双螺杆塑料挤出机的设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 学 毕 业 设 计 说 明 书 班 级： 姓 名 ： 学 院： 专 业： 题 目： 72 指导教师： 职称 : 职称 : 20*年 *月 *日 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 20*届毕业设计（论文）课题任务书 学院（部）： 专业： 指导教师 学生姓名 课题名称 72内 容 及 任 务 设计内容 72设计任务 （ 1）设计说明书 按学校的模板格式撰写设计说明书，设计说明书正文部分（从第 1 章到致谢）不少于 40 页。 （ 2）绘制设计 图纸 采用 006 以下版本 )绘制二维图纸，并鼓励采用三维软件绘图。绘制总装图 1 张，部装图、零件图若干。图纸总量相当于 纸 3 张。 拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标 技术指标 双螺杆直径（ 72 设计要求：用于 性，最大产量为 200Kg/h，最高转速为 260r/求 （ 1）设计计算准确，计算结果修正合理，设计方案可行。 （ 2）设计说明书叙述清楚、文字通 顺 、表 达 准确、 书写 工整，技 术术语 符合标 准，说明书字数达到或超过任务书的规定。 （ 3）设计说明书中 的参考文献总数（含书籍）不少于 10 篇（本），其中应引用 5 篇以上的中文学术论文， 1 篇以上的外文学术论文，并严格按模板格式在文中引用处加以标注。 （ 4）设计 图纸 符合国家 标 准，布 图 合理、 图 面整洁、美 观 ，图纸数量达到任务书的规定； （ 5）设计计算与图纸均为独立完成 ， 无相互抄 袭 痕迹。 进 起止日期 工作内容 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 度 安 排 20*学年第 1 学期 第 18 20周 写 开题报 告 20*学年第 2 学期 第 1到 4周 实习 第 5到 8周 编写设计说明书、绘草图，中期检查 第 9到 12周 绘装配图、零件图，输出说明书、图纸 第 13 周 作好答辩前的准备工作 第 14 周 毕业答辩 主 要 参 考 资 料 1.工程制图 赵大兴主编 高等教育出版 2.机械原理（第七版）郑文纬、吴克坚 主编 高等教育出版社 3.机械设计（第八版）濮良贵、纪名刚主编 高等教育出版社 4.机械设计手册成大先主编 化学工业出版社 5 液压与气动技术 许福玲等主编 机械 工业 出版社 6.工程材料与成形技术基础庞国星主编 机械工业出版社 7.塑料成型工艺与模具设计齐晓杰主编 机械工业出版社 系（教研室） 意见 签名： 年 月 日 学院（部）主管领导意见 签名： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 本科毕业设计（论文）中期报告 填表日期： 20* 年 5 月 10 日 学院 (部 ) 机械工程学院 班 级 机械工程及自动化 062班 学生 姓名 苏志远 课题名称：双螺杆挤出机的设计 课题主要任务： （ 1）设计生产 （ 2）写出设计过程的说明书； （ 3）画出总装图和主要零部件的 1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 查阅相关资料，分析所给题目的要求，了解双螺杆挤出机工作原理，选择合适的设计型号并写出设计过程说明书，并初步修改。 2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排 完成设计图纸，总装图 1张，主要零、部件 4继续完善设计说明书。交指导老师评阅，再修改。 3、存在的具体问题 设计说明书完成过程有大量计算，出现了很大的困难。 图形的绘制比较困难。 很多细节上的东西考虑不到位。 4、指导教师对该生前期研究工作的评价 指导教师签名： 日 期： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 开题报告 题目：双螺杆塑料挤出机 1. 双螺杆 塑料 挤出机 设计 概述 螺杆 塑料 挤出机概述 塑料挤出成型是在挤出机中通过加热、加压而使塑料以及熔融流动状态连续通过口模成型的方法，或简称为挤塑。 挤出成型是聚合物加工中出现较早的一门技术 ,在 19世纪初已有使用。挤出成型可加工的聚合物种类很多 ,制品更是多种多样 ,成型过程也有许多差异 ， 比较常见的是以固体块状加料挤出制品的过程。 双螺杆塑料挤出机有主机，机头和辅机组成。其中主机是核心部分，由传动系统，挤压系统，加热冷却系统，控制系统组成。 其挤出成型过程为 :将颗粒状或粉状的固体物料加入到挤出机的料斗中 ,挤出机的料筒外面有加热器 ,通过热传导将加热器产生的热量传给料筒内的物料 ,温度上升 ,达到熔融温度。机器运转 ,料筒内的螺杆转动 ,将物料向前输送 ,物料在运动过程中 与料筒、螺杆以及物料与物料之间相互摩擦、剪切 ,产生大量的热 ,与热传导共同作用使加入的物料不断熔融 ,熔融的物料被连续、稳定地输送到具有一定形状的机头 (或称口模 )中。通过口模后 ,处于流动状态的物料取近似口型的形状 ,再进入冷却定型装置 ,使物料一面固化 ,一面保持既定的形状 ,在牵引装置的作用下 ,使制品连续地前进 ,并获得最终的制品尺寸。最后 用 切割的方法截断制品 ,以便储存和运输。 加料挤出系统 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 整体方案设计 双螺杆挤出机有啮合型的，也有非啮合型的；啮合型的又分同向旋转的和异向 旋转的；异向旋转啮合型双螺杆又有平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机之分。主要考虑的参数是双螺杆直径（ 72中心距、长径比、螺杆转数范围、功耗、挤出量、螺杆轴向推力。 挤出系统设计 螺杆设计 （ 1）螺杆元件的设计 根据实现功能的不同，可将螺杆元件分为输送元件（它由螺纹元件组成，可有不同的螺纹头数和导程），剪切元件（主要是捏合盘及其组成），混合元件（主要是齿形元件等）。 （ 2） 螺杆局部构型设计 整根螺杆的组合分两个方面：一是完成不同局部功能的各种螺杆区段（即局部 构型）设计；二是针对整个挤出过程完成的任务，整跟螺杆的组合设计。 （ 3）螺杆机械结构设计 双螺杆的结构设计包括芯轴、螺杆轴、螺杆元件的设计以及各种螺杆元件的类型、数量及如何装配在一起等总体规划设计。 （ 4）螺杆的材质及热处理 螺杆材质的选自要考虑强度、耐磨度、耐腐蚀等问题，国内双螺杆挤出机厂家一般用合金结构钢，制成螺杆后氮化处理，氮化层厚度一般 机筒设计 根据挤出过程和工艺的需要，将不同功能，不同结构形状的若干机筒段用不同的方法把它们组合成一根整体机筒，与相应的组合螺杆装在 一起，成为挤压系统。 传动系统设计 双螺杆挤出机传动系统的作用是在设定的工艺条件下，向两根螺杆提供合适的转数范湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 围、稳定而均匀的速度、足够且均匀相等的扭矩（功率），并能承受挤出过程中所产生的巨大的螺杆轴向力。下图是德国某公司的传动箱的内部结构。 传动系统 （ 1）主驱动电动机选型 常用的电机有直流电动机、交流变频调速电机、滑差电机、整流子电机，其中以直流电机和交流变频调速电机居多。 （ 2）传动箱设计 双螺杆挤出机的传动箱由两部分组成，即减速部分和扭矩分配部分。这两部分虽然功能 不同，但联系紧密，有时互相制约。根据目前流行的结构看，其布置设计主要分两种：一种是将减速部分和扭矩分配部分很明显的分开，即分离式 ;一种是将两者和在一起。追求的目标总的来说是实现规定的螺杆转数（范围）、螺杆旋转方向、扭矩均匀分配、轴承合理布置的前提下，通过传动方案的确定和结构设计，采取措施，降低齿轮负载，抵消或减小传动齿轮的径向载荷，传递更大的功率和轴向力，提高轴承的寿命，装配维修方便。 螺杆挤出机辅助系统设计 （ 1） 压力调节装置 挤出过程中沿螺杆轴向方向的压力分布是挤出过程的操作因变量之一，它 会影响能量的转换和混合效果，沿螺杆方向的压力分布跟螺杆构型、物料特征与操作条件有关。 （ 2） 排气系统 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 双螺杆挤出机一般都设有排气系统，用于将挤出过程中物料中的空气、残留单体、低分子挥发物、溶剂、反应生成物中的气体排出。 排气效果的好坏，排气口冒不冒料，与排气系统各组成部分的合理设计与匹配有很大关系。 （ 3） 加料系统 双螺杆挤出机一般使用计量加料，有时也采用溢流加料，强制加料。 所谓计量加料，就是加料装置给挤出系统加多少料，挤出系统就挤出多少料。挤压系统的挤出量与螺杆转数无关。 加料系统的调速电机可以采用 直流电机，也可以采用变频调速电机，计量方式有体积计量、失重计量、称重计量。 （ 4） 加热冷却系统 挤出过程物料要吸热变成粘流态才能完成挤出，一般的加热方式是电加热和载体加热。冷却有风冷，油冷、水冷。 （ 5） 安全保护系统 双螺杆挤出机设有很多安全装置，如螺杆扭矩过载保护，止推轴承过载保护，计量加料装置和主机联锁，润滑系统保护。 2 选题依据、主要研究内容、研究思路及方案 题依据 当今世界四大材料体系（木材、硅酸盐、金属和聚合物）中，聚合物和金属是应用最广泛和最重要的两种材料。据统计，在塑料 制品成型加工中，挤出成型制品的产量大约占整个塑料制品产量的 50%以上。其中不仅包括板、管、膜、丝、和型材等制品的直接成型，还包括热成型、中空吹塑等坯料的挤出加工。除此之外，在填充、共混、改性等复合材料和聚合物合金生产过程中，螺杆挤出很大程度上取代了密炼、开炼等常规工艺。挤出机几乎成为任何一个塑料有关公司或研究所最基本的装备之一。 挤出成型有如此发展趋势主要原因为：螺杆挤出机能将一系列化工基本单元过程，如固体输送、增压、熔融、排气、脱湿、熔体输送和泵出等物理过程集中在挤出机内的螺杆上来进行。近年来，挤出工程的 创新表现，更多的过程，如发泡、胶联、接枝、嵌段、调节相对分子质量甚至聚合反应等化学加工过程都愈来愈多地在螺杆挤出机上进行。螺杆挤出工艺装备逐步取代了一些由多台经典化工装备组成的生产线。连续生产代替间歇生产，必然有较高的生产率和较低的能耗，减少生产面积和操作人员数量，降低生产成本，也易于实现生产自动化，创造好的劳动条件和减少少的环境污染。与此同时，螺杆的搅拌作用也提高了混合质量。正因如此，螺杆挤出这种工艺不仅广泛地用于聚合物加工，而且在建湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 材、食品、纺织、军工、和造纸等工业部门中都得到了愈来愈多的应用。 主要研究内容 双螺杆挤出机最重要的部分是挤出系统和传动系统，要着重设计螺杆和机筒以及两者的配合，这个设计要自主设计传动系统，要独立设计调速装置。 研究思路及方案 同向啮合双螺杆挤出机与单螺杆挤出机一样，承担输送、塑化、混合和混炼聚合物的工作，但在工作上与单螺杆挤出机有许多不同点。 同向啮合双螺杆挤出机表现为物料的正位移输送特性。所谓正位移输送特性是这移动的外部表面物质置换了系统中的部分液体的输送方式。啮合同向双螺杆挤出机必须纵向开放，否则螺杆会因为发生干涉而不能正常啮合。意味着螺槽的 宽度一定要大于螺棱的宽度，在纵向留下一定的输送物料的通道。纵向开放程度越大，正位移输送能力损失也越多，此时摩擦拖曳和粘性拖曳所起的作用越大。但是无论开放程度多大，物料沿螺槽流动时在螺棱出仍然受阻而改变方向，因此具有一定的正位移输送能力。 由于螺槽纵向开放，由加料口到机头，两螺杆间有一通道，当物料由加料口加到一根螺杆上后，物料在摩擦拖曳作用下沿着这跟螺杆的螺槽向前输送物料至下方的楔形区，在这里物料会受到一定的压缩。因螺棱比螺宽窄，那么另一根螺杆的螺棱不会把物料向前输送的道路堵死。两根螺杆在楔形区有大小相等、方 向相反的速度梯度，因此物料不会进入啮合区绕同一根螺杆继续前进而被另一螺杆托起，在挤出机机筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺杆的螺槽向前输送。 由于同向双螺杆挤出机具有分布混合及分散混合良好、自洁作用较强、可实现高速运转、产量高等特点，特别适用于聚合物的改性，如共混、填料、增强及反应挤出。并且本次设计的挤出机主要用于复合塑料挤出，因此应设计同向啮合双螺杆挤出机。 2009年第 1 学期 第 18 20 周 写 开题报 告 2009年第 2 学期 第 1到 4周 实习 第 5到 8周 编写设计说明书、绘草图，中期检查 第 9到 12周 绘装配图、零件图，输出说明书、图纸 第 13 周 作好答辩前的准备工作 第 14 周 毕业答辩 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 指导教师： 年 月 日 说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 摘 要 本文是关于 工业用塑料聚合物双螺杆挤出机的设计。在工业上和实验室中，单螺杆和双螺杆挤出机都应用极其普遍，是塑料加工设备的重要元部件之一。作为工业中使用的双螺杆挤出机，在设计过程中，除了要求能够完成固体输送、增压、熔融、熔体输送和泵压等一系列通用过程以外，还要求涉及到复合塑料与聚合物颗粒之间的混合，以及物料喂料量的控制。物料喂料量的控制则是通过控制主螺杆及其辅助喂料螺杆的转速来完成的。同时，双螺杆挤出机具有分布混合和分散混合效果良好、自洁作用较强、可实现高速运转、产量高等特点，特别适合聚合物的改性，如共混、填料、增强及反 应挤出。有利于增加挤出机的挤出产量，提高塑化质量。 关键词 ：双螺杆挤出机；塑料；同向啮合 1 is of in is in of it is of of a in it to a of as of of of it to of in of of i to of it to of of of is by of of i in of is to of to of 1 目 录 第 1 章 绪论 1 塑料挤出成型概述 1 塑料挤出成型设备的组成 1 挤出机的分类 2 分类方法 2 各挤出机的结构特点及用途 2 设计类型的确定 3 第 2 章 同向啮合双螺杆挤出机 4 同向啮合双螺杆挤出机工作原理及其特性 4 同向啮合双螺杆挤出机的主要技术参数和规格 4 第 3 章 同向啮合双螺杆挤出机主要零部件的设计 7 主螺杆的设计 7 螺杆的基本尺寸初步确定 7 螺杆材料的选择 8 螺杆设计计算 8 螺杆的强度校核与计算 11 螺杆的技术要求 13 螺杆传动系统及止推轴承布置设计 13 机筒的设计 14 机筒的结构类型选择及特性 14 机筒的结构尺寸设计 15 机筒的材料选择 15 螺杆与机筒的配合要求 16 螺杆与机筒的配合间隙 16 螺杆与机筒的对中性 17 送料螺杆的设计 17 分流板及过滤网 18 分流板 18 18 料斗的设计 19 挤出机电机的选择 19 1 传动系统的设计 19 传动方案的确定 19 齿轮参数 20 齿轮轴的 确定 26 轴承寿命校核 38 键的校核 39 箱体的设计 41 第 4 章 双螺杆挤出机辅助系统设计 43 定量给料系统 43 恒温系统 43 真空排气系统 43 电气控制系统 43 直流调速系统 44 加热控制系统 44 结 论 46 参考文献 47 致 谢 48 充值后就可以下载此设计说明书（不包含 纸）。我这里还有相应的 明书（附带：任务书、开题报告、外文翻译）和 纸（共计 5 张图纸）。 需要全套资料的朋友请 加 1： 1459919609 或 2： 1969043202， 需要其他设计题目直接联系！ - 2 - 第 1 章 绪论 料挤出概述 当今世界四大材料体系（木材、硅酸盐、金属和聚合物）中，聚合物和金属是应用最广泛和最重要的两种材料。据统计，在塑料制品成型加工中，挤出成型制品的产量大约占整个塑料制品产量的 50%以上。其中不仅包括板、管、膜、丝、和型材等制品的直接成型，还包括热成型、中空吹塑等坯料的挤出加工。除此之外，在填充、共混、改性等复合材料和聚合物合金生产过程中，螺杆挤出很大程度上取代了密炼、开炼等常规工艺。挤出机几乎成为任何一个塑料有关公司或研究所最基本的装备之一。 挤出成型有如此发展趋势主要原因为：螺杆挤出机能将一系列化工基本单元过程，如固体输送、增压、熔融、排气、脱湿、熔体输送和泵出等物理过程集中在挤出机内的螺杆上来进行。近年来，挤出工程的创新表现，更多的过程，如发泡、胶联、接枝、嵌段、调节相对分 子质量甚至聚合反应等化学加工过程都愈来愈多地在螺杆挤出机上进行。螺杆挤出工艺装备有较高的生产率和较低的能耗，减少生产面积和操作人员数量，降低生产成本，也易于实现生产自动化，创造好的劳动条件和减少少的环境污染。螺杆挤出这种工艺不仅广泛地用于聚合物加工，而且在建材、食品、纺织、军工、和造纸等工业部门中都得到了愈来愈多的应用。 双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，能使熔体得到更加充分的混合 ，应用更广。 料挤出成型设备的组成 一套完整的挤出设备由主机、辅机及控制系统组成。 挤出机是塑料挤出成型的主要设备，即主机 。由挤压系统、传动系统及加热冷却系统和主机控制系统组成。 （ 1） 挤压系统 由机筒、螺杆和料斗组成，是挤出机的核心工作部分。 （ 2） 传动系统 由电机、调速装置和传动装置组成。作用是给螺杆提供所需转速和扭矩。 （ 3） 加热冷却系统 由温控设备组成。作用是通过对机筒进行加热和冷却，以保证挤出系统成型在工艺要求的温度范围内进行。 （ 4） 控制系统 主要由仪表、电器及执行机构组成。作用是调节控制机筒温 - 3 - 度、机头压力和螺杆转速。 挤出机需配置相应的辅助机械设备才能实现挤出成型。根据制品的种类确定辅助设备的组成。通常包括：机头、冷却系统、 定量给料系统、电气控制系统 、 真空排气系统 等。 控制系统由各种电器、仪表及执行机构组成。根据自动化水平的高低，可控制挤出机、辅机的拖动电机及其他各种执行机构按所需的速度、功率和轨迹运行监控主辅机的流量、温度及压力，最终实现对整个挤出成型设备的自动控制和对产品质量的控制。 出机的分类 类方法 随着挤出机的广泛应用和不断的发展，出现了各种类型的挤出机，其分类方法各异，主要有以下几种： 按装置位置分为立式挤出机和卧式挤出机。 按可否排气分为排气挤 出机和非排气挤出机。 按螺杆转速分为普通挤出机、高速挤出机和超高速挤出机 按螺杆数目的多少和结构分为无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机。 按用途可分为配混造粒挤出机和生产制品用挤出机。 挤出机的结构特点及用途 （ 1）单螺杆挤出机 单螺杆挤出机，造价低、易操作，但塑料混合、分散和均化效果差，滞留时间长且分布广，物料温差较大（指同一断面处）和难以吃粉料。因此，它只适用于一般性造粒和塑料制品的加工。 （ 2）同向双螺杆挤出机 双螺杆挤出机的特征是两根相互平行的组合式螺杆装在具有 8 字 形孔的机筒内。如果两根螺杆旋转方向相同，称为同向型双螺杆挤出机。根据两根螺杆的啮合型式不同，可分为啮合型和非啮合型两种，常用的为啮合型。 选用双螺杆挤出机的优越性： 生产能力大，根据理论计算，在同螺杆直径下，双螺杆挤出机生产量能达到单螺杆挤出机的 4 倍（实测为 24倍）。 - 4 - 能耗低，双螺杆挤出机的单位能耗仅约为单螺杆挤出机的 1/31/2 左右。 产品质量好，由于双螺杆挤出机的塑化、混炼性能好，在保证产品强度的条件下，原材料的消耗量下降约 1/41/5。 双螺杆挤出机在欧美国家中应用的比例： 管材 100% 板材 90% 造粒 100% 异型材 80% 平膜片材 90% 发泡材 60%70% 同向双螺杆挤出机的显著特点是高效能和多功能。高效能集中于高混炼、高扭矩、低能耗，特别适合工程塑料的共混改性、填充、增韧、增强。多功能表现为螺杆的多种功能的组合，组成不同功能的螺杆形式，以适应不同塑料、树脂的挤出，特别是高性能对树脂和塑料合金的加工。 （ 3）异向双螺杆挤出机 异向双螺杆挤出机的显著特点 是：物料的输送能力和挤出能力比同向双螺杆挤出机的强，在同螺杆直径下，挤出量比同向挤出机一般高 1倍左右，物料在机筒内的滞留时间比同向机要短，并且剪切发热小，温差小，物料温度分布十分均匀，物料分散充分。 （ 4） 锥形双螺杆挤出机 双螺杆是异向啮合。 （ 5）多螺杆挤出机 我国已开发出四螺杆反应混炼机。它综合了捏合机、螺杆挤出机、缩聚反应器、混炼机、研磨机的特点。 计类型的确定 现在在工业生产中复合塑料的应用范围很广，本次设计的挤出机要可以对塑料混合、改性，主要用于生产以聚氯乙烯（ 主料的复合塑 料。 由于同向双螺杆挤出机具有分布混合及分散混合良好、自洁作用较强、可实现高速运转、产量高等特点，特别适用于聚合物的改性，如共混、填料、增强及反应挤出。并且本次设计的挤出机主要用于复合塑料挤出，因此应设计同向啮合双螺杆挤出机。 - 5 - 第 2 章 同向啮合双螺杆挤出机 向啮合双螺杆挤出机工作原理及其特性 同向啮合双螺杆挤出机与单螺杆挤出机一样，承担输送、塑化、混合和混炼聚合物的工作，但在工作上与单螺杆挤出机有许多不同点。 同向啮合双螺杆挤出机表现为物料的正位移输送特性。所谓正位移输送特性是这移 动的外部表面物质置换了系统中的部分液体的输送方式。啮合同向双螺杆挤出机必须纵向开放，否则螺杆会因为发生干涉而不能正常啮合。意味着螺槽的宽度一定要大于螺棱的宽度，在纵向留下一定的输送物料的通道。纵向开放程度越大，正位移输送能力损失也越多，此时摩擦拖曳和粘性拖曳所起的作用越大。但是无论开放程度多大，物料沿螺槽流动时在螺棱出仍然受阻而改变方向，因此具有一定的正位移输送能力。 由于螺槽纵向开放，由加料口到机头，两螺杆间有一通道，当物料由加料口加到一根螺杆上后，物料在摩擦拖曳作用下沿着这跟螺杆的螺槽向前输送物料至下方的楔形区，在这里物料会受到一定的压缩。因螺棱比螺宽窄，那么另一根螺杆的螺棱不会把物料向前输送的道路堵死。两根螺杆在楔形区有大小相等、方向相反的速度梯度，因此物料不会进入啮合区绕同一根螺杆继续前进而被另一螺杆托起，在挤出机机筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺杆的螺槽向前输送。 同向啮合双螺杆挤出机的主要技术参数和规格 螺杆直径 螺杆直径：即螺杆的外径，它是挤出机的重要参数，一般用 位为 表征挤出机挤出量的大小。 在设计或选用挤出机前，一般挤出机生产能力及转速已经确定，螺杆直径的选取主要是根据 挤出机的产量来确定设计参数：生产以聚氯乙烯（ 主料的复合塑料，最大产量为 200Kg/h，最高转速为 260r/ 根据我国同向双螺杆挤出机基本参数表 ( 5420螺杆直径系列标准，取螺杆公称直径 :D=72 螺杆中心距公称尺寸 双螺杆中心距公称尺寸。 指平行布置两螺杆中心的距离，用 a 表示，单位为 - 6 - 据螺杆直径、螺杆计量段螺纹槽深度和计量段啮合程度确定。 螺杆长径比 螺杆长径比。（ L/D）来表示，即螺杆有效螺纹部分长度 之比，它可以表征螺杆的塑化能力和塑化质量 ，用（ L/D）来表示，如下图 图 杆示意图 现代塑料挤出工业螺杆长径比较早期螺杆大，国内应用较多的长径比一般范围是 2025，多采用 25，最长可达 40乃至更高。螺杆长径比的增加有如下好处：（ 1）螺杆加压充分，能提高塑料制品的物理机械性能。（ 2）提高塑化质量，制品外观质量好。（ 3）有利于类似于 （ 4）螺杆特性曲线斜率小，挤出量稳定，挤出量可以提高 20%40%。但螺杆长径比与很多因素有关，因此可以根据加工条件和实际需要再由试验 确定，还可以由统计类比的方法来确定。国产同向旋转挤出机的主要技术参数表 ( 5420示生产能力为 300kg/L/D=2832，取 L/D=30。 螺杆转速要求及范围 螺杆转速范围：用高转速） 最低转速）表示，其单位是 r/ 对挤出机速度要求有两方面，既能实现无级调速又要有一定的调速范围。要求实现无级调速的目的是容易控制挤出质量并与辅机的一致配合；要求有一定的调 速范围的目的是为了适应多种加工物料及满足多种工艺要求。在实际生产中，因挤出机开始工作时，机头压力容易出现超常值，所以螺杆转速应缓慢增至工作要求速度；当螺杆运转平稳后，由于加工的原料、制品及生产能力不同要求，要保证质量提高产量，除控制温度、压力等条件外，主要是靠改变螺杆转速进行控制调节。因此，要求螺杆转速在一定范围内可调。多数挤出机的调速范围在 1： 6，对通用性大的小规格挤出机调速范围可达到 1： 10，根据经验，确定螺杆转速范围为： n=50260r/ - 7 - 挤出机功率的确定 驱动电机功率 表示，单位为千瓦 （ 它表征挤出机的驱动能力。挤出机螺杆消耗的功率所涉及的因素是多方面的。双螺杆挤出机功率的确定通常是根据经验选取，根据我国同向双螺杆挤出机基本参数表 ( 5420取挤出机主电机功率 :P=55挤出机加热功率的确定 挤出机加热功率是指机筒加热功率：用 位为千瓦（ 表示了挤出机的加热能力。 通常情况下按机筒的内表面积计算加热功率： H= )/()2(10001 = 0272(1000 1 =中 H 机筒 加热功率，单位为 0D 机筒内直径，单位为 A 单位面积的加热功率， W/ 2 A=210 W/ 2 - 8 - 第 3 章 同向啮合双螺杆挤出机主要零部件的设计 同向啮合双螺杆挤出机主要零部件包括螺杆、机筒、分流板、过滤网、料斗及料斗传 输螺杆、电机、减速器等装置。 主螺杆的设计 螺杆是挤出机的核心部分，是输送、塑化塑料的最重要部件。其结构性能将直接影响挤出机的生产率、塑化混合质量和能量消耗。 由于聚氯乙烯（ 非结晶型高聚物，它从玻璃化温度到粘流温度的温度范围较大，其熔融过程是在一个比较长的距离后才能全部熔融，出于制造成本和胶料的均匀混炼和塑化考虑，采用渐变型普通螺杆，螺纹断面形状为矩形。 螺杆的基本尺寸初步确定 螺杆的螺纹长度为： L=30D=30 72=2160据实践经验，螺杆三段长度的分配如表 表 长度分配比例表 塑料类型 加料段110%25% 全长 55%65% 全长 22%25% 全长 结晶型塑料 60%65% 全长 12 螺距 25%35% 全长 所以：加料段 1L =（ 10%25%） L，取 1L =2160=259缩段 2L =（ 55%65%） L，取 2L =2160=1404量段3L=（ 22%25%） L，取3L=2160=497杆压缩比。因压缩比的确定非常复杂，目前国内根据经验选取。对塑料而言，螺杆几何压缩比大多数为 25,根据常用塑料螺杆的几何压 缩比表，选取螺杆压缩比： =3 为了加工方便，等距螺杆取 S=D 螺距 S： S=D=72纹头数： i=1 - 9 - 螺纹升角 ： =D=37 2 1 03 7 2 1 0= 1741 螺棱法向宽度 e：根据对紧密共轭齿廓的要求和齿轮传动 啮合基本原理，考虑到螺杆制造和安装方便，同时为了更好的对物料进行充分混合，把螺杆设计成接近共轭型，取螺棱法向宽度为： e=30 螺棱轴向宽 b： b=e/30/=槽法向宽 E： E=S 30=72 30=槽轴向宽 B： B=D b=72 杆与机筒 间隙 = 螺杆材料的选择 螺杆工作时不仅所受扭矩较大，而且是在高温、高压下工作。因螺杆要与机筒配合工作，所以还要受到机械摩擦磨损、刮磨及塑料摩擦的作用，某些塑料还会有较强的化学腐蚀作用。所以螺杆可能产生扭断、因磨损严重而与机筒间隙增大使产量降低等失效形式。 根据以上螺杆的实际工况，要保证螺杆能正常工作，必须选择合适的材料。其材料性能要求为：机械性能好，耐磨性能好，耐腐蚀性能好，加工性能好。由于38合性能好且是挤出机螺杆应用最广泛的材料，因此选择 38为螺杆的材 料。 杆设计计算 到此已知螺杆参数为： 最高转速：m a x 2 6 0 / m i n 4 . 3 /n r r s最高产量： G=200Kg/h 螺杆直径： D=72螺距 S： S=72 径比： L/D=30 螺槽法向宽度： E=槽轴向宽度： B=棱法向宽度： e=30棱轴向宽度： b=纹升角 ： =1741 - 10 - 查表得 :聚氯乙烯（ 堆积密度为 3/500 固相密度 3/1400 液相密度 3/1200 熔池温度 90由于双螺杆挤出机的理论很不成熟，加之螺杆啮合部分容积相对于整个螺杆来说很小，故可以把双螺杆看成两根单螺杆进行计算，然后做一定的因双螺杆啮合带来数据校正。 （ 1）计算熔融速率。 为了保证稳定的挤出过程，熔体输出量 、固体输送量和固体熔融量应该平衡。即： Q 式中 固体输送量； 单位面积熔融速率； A 固体粒料与机筒的接触面积； m 熔体密度； Q 熔体输出量； 取螺杆转速 G=200Kg/h /= 534 1 0 / 估算面积 A。由于螺杆啮合部分没有机筒对物料进行加热，但螺纹啮合处没有机筒部分占整个机筒的比例较小，因此机筒的总面积约为 L ,假设其中固体与熔体塑料各占一半，则固体总面积 A： L 熔融速率：= （ 2）计算计量段螺槽深度。 为了保证螺杆的硬特性，避免压力波动引起过大的输出量波动， 应取较小的值，但为了达到较好的混合质量，又不能取得过小。综合上述原因，取： 由 Q得： 535 1 0 / 由于是双螺杆，则有： 23 ( ) c o H D b n3 2( ) c o D b n = 取 3 - 11 - （ 3）验算计量段长度。 螺杆的剪切速率为：3 = 当温度为 ，由流变曲线得： 4100Pa s 有上文可知： 531 1 0 / 令 P =P ，由式：3331 ( ) c o s s i b H L 得： 333 ( ) c o s s i b H = 497合格 （ 4）确定加料段螺槽深度。 根据常用塑料的几何压缩比表，取： =3 则加料段螺纹槽深度 1h 为： 1h = 2330 . 5 4 ( ) D D h D h =取 1h = 验算压缩比1133()D h hD h h = 正确 （ 5）验算压缩段长度。 计算螺槽内固体粒料厚度减小的速率，即形成熔膜的速率22Z = 44 1 0 / 即固体粒料在压缩段中移动时，在每秒钟移动的距离上螺槽深度的减小量不能超过 否则固体粒料来不及完全熔融而堵塞螺槽，引起产量波动。此时固体粒料顺着螺槽的流动速率 ( ) c o D b =压缩段顺着螺槽展开的长度2 1 32 () =则压缩段的最小长度22L=2 =1032由于 14041034 （ 6）螺杆中心距的确定。 考虑到螺杆的安装和物料的混合均匀，又不至于螺杆产生干涉，取螺杆的中心距 a:a=3 =（ 6）归纳设计结果。 - 12 - 加料段长度： 1L =259料段螺槽深度： 1h =缩段长度： 2L =1404量段长度：3L=497量段螺槽深度：3 槽轴向宽度： B=棱轴向宽度： b=杆中心距 a： a =杆的强度校核与计算 双螺杆挤出机中需要进行强度计算的主要零部件是螺杆和机筒。进行螺杆的强度计算时，必须先确定原始数据。决定螺杆强度的原始数据包括：机头最大压力 P、螺杆轴向力 螺杆扭矩 （ 1）机头压力的确定 机头压力可以用理论计算方法和实测方法得到。当螺杆转速增加到一定程度时，实际机头压力与转速的关系并不成正比，在实际生产中常以试验测定机头压力。 根据实际生产中产量为 200 /kg h 的国产双螺杆挤出机的机头压力一般为3 0 5 0P M P a ，取： P= 2）螺杆轴向力的确定 螺杆轴向力的大小受到物料物理性能、机头压力、螺棱构型、螺杆转速及机筒温度等、因素的影响。