Φ72MM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】

1、xxxx大学毕业设计说明班学专题级: 院: 业: i:姓名:72mm双螺杆塑料挤岀机的设计指导教师：职称:职称:20*年*月*日20*届毕业设计（论文）课题任务书指导教师学生姓名课题名称72mm双螺杆塑料挤出机的设计内容及任务设计内容72mm双螺杆塑料挤出机设计任务（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autocad（2006以下版木）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a0图纸3张。拟达到的要求或技术指标技术指标双螺杆直径（72mm）设计要求：用于pvc的

2、混合、改性，最大产量为200kg/h,最高转速为260r/min 要求（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。学院（部）:专业:进起止日期工作内容度安排20*-20* 学年第1学期第

3、1820周写开题报告20 沁 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 月曰学院（部）

4、 主管领导意见签名：年 月曰本科毕业设计（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pvc的双螺杆挤出机；（2）写出设计过程的说明书；（3）画出总装图和主要零部件的cad图纸;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、下一步的主耍研究任务，具体设想与安排完成设计图纸，总装图1张，主要零、部件4-5张，继续完善设计说明书。 交指导老师评阅，再修改。

5、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：口期: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1.1双螺杆塑料挤出机概述塑料挤出成型是在挤出机屮通过加热、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 纪初己有使用。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。其屮主机是核心部分，

6、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，物料在运动过程屮与料筒、螺杆以 及物料与物料z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

7、制品尺寸。最后用切 割的方法截断制品，以便储存和运输。加料挤出系统整体方案设计双螺杆挤出机有啮合型的，也有罪啮合型的；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（72mm）、中心距、长径比、螺杆转数范围、功耗、挤岀量、螺杆轴向推 力。1.2 挤出系统设计1.2.1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（主耍是齿形元件等）。（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

8、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耍考虑强度、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0.3-0.5mmo1.2.2机筒设计根据挤出过程和工艺的需耍，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。1.3传动系统设计双螺杆挤出机传动系统的作

9、用是在设定的工艺条件下，向两根螺杆提供合适的转数范围、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。下图是徳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

10、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，釆取措施，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。1.4双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

11、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2.1选题

12、依据当今世界四大材料体系(木材、硅酸盐、金屈和聚合物)中，聚合物和金屈是应用 最广泛和最重耍的两种材料。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 i古i体输送、增压、熔融、排气、脱湿、熔体输送和泵岀等物理过程集中在

13、挤岀机内的螺杆 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 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。2.2主要研究内容双螺杆挤出机最重要的部

14、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，这个设计耍自主设计传动系统，耍独立设计调速装置。2.3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止位移输送特性。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，止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

15、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，那么穷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列一根螺 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、

16、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 次设计的挤出机主耍用于复合塑料挤出，因此应设计同向啮合双螺杆挤出机。3.工作进度及具体安排2009-2010学年第1学期第18-20周写开题报告2009-2010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4指导教师意见指导教师：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z,此 报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设汁（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查

17、 后签署意见生效。本文是关于工业用塑料聚合物双螺杆挤出机的设计。在工业上和实验室屮，单螺 杆和双螺杆挤岀机都应用极其普遍，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，在设计过程屮，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z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

18、量。关键词：双螺杆挤出机；塑料；同向啮合abstractthis paper is about the design of plastic polymer single-screw extruder that used in industry.the single-screw extruder is extensively used in the fields of industry and experiment,and it is one of the important units of polymer processing equipment.as a single-screw extr

19、uder used in industryjt requires to complete a series of general process such as transportation of solidjncrease of pressure.melt,transportation of melt.besidesjt refers to mix the composite plastics and polymer grain,and the control of the material feed quantity .these are the innovations in this d

20、esign.on the base of the design of common single-screw extruderj increased two auxiliary feed screws which are used to transportate materials of composite plastics and used it to mix kinds of plastics.the control of the quantity of material feed is done by the control of the chief screw and the spee

21、d of auxiliary feed screws.meanwhilej used twin wedge-shaped thread section in the design of screw thread section.this is good to increase the outcome of the extruder, and to improve the quality of plasticity comparing with common tectangular thread section.keyword: single-screw extruder; plastics;

22、industry第1章绪论11.1 塑料挤出成型概述11.2 塑料挤出成型设备的组成11.3 挤出机的分类21. 3. 1 分类方法21. 3. 2 各挤出机的结构特点及用途21.4 设计类型的确定3第2章同向啮合双螺杆挤出机 42. 1 同向啮合双螺杆挤出机工作原理及其特性 42. 2 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 73. 1 主螺杆的设计73. 1. 1螺杆的基本尺寸初步确定 73. 1. 2 螺杆材料的选择83.1. 3螺杆设计计算83.1.4螺杆的强度校核与计算 113.1.5螺杆的技术要求133.1.6螺杆传动系统及止推轴承布置

23、设计133.2 机筒的设计143. 2.1机筒的结构类型选择及特性 143. 2.2机筒的结构尺寸设计 153. 2.3 机筒的材料选择 153.3 螺杆与机筒的配合要求 163. 3. 1螺杆与机筒的配合间隙 163. 3.2 螺杆与机筒的对中性 173.4 送料螺杆的设计 173.5 分流板及过滤网 183. 5. 1 分流板 183.5.2过滤网 183.6 料斗的设计193.7 挤出机电机的选择 193.8 传动系统的设计193& 1传动方案的确定193&2齿轮参数 203&3齿轮轴的确定 263&4轴承寿命校核 383&5键的校核393&

24、;6箱体的设计41第4章双螺杆挤出机辅助系统设计 434. 1定量给料系统434. 2恒温系统434. 3真空排气系统434.4 电气控制系统434. 4. 1直流调速系统444. 4.2加热控制系统44纟吉论46参考文献47致谢48充值后就可以下载此设计说明书。全套资料包含有相应的 word说明书（附带：任务书、开题报告、外文翻译）和cad 图纸（共计5张图纸）。需要全套资料的朋友请加g&l：1459919609 或2： 1969043202,需要其他设计题目直接 联系！ ！1.1塑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

25、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。挤出机儿乎成为任何一个塑 料有关公司或研究所最基本的装备之一。挤岀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

26、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岀机上进行。螺杆挤岀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。1.2塑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

27、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 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

28、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。1.3挤出机的分类1.3. 1分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岀机和生产制品用挤岀机。1.3.2各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

29、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。选用双螺杆挤岀机的优越性： 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）。 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

30、，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岀能力比同向双螺杆挤 出机的强，在同螺杆直径下，挤出量比同向挤岀机一般高1倍左右，物料在机筒内 的滞

31、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。1 4设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（pvc）为主料的复合塑料。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

32、螺杆 挤出机。第2章同向啮合双螺杆挤出机2.1同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，承扌口输送、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，此吋摩擦拖曳和粘性拖曳所起的作用越人。但是无论开 放程度多大，物料沿螺槽流动吋在

33、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人小相等、方向相反的速 度梯度，因此物料不会进入啮合区绕同-根螺杆继续前进而被另-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。2.2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，它是挤出机的重耍参数，一般用d表示，单位为mm

34、, 它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 取主耍是根据挤出机的产量来确定设计参数：生产以聚氯乙烯(pvc)为主料的复 合塑料，最大产量为200kg/h,最高转速为260r/mino根据我国同向双螺杆挤出机基本参数表(jb/t 5420-91)和螺杆直径系列标准， 取螺杆公称直径:d二72mm。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mmo根据螺杆直径、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l与螺杆外径d之比, 它可以表征螺杆的

35、塑化能力和塑化质量，用(l/d)来表示，如下图2.1所示：图2. 1螺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pvc粉料挤管的成型。(4)螺杆特性曲线斜率小，挤出量稳定，挤击量可以提高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(jb/t 5420-91)显示牛 产能力

36、为300kg/h的螺杆挤出机螺杆长径比l/d二2832,取l/d二30。螺杆转速耍求及范围螺杆转速范围：用x (最高转速)fnin (最低转速)表示，其单位是r/mino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圉。要求 实现无级调速的r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。在实际生产屮，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

37、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阖在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：nf50260i7min挤出机功率的确定驱动电机功率用p表示，单位为千瓦（kw）。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（jb/t 5420-91）选取挤出机主电 机功率:p=55kw.挤岀机加热功率的确定挤出机加热功率是指机筒加热功率：用h表示，单位为千瓦（kw）它表示了挤 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:

38、11000（加（厶/d） a丽wx72 + 2x60）x72xg5xg41lkw式中h机筒加热功率，单位为kw；机筒内直径，单位为mm；a单位面积的加热功率，w/刖？a值根据各种塑料性能靠经验选定,取a=5. 5x10'2 w/mm2o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。3.1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（pvc）为非结晶型高聚物，它从玻璃化温度到粘流温度的温度 范

39、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。3.1.1螺杆的基本尺寸初步确定螺杆的螺纹长度为：l=30d=30x 72=2160mm 根据实践经验，螺杆三段长度的分配如表3.1。表3. 1长度分配比例表塑料类型加料段厶压缩段乙计量段厶非结晶型 塑料10%25% 全 长55%65% 全 长22%25% 全长结品型塑 料60%65% 全长广2螺距25%35% 全长所以：加料段厶二（10%25%） l,取 l产0. 15l二0. 12x2160二259mm压缩段厶2 二（55%65%） l,取 l2=0. 6

40、l=0. 65x2160= 1404mm计量段厶二（22%25%） l,取厶二0.25l二0.23x2160二497mm螺杆压缩比。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, 螺杆几何压缩比人多数为25,根据常用塑料螺杆的几何压缩比表，选取螺杆压缩 比：£ 二3为了加工方便，等距螺杆取s二d螺距 s： s=d=72mm螺纹头数：1=1q72x1 o'3螺纹升角 0 : （b-arctan=arctan 二 17 4ttid3.14x72x10螺棱法向宽度e：根据对紧密共辘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

41、混合，把螺杆设计成接近 共轨型，取螺棱法向宽度为：e=30mm螺棱轴向宽 b： b=e/cos 4）二30/cos 17°41'二12. 6mm螺槽法向宽 e： e=sxcos-30=72xcos 17c4r -30=3& 7mm螺槽轴向宽 b： b=d-b=72-31.4=40. 6mm螺杆与机筒间隙5 =0. 3mm3.1.2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

42、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 38crmoal综合性能好且是挤出机螺杆应用最广泛的材料，因此选择38crmoal作为 螺杆的材料。3. 1.3螺杆设计计算到此己知螺杆参数为：最高转速：/?inax =260/7min = 4.3r/5最高产量：g=200kg/h螺杆直径：d=72mm螺距 s：s二72 mm长径比：l/d=30螺槽法向宽度：e=38. 7mm螺槽轴向宽度：b=40. 6mm螺棱法向宽度：c=30mni螺棱轴向宽度:b=31. 4mm螺纹升角0： 0二17

43、76;4查表得：聚氯乙烯（pvc）的堆积密度为0 = 500檢/亦固相密度ps= 1400kg/m3液相密度pm=l200kg/m3熔池温度 7； =190c°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:gs =qa = pmq 式中 gs固体输送量；q单位而积熔融速率；ai古i体粒料与机筒的接触面积；pm熔体密度；q熔体输出量；取螺杆转速4.3厂/ $下塑料的输出量为：g=200

44、kg/hq = g/q”二 4.63x107 龙/$估算面积ao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18ttdl,其中螺槽占 56. 3%,假设其中固体与熔体塑料各占一半，则固体总面积a： a = 0.571 dl熔融速率：q = =0. 228 kg丨sm20.5/rdl（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，乂不能取得过小。综合上述原因，取:i = 0.2 由 q = qdqp 得：=1.252 = 5.79x105 m3 /

45、s由于是双螺杆，则有：qd=7udhd-b）n（!）h.=© 二 1.574m/? 取 h.=.smm3 7rd（d-b）ncos2（/）(3) 验算计量段长度。螺杆的剪切速率为:7udn=540.15-1当温度为19()c°时，由流变曲线得： =4100兀$有上文可知：2/? =0.250 = 1.16xl05m3/5令v = 由式：q产击(dw；pcos 0 sin 0 得:(d")h护cos0sig=94.7呦497 >94. 7mm 合格120(4) 确定加料段螺槽深度。根据常用塑料的几何压缩比表，取：£二3则加料段螺纹槽深度何为：何二05

46、d jd?_4£居(_人)二5. 72mm取心皿验算压缩比“粽2. 99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，即形成熔膜的速率匕2，vz2 =% =4.56xl0_4/n/5即|古|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0.456mm.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vsz :v5z=0.4033m/ sphh d-b) cos(/)则压缩段顺着螺槽展开的长度厶z2 ： ls?则压缩段的最小长度l2为：厶2二厶$2 sin 0二1032mni由于 1404mm > 1034

47、mm(6) 螺杆屮心距的确定。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，取螺杆的屮心距 a: a= d 尽 + 0.5 =70. 7nun(6)归纳设计结果。加料段长度：厶二259mm 加料段螺槽深度：/z,=5. 7mm 压缩段长度：l2= 1404mm 计量段长度：厶=497mm 计量段螺槽深度：1.8mmj螺槽轴向宽度：b=40. 6mm螺棱轴向宽度：b=31.4mm 螺杆中心距a： a =70. 7mm3.1.4螺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

48、、 螺杆轴向力代及螺杆扭矩(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畑/力的国产双螺杆挤出机的机头压力一般为 p = 30 - 50mpa ,取：p=40. ompa(2) 螺杆轴向力的确定螺杆轴向力的人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。螺杆轴向力可按下式计算：巧話+马式中 片一一物料作用在螺杆端面上的总压力，单位为n; 片二p/4式中 p螺杆端部的物料压力，单位为mpa ,国产挤出机一般取 卩二 3050

49、mpa。p2动载荷产生的附加压力的沿轴向的力的分量，p2约为人的 1/81/4,即马=(0. 125025)片,取：p>=0. 2 jid2 p/4所以有：p7 = p + p2= 1.2 jtd' p/4(3) 螺杆冷却孔直径确定由于聚合物在挤岀过程中与金属接触而积中有一半在螺杆上，为了避免螺杆过 热需在挤出过程中对螺杆进行冷却。取螺杆冷却水孔的直径： = 10mm(3)螺杆强度的计算螺杆与减速箱传动轴的连接有i古i定式和浮动式两种。无论是哪种连接方式在进 行强度计算时，都将螺杆视为一端固定的悬臂梁。螺杆主要受到物料压力p,克服 物料阻力所需的扭矩和螺杆自重g的作用。由于双螺杆

50、的啮合角度很小，所以 计算时近似认为螺杆所受径向力几大小相对方向相反，可以抵消。螺杆所受轴向力 为代。由于螺杆轴向弯曲作用较小可忽略不计。螺杆自重g对螺杆产生横向弯曲作 用。因此，螺杆所受的综合受力作用为：螺杆轴向力、螺杆扭矩及螺杆自重产生的 压、扭、弯的力的组合。由于加料段螺杆的根径较小，承载能力最低，所以强度计 算以加料段的根径截面为强度计算、校核截面。°由轴向力产生的压应力q = '严°二69. 5mpq« - do)式中oc轴向力产生的压应力，mpa；ds一一螺杆的最小内径端面直径，mm； do一螺杆冷却水孔直径，mm.由扭矩产生的剪切应力t :-

51、nc max9.55xl(r叶二35. 8 mp加(2)nmaxnmax主屯机的最大传递功率，kw;/imax螺杆的最高转速，r/mino一一电动机传递效率，此时校核取1;cd() id ；t螺杆的剪切应力，mpei；由螺杆自重产生的弯曲应力可：(yh= =0+= 0.24mpci% 訓iy)ay)式中l螺杆的有效长度，mm；p螺杆材料密度，t/m 钢取785"； %由自重产生的弯曲应力，单位mpa； 螺杆的合成应力6合成应力用第三强度理论计算，其强度条件为： 咕妇+如“ 查表得的屈服极限：勺二85x9.8 = 833mpq 有： or - j（q. +叭）2 +4& =71

52、. 2mpa< cr/j=833mpa由此可知，该螺杆在工作中是安全的。由于是双螺杆啮合需要，使后续的配位齿轮难于安装，螺杆在无齿端的肓径的 大小必然会大大降低，因此有必要计算螺杆无齿端的最小直径。螺杆无齿端只受扭矩的作用。 查表的剪切疲劳极限ctj二288 n / mm2lnc max9.55x10& “max由t旦如_得：叱j3(l-c4)16=25. 6mm_ j16x9.55xl06x/vmax min 26 叽3.1.5螺杆的技术要求材料：采用氮化钢38crmoau表面处理：对材料进行氮化处理，处理深度为0. 30. 6mm,螺杆外圆硬度>65hrc,脆性不犬于2

53、级。螺杆外圆极限偏差应符合gb/t1184-1999 h8的规定。螺杆的上、下偏差分别 为：上偏差：es=0 p m下偏差：ei二一39 u m螺杆全长直线度公差值应符合gb/t1184-1996 h7的精度等级规定。所以螺杆 的直线度公差值为：勺螺杆外圆：螺纹槽底径的表面粗糙度&不大于0.8um,螺棱两侧的表面粗糙 度尺"不大于1. 6 u m。3.1.6螺杆传动系统及止推轴承布置设计设计双螺杆传动系统比较困难的问题是配位齿轮和止推轴承的布置。因受螺杆 啮合条件的限制使安装配位齿轮和止推轴承在空间上受到很大的限制。本设计传动系统及止推轴承的布置从机头开始的顺序为：深沟球轴承

54、t配位齿 轮t止推轴承。将止推轴承布置在减速箱之后。双螺杆传动齿轮布置如图3. ioc图3. 1齿轮布置图1、2为配位齿轮，c为减速箱输出齿轮。3. 2机筒的设计机筒是双螺杆挤出机最重要的部件之一。机筒的结构设计是否合理直接影 响到挤出机的热量传递的稳定性及均匀性；机筒的加料段设计影响到塑料同体 输送效率；机筒的加工与装配影响挤出机的工作性能和机器寿命。所以，对于 挤出机机筒，涉及到其结构形式选择、机筒加料口形式确定及其各段与机头的 连接等问题。3. 2. 1机筒的结构类型选择及特性机筒的结构类型有多种，主要有分段式、整体式、双金属和轴向开槽结构形式。 整体式机筒的特点是加工精度容易满足，转配

55、误差小；长径比大，零件数目少; 机筒受热均匀，配置加热器不受限制。但整体式机筒对加工设备及加工技术要求较 高，且磨损后修复困难。分段式机筒是将机筒分成若干段来加工，各段加工好后通过法兰连接起來。这 种机筒加工比较容易，可适应多种长径比的要求，对于长径大的螺杆，因过长的机 筒整体难以加工，也配以分段式机筒，但分段多，对屮性不易保证，连接法兰也会 影响到机筒的加热均匀性。为减少装配困难，分段尽量少。为减少热量损失，法兰 尺寸尽可能小。双金属机筒有浇铸式和衬套式两种结构形式。衬套式机筒具有易更换、寿命长、 节约贵金属等优点，但其设计、制造、装配都较为复杂。浇铸式机筒的优点是合金 层与机筒合为一体，在

56、挤出机机筒的内表面结合均匀，不会脱落或开裂，耐磨性好, 寿命长，滑动性好，但成本高。轴向开槽机筒能提高固体输送率，但其结构设计需要综合考虑被加工物料的性 能，如物料的大小、几何形状、物料颗粒间的摩擦系数值，颗粒在凹槽屮的抗剪切 强度，由颗粒组成的楔形结构的抗剪强度，套筒的冷却性能，螺杆的转速，以及与 加热机筒的隔热程度等因素。综合上述各种结构类型机筒的优劣以及双螺杆螺杆挤出机的设计要求，选择分 段式机筒。3. 2. 2机筒的结构尺寸设计机筒壁厚的设计，要考虑机筒的强度要求，还要考虑其结构工艺性以及机筒传 热效率等因素，使加工容易，传热快且稳定。双螺杆挤岀机筒断面形状为oo型，在 综合了经验和理论计算结果的基础上，我国挤出机生产厂家提出了挤出机机筒壁厚 的参考值。