毕业设计（论文）-水溶线挤出机的设计.doc

（2015 届）本科毕业设计（论文）资料 题 目 名 称： 水溶线挤出机的设计 学 院（部）： 机械工程 专 业： 机械工程及其一体化 学 生 姓 名： 班 级： 机工1102 学号 11405700609 指导教师姓名： 职称 教授 最终评定成绩： 湖南工业大学教务处201 届本科毕业设计（论文）资料第一部分 本科毕业设计（论文）（2015 届）本科毕业设计（论文）题 目 名 称： 水溶线挤出机的设计 学 院（部）： 机械工程 专 业： 机械工程及其一体化 学 生 姓 名： 班 级：机工1102 学号 11405700609 指导教师姓名： 职称 教授 职称 最终评定成绩 2015 年 6 月湖南工业大学本科毕业设计（论文）湖南工业大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目水溶线挤出机的设计是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文章以明确方式注明。除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明应承担的责任。作者签名：日期： 年 月 日摘要挤出机发展距今已经有100多年的历史了，随着科学技术的不断进步和市场竞争的要求，挤出机的工作能力越来越好，种类也越来越多。目前国内的市场主要是以单螺杆挤出机为主，同时其他类型的挤出机齐头并进的趋势。据了解，以生产水溶线为主的厂家在国内并不多见，其主要来源是日本进口的纤维材料。因此这次设计的挤出机是以生产水溶线的抽丝挤出机。本论文从挤出机的设施布局和工作原理出发，系统的阐述了设施布局的目的，基本分析方法和整个挤出机系统的规划个分析等。通过现场观察分析之后进一步优化本次设计方案，将挤出机的整体设计主要分为传动系统的设计，挤出系统的设计，加热冷却系统的设计，并运用操作分析，设施布局和一些其他的思想和方法来对挤出机系统设计进行分析改善，从而优化挤出机的整体设计。关键词：挤出机，系统设计，结构布局III ABSTRACTTimExtrusion machine development has been 100 years of history, with the continuous progress of science and technology and the requirements of market competition, the extruders ability to work better and more species is also increasing.At present, the domestic market is mainly based on the single screw extruder, extrusion machine and other types of trends go hand in hand.It is understood that the production of water - based manufacturers in the domestic is not many, the main source of fiber materials imported from Japan.Therefore, the design of the extrusion machine is the production of water-soluble line spinning extruder.From the layout and working principle of the facility layout, the paper expounds the purpose of facility layout, basic analysis method and the planning of the whole extruder system.Through the field observation and analysis after further optimization the design scheme, the extrusion machine overall design is divided into the design of the transmission system, extrusion system design, heating and cooling system design, and the use of operational analysis, facility layout and some other ideas and methods to extrusion machine system design analysis and improvement to optimize extrusion machine overall design.Keywords:Extruder, system design, structure layoutII目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 研究的目的和意义11.3 国内外研究现状11.4 简要评述2第2章 总体方案的设计32.1 设计任务32.2工艺分析32.3传动方案设计32.4 总体方案设计42.4.1 总体方案布局42.4.2 螺杆类型的确定52.4.3 机筒的设计5第3章 挤出机的整体设计73.1 水溶线的基本特性73.2螺杆的设计73.3 螺槽深度和压缩比的确定73.4 螺距和螺纹升角的确定113.5 螺纹头数123.6 三段式螺杆长度的确定12 3.7 螺纹断面设计153.8 螺杆转速的确定163.9 机筒间隙的确定17第4章 传动机构设计194.1 选择电动机194.2 计算传动装置的运动和动力参数204.3 减速器的选型214.4 V带传动设计224.4.1确定计算功率22III4.4.2 确定带轮的基准直径并验算带速v234.4.3 确定V带的中心距a并选择V带基准长度234.4.4 验算小带轮上的包角244.4.5 确定V带根数Z244.4.6 确定单根V带的初拉力244.4.7 计算V带对轴的压力Q254.4.8 V带轮结构形式的设计25第5章 其它部件的设计275.1 加料装置的设计275.2 机头设计295.2.1 机头盖与口模的设计295.2.2 锥形导流体与过滤板的设计305.3 机筒支撑设计30第6章 加热和冷却装置的设计326.1 加热系统326.2冷却系统32结论34参考文献35致谢36IV第1章 绪论1.1 研究背景 水溶性线是一条线能够溶于水，通常用于在刺绣定位上，水溶性绣线能水解，用来解决人工拆线的工作时间的费用，并且有十字绣不留针缝的好处。维尼纶纤维是水溶线的主要成分，它具有理想的水溶性温度和拉伸强度和良好的耐碱性，耐酸和耐热性能，溶于水后无色，无毒，其水溶液无色透明，可在短时间内被自然生物降解。这种类优秀的材料可以通过挤出机来生产。 挤出机是起源于18世纪，在1795年生产制造的无缝水管手动活塞挤出机器，被认为是世界第一挤压机。从这一点在第一个50年，19世纪，挤出机基本上只适用于水暖配件生产，面食等食品和砖瓦和陶瓷工业。之后经过许多研究者的努力，挤出机得到了一系列的发展和推进，从手动操控到电动操控，从单螺杆到双螺杆以及挤出方法的改进，挤出机已经越来越完善了。1.2 研究的目的和意义 就目前而言，水溶线的生产方法比较单一，而挤出机作为一种能够快速使材料成型的机械，能够很好的解决水溶线生产的问题。现代化的挤压机经过100多年的发展，生产塑料和研究取得了很大的成就，从最初的单螺杆衍生螺丝，螺丝和螺丝多种型号。而作为一个本科即将毕业的学生，通过在校多年的学习和対知识的积累，要且有必要完成一次毕业的试炼。通过独立自主的研究学习课题，不断的思考和改进，在这个过程中提升自我，最后完成一次人生的挑战。这些内容都是这次毕业设计的意义。1.3 国内外研究现状 目前国内单螺杆塑料挤出占据了很大的优势发展，是因为它具有结构简单，坚固耐用，维修方便，操作简单，在挤出机中不断发展过程中的优势，技术升级更换，方向高品质，高效率和多功能。玻璃纤维增强混合双螺杆挤出机中，如果玻璃纤维的含量超过45，成为加工时非常困难。国内的一些厂家和科研院所，按照海内磁性材料和添补物料的必要，设计出排气挤出机，串联式磨盘螺杆挤出机，往复式销钉螺杆挤出机，挤出发泡机，挤压机，熔体齿轮泵，串联多级挤压机，行星螺杆挤出机车型出在国内也逐步培有育的厂家研发，拥有独立的研发能力，并享受自己的知识产权。而国外市场是创新，首先巴顿菲尔辛辛那提设计TwinEX双螺杆挤出机。这种类型的挤出机和充分体现了特色效果驱逐，更格鲁伯挤出技术最近开发节能真空系统，这种系统的特点是干式真空定型更高的效率可以采取真空变温控制真空系统框。和其它传统的体系比拟，节能效率达到50%。除此之外下游的装备持续的成长前进对型材挤出特性的进步一发展同样至关重要。1.4 简要评述挤出机有多种，仍然是最重要的螺杆挤出机，大致可以分为双螺杆挤出机，单螺杆挤出机。一般挤出机的结构通常是由螺杆，机筒，一个机头，一个机架，一组加热，冷却套和传动系统所组成。 这些年来，中国的传统的挤出机及生产线，在市场上具有出色的性价比逐渐走向国际。与此同时，中国经济的不断创新，在挤出机的先进技术，开发出多种新的挤出制品。他们先后完成了多项成果，精密挤出技术提高，以满足高精度加工的需求，多层共挤技术的开发，三螺杆泵与混合技术的不断创新。本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。第2章 总体方案的设计2.1 设计任务 本课题水溶线挤出机的主要参数（1）螺杆直径：32mm （2）挤出速度： MAX 60m/min （3）挤出直径： MIN1 mm2.2工艺分析 一般的挤出机工艺流程可以分成三个主要部分，即加入物料，挤出加工和产品成型。本次设计的挤出机的加工过程从开机预热，干燥物料到加料调整，挤出成型最后形成水溶线成品。工艺流程如图2.1原料和助剂预热和干燥挤出成型冷却定型牵引卷筒图2.1 工艺流程2.3传动方案设计 挤出机传动方案的设计就是根据本课题的需要将各类机构合理的连接，能够使运动情况和力的传动状况正常进行。 合理的设计传动方案是整个机器的关键。而一个完善的传动方案既要保证传动功率的大小,转速、转矩和运动形式。又要适应各种不同的工作条件。并且还能够满足工作可靠，使用维护便利和经济性合理的要求。然而要做到这些要求是比较困难的，所以需要通过比较多种不同的设计方案来选择最合适的一种方案。 本课题挤出机的设计是将电机与带传动连接，再与减速器连接，最后与挤出机的螺杆连接以保证挤出机的正常工作。课题要求的挤出速度最大值为60m/min，螺杆的直径为32mm。而水溶线作为一种PVA材料，跟据单螺杆挤出机的螺杆直径与挤出机所要加工的材质【5】。对于生产水溶线这一类产品，功率过大，容易使生产出的产品容易断裂，并且输出过多从而造成电能的浪费；而电动机功率偏小会使电动机持久过载使其绝缘因发烧而破坏。乃至电动机被销毁。设计的电动机功率暂定为6kW。后面的设计计算再做确定。减速器可以选择圆柱齿轮减速器，承载能力比一般斜齿轮减速器要高。也能够满足小空间需要。而且也具有精度高，性能好，调速简便，控制系统简单，可靠等特点，能够使整个机器设计的传动系统的结构压凑平衡，同时使传动平稳。综合上述是较为良好地选择。 2.4 总体方案设计 通过挤出机挤压技术来生产水溶线是近年来一种比较新的方法，并且应用的趋势越来越广泛了。螺杆挤出机的设计可以分成几个部分，分别是传动系统，加热冷却系统，加料系统，控制系统的设计。就目前而言国内外对挤出技术的研究越发完善，本课题借鉴以往的研究方法和理论来设计水溶线挤出机。 2.4.1 总体方案布局 挤出机布的局首先要满生产要求。而生产的要求包括了工作精度、加工范围、生产效率和经济性等，要使经济最大化，就要尽可能的使传动链短，让机构变得简化，还要能提高传动精度和传动效率。此外挤出机要能与加工物相匹配的刚度、热变形、抗震性和噪声的大小。最后设计的挤出机要能便于观察加工的过程，操控和调整以及机床的维修；还要注意挤出机的保护措施，以确保生产安全。其总布局图如图2.2所示以琛养父母的女儿，自幼喜欢何以琛，可惜是单恋。大学时要与赵默笙光明正大竞争的宣言是导致赵默笙远走美国的原因，后同意尝试与爱慕自己的路远风交往，可惜其一直没有从单恋中走出来而提出分手，可待其真正走出痛苦想要珍惜路远风时却发现与之错过了，其明白自己辜负了路远风，最后二人成为了朋友。一切化解后，她放弃体面的主播职位找回了自己采访的梦想。结局：在小说中最后与公司上司恋爱并结婚；电视剧中在江苏农村的一次对以琛养父母的女儿，自幼喜欢何以琛，可惜是单恋。大学时要与赵默笙光明正大竞争的宣言是导致赵默笙远走美国的原因，后同意尝试与爱慕自己的路远风交往，可惜其一直没有从单恋中走出来而提出分手，可待其真正走出痛苦想要珍惜路远风时却发现与之错过了，其明白自己辜负了路远风，最后二人成为了朋友。一切化解后，她放弃体面的主播职位找回了自己采访的梦想。结局：在小说中最后与公司上司恋爱并结婚；电视剧中在江苏农村的一次对以琛养父母的女儿，自幼喜欢何以琛，本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。1-电机 2-带传动 3-轴承座与减速器 4-料斗 5-螺杆 6-机筒 7-支撑架 8-机头 9-主控制台图2.2 挤出机总布局图 2.4.2 螺杆类型的确定 挤出机的核心是挤压体系,而整个挤压体系中的首要构成零件就是螺杆，螺杆设计的首要评价指标是功率耗损、生产能力、挤出成品质量、螺杆的顺应特性和机器加工的工艺性及使用寿命等五部所构成。选用的原则有以下几点【5】：（1）由产品选择塑料型塑料有很多类型，有晶体和非晶体型，这些材料在生产成品时，挤压，温度和粘度要求，稳定性，具有不同的特点。因此，不同类型的塑料制品选择不同型号的螺丝。（2）挤出机的使用选择使用不同型号的挤出机，根据他们的工作性质和挤压塑料品种选择螺钉。如果只是单一的使用的情况下，塑料可能与塑料产品的要求根据订单专用螺杆挤出机。如果机密挤压各种不同类型的材料，应该选择的螺丝要有更大的灵活性。本次设计的加工材料是溶质材料PVA聚乙烯醇，生产中无特殊的要求，因此选45号钢的普通螺杆。2.4.3 机筒的设计挤出机的挤压系统是由机筒与螺杆组成的。对于塑料挤出机来说，它的作用和螺杆同样重要。机筒和螺杆是挤出机整个挤塑体系中最为重要零件。在设计挤出机的时候要对机筒的布局选择和制造精度有严格的要求，这也会直接影响到所生产的塑料制品的质量。设计挤出机的机筒有两种选择，有剖分式和整体式，如果是分剖式，其输出轴就必需设计成空心轴，这样便于螺杆的拆卸。并且为了能观察到挤出过程当中物料沿螺杆被加工的情况，就要使机筒停止并用水冷却，然后将螺杆抽出才能够看清。这是很麻烦的，有时还会破坏它原本的情况。为了解决上述问题，所以将机筒做成整体式。要采取的是整体套筒式。设计成整体式必需斟酌要和螺杆匹配，斟酌与螺杆的间隙不能影响挤出机的正常工作，还要能顺利的取出螺杆方便拆卸9。另外本次设计生产的产品为水溶线，是一种丝状物，所以机型应为拉丝挤出机，对机筒要求加工时受热要均匀，并且要保证一定的精度，这样才能使生产的产品达到要求，所以机筒选择整体式机筒较为合适。本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。本课题挤出机的设计是将电机与带传动连接，再与减速器连接，最后与挤出机的螺杆连接以保证挤出机的正常工作。课题要求的挤出速度最大值为60m/min，螺杆的直径为32mm。而水溶线作为一种PVA材料，跟据单螺杆挤出机的螺杆直径与挤出机所要加工的材质按，初步确定电动机的功率为5.5kW-7.5kW【5】。对于生产水溶线这一类产品，功率过大，容易使生产出的产品容易断裂，并且输出过多从而造成电能的浪费；而电动机功率偏小会使电动机持久过载使其绝缘因发烧而破坏乃至电动机被销毁。设计的电动机功率暂定为6kW。后面的设计计算再做确定。设计挤出机的机筒有两种选择，有剖分式和整体式，如果是分剖式，其输出轴就必需设计成空心轴，这样便于螺杆的拆卸。并且为了能观察到挤出过程当中物料沿螺杆被加工的情况，就要使机筒停止并用水冷却，然后将螺杆抽出才能够看清。这是很麻烦的，有时还会破坏它原本的情况。为了解决上述问题，所以将机筒做成整体式。要采取的是整体套筒式。设计成整体式必需斟酌要螺杆匹配，斟酌与螺杆的间隙不能影响挤出机的正常工作，还要能顺利的取出螺杆方便拆卸第3章 挤出机的整体设计由于每一种生产材料的性质各有不同，对于挤出机的性能的要求也就各不一样，所以设计出的挤出机就必须能够合理满足材料生产的需求。本次设计的挤出机是用于聚乙烯醇(PVA)生产线的挤出机，这就要求对水溶线的性能有一定的了解。3.1 水溶线的基本特性 水溶线是一种遇水会溶解的材料，而这种材质的线和一般的线不一样，它具有自己的熔点，能溶于水而且具备杰出的耐酸、耐干、耐碱的特性，它溶于水后的水溶液无色，无味，无毒，它还有一个很好的特性，能在很短的时间内被天然生物降解。3.2螺杆的设计 螺杆对于整个挤出机的设计至关重要，其设计的好坏直接影响材料塑化的质量和整个系统的结构。整个挤出系统的设计理大部分都是围绕螺杆来设计的。可以说设计好了螺杆，挤出系统就已经完成了一半。螺杆直径为32mm，螺杆长径比根据螺杆直径和PVA材料的特性选择长径比为25【6】。其中螺杆的长径比L/D指螺杆挤出机性能的一个主要的技术参数。L是螺杆的长度，D是螺杆的直径。欧洲塑料橡胶机械制造厂委员会对设计挤出机给出合理的长径比12、15、(18)、20、(24）、25、28、30、35，其中括号内的数值尽量不用或少用【5】。本设计中螺杆的有效长度为：普通螺杆有三个部分来组成，即加料段、压缩段和计量段,计量段也可以叫均化段。在熔解理论中，熔解出发点和熔解段长度Lm在螺杆上的值不是固定的，可以根据挤出工艺前提和塑料特性的不同而做出一定的调整。压缩段这部分指的是的槽深槽深度计量段的长度，这是设计者根据设计要求，选择设计的螺杆及螺杆的长度所设计的。3.3 螺槽深度和压缩比的确定螺槽深度是挤出机的主要参数，可以从成品的质量与挤出机挤出系统两方面来说明。（1）计量段槽深的确定：熔料的剪切速率可按下式计算【11】： （3.1） 明显可以看出计量段螺槽深度越小，剪切速度越大，分子间的内摩擦力也变大。 （3.2）式中熔料剪切产生的热量；剪切应力；剪切速率；h熔料的表现粘度。 从另一个角度来看，当计量段槽深较小时，混炼的水平提高，成品的比例也会提高。当计量段槽深较浅时，压力变化和温度变化都比较小，这对成品的质量都是有益的。但有些塑料的剪切速率高，如聚乙烯，该塑料成型温度范围较大为150220，热稳定性好。所以，当剪切或其他原因引起局部过热不会使产品轻易报废。那些不能受塑料的高剪切速率，如硬聚氯乙烯的热敏感的塑料，该材的料粘度高，就会使螺槽的物料受到剪切产生的多余热量，由于塑料的温度范围和窄，粘性流和分化的大小形成的温度相似，如150PVC加工温度规模至190，热稳定性差，如果通过内部摩擦产生的热量会使他们过热的分化和烧焦。一些塑料的最大剪切速率如表3.1本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。表3.1 塑料的最大剪切速率塑料最大剪切速率/S-1HDPE（相对分子质量较高）56LDPE（相对分子质量较低）104HPVC26SPVC60PS92108表中的数值并非固定不变的，当受高剪切时间很短时，它们的剪切速率就有可能突破最大值。本设计加工物料为聚乙烯醇（PVA），根据表格表中相对分子质量高低取平均值=80由 得 其结构如图3.1所示 图3.1 计量段螺槽深度图 在塑料挤出机，加料段其作用是压实固体材料或粉末颗粒，这有利于包含于颗粒或粉末气体的排出，并可以提高效率固体输送。使在加料段的物料受到的压力变高，所以在固体颗粒之间的间隙将减少。这将有利于热传递。另外要使加料段的螺槽深度比其它两个段的螺槽要深,这样可以让输出量超过了别的两段的运送量,就能使物料顺利的往前运送。为了使挤出机便于加料,使物料的压缩、夹杂,可以将加料段设计成等距等深渐变螺杆。采用这种设计的螺杆,也可以让螺杆加工制造更加轻易,而且降低成本。在能够保障塑化质量并且提高产量的前提下，均化段的螺槽深度该当设计得能够和物料运送效率与压缩段的熔解的程度相适当。加料段的作用是确保了输送固体物料。但到目前为止，的槽深度的进料部分还不是很清楚。塑料摩擦系数比粒子颗粒较高，塑性低摩擦系数更接近整体搬迁。事实上，该供给部件是按照螺杆压缩比和计量深入到设计的槽深度。所谓压缩比定义为螺旋槽馈送部分第一螺钉通道音量和计量在螺旋槽体积比的端部的螺旋槽比，几何压缩比，而不是深度。此值是从物理压缩比不同。后者指的是堆积密度在馈送和加热塑料熔融密度比后。如松密的聚乙烯为0.550.64克/立方厘米，和密度的熔化至0.76克/立方厘米。因此，物料的物理压缩比为1.3811811。可以看出几何压缩比要大于物理压缩比。这是因为在考虑物料被加工时密度发生转变，还要考虑物料在受到压力情况下的压缩性和在加料段的装填情况，在挤压过程中可能发生的回流情况。国内外塑料的压缩比统计如表3.2表3.2 塑料的压缩比塑料塑料HPVC25ABS1.62.5SPVC34POM2.84PE35PPO23.5PP34PC2.53PS3.74PSF2.83PMMA1.72PA63.33.6PET3几何压缩比一般用下式计算： (3.3)当压缩比和计量段槽深度确定以后，加料段槽深就可以从(3.4)式算出： (3.4)为了让计算变的简便，用简化后的公式（3.4）来计较压缩比。 压缩比取2.4 3.4 螺距和螺纹升角的确定单螺纹的螺距S，螺旋角和螺纹直径d的关系： S=Dtan （3.5）在确定了螺距和螺纹升角的其中一个，又知道了螺杆直径，另一个也就随之可以确定了。按照固体塑料的运送理论，当磨擦因数=,螺纹升角是1730时，生产率就可能到达最大值。尝试证实对圆柱性塑料，最好的情况下螺纹升角大约在17。一些实验发现最好螺纹升角就是30。这也就是为什么当前的螺纹升角都在1730规模以内的缘由。现在设计的螺杆直径等于螺距，即S=D=32mm，螺纹升角是17.6，这样的设计可以使加工更容易。其结构如图3.2所示图3.2 螺距和螺升角示意图3.5 螺纹头数单头螺纹螺杆的挤出机占挤出机市场的大部分。双头螺纹的螺杆挤出机占小部分，是因为多头螺纹会使螺槽横断面积减少，同时还会加大W/H的值。如果按照固体运送的理论，这会削减固体运送流率。除此之外多头螺纹的加工也相对来说也会比较麻烦，所以螺纹头数为1。3.6 三段式螺杆长度的确定从热塑性质料的层面上可以将加工材料分成无定型和结晶型两大类。而无定型的质料没有固定的熔点，塑料被加热升温时，它会慢慢的软化。经过一段时间之后，塑料才会全数熔解。在这个过程之中，塑料体积将会逐步的变小。如果按冷却速率工艺分析，这些材料在加工的时候存在着无定行的部分，这部分材料熔解的情况和无定形质料同样，要经过逐步软化熔解。所以压缩段也有必然的长度。加料段在物料被加工时产生不变的压力，保证在运输时的稳定性，并且将塑料预热到能够熔化的温度。所以，加料段需要足够的长度。而不同种类的塑料，达到熔解的温度需要的热量是不一样的。明显可以确定塑料的比热容Cs越大，溶解需要的热量也越多。对结晶型质料还需加熔解潜热值，另外塑料导热能力相对较差，所以其热导率Ks也是重要的参数。虽然相关公式可以计算加料长度。但计算比较复杂，所以在设计加料段的长度时，还必须根据多次的实验和以往的设计经验来确定。理想情况下，塑料在压缩段尾部时应当全都熔解。可有时候刚刚融化的物料在组分上、或在温度散布上都没有达到要求，这时将物料从机头挤出，所生产的产品就达不到要求。按塑料牛顿型流体按照混炼理论得出 (3.6)在（3.6）式中，和为计量段长度和深度 a表示截流比，从生产率的式熔体输运理论可以看出：较长计量部分和相应的压力流量及漏电流越小，生产率越高。如图14-4长度和测量系统之间的关系。从上面的分析表明：当计量部的长度较长，以提高螺钉系统的性能和改进的混合是有益的程度。所以，现在的螺杆设计是越来越长，从相反的观点，较长的测量时，材料的熔化温度会越来越高，对热敏感的塑料，如PVC的那些容易分化，未必有用。 (3.7)得 (3.8)让Qp0.05Q，的取值一般为17.6。根据料温和剪切速率=Dn/ ，计算时令机头的压力P=15MPa，可以得到简化后的计算公式为： (3.9)其中n转速 Q产量 -剪切速率 P机头压力 在（3.14）的式子中各项参数之间是存在相互影响的关系。当挤出机的转速变小时，挤出机产量会随之下降，并且粘度会随之而增高，压力会减小，但是它们之间并不是呈线性关系。因此跟据（3.13）获得的结果也只能参考一下，在实际的设计中可以按照以往的经验和定性分析来设计其长度。还可按表3.3提供的数据来考虑螺杆三段长度的分配。表3.3 螺杆三段长度的分配塑料类型加料段加料段加料段无定型塑料20%30%45%50%25%30%结晶型塑料40%60%20%50%30%45%综合以上的分析，加料段 压缩段 计量段所设计的螺杆如图3.1图3.3 螺杆示意图3.7 螺纹断面设计现在有两种常见的螺纹断面，其中一种是锯齿型的断面，优点是改良了塑料的活动状况；矩形断面是另一种，它的装料体积比较大，所以能有效避免存料的现象。推动面的圆弧半径要比背面的圆弧半径小，一般情况下后角为20。 如图3.4螺杆直径较大者，获得的圆弧半径R较大。 以琛养父母的女儿，自幼喜欢何以琛，可惜是单恋。大学时要与赵默笙光明正大竞争的宣言是导致赵默笙远走美国的原因，后同意尝试与爱慕自己的路远风交往，可惜其一直没有从单恋中走出来而提出分手，可待其真正走出痛苦想要珍惜路远风时却发现与之错过了，其明白自己辜负了路远风，最后二人成为了朋友。一切化解后，她放弃体面的主播职位找回了自己采访的梦想。结局：在小说中最后与公司上司恋爱并结婚；电视剧中在江苏农村的一次对以琛养父母的女儿，自幼喜欢何以琛，可惜是单恋。大学时要与赵默笙光明正大竞争的宣言是导致赵默笙远走美国的原因，后同意尝试与爱慕自己的路远风交往，可惜其一直没有从单恋中走出来而提出分手，可待其真正走出痛苦想要珍惜路远风时却发现与之错过了，其明白自己辜负了路远风，最后二人成为了朋友。一切化解后，她放弃体面的主播职位找回了自己采访的梦想。结局：在小说中最后与公司上司恋爱并结婚；电视剧中在江苏农村的一次对以琛养父母的女儿，自幼喜欢何以琛，以琛养父母的女儿，自幼喜欢何以琛，可惜是单恋。大学时要与赵默笙光明正大竞争的宣言是导致赵默笙远走美国的原因，后同意尝试与爱慕自己的路远风交往，可惜其一直没有从单恋中走出来而提出分手，可待其真正走出痛苦想要珍惜路远风时却发现与之错过了，其明白自己辜负了路远风，最后二人成为了朋友。一切化解后，她放弃体面的主播职位找回了自己采访的梦想。结局：在小说中最后与公司上司恋爱并结婚；电视剧中在江苏农村的一次对以琛养父母的女儿，自幼喜欢何以琛，可惜是单恋。大学时要与赵默笙光明正大竞争的宣言是导致赵默笙远走美国的原因，后同意尝试与爱慕自己的路远风交往，可惜其一直没有从单恋中走出来而提出分手，可待其真正走出痛苦想要珍惜路远风时却发现图3.4 螺纹断面形状塑料和粒料的内摩擦角不同，楔角和在2433之间。但是对于螺槽来说，它是螺旋形的，两个侧面受到的压力不相同。所以要使和的取值不相等，角通常小于角，一般用用=30，=45。螺棱法向宽度e和轴向宽度b： e=(0.080.12)D 几种塑料的内摩擦角如表3.4表3.4 塑料的内摩擦角塑料形状内摩擦角/PS球状料24PS粒料42PE粉料27PE粉料36PP粉料38PP粉料39PVC粉料33一般的情况下取e=0.1D。螺棱宽太大或者太小都会对挤出机的生产效率造成负面的影响。根据上面的分析和结论以及计算，可以初步确定的螺杆参数如下：螺杆直径D=32mm；长径比L/D=25螺棱宽e=3.2mm；螺距S=32mm；螺纹头数M=1；加料段=128mm;加料段螺槽深度;压缩段长度;计量段长度;计量段螺槽深度3.8 螺杆转速的确定在挤出机中挤出量有两个概念，一个是理论极限挤出量，另一个是实际挤出量，实际挤出量与设置的喂料量有关，还和物料的特性是粉末或者颗粒以及流动性有关，它不是一个确定的值，一般在理论极限挤出量60%左右，本课题要求设计挤出机的挤出速度为MAX 60m/min，挤出直径为MIN1 mm挤出机的挤出量 （3.10）根据螺杆计算的挤出量 （3.11） 根据（3.19）和（3.11）可以得到螺杆转速 = 3.9 机筒间隙的确定机筒和螺杆是整个挤出机挤压体系的关键构成,担负着对物料定量运送，熔解和挤压的过程。而机筒的布局将会决定热量传递情况,机筒上的加热装置将热量传给物料。螺杆与机筒之间的间隙对挤出机的生产能力,功率耗损,使用寿命,机械的加工制造都有很大影响。的值越大,虽然制作起来会很方便，但是却会使挤出机的生产效率变低，也会是物料在加工过程中的停留时间变得难以操控，影响了挤出机的工作效率。而的值越小,制造起来就会变得相当麻烦,很容易出错。同时还会使功率的消耗增大。因为磨损的缘由，的值变得过大时，挤出机的工作效率就大大下降，所以在挤出机工作一段时间后，的值发生变化，就要修复或改换螺杆以满足生产的要求。表3.5所列为螺杆与机筒间隙的部分的标准【5】。表3.5 部分螺杆于机筒间隙的标准 螺杆直径2025303540455055直径间隙最大0.180.200.220.240.270.300.300.32最小0.080.090.100.110.130.150.150.16螺杆直径6065708090100120150直径间隙最大0.320.350.350.380.400.400.430.46最小0.160.180.180.200.220.220.250.26本次设计的挤出机的直径是32mm，根据上表的数据，确定螺杆与机筒的间隙=0.2mm。图3.5为螺杆示意图本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和图3.5机筒示意图以本课题根据国内对挤出机的研究进展，结合多种文献书籍和参考资料，拟定一个挤出机初步设计的方案。首先从挤出机的加工分析出适合这类材料的加工的挤出机类型，对于挤出机工作额需求，设置加料系统，加热冷却系统。然后考虑电动机，按照课题给出的条件，通过挤出量的计算，选出电动机的功率，选出合适的电动机机型。之后设计传动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。本课题挤出机的设计是将电机与带传动连接，再与减速器连接，最后与挤出机的螺杆连接以保证挤出机的正常工作。课题要求的挤出速度最大值为60m/min，螺杆的直径为32mm。而水溶动比，根据传动比设计传动系统和减速器。最后分析整个挤出机的系统，把他们合理的相连接，从而完成对整个挤出机的设计。本课题挤出机的设计是将电机与带传动连接，再与减速器连接，最后与挤出机的螺杆连接以保证挤出机的正常工作。课题要求的挤出速度最大值为60m/min，螺杆的直径为32mm。而水溶线作为一种PVA材料，跟据单螺杆挤出机的螺杆直径与挤出机所要加工的材质按，初步确定电动机的功率为5.5kW-7.5kW【5】。对于生产水溶线这一类产品，功率过大，容易使生产出的产品容易断裂，并