PVC供水管挤出机头结构设计

湘潭大学PVC供水管挤出机头结构设计摘要PVC是（Polyvinylchlorid）的简称，主要成份为聚氯乙烯，加入其他成分来增强其耐热性、韧性、延展性的一种材料。PVC供水管材由挤出成型机挤压成型冷却后生产的一种管材。本文主要设计一种挤压成型机的机头，较传统机头有一定的改良。本次设计将在原有的机头设计基础上，将芯棒延长外伸，加传动齿轮。在分流锥部分附有螺纹，在减轻部分机头的内部压力的同时，加快管材的成型，从而增加管材的产量。为了保证管材的质量，本文将对机头的各类参数进行计算，进而保证机头设计的合理。本次设计为直径90mm的PVC供水管材，壁厚7.3mm，主要设计内容如下：（1）以90mmPVC供水管材为目标，查阅资料，为计算做准备。（2）选用双螺杆挤出机作为模板，另外计算挤出机流量，功率等，以此数据来设计机头。（3）以传统的偏心机头为模板设计新式机头，以和芯模相连的芯棒外伸加传动齿轮与挤出机的减速箱相连接，使齿轮轴带动芯模旋转。（4）在锥形部分加附螺纹，加快塑料管材的成型。（5）优化内部零件间的结构，流道和流痕，使机头结构更加合理，减少损耗。关键词：硬质PVC；供水管；挤出机头；齿轮轴；Structural

Design

of

Extruder

head

for

PVC

Water

supply

PipeAbstract:

PVCistheabbreviationof(Polyvinylchlorid),themaincomponentisPVC,addingotheringredientstoenhanceitsheatresistance,toughness,ductilityofamaterial.PVCwatersupplypipeisakindofpipeproducedbyextrusionmoldingmachineaftercooling.Thispapermainlydesignsakindofextrusionhead,whichhassomeimprovementcomparedwiththetraditionalhead.Thisdesignwillextendthemandrelandaddthetransmissiongearonthebasisoftheoriginalheaddesign.Athreadisattachedtotheshuntcone,whichcannotonlyreducetheinternalpressureofpartofthehead,butalsospeeduptheformingofthepipe,soastoincreasetheoutputofthepipe.Inordertoensurethequalityofthepipe,thispaperwillcalculateallkindsofparametersofthemachinehead,andthenensurethereasonabledesignofthemachinehead.ThisdesignisaPVCwatersupplypipewithadiameterof90mm,withawallthicknessof7.3mm.Themaindesigncontentsareasfollows:(1)takethe90mmPVCwatersupplypipeasthetarget,consultthedata,andprepareforthecalculation.(2)thetwin-screwextruderisselectedasthetemplate,andtheflowrateandpoweroftheextruderarecalculated,andtheheadisdesignedwiththisdata.(3)Anewtypeofdieisdesignedwiththetraditionaleccentricheadasthetemplate,andthemandrelextensiontransmissiongearconnectedwiththemandrelisconnectedwiththegearboxoftheextrudertomakethegearshaftdrivethemandreltorotate.(4)addthreadtotheconicalparttospeeduptheformingofplasticpipe.(5)optimizethestructure,flowchannelandflowmarkbetweentheinternalpartstomakethestructureofthemachineheadmorereasonableandreducetheloss.Keywords:RigidPVC;watersupplypipe;extruderhead;gearshaft;

目录摘要 2第一章绪论 51.1引言 51.2研究背景与市场现状 61.3机头的研究现状 6第二章挤出机机头方案设计 92.1挤出机头通用设计原则 92.2设计方案 102.3挤出机机头各零件材料选用 102.4密封 112.5机头尺寸设计要求 112.6小结 11第三章机头零件的设计计算 123.1口模的设计计算 123.2芯模的设计计算 133.3分流锥 143.4芯棒/传动轴的计算 143.5挤压机的选择与计算 153.6齿轮的主要参数 163.7轴承 163.8小结 17第四章重要零件的校核 184.1芯模校核 184.2轴的校核 184.3齿轮校核 194.4小结 20第五章设计结果及结论 21参考文献 22

第一章绪论1.1引言塑料管材由于对人类和环境安全卫生，可持续使用时间长，安装便捷，质量较轻，且易于维护，在我国被大量使用。据立木信息咨询发布的《中国塑料管道市场调研及投资前景评估报告（2019版）》[1]显示：在2011年至2018年期间，塑料管材的产量由1000万吨增长到1567万吨，平均每年的增长率为6.63%，在这期间的行业发展速度超过了“十二五”和“十三五”提出的预期发展目标。聚氯乙烯（PVC），是五大通用树脂之一，而聚氯乙烯曾经也是世界上产量最大的塑料。由含有增塑剂占比的多少，我们经常把聚氯乙烯塑料分为：无增塑聚氯乙烯，其中增塑剂含量为0%；硬质聚氯乙烯，增塑剂含量要小于10%；半硬质聚氯乙烯，增塑剂含量为10-30%之内；软质聚氯乙烯，增塑剂含量在30-70%范围内；聚氯乙烯糊塑料，增塑剂含量为80%以上。根据聚氯乙烯的聚合方法，可将聚氯乙烯分为四大类：悬浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯，本体法聚氯乙烯和溶液法聚氯乙烯。PVC用自由基加成聚合方法进行制作。聚合的方法主要分为以下三种。悬浮聚合法；（2）乳液聚合法；（3）本体聚合法。聚氯乙烯的制作方法主要以悬浮聚合法为主，可以占PVC总产量的80%左右。PVC供水管的主要原材料是卫生级聚氯乙烯树脂，在其中添加定量的稳定剂，润滑剂，填充剂和增色剂等，由双螺杆塑料挤出机挤出成型，在通过冷却，固化，定型，检验和包装等制作工序，最终制作出常见的PVC供水管材。挤出机是制作塑料管材的基本设备，是生产制作塑料管材的重要设备。挤出机的发展是从柱塞式挤出机开始出现，期间经过普通冷喂料型挤出机和销钉冷喂料挤出机等进一步的挤出机，一直发展到现代的复合挤出机，挤出机功能日益趋于完善，基础性能和生产制造能力也在不断提升。双螺杆挤出机由电机驱动，经减速机牵引降低转速。塑料粒由进料口进入，经塑化加热等一系列工序，直到在进入机头时形成熔融的料流，在经过机头定型，冷却后就可获得与机头截面形状相同的塑料产品。挤出机头是熔融料流定型的关键组成部分，对管材成型有非常重要的作用：（1）改变由挤出机挤出料流的物理运动状态，由料流螺旋运动更改为管材的直线运动。（2）为了保证产品的高质量，要对挤出机挤出的熔融料流产生较大的压力。（3）进一步使熔融的料流塑化。（4）使经挤出机机头产品的截面形状符合设计要求。1.2研究背景与市场现状SG-5型PVC树脂[2]的比粘度为0.318-0.345，平均聚合度为850-950，表观密度为0.50-0.60g/cm3。PVC供水管和金属管有非常多的不同特性。聚氯乙烯管的阻氧性能比金属管好很多，可有效替代系统中金属部件的腐蚀的情况，延长管道的使用寿命，并减少管道系统因为锈蚀而发生的堵塞和泄露。但PVC管无法承受太大的压力，只可以用到供水等压力较低的地方。由于在不同的地区有不同的环境，塑料管材也有一定的缺点。比如在南方地区，塑料管材适合大部分的管材需求，而且在南方地区，气候潮湿，塑料管材不会氧化生锈，避免了金属管材的锈蚀问题。而在北方地区，在冬季气候严寒，导致塑料管材寿命较短，所以适合在户外使用金属管材。近年来[9]，PVC型材行业内有在着生产企业数量多，产量小；产能大，需求小，产能不能完全发挥的各种问题。年产超过2万吨的企业不足10家，而且产品质量水平又有优劣不同的水平，劣质产品在市场中占比不小，行业质量技术标准较低，不利于技术进步，导致替代品铝材等金属管材卷土重来。高档管材市场被外国品牌占据超过30%，而中低档市场利益太少，导致局势较为混乱。聚氯乙烯管材凭借其质量轻，耐腐蚀，耐较强的压强，安装方便等优点受到了工程界的一致好评。但在近些年，PVC管道市场受到上文的各种因素影响，聚氯乙烯管材的市场份额在不断的下降。而PVC管道市场份额下降的主要因素有以下几个方面：（1）聚氯乙烯管材的市场受到PE、PPR等其他塑料管材的冲击，一定的市场份额被其抢占;（2）在PVC管材中有部分应用了含铅的添加剂，这部分管材被禁止应用到食品领域，这对聚氯乙烯管材的发展有一些不利的影响;（3）目前，PVC管道的发展较为迅速，不断扩大行业产能。也因为如此，一些被利益吸引的企业在其中大量添加碳酸钙，以次充好，直接或间接对PVC管道整个行业造成许多负面的影响，直接加快了聚氯乙烯管材市场份额的减少流失。但从整体来看，虽然聚氯乙烯管材的市场份额在不断的减少，但依然占据着塑料管道市场的主要市场。并且塑料管材的前景非常有潜力，是带动聚氯乙烯管材行业发展的又一大动力。1.3机头的研究现状熔融的塑料在双螺杆挤出机和机头流动方向之间的关系可以分为为以下几种[2]：（1）直通式机头（如下图1-1）。熔融的料流在双螺杆挤出机和与其相连的机头中有相同的流动方向，直通式机头是一种使用最普遍的机头。这种机头在使用中，有分流器支架接缝线处管材强度较低的问题。这种机头适用于加工RPVC,SPVC,PA,PC,PE和PP塑料管材等。1-橡皮塞，2-定径套，3-口模，4-芯模，5-调节螺钉，6-分流器，7-分离器支架8-机头体，9-过滤板图1-1直通式机头（2）直角机头（如下图1-2）。从双螺杆挤出机处理的熔融料流进入方向与熔融料流在机头内的流动方向的夹角为直角。在这种机头的结构中，芯棒的一端为支撑，机头内部没有分流器及分离器支架，料流从入料口进入，从口模处成型。直角机头主要生产PVC软管、电缆包覆层等软管塑料。在机头内部中，零部件之间的流道对熔融的流体有非常大的影响。这种结构适用于对内径有高需求的管材，但是芯模的设计难度较大。1-口模，2-压环，3-调节螺钉，4-口模座，5-芯模，6-机头体，7-连接器图1-2直角机头（3）旁侧式机头（如下图1-3）。由于从双螺杆挤出机的料流进入方向偏离芯棒的中心线，在流经一个弯形流道进入机头内部，在延机头的方向从口模挤出成型。偏心机头可以使机头接入从任何方向来的熔融料流。这种机头非常适合大口径塑料管材的高速挤出，但因为机头结构较为复杂，所以制造成本较高。1，12-测温孔，2-口模，3-芯模，4,7-电加热圈，5-调节螺钉，6-机头体8-熔融塑料测温孔，9-连接器，10-高温计测孔，11-芯模加热器图1-3偏心机头因为从机头挤出的管材处于半熔融状态，形状不固定，所以需要在定型时使管材冷却，使形状固定为我们需要的形状且尺寸准确。为了使管材的定型，在大的方向上我们根据教材可知有几种方法，如下：（1）真空法管材在挤出后，排空定型装置中的空气，是管材紧贴模具外侧，外加冷却水槽，降低管材温度，达到定型降温的目的。（2）内压法在管材内加压缩空气，使管材紧贴模具外侧，冷却方式如上。（3）顶出法在辅机中没有牵引装置，靠挤压机直接将管材顶出。适合小直径，壁厚的硬聚氯乙烯管材。这种方法阻力较大，基础速度低。1.4小结本章介绍了聚氯乙烯(PVC)的基本情况，挤压机的大致结构组成，以及料流的运动方式和料流在挤压机内各部分的物理状态。之后介绍了塑料管材在市场中的一些基本行情。虽然PVC管材具有非常明显的优点，但是因为劣质品冲击市场，导致市场份额的流失，前景不是很明朗。最后介绍了挤出机头的一些研究概况，基本结构，以及在挤出成型后的几种使用较为广泛的冷却方法。第二章挤出机机头方案设计在制造PVC供水管管材要高质量的挤出机机头，不但要遵循机头的设计原则，而且也要尽量优化结构，减少不必要的浪费。2.1挤出机头通用设计原则挤出机机头要遵循一定的原则来进行相关设计，总结起来讲，主要有以下几个原则：（1）为了缩短清洗和组装的时间，挤出机机头的零件要有较为合理的布局和良好的对中性，零部件要尽可能的少。（2）尽量减少模具中的连接，减少流道对管材性能的影响。尽量简化零件及减少零件的数目，这样不仅可以节约成本，也可以减少不必要的浪费。（3）运动部件与静止部件之间的间隙要进行密封。（4）为确保整个密封表面的压力分布均匀，要尽可能使密封表面平滑且面积小，同时要对这里的表面压力进行校核。（5）在挤出机机头上加法兰盘，如果机头较大，要把机头安装在可移动或可调节的装置上。（6）挤出机机头要结构紧固，选用直径较大的耐热螺钉。螺栓安装要方便，不影响其他零部件的安装和拆卸。（7）机头内有较高的温度，且在机头的各部分有一些温差，所以在设计时要避免温度对机头各零部件的影响。（8）设计机头时，要考虑各传感器，孔和键对机头零件强度的影响，也还要在机头受力形变时保证机头尺寸符合要求。当机头的结构确定时，要注意以下要求[5]：（1）熔融的料流要尽量沿着中心线位置进入流道，但本次设计使用的模板是偏心机头，料流进入方向与机头中心线不在同一个平面上。（2）在流道截面积较大的区域流速较低，熔融的料流在这片区域滞留的时间较长，可能会引起热敏感混合物料的降解。针对此类材料要遵循最小流道体积的原则，通过减小挤出机机头截面积大的长度区域，可以缩短挤出机机头的轴向长度。（3）机头流道中要避免物料流动方向的突变，也要防止截面积突变，即流道中不能有死角，所以各个位置半径不能小于3mm。（4）在设计挤出机机头的平行成型区时，要减少管材流出机头时发生的形变，再根据要设计的管材尺寸来设计机头。（5）在设计熔融料流经过流道时，要减少零部件间的流痕数量，甚至要不产生流痕，这是因为流痕会影响挤出机挤出物料管材的质量。2.2设计方案由相关书籍了解设计，PVC供水管方案如下：方案一：料流进入机头时用两个机头进行填充，多一个料流的开口，使料流分别从两个方向进入模具，针对小型供水管，使料流分布更加均匀；方案二：对机头外部进行改造，有两个进料口，两个通往模具的出料口，针对大型管材，有效减少机头内部压力，对口径一定的允许范围内，可加多进料口；方案三：改良原有机头，使热熔状态的料流进入旋转的机头模具中，在模具外接电机，模具内加部分螺纹，利用螺纹带动料流，加快供水管的成型，提高产量；我选择方案三。方案一较为简单，改动不多；方案二要用到多台主机对应一个辅机的多个进料口，辅机内部压力不易平衡，易造成不合格产品；方案三设计较为合理，较原有机头有较大的改变，不仅可以改善管材质量，也可以加快制造速率，提高产量。2.3挤出机机头各零件材料选用在对挤出机机头进行合理的设计时，对挤出机头的选用材料也有一定的要求[4]，要符合以下几点：（1）加工方便（2）有较强的耐磨性和耐热性（3）有较强的表面硬度（4）受热时，形变较小（5）有较好的导热和散热性（6）进行热处理表2.1机头主要零件选用材料零件材料芯模40Cr模套40Cr模芯座38CrMoAl进料口45分配器38CrMoAl螺栓Q215口模40Cr芯棒/传动轴40Cr2.4密封本次设计，挤压机机头共有两个密封部件，一个是轴承端盖密封圈，另外一个是机械密封[6]。本次设计引用的机械密封是双端面，平衡性，固定旋向机械密封。机械密封的主要部件有动环，静环，冷却装置和压缩弹簧。根据情况可以选择辅助密封件（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O圈等）。2.5机头尺寸设计要求在这次设计计算中，要注意几下几点要求：（1）本次设计选用偏心机头为原型机头；（2）本次设计目标是设计直径90mm的PVC供水管；（3）对机头主要零部件的强度进行校核，因为挤出机对机头有一定的压力，用于管材的挤出成型；（4）对机头进行相应的热平衡计算，选择合理的温度控制系统。2.6小结本章介绍了机头的一般设计原则，并在该原则上设计了三个不同的方案，后经比较选择了其中一个较为合理的方案，并为该方案的机头各部分选择了对应的制作材料。在密封的选择中，在端盖部分选择一般端盖密封，在与料流相接触的部分密封选择机械密封，符合条件。第三章机头零件的设计计算挤出机机头的主要零件有口模，芯模，电热器，调节螺钉，定型套等。在设计挤出机机头时，需有已知的数据，包括管材的内径，外径，挤出机型号及所使用的材料等。3.1口模的设计计算口模是成型管材外部形状的机头零件，管材离开机头后，会因为压力的变化而发生厚度膨胀和长度收缩，使管材的截面积增大，又因为牵引和冷收缩的关系，管材的截面积又有缩小的趋势，难以从理论上正确计算。故根据经验计算，以拉伸比来计算口模成型的内径。其主要尺寸有口模内径d1，口模长度L1（1）计算口模长度L1，有L1=K1D(3.1)L1=K2t(3.2)其中L1―口模长，mmK1―以管材直径计算的经验系数，K1=1.5-3.5K2―以管材厚度计算的经验系数，K2=20-40D―管径t―管壁厚表3.1补偿系数K3值塑料种类定径套定管材内径定径套定管材外径聚氯乙烯（PVC）―0.95―1.05聚乙烯（PE）1.05―1.10―聚丙烯1.20―1.300.90―1.05表3.2补偿系数K2值塑料品种硬聚氯乙烯（HPVC）软聚氯乙烯（SPVC）聚酰胺（PA）聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）K2值18―3315―2513―2214―2214―22取国内DIN规格D=90mm，t=7.3mm，K1=1.5,K2=20口模长度L1=K1D=1.5*90=135mmL1=K2t=7.3*20=146mm取口模长度为L1=140mm由表3.1可知口模定径套长度L3为L3=K3D=1.00*90=90mm（2）计算口模内径d1d1=D/a(3.3)其中d1―口模内径，mma―经验系数，a=1.01-1.06取a=1.01d1=D/a=90/1.01=89.11mm，取d1=90mm小结：L1=140mm，L3=90mm，d1=90mm3.2芯模的设计计算芯模是机头内部确定管材内部轮廓的机头零件，与口模性质类似，查相关设计手册，有关经验公式如下（1）计算芯模外径d2芯模与口模之间的间隙值δδ=t*b(3.4)其中δ―间隙值b―经验系数，b=0.83-0.94取b=1.16,δ=t*b=7.3*0.94=6.862又有d2=d1-2δd2=d1-2δ=90-2*6.862=76.276mm.取d2=76mm（2）拉伸比和压缩比拉伸比和压缩比是口模与芯模尺寸相关的工艺参数。表3.3部分塑材的拉伸比塑料品种硬聚氯乙烯（HPVC）软聚氯乙烯（SPVC）聚乙烯（PE）聚酰胺（PA）聚碳酸酯（PC）拉伸比1.00-1.081.10-1.351.20-1.501.40-3.000.90-1.05拉伸比是根据管材成型后的截面积与口膜和芯模的环隙截面积之比，计算如下：I=（d12-d22）/（D2-d2）(3.5)其中I―拉伸比，I=1.00-1.08D―管材外径，D=90mmd―管材内径，d=75.4mmd1―口模内径，d=90mmd2―芯模外径即I=（d12-d22）/（D2-d2）=（902-d22）/（902-75.42）由于I=1.00―1.08故取d2=75mm压缩比是根据机头和最大进料截面积与口模和芯模的环截面积之比，对应塑料熔融料流的压实程度。低粘度塑料ε=4-10，高粘度塑料ε=2.5-6.0（3）芯模的长度d1芯模定型段的长度与口模定型段的长度相等或稍长。芯模定型段长度L2按以下经验公式计算：L2=（1.5-2.5）d1(3.6)式中L2―芯模压缩段长度d1―口模内径L2=L4=90mm小结：d1=75mm，L2=90mm3.3分流锥（1）分流锥分流角由挤出成型可知，分流锥的角度在材料中可分为低粘度塑料β=45°―60°，高粘度塑料β=30°―50°β过大时，熔融的料流流动阻力较大，熔体容易过热分解，过小时不利于机头对料流的均匀加热，而且会导致机头体积增大。由PVC（聚氯乙烯）材料为高粘度材料，故取β=30°。（2）分流角锥长度分流锥长度L5可由下式求出L5=（1-1.5）d1(3.7)即L5=90mm（3）分流角圆弧半径R由教材可知R=0.5-2mmR不可以过大，不然熔融的料流容易在此处发生滞留，取R=1mm。（4）分流锥表面粗糙度RaRa<0.4-0.2µm小结：β=30°，L=90mm，R=1mm，Ra=0.4µm3.4芯棒/传动轴的计算本次设计外接传动机，使芯模和与其相连的芯棒/传动轴转动，通过分流锥表面的螺纹加快管材成型速度。由前文的压缩比可计算得取压缩比ε=2.8ε=（π(d3/2)2-π(d4/2)2）/（π(d1/2)2-π(d2/2)2）(3.8)其中ε―压缩比d1―口模直径d2―芯模直径d3―最大进料截面积时机头体内径d4―最大进料截面积时芯棒直径由β/2=15°，取d4=30mm，ε=2.8时，可得d3=88.48mm取d3=90mm,经计算，此时ε=2.9小结：ε=2.9，d=90mm，d=30mm3.5挤压机的选择与计算在设计挤压机机头时，需要选择一类挤压机为模板计算机头需要的部分数据[10]。在这里，选择双螺杆挤压机，计算如下：（1）挤出机的主要参数由选用的双螺杆挤压机转速n=60r/min，螺杆直径D1=90mm，按经验公式计算产量Q=γD13n(3.9)其中Q―产量γ―计算系数，γ=0.003-0.007D1―螺杆直径，cmn―螺杆转速，r/minQ=0.005*93*60=218.7kg/h挤出机功率N=kD12n(3.10)其中N―挤出机功率，KWk―计算系数，k=0.00354D1―螺杆直径，cmn―螺杆转速，r/minN=0.00354*92*60=19.33KW根据表确定各部分的效率可知N电机=N/η=19.33/0.84=23KW查表选Y225M-6型步进电机，同步转速1000r/min，额定功率30KW,额定转速980r/min。在不同区域，机头压力也是不同的，机头的压力可以按照试验中的多点测量来确定。机头压力查资料可知P=300-500kgf/cm2。取P=360kgf/cm2。3.6齿轮的主要参数由设计方案选用直齿圆柱齿轮[8]，压力角α=20°。挤压机机头为一般工作机器，选用7级精度，。选用材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS。由机械设计查得齿轮的接触疲劳极限为σHlim=500MPa。选齿轮齿数z=24，由前文可知双螺杆挤出机转速n1=60r/min，机头芯棒转速n2=120r/min，即齿数比u=0.5，可得z2=48，取z2=49由下式计算小齿轮分度圆直径，即dt≥由机械设计可知KHt=1.3，φd=1，ZH=2.5，ZE=189.8MPa1/2，Zε=0.879，σHlim1=600MPa，σHlim2=550MPa取失效概率为1%，安全系数S=1，则可得[σH]1=(Khn1σHlim1)/S=630MPa，同理，[σH]2=583MPa由计算可得，分度圆直径dt=67.939mm，取dt=68mm模数mmt由上式可得mt=1.719，取m=2mm，则有z1=dt/m=68/2=34，z2=uz1=34*2=68，取z2=69，b1=68+(5-10)=73-78mm，取b1=75mm，b2=b1=68mm经计算，齿轮模数m=2mm，z1=34，z2=69，齿宽b1=75mm，b2=68mm3.7轴承在设计图中机头两端有一对圆锥滚子轴承和一只深沟球轴承，查表可得数据如下：表4.1轴承型号轴承轴承型号轴承内径/mm轴承外径/mm轴承宽度/mm圆锥滚子轴承33006305520深沟球轴承6006305513表4.2机身温度分布物料机身温度/℃机径温度/℃口模温度/℃后部中部前部硬PVC管80-120130-150160-180160-170170-1903.8小结本章主要进行了芯模，口模，齿轮等重要零件的尺寸计算。由挤出机引出机头所受的力，以及用双螺杆的转速和芯棒的设计转速来计算齿轮齿数，模数和齿宽等数据。

第四章重要零件的校核在计算各零件的数据后，要对零件的材料进行校核，防止零件在工作时因为强度不足等原因导致事故，造成巨大的损失，所以对零件的校核必不可少。4.1芯模校核由表2.1可知，芯模的主要材料是40Cr，强度极限为σB=700MPa，屈服极限为σS=500MPa。由前文可知机头压力P=360kgf/cm2=35.294MPa计算芯模按空心轴的弯曲强度及扭转强度进行校核，校核如下：τ=TW式中：τT―扭转切应力，MPaT―轴所受的扭矩，N·mmWT― 轴的抗扭截面系数，mm3n―轴的转速，r/minP―轴传递得功率，kwd―计算截面处的直径，mm[τT]―需用扭转切应力，MPa芯模的直径d2=75mm，轴承的外径为d圆锥=55mm。由式4.1可知，轴的直径为d≥3955000P0.2τ因为芯模属于空心轴，则d≥A0式中，ψ=d圆锥/d2，ψ=55/75=0.73，取A0=97，P=19.33KW经计算，d≥59mm,d=75mm≥59mm由上可知，芯模校核合格。4.2轴的校核由结构可知，轴只受到扭转力，即轴的扭转强度条件为τ=TWT≈已知P=19.33KW，n=120r/min，d=30mm,则由上式可知，轴受到的扭矩为τT=284.88MPa已知40Cr的屈服极限由上文可知为583MPa,即轴的校核合格。4.3齿轮校核本次设计含有一个齿轮，校核如下：由前文可知，齿轮模数m=2mm，齿数z1=34，z2=69，压力角α=20°，齿宽b1=75mm，b2=68mm,齿轮选用40Cr材料。（1）齿根弯曲疲劳强度由机械设计查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=1.05，KFN2=1.06取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由下式可有σF=K[σF]1