小型塑料挤出机设计说明书[带图纸].docx

中国地质大学长城学院2012毕业设计1小型塑料挤出机设计摘要单螺杆挤出机是一种啮合型挤出设备，以其优异的加工性能得到了越来越广泛的应用，并成为市场发展的主要趋势。通过参阅了许多文献，分析了现有常规单螺杆挤出机和加料段机筒开直槽单螺杆挤出机（IKV单螺杆挤出机）的固体输送段存在的物料输送问题，设计了一种加料段机筒配置螺旋沟槽衬套的单螺杆挤出机。通过合理的沟槽设计，克服了现有加料衬套采用直槽产生的衬套剪切力大、温升高，导致挤出机强制输送能力下降的缺陷，提高了挤出机的产量。本文的工作对于单螺杆挤出机的研究、设计和应用具有很好的参考价值。关键词：单螺杆挤出机；机筒；设计。ABSTRACTAsakindofengageddevice，singlescrewextrudehasbeengainedwidespreadavailability，foritsextremelyexcellentattributeforprocessing，andsinglescrewextruderhasbecamethemaintendencyofmarketdevelopment.ByreferringtoalotofliteratureavailableandanalysistheconveyingproblemsexistinginthesolidconveyingzoneoftheconventionalsinglescrewextrudersandthesinglescrewextrudersthatusetheIKVsystem,akindofsingleextruderwhosefeedsectionwascomprisingofafeedbushingthathasseveralhelicalgroovesinitsinnersurfacewasdesigned.Itsconveyingtheorywasalsostudied.Itcanrealizepositiveconveyinginthesolidconveyingzone.Besides,itcanalsoovercomethedefectsthattheexistingfeedbushingshave,suchashighshearingforce,highmelttemperatures,whichcandecreasethesolidconveyingcapacityoftheextruder.Soitcanhighlyincreasetheoutputoftheextruder.Theworksofthepaperwillplayapositiverolefordesigns，studiesandapplicationsofsinglescrewextruder.Keywords:SingleScrewExtrude；Barrel；Design中国地质大学长城学院2012毕业设计2目录1.绪论.11.1课题背景.11.1.1普通单螺杆挤出机.11.1.2加料段机筒开轴向沟槽的单螺杆挤出机.11.2研究目标及内容.42.主要机构及零部件的方案对比、选择.52.1单螺杆挤出机的结构.52.1.1单螺杆挤出机组成.52.2传动方案的设计和选择.52.2.1挤出机驱动功率的确定.52.2.2挤出机的转速要求及调速范围.52.2.3挤出机的传动系统的组成.62.3螺杆的结构及材料.72.3.1螺杆的材料的选择.72.3.2螺杆结构形式.72.3.3螺杆的表面处理.82.4机筒的结构及材料.82.4.1机筒材料的选择.82.4.2机筒的表面处理.82.4.3机筒的结构形式.82.4.4机筒与机头的连接形式.92.5加热冷却方案的对比和选择.92.5.1加热功率的确定.92.5.2挤出机的加热方法.102.5.3挤出机的冷却装置.112.6机筒与支架间的连接.122.7挤出机加料系统的设计.123.重要结构的设计及校核.133.1传动系统的设计及校核.133.1.1皮带传动设计.133.1.2V带轮的结构尺寸.153.2加料套的设计.173.3螺杆的设计及校核.203.3.1螺杆的设计.203.3.2螺杆的强度计算及校核.23中国地质大学长城学院2012毕业设计33.4机筒的设计及强度校核.243.4.1机筒壁厚的选择.243.4.2机筒的强度校核.243.5螺杆尾部平键的强度计算.25结论.26参考文献.27致谢.28中国地质大学长城学院2012毕业设计41.绪论1.1课题背景挤出成型具有生产率高、适应性强、用途广泛等优点，几乎适合于所有高分子材料的加工。螺杆挤出机是聚合物加工最基本的装备之一。迄今为止,对单螺杆挤出机的研究已有近90年的历史。过去人们对单螺杆挤出机的研究仅仅是停留在普通挤出机的理论研究和结构完善上，这只能适当提高产量、改善制品性能。1.1.1普通单螺杆挤出机普通单螺杆挤出机的机筒的内表面都是光滑的圆柱面，机筒中的物料向前输送的动力来源于物料与加料段机筒之间的摩擦力fb。由固体输送理论可知，通过提高fb，可以增大输送角，进而获得较高的生产率Qs。但是对于普通单螺杆挤出机来说，fb一般较小，挤压系统的固体输送率Qs很低，进而影响到挤出机的产量。此外，加料段的冷却一般只限于机筒的加料口附近，再加上该段与前面的热机筒没有隔热措施，热机筒的热量就会传导至该段，因此冷却不充分，不但未能增大物料与机筒之间的摩擦系数fb，反而有可能在一定的条件下，虽然机筒表面温度未达到物料的熔点，但物料在摩擦热作用下便已经融化了，固体输送率会更低。1.1.2加料段机筒开轴向沟槽的单螺杆挤出机在70年代以前，设计螺杆时，螺杆的挤出量是按计量段的熔体输送理论公式来考虑的。这时，挤出量受机头压力影响较大，而与粘度有关。螺杆的几个功能段（输送、压缩、熔融和均化）在螺杆的三段上是相互重叠的。由于种种原因它们相互影响。例如，如果料斗中存在架桥现象或加料口几何形状设计不合理，这些因素往往导致加料段充满状态的不稳定，塑料的压缩状态也不稳定，达到一定压力的压缩点的位置一会儿超前，一会儿延后。此外，由于塑料在螺杆上熔融起始点的位置不仅决定于机筒的热传导情况、剪切热产生的情况和塑料的热性能，而且还直接决定于塑料的压缩状态，即决定于压缩点达到位置和压力升高的状况。为此，如果压缩点在螺杆上变化，势必会导致熔融起始点也在螺杆上变化。由此压力、温度和产量都会产生波动，当转速提高后这个现象更为严重。采取一些措施后虽然会对上述不足有所改进，例如，通过强制计量加料可以改善加料的稳定性，采用混合元件和加长计量段，会减少熔料的各种波动。但另外一个问题仍未很好地解决。例如：塑料在螺杆上压实不足，压力形成缓慢，塑料在螺杆上除了有轴向移动外，还存在相当大的径向滑动，因此输送率很低，一般只有0.30.5，挤出量受机头压力影响较大。从20世纪70年代开始，德国亚琛工业大学塑料加工研究所（IKV）和巴登苯胺苏打厂（BASF）的一些研究工作者对如何提高固体输送生产率进行了一系列研究，设计并生产中国地质大学长城学院2012毕业设计5了性能优越的挤出机。这种机器的主要特征是，在螺杆加料段依靠强制加料来提高螺杆的输送效率，依靠设置于熔融段和计量段上的混炼元件来保证输送能力提高后的挤出质量。螺杆的三个主要功能，输送、塑化和均化，分别在螺杆上独立地完成，它克服了普通螺杆几个功能段相互重叠并由此带来的不稳定和波动现象。1机筒；2加料座；3料斗；4沟槽5加料套；6冷却水通道；7隔热垫图1-1IKV系统的基本结构IKV螺杆的强制输送作用主要依靠机筒在加料段