機。本設計中采用整體式設計。</p><p>　　1.2.4 封閉式機筒與剖分式機筒的選擇</p><p>　　雙螺桿擠出機的機筒有的是整體式的，有的是由若干段組成，但機筒均不能打開分成兩段，它們是封閉的。因此，要想了解擠出過程中物料沿螺桿的輸送、混合、反應情況，只有停轉將機筒通過水驟冷，然后把螺桿抽出來才能看清

17、楚。這樣很不方便，有時為了會破壞過程反應的原貌。為了克服上述缺點，人們把雙螺桿擠出機的機筒做成剖分式，停車冷卻后靠液壓系統(tǒng)或手動機械打開，觀察取樣，進行研究。擠出機再工作前，再靠液壓系統(tǒng)或手動機械合起來。本設計采用封閉式設計。</p><p><b>　　擠壓系統(tǒng)的選擇</b></p><p>　　對某些大型同向雙螺桿擠出機造粒機組（有時是擠出片材擠出機組），為了高效

18、、節(jié)能、精確地控制擠出機熔體的壓力以保證制品的尺寸精度，在擠壓系統(tǒng)末串接熔體齒輪泵，由雙螺桿完成塑化、混煉，由齒輪泵建立、控制擠出壓力。本設計中沒有使用串接齒輪泵的設計。</p><p><b>　　2．加料裝置</b></p><p>　　2.1 加料系統(tǒng)的組成</p><p>　　加料系統(tǒng)主要由加料斗和上料斗部分組成。加料斗裝于擠出機的加

19、料座上，將物料填入擠出機，而上料部分可以在外力作用下，將物料不斷輸入加料斗，補充料斗內(nèi)的物料。</p><p>　　加料斗：其結構形式多樣，有圓錐形、圓柱－圓錐形、矩形及正方形。圖2.1.1給出了加料斗的最基本形式。</p><p>　　圖2.1.1　　料斗結構圖</p><p>　　1.料斗蓋 2.視窗 　3.開合門 </p><p

20、>　　在加料斗上安有料斗蓋，以防止灰塵等雜物進入。一般要在料斗的中部及下部開設視鏡孔，用以觀測存料及上料情況；在料斗底部設有開合門，或在底部設有一轉軸以使料斗旋轉，用以調節(jié)或截斷進料量及換料。料斗的材料要輕便、耐腐，鋁板及不銹鋼是料斗的優(yōu)選材料。料斗的容積一般設計為擠出機1～1.5h的擠出量。</p><p>　　上料部分：上料方式有人工上料或自動上料。人工上料勞動強度大，主要用于小型機臺。中型及大型機都采

21、用自動上料。自動上料主要有彈簧上料、鼓風上料、真空吸料及運輸帶傳送上料等形式。目前比較先進的上料方式有群控上料系統(tǒng)。</p><p>　　2.2 加料裝置形式</p><p>　　現(xiàn)在著重研究一下雙螺桿擠出機的加料裝置。</p><p>　　雙螺桿擠出機一般情況下采用計量加料，但有的情況下，也采用溢流加料、強制加料。</p><p>　　2

22、.2.1 計量加料裝置</p><p>　　所謂計量加料，即加料裝置給擠壓系統(tǒng)加入多少物料，擠壓系統(tǒng)就擠出多少物料，擠壓系統(tǒng)的擠出量與螺桿轉速無關。加料量是擠出過程的一個獨立操作變量。</p><p>　　既然是計量加料，因而加料裝置的加料速度應能無級調節(jié)，且有一定的計量精度。加料速度的無極調節(jié)靠加料裝置傳動系統(tǒng)的電機轉速的無級調節(jié)來實現(xiàn)。</p><p>　　加

23、料裝置傳動系統(tǒng)的調速電機轉速可以采用直流電機，也可以采用變頻調速電機。它們的調速范圍應與加料速率范圍相適應。</p><p>　　計量加料的計量方式有體積計量、失重計量、稱重計量。在雙螺桿擠出機中用的最多的是前兩種。</p><p>　?。?）. 體積計量加料裝置</p><p>　　它是靠加料螺桿的旋轉把物料加到擠壓系統(tǒng)中的。由于螺桿容積一定，對于某種松密度不變的

24、物料，加料螺桿每轉一轉，輸送的物料量是一定的。加料量和螺桿轉速基本成線性關系。</p><p>　　圖2.2.1.1.1所示為體積計量加料裝置。該裝置為立式，位于雙螺桿擠出機擠壓系統(tǒng)的上方，用的最普遍。這種加料裝置有的在料斗下方還設有攪拌漿葉，增加混合，并防止物料架橋。圖2.2.1.1.2所示為體積計量加料裝置所用加料螺桿的各種形式。不同形式螺桿的加料性能不同，可適應于不同物料。 </p><

25、p>　　圖2.2.1.1.1 體積計量加料裝置</p><p>　　(a).外形 (b).(c).投影圖</p><p>　　雙螺桿在加料過程中仍能對物料進行混合，除加入單螺桿可加入</p><p>　　的物料（粉狀料、顆粒料、纖維狀料、片狀料、部分流動性高的具有粘著性的物料），還可加入流動性、粘著性高的物料，也能加入吸濕性高的材料。其中圖2.2.1.1.

26、2(b)所示的雙螺桿，是由螺旋狀彈簧和中間軸組合而成，其彈簧和中間軸之間的間隙不固定，在物料阻擋下可適度變化，這樣就不易塞住物料，因“漏流”較大，混合效果也好。而圖2.2.1.1.2(c)(d)所示的加料螺桿無異于雙螺桿擠出機的螺桿，只是在螺桿全長上螺槽的導程和體積不變，它們的輸送計量性能較好。</p><p>　　圖2.2.1.1.2 計量加料裝置所用加料螺桿的形式</p><p>　

27、　圖2.2.1.1.3 側加料裝置</p><p>　　還有一種計量加料裝置叫側加料裝置，它水平安裝于雙螺桿擠出機的一側，由水平方向將物料加到機筒側面的加料口中。使用時應將其和主機剛性的聯(lián)在一起，不使用時可借助其底部的滾輪與擠壓系統(tǒng)脫開。它主要用于松密度低（如粒徑很小的細粉）難以加入獲需要分別在擠壓系統(tǒng)軸向不同位置加入的物料。在主機側加料口上游應開設排氣口，以使物料中的揮發(fā)物和夾帶的空氣逃逸，不與加入的物料流相

28、干涉，保證物料順利加入。圖2.2.1.1.3為WP公司生產(chǎn)的雙螺桿擠出機上使用的側加料裝置。</p><p><b>　　.失重計量加料裝置</b></p><p>　　失重加料裝置的工作原理是基于所控質量的損失原理。單位時間質量的損失dm/dt對應于實際的給料速率。經(jīng)比較得出的實際給料速率和設定的給料速率的差值，可作為給料器控制加料機構驅動裝置（通常為無級變速電機）

29、回路的輸出信號。稱重料斗短時間加料時，給料器將轉換為容積式給料狀態(tài)，這時所用的輸出控制信號是在重量式給料狀態(tài)時儲存的。</p><p>　　圖2.2.1.2.1 失重加料裝置</p><p>　　1.失重加料器 2.攪拌漿液 </p><p>　　3.大氣排氣口 4.雙螺桿擠出機</p><p>　　由于這種加料裝置不但能計量出質量

30、的絕對值，而且能得到質量的相對變化，故使用時不必進行歸零調整。由于是全封閉結構，故可避免物料污染。亦可用于不想讓其飛散的物料輸送。對其物料的處理能力可由100g/h－30000t/h。幾乎能夠處理所有類型的物料。但它的設計流量不能太大，否則加料系統(tǒng)的體積會隨流量的增大而急劇增大。</p><p>　　圖2.2.1.2.1所示為Berstorff公司生產(chǎn)的雙螺桿擠出機上采用的失重側加料裝置。由圖可見，由失重加料器出

31、來的物料落入帶有攪拌器的料斗，后由加料螺桿將物料加入雙螺桿擠出機的側加料口。而在側加料口的上游設有對空排氣。</p><p>　　由上可知，無論是計量加料，還是失重加料，最后都是靠加料螺桿將物料加入雙螺桿擠出機的加料口的。如果是側加料螺桿采用雙螺桿，則雙螺桿加料裝置無異于一臺小型雙螺桿擠出機。</p><p><b>　　.稱重給料器</b></p>&

32、lt;p>　　稱重加料器的測量原理與皮帶秤一樣，但稱重給料器多一套使給料數(shù)率恒定的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)控制實際給料速率與所設定的給料速率之差值，由給定的控制算法進行處理。控制系統(tǒng)則對模擬馬達的速度設值（大小為Y），使皮帶驅動速度可變，通過變更皮帶速度，就可獲得所需的給料速率。稱重給料器的給料速率約在50kg/h～ 2000 t/h的范圍內(nèi)，在滿量程的10％～100％的范圍內(nèi)，其精度可達設定值的±0.5％。</p>

33、;<p><b>　　質量流量計</b></p><p>　　質量流量計是利用哥氏加速度來測量粉、粒料流量的，測量精度較高。它一般設計成防塵密封系統(tǒng)，并與旋轉閥或螺旋輸送器一起構成一個計量給料系統(tǒng)。整個系統(tǒng)得體積不會隨加料能力加大而急劇加大。它特別適于大流量場合，范圍從500～100000kg/h，精度±0.5％。</p><p>　　2.2.

34、2 強制加料裝置</p><p>　　對于那些松密度較低的物料（如RPVC粉料），有時為了加大物料與螺桿和機筒的接觸面積，以利于傳熱，提高擠出量，要采用強制加料裝置。圖2.2.2.1所示為強制加料裝置示意圖。</p><p>　　圖2.2.2.1 強制加料裝置</p><p>　　圖2.2.2.1(a)所示為常見的加料裝置，它在料斗中增加了旋轉的螺旋，且螺旋在

35、加料口上方垂直地對準雙螺桿的上嚙合區(qū)，靠螺旋的轉動把物料強制地加入加料口內(nèi)。由于螺旋轉速可調，故其加料量可調。這種強制加料裝置有防止架橋和物料在加料口沉積的作用，并有一定的建壓能力，這有助于清理機筒加料口，推動已熔或已冷的物料結塊回到擠出機中。但當加入細的粉狀填料時，由于粉料易夾帶空氣并有流態(tài)化的趨勢，這種立式強制加料器有一定限制，即可能產(chǎn)生熱空氣或揮發(fā)物形成的氣流，而氣流可能與填料流向干涉。</p><p>　

36、　圖2.2.2.1(b)所示為Cincinnati Milacron公司制造的一種專用強制加料器，其特點是料斗中心線和螺旋中心線不重合，而是成一夾角，以致物料是在一定壓力下加入機筒內(nèi)的，這使得自由流動的干混料的加料量增加5％，使流動性差的物料量增加25％。</p><p>　　3．加料裝置部件的初步設計</p><p>　　3.1　原料性能分析</p><p>　　

37、聚乙烯是世界上塑料品種中產(chǎn)量最大的的品種，應用廣泛，約占世界塑料總產(chǎn)量的三分之一，目前聚乙烯的的產(chǎn)量已達到三千多噸，已有50多年的工業(yè)化歷史，其中我國1998年的聚乙烯產(chǎn)量為2389千噸，其原料豐富，價格便宜，容易成型加工，性能優(yōu)良。</p><p>　　聚乙烯塑料的擠出產(chǎn)品有：各種工農(nóng)業(yè)及包裝用模，各種管材，塑料板及片材，塑料絲、網(wǎng)、袋、塑料容器及電線電纜線。</p><p>　　低密度

38、聚乙烯（LDPE）也叫高壓聚乙烯。它是由濃度為99.95％的乙烯單體經(jīng)高壓聚合而成的，聚合壓力為100－300MPa，聚合溫度160－270 oC。按游離基歷程反應，所以易于發(fā)生鏈轉移，產(chǎn)品中存在大量支鏈結構，分子結構缺泛規(guī)整性，因此LDPE的結晶度較小，為65％－75％，半透明，密度較低，為0.94－0.95g/cm3 。</p><p>　　3.2 加料裝置部件參數(shù)的確定</p><p&

39、gt;　　擠出機加料裝置由加料螺桿、自帶減速器的直流電動機、料斗、高度調節(jié)裝置（支架）等組成。</p><p>　　3.2.1 加料螺桿的設計</p><p>　　加料螺桿是加料裝置中最重要的部件，它的設計好壞關系到整個加料裝置的設計是否能成功。通過利用加料螺桿的連續(xù)旋轉，以及物料與加料機筒、螺槽的摩擦，它將物料源源不斷的送往機筒。</p><p>　?、? 螺

40、桿的主要參數(shù)</p><p>　　圖3.2.1.1.1 螺桿的幾何參數(shù)</p><p>　　如圖3.2.1.1.1所示，加料螺桿的主要技術參數(shù)有：</p><p>　　螺桿直徑 指螺桿外圓直徑，用Db表示，單位為毫米（mm）。</p><p>　　螺槽深度 對加料螺桿來說，螺槽的深度用h表示，一般是個定值；螺槽深度用毫米作單位。<

41、/p><p>　　螺紋螺距（導程） 兩個相鄰螺紋之間的距離，用S表示，一般取S＝（螺桿平均直徑）。</p><p>　　螺紋升角 螺旋線與螺桿中心線的垂線兩者之間的的夾角，用φ表示，一般取10－30。</p><p>　　螺紋頭數(shù)： 用i表示，一般情況下螺紋頭數(shù)為1。</p><p>　　螺棱軸向寬度：用e表示，一般指沿軸向螺棱頂部的寬度，

42、單位為毫米（mm）。</p><p>　　螺槽軸向寬度：用B表示，一般指沿軸向螺槽的寬度，單位為毫米（mm）。</p><p>　　②. 螺桿設計參數(shù)對固體輸送率的影響</p><p>　　螺桿參數(shù)是影響固體輸送率的重要影響。在螺桿各參數(shù)中，螺桿螺旋角、加料段螺槽深度對固體輸送率影響較大。</p><p>　　1.螺旋角值對固體輸送率的影響。

43、理論上，加料段的螺旋角在小于45的范圍內(nèi)，固體輸送率隨 的增大而增加。當為45時，輸送率隨的增大而增加。當為45時，輸送率為最大值。加料段螺旋角與輸送角（這里主要指摩擦系數(shù)的影響）共同作用，影響固體輸送率的大小。大多數(shù)塑料的摩擦系數(shù)在0.25－0.5范圍內(nèi)。在此條件下得到的螺旋角為17－20最佳</p><p>　　加料段的螺旋角增加，可以在短的距離內(nèi)給出更大的物料輸送量；減小，擠出同樣多的物料，需要增加螺桿轉數(shù)

44、。確定后，螺桿的導程既確定。</p><p>　　我們一般取φ＝1741。</p><p>　　這是因為根據(jù)下面將要提到的式3.11得出的。在其他條件下相同的情況下，當最大時，固體輸送率最大。假設fs=fb=f,壓力無變化以及忽略螺紋的影響，可以推導出最佳螺旋角隨摩擦因數(shù)的降低而增加。對大多數(shù)高聚物來說，fs在0.25－0.5范圍內(nèi)，因而最佳螺旋角正好在17～20之間。一般設計總是使螺桿平

45、均直徑與螺距相等，這樣有利于機械加工的方便，此時得到φ＝1741，恰好符合最佳螺旋角的要求。即根據(jù)：，而，因此有，解得：φ＝1741。</p><p>　　2.螺槽深度h對固體輸送率的影響。在加料螺桿中，我們應采用大容積的螺桿以增加輸送量，因此螺槽深度應很大。同時螺槽應采用矩形螺槽，這是因為矩形螺槽有較大的裝填體積，而且機械加工比較容易，適用于加料段。但螺槽深度受到螺桿根徑所能承受的扭矩值的限制不能太大，尤其對于

46、直徑較小的螺桿，h太大，容易使螺桿斷裂。</p><p>　　3.螺槽及機筒的表面粗造度對固體輸送率的影響。螺桿及機筒的表面粗糙度是與物料之間的摩擦系數(shù)相關而影響固體輸送率的。根據(jù)固體輸送理論，要求塑料與螺桿的摩擦系數(shù)應小于塑料與機筒的摩擦。要提高固體輸送速率，應降低螺桿粗糙度以降低螺桿與塑料的摩擦系數(shù)。根據(jù)國家塑料機械標準（JB/T53125－94）對螺桿產(chǎn)品質量等級要求，一等品螺桿表面粗糙度為Ra0.8。&l

47、t;/p><p>　　適當增加機筒內(nèi)壁粗糙度，是提高固體輸送率的另一個措施。但機筒表面粗糙度不可太大，因為擠出要求機筒與螺桿之間的很小，一般為0.1－0.5mm（一般隨螺桿直徑增大而取大值）。若機筒表面粗糙度過大，將會增加螺桿與機筒之間的磨損，反而會降低其擠出量。因此設計時一般機筒表面粗糙度稍低于螺桿表面粗糙度。</p><p>　　4.螺桿與機筒的配合要求。螺桿與機筒的配合間隙 的大小涉及到

48、擠出機的生產(chǎn)能力、功率消耗、使用壽命，機器加工成本等問題。取值過大，加工，裝配容易，但生產(chǎn)能力則會降低，塑料在機筒內(nèi)的停留時間難以控制，甚至造成熱分解。取值過小，加工裝配困難，功率消耗增大，且容易使螺桿磨損，降低機器使用壽命。</p><p>　　螺桿與機筒的間隙的選擇既要根據(jù)加工條件決定，又要考慮被加工物料的性能。一般粘度大的塑料，可取大值；粘度小的塑料，可取小值。一般?。剑?.002－0.005）Db。<

49、;/p><p>　　5. 螺棱寬度太小會使漏流量增加，導致擠出機擠出產(chǎn)量降低。特別是像聚乙烯等低粘度熔體更是如此。螺棱寬度太大則會增加動力消耗，也有產(chǎn)生局部過熱的危險。一般取e＝（0.08－0.12）Db。</p><p>　?、? 螺桿的材料選用</p><p>　　螺桿工作時所受到的扭矩較大，且螺桿要與機筒配合工作，所以還要受到刮磨、機械摩擦磨損及塑料摩擦的作用，某

50、些塑料還會有較強的化學腐蝕作用。在以上的工作狀況下工作，螺桿將可能產(chǎn)生扭斷、因磨損嚴重或腐蝕嚴重而與機筒間隙增大使產(chǎn)量降低等失效形式。</p><p><b>　　螺桿常用材料：</b></p><p>　　根據(jù)以上螺桿的工作狀況，要保證螺桿在具有一定的條件下能正常工作，必須選擇合適的材料。其材料性能要求為：機械性能好，耐腐蝕性能好，耐磨性好，加工性能好。</p

51、><p>　　螺桿的選擇及提高性能的方法。</p><p>　　對于普通螺桿可以采用45＃鋼，雖然耐磨性強度和耐腐蝕性較差，但其成本低，容易取材。</p><p>　　40Cr鍍鉻鋼抗磨性能都較高，對鍍層要求嚴格，過薄質地疏松，過厚容易脫落。</p><p>　　38CrMoAl氮化鋼的綜合性能好，是擠出機螺桿應用最廣的材料。</p>

52、<p>　　實踐和理論分析證明，要延長螺桿的壽命，就要強化螺桿的強度，可以經(jīng)過熱處理等加工工藝來滿足其要求。</p><p>　?、? 加料螺桿的初步設計</p><p>　　為了理論分析的需要，描述螺桿直徑時，分別用Db表示螺桿外徑（一般的螺桿直徑D即指其外徑）；Ds 表示螺桿根徑；螺桿平均直徑。由于螺旋線展開為直角三角形的斜邊。</p><p>　

53、　圖3.2.1.4.1 螺紋的參數(shù)及展開圖</p><p>　　如圖3.2.1.4.1所示，則螺旋升角為φ,導程S和螺桿直徑D，當螺桿頭數(shù)i＝1時，它們的關系為 ；若將螺桿展開如圖3.2.1.4.1所示，可見，φb對應于Db，φs對應于Ds,而則對應于,但是導程S不變。</p><p>　　圖3.2.1.4.2 螺紋線展開圖</p><p>　　根據(jù)圖3.2.1

54、.4.2所示，當螺槽展開時，螺旋線展開長度為Z，則有：</p><p>　　圖3.2.1.4.3 不同螺紋直徑所對應的螺紋升角</p><p>　　當Z分別為外徑、內(nèi)徑或平均直徑上螺桿的展開線時，式中D、φ分別為Db、Ds、和φb、φs、。如圖3.2.1.4.3所示：</p><p>　　為螺槽的法向寬度根據(jù)圖的幾何關系，有：</p><p&g

55、t;<b>　　……3.1</b></p><p>　　式中e-螺棱的軸向寬度；</p><p><b>　　-螺棱的法向寬度。</b></p><p>　　螺桿的初步設計：螺桿材料選用45＃鋼,調質處理。其材料性能為：抗拉強度，屈服極限彎曲極限剪切極限</p><p>　　初步選定：螺桿的外徑為D

56、b為90mm, </p><p>　　螺槽深度h為20mm, 端面為矩形。</p><p>　　螺紋螺距即導程S為65mm, </p><p>　　螺紋升角φ取1741。</p><p><b>　　螺紋頭數(shù)i為1。</b></p><p>　　螺棱軸向寬度e為8毫米（mm）。</p>

57、<p>　　螺槽軸向寬度B為57毫米（mm）。</p><p>　　加料機筒間隙：＝0.3mm。</p><p>　　⑤. 加料螺桿擠出量的計算</p><p>　　物料進入加料螺桿后，首先以固體狀態(tài)向前輸送，固體在旋轉的螺桿和固定的機筒的作用下，向螺桿擠出方向運動，現(xiàn)分析其運動情況，如圖3.2.1.5.1所示。</p><p>

58、;　　我們在固體塞上取微元的運動分析，即可代表整體的情況。根據(jù)理論力學的速度合成定理――絕對速度等于牽引速度與相對速度的矢量和。如果把絕對坐標系建立在機筒上，動坐標系設在螺桿上，則</p><p>　　圖3.2.1.5.1 固體塞運動分析</p><p>　　――螺桿外徑，――螺桿轉速，――螺棱的法向寬度；</p><p>　　――加料段螺槽深度，――螺槽寬度，&

59、lt;/p><p>　　――按外圓計算的螺紋升角，――螺根直徑</p><p>　　螺桿轉動的切線速度為牽引速度，而微元固體塞沿螺槽前進的速度為相對速度，因此絕對速度即為微元固體塞相對于機筒的運動速度，根據(jù)速度合成定理，作速度圖，，即可以得到。計算的目的是為了求固體沿螺桿軸向前輸送的生產(chǎn)率，因而作為的軸向分量，則得固體輸送率為：</p><p><b>　　…

60、……3.2</b></p><p>　　式中可以通過數(shù)學推導獲得…3.3</p><p><b>　　……3.4</b></p><p>　　式中n――螺桿轉數(shù)；</p><p>　　F――垂直于的螺槽流道截面積。</p><p>　　――輸送角（或叫前進角）。</p>

61、<p><b>　　通過幾何運算可得：</b></p><p><b>　　………3.5</b></p><p>　　式中 ――螺紋頭數(shù)；</p><p><b>　　――平均螺紋升角。</b></p><p>　　將式（3.5）、（3.6）、（3.7）代入（3.4）

62、得：</p><p><b>　　……3.6</b></p><p><b>　　………3.7</b></p><p><b>　　………3.9</b></p><p>　　螺桿頭數(shù)為1，將式（3.8a）、（3.8b）代入（3.8）得：</p><p>

63、<b>　　…3.10</b></p><p>　　式中 －平均螺槽法向寬度。</p><p>　　若螺棱寬度很小，忽略不計，則括號里的值近似等于1，此時可以得出簡化的計算式：</p><p>　　圖3.2.1.5.2 固體塞微元受力分析</p><p><b>　　………3.11</b><

64、/p><p>　　從結果公式中可以看出，與n和成正比關系，而螺桿直徑接近成平方關系，這種關系是與實驗結果相近的。又從式(3.9b)可知，當螺桿參數(shù)一定時，輸送角是影響生產(chǎn)率的重要因素。我們可以對螺槽中截取的固體塞微元進行受力分析，將輸送過程視為勻速運動，通過力和力矩平衡求得角。</p><p>　　固體塞微元的受力分析如圖3－7所示。省略對角的求解過程，將結果表達式為：</p>

65、<p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　………3.13</b></p><p>　　為便于計算，將式3.11改寫成：</p><p><b>　　………3.14</b></p><p>　　式中為3.12式中等號右邊后三項的總和。</p&

66、gt;<p>　　當輸送角＝0時，＝0，說明固體的絕對速度沿螺桿圓周切線方向，它同螺桿一齊轉動。因此為了提高固體輸送率，就要盡量增大輸送角。在極端的情況下，當螺桿參數(shù)一定時，如果不考慮壓力的上升，并且同時假設fs＝0，則固體輸送率可以達到最大，由此可以推導出：</p><p><b>　　…3.15</b></p><p>　　其中fs為螺槽底面的摩擦系

67、數(shù)。</p><p>　　然而在實際過程中，由于存在著壓力上升，且在螺槽底面和側壁存在摩擦，因而生產(chǎn)中是達不到以上最大產(chǎn)量數(shù)值的。但在設計過程中，若擠出機在一般情況下的正常擠出量為＝350kg/h，我們就可以假設加料螺桿的最大擠出量為2，即＝700 kg/h。取低密度聚乙烯的密度為0.95kg/cm3 ，即為950 kg/m3 。所以有：</p><p><b>　　m3/min

68、</b></p><p>　　Db=90mm, 即Db=0.09m；h＝20mm, 即h =0.02m； S=65mm, 即S =0.065m；φ＝1741；i＝1；e=8 mm,即e=0.008m；B＝57 mm。</p><p>　　＝ecos＝8cos20＝7.52mm＝0.00752m</p><p><b>　　根據(jù)式3.1</

69、b></p><p>　　根據(jù)式 (3.9b)</p><p><b>　　而：</b></p><p><b>　　m3/min</b></p><p><b>　　因此有</b></p><p><b>　　解得：</b>

70、</p><p><b>　　r/min</b></p><p>　　擠出機的實際擠出量為＝350kg/h ，因此得到正常情況下加料螺桿的轉速為：</p><p><b>　　r/min</b></p><p>　　3.2.2 加料裝置傳動裝置的選用</p><p>　　工

71、作條件：由加料螺桿的工作狀況可知，加料螺桿的工作功率小，要求能夠實現(xiàn)無級調速，且調速平穩(wěn)，同時加料螺桿的輸入轉速很低。因此，我們選用直流電動機。另一方面，在直流電動機與加料螺桿之間需要減速機來進行降速調節(jié)。綜合考慮，選用適合于塑料擠出機械的減速電動機。其額定數(shù)據(jù)有：</p><p>　　額定功率 為1500W，</p><p>　　額定電壓為220V，</p><p&g

72、t;　　額定轉速為1500 r/min，</p><p>　　整機質量約為120kg。</p><p>　　料斗高度調節(jié)裝置的設計</p><p>　　經(jīng)分析可知，固定裝置中螺栓的作用是調節(jié)整個加料裝置的高度，使之能與機筒完全配合。在一般情況下，螺栓主要起調節(jié)作用，在調節(jié)加料裝置高度的過程中起傳遞力的作用。</p><p>　　常用于傳遞力的

73、螺紋牙型有矩形、梯形、鋸齒形、和三角形。鋸齒形螺紋用于單面受力；矩形螺紋由于工藝性較差，強度較低等原因，應用較少。而三角形螺紋在受力不大的調整螺旋中被采用。因此，我們選用梯形螺紋，右旋。</p><p>　　參照國家標準，初步選定螺栓和螺母的主要參數(shù)如下：</p><p>　　螺栓材料選用選用45＃鋼,調質處理。其材料性能為：抗拉強度，屈服極限彎曲極限剪切極限</p><

74、;p><b>　　大徑d＝46mm，</b></p><p>　　小徑d1＝33mm，</p><p>　　中徑d2＝40 mm，</p><p>　　螺距P＝12 mm，</p><p>　　牙型角即螺紋牙在軸向截面上量出的兩直線側邊間的夾角，用表示，＝30。</p><p>　　線數(shù)n一

75、般取1，即為單線螺紋。</p><p>　　導程S即螺栓旋轉一周，沿自身軸線相對于螺母所移動的距離。在單線螺紋中，螺距和導程是一致的。</p><p>　　升角是螺紋中徑圓柱面上的螺旋線的切線與垂直螺紋軸心線的平面的夾角。由幾何關系可得：</p><p>　　螺紋的接觸高度h，對梯形螺紋而言，h＝0.5P，即h=6mm。</p><p>　　

76、圖3.2.3.1 螺栓參數(shù)</p><p>　　查機械設計手冊，知螺紋的牙頂系數(shù)＝0.5。得螺母的主要參數(shù)：</p><p><b>　　大徑＝47mm，</b></p><p><b>　　小徑＝33 mm，</b></p><p>　　中徑d2＝40 mm，</p><p&

77、gt;　　因為真正起作用的螺紋圈數(shù)只有5－6圈，因此螺母的螺紋圈數(shù)一般應小于10。</p><p>　　3.2.4 加料斗的設計</p><p>　　料斗鋼環(huán)厚度為10mm，料斗蓋鋼板厚度為10 mm；</p><p>　　在料斗下部開設視窗口。視窗口的材料為有機玻璃，它通過螺釘鉚接在料斗上。</p><p>　　在料斗蓋上開設進料口，直

78、徑為150mm。</p><p><b>　　加料機筒的設計</b></p><p>　　加料機筒的內(nèi)表面難以加工或者更換，因此對硬度的要求較高，機筒內(nèi)表面的硬度應≥65HRC。</p><p>　　根據(jù)加料機筒的工作環(huán)境，我們初步選定它的材料為氮化鋼，要求對其內(nèi)孔進行氮化，深度為0.4－－0.7mm，硬度在HV940以上，脆性不大于2級。同時

79、其內(nèi)孔的表面粗糙度Ra不大于1.6um。</p><p><b>　　4．加料裝置的校核</b></p><p>　　4.1 加料螺桿的校核</p><p>　　圖4.1.1 螺桿受力示意圖</p><p>　　已知電動機的輸出功率為1.5kW，螺桿的正常轉速為25.6r/min，</p><p&

80、gt;　　由此可以得知在正常工作條件下，螺桿的扭矩為：</p><p>　　又由圖所示，可以估算出螺桿所受的徑向力和軸向力。解得：</p><p><b>　　由，</b></p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　根據(jù)螺桿強度理論，其強度條件為：</p><

81、;p>　　圖4.1.2 螺棱受力示意圖</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　螺棱根徑危險剖面處的剪切強度的條件式為：</p><p><b>　　因此符合要求</b></p><p>　　螺棱根徑危險剖面處的彎曲強度的條件式為：</p><p&g

82、t;　　其中為抗彎截面系數(shù)。</p><p>　　如右圖所示，將螺棱展開，可以近似的認為是一截面是高為h，寬為b矩形，則有：</p><p>　　由圖可知高為，即有h==7.52mm，寬度b==50， =7.5mm</p><p>　　疲勞安全系數(shù)為1.8－2.5，取[S]＝2，有：</p><p><b>　　因此符合要求<

83、/b></p><p><b>　　擠壓強度：</b></p><p><b>　　因此符合要求</b></p><p><b>　　螺栓的校核</b></p><p>　　4.2.1 力和彎矩的計算</p><p>　　在一般情況下，螺栓主要

84、起調節(jié)加料斗高度的作用。但在極端的情況下，即在進料口過度裝置懸空的情況下，螺栓受壓力和彎矩的雙重作用，可能脆裂或者折斷，因此需要校核。</p><p>　　先對加料裝置質量估算一下，考慮其最大質量，即料斗里全部充滿低密度聚乙烯。</p><p>　　圖4.2.1.1 料斗質量的估算</p><p>　　1.料斗鋼板體積的計算</p><p>

85、;　　由圖4.1.3可知，料斗主要由三塊鐵板所組成，其面積分別為：</p><p>　　所以可以得到料斗的體積為：</p><p>　　2．攪拌桿體積的計算</p><p>　　由圖可知，攪拌桿主要由三塊鐵棒所組成，其體積為：</p><p><b>　　3.螺桿體積的計算</b></p><p>

86、;　　可以近似地認為螺桿的體積為：</p><p><b>　　因此有：</b></p><p><b>　　已知鐵的密度為：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　因此可以求得料斗和螺桿、攪拌桿三者的質量：</p><p>

87、;<b>　　圖4.2. </b></p><p>　　圖4.2.1.3 加料機筒體積的估算</p><p>　　4.加料機筒的質量計算</p><p>　　如圖4.2.1.3所示： </p><p><b>　　其質量為：</b></p><p>　　再對料斗里的低密度聚

88、乙烯的質量估算一下。</p><p>　　料斗的體積可以近似地認為是：</p><p>　　低密度聚乙烯的密度選?。?lt;/p><p><b>　　，即</b></p><p>　　由此可以得到低密度聚乙烯的質量：</p><p><b>　　因此有：</b></p>

89、;<p>　　其中為減速電機的質量。</p><p>　　因此，螺栓在危險情況下可以認為受到一個壓力和一個彎矩的作用，其中：。如圖4.2.1.4所示。</p><p>　　圖4.2.1.4 螺栓的受力示意圖</p><p>　　其中g為重力加速度值，取g＝10N/kg。</p><p>　　而L＝345mm，即L＝0.345m

90、。</p><p>　　得到螺栓受到的彎矩：</p><p>　　4.2.2 螺栓強度的計算</p><p><b>　　，即</b></p><p>　　對于直徑為0.033m的圓柱，其抗彎截面系數(shù)為。</p><p><b>　　應有：</b></p>&

91、lt;p>　　對于M30-60螺栓靜聯(lián)接時的安全系數(shù)為2－1.3，選用[S]=1.5</p><p><b>　　因此有</b></p><p>　　螺母材料的強度比螺桿的低，故只需對螺母螺紋進行強度校核，一般是驗算牙根處的剪切和彎曲強度。如圖4.2.2.1所示：</p><p>　　牙根危險剖面的剪切強度條件式為：</p>

92、<p>　　牙根危險剖面的彎曲強度條件式為：</p><p>　　圖4.2.2.1 螺母受力示意圖</p><p>　　4.3 螺桿銷的校核</p><p><b>　　銷的校核：</b></p><p><b>　　其剪切應力為：</b></p><p>&

93、lt;b>　　其剪切應力為：</b></p><p>　　材料為45＃鋼，因此可知其符合要求。</p><p>　　5．雙螺桿擠出機其余部分的設計</p><p>　　5.1 螺桿部分的設計</p><p>　　螺桿設計包括螺桿參數(shù)的確定，螺桿結構設計和螺桿材質選擇等。</p><p>　　螺桿設計

94、的核心問題就是設計出的螺桿應具有優(yōu)異的混合能力和其它的特定能力（如脫揮發(fā)分）。</p><p>　　螺桿參數(shù)包括螺桿直徑、螺桿長徑比、螺桿導程（升角）、螺紋和螺槽的斷面形狀、螺棱厚度、四個間隙等。</p><p>　　在本設計中，采用的螺桿形式為嚙合異向平行雙螺桿。</p><p>　　5.2 機筒部分的設計</p><p>　　機筒和螺桿

95、共同組成了擠出機的擠壓系統(tǒng)，完成對塑料的固體輸送、熔融和定壓定量輸送作用。機筒的結構形式關系到熱量傳送的穩(wěn)定性和均勻性。并且對于一些新型的擠壓系統(tǒng)來說，機筒在加料段上的結構形式也影響到固體輸送效率。機筒的機械加工和使用壽命也影響到整個擠壓系統(tǒng)的工作性能。因此，機筒在擠壓系統(tǒng)中是僅次于螺桿的重要零件。</p><p>　　普通機筒的結構類型有整體式，分段式和雙金屬式。一般的異向旋轉雙螺桿擠出機采用的是整體式機筒。而

96、本次設計中的螺桿采用的是整體式，因此機筒也相應的采用整體式機筒。</p><p>　　5.3 傳動部分的設計</p><p>　　雙螺桿擠出機的傳動系統(tǒng)是雙螺桿擠出機的重要組成部分。它的重要性表現(xiàn)在它所完成的功能在雙螺桿擠出機中致關重要，也表現(xiàn)在其設計、制造難度和成本在整臺機器中占的比重。</p><p>　　雙螺桿擠出機傳動系統(tǒng)的作用是在設定的工藝條件下，向兩根螺

97、桿提供合適的轉速范圍、穩(wěn)定而均勻的速度、足夠且均勻相等的扭矩（功率）。并能承受完成擠出過程所產(chǎn)生的巨大的螺桿軸向力。</p><p>　　雙螺桿擠出機的傳動系統(tǒng)主要由驅動電機（聯(lián)軸器）、齒輪箱（包括扭矩分配和減速部分）等組成。</p><p>　?、?主驅動電動機選型</p><p>　　雙螺桿擠出機中常用的電機有直流電機、交流變頻調速電機、滑差電機、整流子電機等。

98、其中以直流電機和交流變頻調速電機用的最多。</p><p>　　直流電機系統(tǒng)：可實現(xiàn)無級調速，且調速范圍寬，啟動較平穩(wěn)。以國產(chǎn)Z2系列電機為例，當改變電樞電壓時，其轉速可自同步轉速（1500r/min）往下調1：8；當改變激磁電壓時，轉速可往上調1：2，因此其最大調速范圍可達1：16。圖2.1所示為直流電機的外特性曲線。由圖可以看出改變電樞電壓時可以得到恒扭矩調速：改變激磁電壓時可以得到恒功率調速，此時隨著轉速升

99、高其功率不變，但扭矩相應地減少。但國產(chǎn)的Z2、Z3系列直流電機，在其轉速低于（100～200）r/min時，工作不穩(wěn)定，而且這時電機冷卻風扇冷卻性能下降。20世紀80年代以后生產(chǎn)的Z4系列電機則比Z2、Z3系列直流電機性能好得多，其低速性能穩(wěn)定，因而在雙螺桿擠出機中得到廣泛采用。</p><p>　　圖 直流電機外特性曲線</p><p>　　根據(jù)上圖可知，選用功率為55KW的直流電動

100、機已可以滿足需要，所以本設計中所采用的主驅動電動機型號為Z4-180-41，功率為55KW，額定電壓為440V，轉速為1510r/ min，并帶有冷卻鼓風機和熱保護裝置，采用三相全控橋雙閉環(huán)無級調速，另外還帶有測速發(fā)電機。</p><p><b>　　⑵ 減速箱設計</b></p><p>　　雙螺桿擠出機的傳動箱由兩大部分即減速部分和扭矩分配部分組成。這兩部分的功能

101、雖有不同，但它們緊密聯(lián)系，有時還相互制約。根據(jù)目前流行的結構看，其設計布置大致有兩種方案，一種是將減速部分和扭矩分配部分很明顯的分開，即所謂的分離式；另一種是將二者和在一起。</p><p>　　在本設計中，選用分離式，因螺桿的轉速范圍為40～400r/min ，而電動機的轉速為1510 r/min，所以要求減速箱的總傳動比為：1:1510/144 = 1:10.5。</p><p>　　

102、根據(jù)所選電機的功率、轉速、電機伸出端的直徑和減速箱軸的直徑選擇聯(lián)軸器的型號為，減速箱通過彈性柱銷聯(lián)軸器與直流電動機相連，采用三級斜齒傳動,使總傳動比與所要求的傳動比吻合。另外，減速箱潤滑油采用150號極壓齒輪油，一次加油量為25升。為了防止油量過熱，箱內(nèi)懸有蛇形冷卻管，冷卻方式為水循環(huán)式。具體設計及校核略。</p><p><b>　　⑶ 分配箱設計</b></p><p

103、>　　在設計過程中，實現(xiàn)規(guī)定的螺桿轉速（范圍）、扭矩均勻分配、軸承合理布置的前提下，通過傳動方案的確定和結構設計，采取措施，降低齒輪載荷，抵消或減少傳動齒輪的徑向載荷，傳遞更大的功率和軸向力，提高軸承的壽命，裝配維修方便。設計、加工的難點在于螺桿中心距限定的狹少的空間。因而必須調動一切可能的手段，尋找特殊的結構形式、材料和熱處理工藝來實現(xiàn)上述的目標。</p><p>　　與錐形雙螺桿擠出機相比，平行雙螺桿擠

104、出機螺桿尾部空間比較小，不能平行地放下兩根傳動軸。</p><p>　　本設計中兩螺桿異向旋轉，為達到這一目的，大致設想如下：</p><p>　　動力由減速箱輸出軸齒輪輸入到分配箱的一根軸上，這根軸的齒輪齒數(shù)與主軸相等，且與一根主軸外嚙合同時與大齒輪內(nèi)嚙合，從而帶動與此大齒輪內(nèi)嚙合的另一主軸轉動。這樣，兩根主軸以相同的角速度異向旋轉，同時也使得分配箱尾部空間增大</p>&

105、lt;p><b>　　。</b></p><p>　　5.4 機頭部分的設計</p><p>　　機頭設計又是一項極其復雜的工作,機頭是擠出機成型制品的部件，它主要包括機頭體、分流器（又稱分流梭、 魚雷體）、分流器支架、芯棒、口模（又稱模唇、口型）、調節(jié)螺絲等。按習慣，機頭一般可分為吹膜機頭、擠管機頭、擠板機頭、擠異型材機頭、造粒機頭、吹塑中空制品機頭、電纜機頭

106、、織網(wǎng)機頭、以及多色制品和螺旋耐壓擠出機頭等。機頭的主要作用是使熔融物料由旋轉運動變?yōu)橹本€運動，產(chǎn)生必要的成型壓力，使物料進一步塑化混合均勻。</p><p>　　6.雙螺桿擠出機輔助系統(tǒng)的設計</p><p>　　6.1 定量給料系統(tǒng)</p><p>　　定量給料系統(tǒng)由電動機、減速箱、送料螺桿和加料斗組成。送料螺桿實行無級調速，其螺桿速度視雙螺桿轉速而定。也就是說

107、，隨雙螺桿轉速的提高而提高。一旦建立了平衡，送料螺桿的送料量就等于擠出量，也就等于工作產(chǎn)量。送料螺桿與擠出螺桿可實現(xiàn)同步調速，且轉速可直接從儀表上顯示出來。在減速箱內(nèi)要加入30號機油潤滑。</p><p>　　另外，在加料斗內(nèi)附有CJ—3型磁力架，可有效地防止鋼制螺釘、鐵屑導磁金屬雜物隨塑料原料混入擠出機螺桿內(nèi)。保護螺桿不受損環(huán)。</p><p><b>　　6.2 恒溫系統(tǒng)&l

108、t;/b></p><p>　　恒溫系統(tǒng)由油箱、電動機高溫齒輪泵、電加熱器和水冷卻器組成，安裝在機身內(nèi)部。本部件可按設定溫度值加油溫，起到對螺桿進行加熱或冷卻的作用。在開冷車時，通入的高溫油起加熱螺桿作用。工作一段時間后，由于塑料受混煉及剪切作用，螺桿溫度不斷升高。為了不使螺桿過熱，此時高溫油起冷卻螺桿作用。通過本裝置可使塑化溫度均勻，物料不易分解，從而提高了塑料制品的質量。本部件油溫可實現(xiàn)自動控制和檢測。

109、其溫度值可在儀表上顯示出來。油箱油質采用250苯甲基硅油，并設有液位報警裝置。</p><p><b>　　6.3 冷卻系統(tǒng)</b></p><p>　　冷卻系統(tǒng)由環(huán)形油箱、電動機和水冷卻器組成，安裝在機身內(nèi)。本部件主要作用是冷卻料筒，并與料筒上電加熱圈配對使用，冷卻油接通與斷開由電磁閥控制。本部件設有二個電磁閥，分別控制料筒的二段（第二段和第三段）冷卻。本部件實行熱

110、電偶自動控制。</p><p>　　油箱油質采用250苯甲基硅油。</p><p>　　6.4 真空排氣系統(tǒng)</p><p>　　真空排氣系統(tǒng)由水環(huán)式真空泵、粉氣分離器、電磁閥門和聯(lián)接管道等組成。物料在擠出塑化過程中，往往夾帶空氣、吸附的水份以及在成型溫度下所產(chǎn)生的揮發(fā)物。這些混合氣體夾雜在物料中，如不及時排出，則會影響塑料制品的質量，使制品的表面和內(nèi)部會出現(xiàn)孔隙、

111、氣泡、疤痕等現(xiàn)象。本系統(tǒng)的作用就是通過水環(huán)式真空泵將這些混合氣體從料筒的排氣口內(nèi)吸出，排至室外，從而保證制品的質量。真空度可通過旋塞閥調節(jié)，一般可控制在負0.075MPa以下，或根據(jù)擠出工藝要求選定。本系統(tǒng)在真空泵進水管道上還設有電磁閥，其作用是在真空泵工作時才開啟閥門，真空泵停止工作時，閥門則關閉，進水量大小可通過旋塞閥調節(jié)。</p><p>　　6.5 電氣控制系統(tǒng)</p><p>　

112、　電氣控制部分由直流調速控制和加熱控制系統(tǒng)兩大部分組成，它們組裝在機身一側的電氣控制箱內(nèi)。</p><p>　　主螺桿電機和給料螺桿電機都有寬的調速范圍，高的調速精度，兩者既能單獨調節(jié)各自的速度，又可兩者同步運行，即按兩者需要的速比實現(xiàn)兩者同步升速和降速。</p><p>　　加熱系統(tǒng)通過溫度指示調節(jié)儀實現(xiàn)加熱部分溫度的準確控制和在超溫狀態(tài)時進行超溫報警和調節(jié)。</p>&l

113、t;p>　　6.5.1 直流調速系統(tǒng)</p><p>　　本次設計的錐形雙螺桿擠出機的主螺桿電機和給料螺桿電機都采用了直流電機，主螺桿電機為Z4系列，15KW，440V，1510轉/分，勵磁電壓為180V，并配備有ZYA—1A直流測速發(fā)電機，電壓為55V，轉速為0—2000轉/分。給料螺桿電機為稀土寬調速直流伺服測速機級組。0.75KW，1500轉/分。</p><p>　　為了保證

114、兩者具有較寬的調速范圍，良好的調速性能，高的調速精度和強的抗干擾能力，本機都采用了可控硅雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。</p><p>　　通過改變加在電動機電樞兩端電壓的大小，便可實現(xiàn)直流電動機的轉速調節(jié)。電動機的速度由給定電壓決定，測速發(fā)電機產(chǎn)生的速度反饋電壓與速度給定電壓相比較，其差值輸入到速度調節(jié)器，經(jīng)速度調節(jié)器的PI（比例積分）調節(jié)后的輸出電壓作為電流小閉環(huán)的電流指定值。電流反饋信號取自互感器，經(jīng)整流后與電流指定值相

115、比較，其差值輸入電流調節(jié)器，經(jīng)電流調節(jié)器調節(jié)后的輸出電壓去控制觸發(fā)器的移相角度，從而改變可控硅的輸出電壓，使電動機的速度和速度給定值相一致，實現(xiàn)了速度的自動調節(jié)。</p><p>　　速度調節(jié)環(huán)擴大了調速范圍，維持了工作速度的恒定，實現(xiàn)了轉速的無差調節(jié)。電流調節(jié)環(huán)可把起動電流穩(wěn)定在允許的最大值，達到最優(yōu)控制。在過載或堵轉時可獲得理想的下垂特性。在電閥電壓波動時，由于其的快速作用，保證了電機的轉矩平衡，而不致產(chǎn)生自