φ120臥式單螺桿擠塑機全套畢業(yè)設計

120臥式單螺桿擠塑機全套畢業(yè)設計,臥式,螺桿,擠塑機,全套,畢業(yè)設計 東北石油大學華瑞學院本科生畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計(論文)120臥式單螺桿擠塑機CAD系 部 ： 專 業(yè) ： 班 級 ： 姓 名 ： 學 號 ： 指導教師 ： 完成時間 ： 摘 要塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是現(xiàn)代工業(yè)中的一個重要的行業(yè)，與其他工業(yè)相比它是一個年輕的，但發(fā)展前景廣闊的工業(yè)部門。在機械制造業(yè)中，塑料廣泛的被用來制造零件、部件。據(jù)統(tǒng)計，每年大約有25的塑料用于機電行業(yè)各個部門。塑料機械隨著工業(yè)的發(fā)展而逐步的成長起來。在塑料機械中，塑料擠出機是最多的機種之一，是塑料制品加工量最大的一種加工機械。塑料擠出機在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應用，其中120塑料擠塑機主要用于各種熱塑性塑料的擠出成型。若配置相應的機頭及輔機，選用合適的螺桿，能將聚氯乙烯（軟或硬）聚乙烯、聚丙烯、ABS等塑料連續(xù)擠制成管、膜、瓶、帶、絲、粒、板、異型材、電線電纜等制品。其主要特點是：吸收國外同類先進產(chǎn)品的特點、電控箱與擠塑機組成一體化形式。 設計有多種形式的螺桿，長徑比值大。采用可控硅直流電機驅(qū)動，無級調(diào)速平穩(wěn)可靠，亦可用變頻電機。機筒外設置鑄鋁加熱器，并配有冷卻用吹風機。 由數(shù)字顯示溫度控制儀實現(xiàn)自動控溫、定溫。具有軸向力過載保護和扭矩過載保護功能。 采用智能化雙顯數(shù)字化溫控儀，實現(xiàn)自動控制，控制精度高。 此次設計包括120塑料擠出機的總體布局，傳動系統(tǒng)的設計，螺桿軸承部分的結構及其布置形式，擠壓系統(tǒng)的設計，主要零件的校核。關鍵詞：塑料機械；塑料擠出機；單螺桿AbstractThe plastics industry is the emerging industry, is in a modern industry important profession, compares it with other industries is young, but prospects for development broad Industry sector. In the machine-building industry, the plastic widespread is used for to make the components, the part. Statistics indicated that probably has 25 plastics to use in mechanical and electrical profession each department every year. Plastic machinery gets up with but step-by-step growing up of development of industry. In the plastic machinery, the plastic extruding machine is one of most aircraft types, is the plastic products process load biggest one kind of processing machinery. Plastic forces out machine having broad application in modern industry, phi120 plastic extruders among them are used for various thermoplastic plastics mainly to force out molding. If deploying the corresponding hand piece and auxiliary engine , selecting and using the right bolt , being able to Geon (soft or hard) plastic continuation such as polyethylene , polypropylene , ABS be pushed against manufacture the tube , film , bottle , belt , silk , granule , board , heterotypic products such as material , wire cable. Its main characteristic is: The characteristic, electricity absorbing the advanced abroad product of the same kind charges a box for being composed of the integration form with forcing out machine. Design bolt having various forms, long footpath ratio is big. Adopt the silicon controlled rectifier continuous current dynamo drive, steeples speed regulating is stable reliable, frequency conversion electric motor also available. Machine is set up outside the tube casting the aluminum heater, and be qualified for have a cooling to use a blower. From digital display temperature under the control of instrument realization, the automation charges the temperature, fixes the temperature. Have axial force overload protection and the moment of torsion overload protection function. Adopt the intellectualized two digitized obvious temperature to charge an instrument, realizes auto control, under the control of accuracy height. The design designing entire allocation, drive including those phi120 plastic forces out machine this time systematically, bolt axle bearing part structure and their design arranging a form, squeezing system, main part school examines.Key words：Plastic machinery; Plastic forces out machine; Shan bolt目 錄第1章 緒論11.1 課題背景11.2 課題研究的目的和意義11.3 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析2第2章 電動機的選擇52.1 電動機的可選擇類型52.2 運動情況分析62.3 傳動系統(tǒng)的總體布置72.4 本章小結7第3章 擠塑機傳動系統(tǒng)設計83.1 擠塑機工作特性的概念83.2 擠塑機功率的確定93.3 擠塑機的轉速要求及其調(diào)速范圍93.4 傳動系統(tǒng)的組成及傳動形式103.5 傳動比的確定及分配103.6 計算功率及帶輪尺寸的確定113.7 行星齒輪減速器的選擇143.8 本章小結15第4章 擠塑機螺桿軸承部分的結構及布置形式164.1 螺桿軸承的布置形式的設計164.2 軸承的冷卻與潤滑174.3 螺桿與傳動軸的裝配結構174.4 止推軸承的選擇184.5 螺桿的裝拆184.6 本章小結18第5章 擠壓系統(tǒng)的設計205.1 螺桿形式的選擇205.2 分離性螺桿的工作性能205.3 分離型螺桿的設計205.4 機筒的設計235.5 機筒的結構類型及選擇235.6 加料段料筒的設計245.7 加料口的選擇255.8 機筒材料的選擇255.9 本章小結26第6章 擠塑機主要部件的強度校核276.1 螺桿的強度校核276.2 擠塑機主要零部件的安全系數(shù)的確定316.3 本章小結33第7章 擠塑機加熱冷卻系統(tǒng)的設計347.1 擠塑機的加熱方式347.2 擠塑機的冷卻裝置347.3 本章小節(jié)35結論36參考文獻37致謝38I第1章 緒 論1.1 課題背景塑料機械師機械工業(yè)的一個重要組成部分，塑料機械成型對塑料制品的發(fā)展起著至關重要的作用。目前塑料制品成型加工有多種方法，如擠出成型、注塑成型、壓延成型和澆注成型等。其中塑料制品用擠出成型法成型，在塑料制品中所占比例較大，按成品的重量計算，約占總產(chǎn)量的1/3.由此可以看出，擠出成型是塑料制品的主要成型法，它可以擠塑大部分熱塑性塑料。擠出機發(fā)展的現(xiàn)有四大趨勢。高效、多功能化。塑料擠出機的高效主要體現(xiàn)在高產(chǎn)出、低能耗、低制造成本方面。在功能方面，螺桿擠出機已不僅僅用于高分子材料的擠出成型和混煉加工，它的用途已拓寬到食品、飼料、電極、炸藥、建材、包裝、紙漿、陶瓷等領域。大型化和精密化。實現(xiàn)擠出成型設備的大型化可以降低生產(chǎn)成本，國家重點建設服務所需的重大技術裝備，大型乙烯工程配套的三大關鍵設備之一的大型擠壓造粒機組長期依靠進口，因此必須加快國產(chǎn)化進程，滿足石化工業(yè)發(fā)展需要。而精密化可以提高產(chǎn)品的含金量，如多層共擠復合薄膜等均需要精密擠出，而作為實現(xiàn)精密擠出的重要手段熔體齒輪泵必須加大力度進行開發(fā)研究。模塊化和專業(yè)化。模塊化生產(chǎn)可以適應不同用戶的特殊要求，縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，爭取更大的市場份額；而專業(yè)化生產(chǎn)可以將擠出成型裝備的各個系統(tǒng)模塊部件安排定點生產(chǎn)甚至進行全球采購，這對保證整期質(zhì)量、降低成本、加速資金周轉都非常有利。智能化和網(wǎng)絡化。發(fā)達國家的擠出機已普遍采用現(xiàn)代電子和計算機控制技術，對整個擠出過程的工藝參數(shù)如熔體壓力及溫度、各段機身溫度、主螺桿和喂料螺桿轉速、喂料量，各種原料的配比、電機的電流電壓等參數(shù)進行在線檢測，并采用微機閉環(huán)控制。有的公司已采用網(wǎng)上遠程監(jiān)測、診斷和控制，對擠出成型生產(chǎn)線進行網(wǎng)絡控制。這對保證工藝條件的穩(wěn)定、提高產(chǎn)品的精度都極為有利。1.2 課題研究的的目的和意義 研究擠塑機設備用途工作原理為將塑料固體顆?；蚍勰┰嫌梢桓騼筛陨显跈C筒內(nèi)旋轉的螺桿輸送，加壓熔融后從成型模口擠出的成型方法?？梢陨a(chǎn)棒、條、管、片、異型材等。設備核心是螺桿的結構形式。配以相應輔機可以實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)。電線電纜的塑料絕緣和護套是采用連續(xù)擠壓方式進行的，擠出設備一般是單螺桿擠塑機。塑料在擠出前，要事先檢查塑料是否潮濕或有無其它雜物，然后把塑料預熱后加入料斗內(nèi)。在擠出過程中，裝人料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進人機筒中，在旋轉螺桿的推力作用下不斷向前推進，從預熱段開始逐漸地向均化段運動；同時，塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機筒的外熱及塑料與設備之間的剪切摩擦熱的作用下轉變?yōu)檎沉鲬B(tài)，在螺槽中形成連續(xù)均勻的料流。在工藝規(guī)定的溫度作用下，塑料從固體狀態(tài)轉變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的可塑物體，再經(jīng)由螺桿的推動或攪拌，將完全塑化好的塑料推入機頭，到達機頭的料流，經(jīng)模芯和模套間的環(huán)形間隙，從模套口擠出，擠包干線芯或纜芯周圍，形成連續(xù)密實的絕緣層或護套層，然后經(jīng)冷卻和固化，制成電線電纜產(chǎn)品。1.3 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析根據(jù)我國塑料制品的發(fā)展趨勢和產(chǎn)品結構調(diào)整的需要以及我國擠塑機工業(yè)的實際情況，在今后一段時期內(nèi)，我國擠塑機行業(yè)應重點解決五大問題。 （1）高分子材料拉伸、復合、發(fā)泡技術設備拉伸、復合、發(fā)泡是成型中極為重要的專項技術，涉及到原料配方、成型工藝、塑料機械和塑料模具。 近年來，我國在一些領域已取得較大進展，如PUR反應注射，接近德國水平；發(fā)泡管材、發(fā)泡塑料網(wǎng)、發(fā)泡薄膜已達到實用水平。根據(jù)國外發(fā)展的市場需求，應重點研究雙向拉伸薄膜成型技術及設備，使之達到技術實用化、設備商品化的程度。 （2）平擠出成型工藝與設備以“T”型(或衣架式)機頭為標志的成型技術，近年來國外發(fā)展迅速，并日趨成熟、完善，其重要性和在塑料加工中所占的分量在快速上升。 我國對這類技術和設備正處于研制起步階段，多數(shù)設備屬空白。近年來，我國部分研究及生產(chǎn)單位開發(fā)的聚氯乙烯發(fā)泡板材(塞路卡法和自由發(fā)泡法)生產(chǎn)線，工藝性差，與國外設備相比存在很大差距。 為掌握這類技術，重點要解決機頭、冷卻、壓光裝置的設備制造，包括溫度嘗物體流變的研究。在研制單層片材生產(chǎn)技術和設備的基礎上，研制共擠出片材生產(chǎn)技術和設備。 （3）電磁動態(tài)原理及應用電磁動態(tài)擠出機為世界首創(chuàng)，在一定范圍內(nèi)在某些產(chǎn)品上得到了成功應用 (如用于中小型吹塑薄膜生產(chǎn))。該擠出機節(jié)能省料，經(jīng)濟和社會效益是其他技術所不能比擬的。但目前使用范圍不廣，除了需要解決相應的成型裝置外，在電磁動態(tài)擠出理論方面還有待解決高速高效下的熱平衡，提高高分子量物料的塑化能力和質(zhì)量等問題。 （4）在線檢測及自動控制技術在塑料工業(yè)發(fā)達國家，注塑成型材料的數(shù)字、智能控制和比例或伺服系統(tǒng)技術已成熟，且在迅速更新提檔；擠出成型設備實現(xiàn)全線聯(lián)機控制，并與在線檢測裝置建立反饋系統(tǒng)。 國產(chǎn)塑料成型設備基本上為單機控制，聯(lián)線控制少，考慮到投入大、成本高，測厚裝置及相應的控制技術極少應用。 （5）計算機CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)的建立與應用國外已普遍得到應用，國內(nèi)也具備基礎條件，應積極推廣普及應用。 綜上，我國擠塑機在技術和工藝方面還存在著很大的提升空間。 因此，國內(nèi)塑料機械企業(yè)應盡快提高我國塑料機械的設計和制造水平，增加國產(chǎn)塑料機械的市場競爭力。目前我國已經(jīng)成為世界第一大擠塑機生產(chǎn)和消費國，但卻遠不是擠塑機生產(chǎn)強國。我國擠塑機業(yè)要追趕世界先進水平，必須要從發(fā)展高科技產(chǎn)品、加強塑料加工新技術的開發(fā)、研究新型高速精密塑機等方面入手，才能縮短與世界先進水平的差距。 2003年，我國塑料機械工業(yè)總產(chǎn)值128.21億元，銷售金額達到122.06億元，這兩項十年來的年均增長率都在13%以上，并擁有了世界最大的塑機企業(yè)-海天集團。而在出口方面，2003年我國共出口塑機5.83億美元，十年來我國的年均塑機出口額增長率達到了41%，去年我國擠塑機出口金額占當年塑機工業(yè)總產(chǎn)值的37.9%。但中國輕工機械協(xié)會許政倉教授指出，我國在出口產(chǎn)品中，低端產(chǎn)品占90%以上，而進口增長遠大于出口增長。去年我國共進口塑機達39.36億美元，同比增長54.7%，遠高于出口增速。而海天集團總顧問、北京化工大學教授王興天更是一針見血地指出：“我國塑料機械工業(yè)水平與世界先進水平的差距正在增大，如果不盡快在高科技方面追趕，我國將失去世界塑機市場競爭的主動權?！?我國在中低端擠塑機產(chǎn)品上對德國的威脅十分嚴重，他們正試圖通過合資或在中國加工部件的形式來降低成本從而與我國競爭。但德方還認為，在高檔產(chǎn)品上，中國十分希望能通過合資等方式引進技術而提高其產(chǎn)品質(zhì)量，但其自身對高檔產(chǎn)品的研發(fā)和國際市場的高端競爭重視不夠。 我國擠塑機產(chǎn)業(yè)與國外差距主要表現(xiàn)在塑機的生產(chǎn)速度、精密度、測控水平方面，尤其是精密機方面。我國每年進口的約2萬臺塑機中有60%是精密注塑機，在多層共擠塑機方面，我國的擠塑機在精確控制層厚方面難以與國外擠塑機相比。在國外普遍應用的全電動塑機，國內(nèi)沒有專利，只能靠引進技術生產(chǎn)。而且在進料、電控方面，國產(chǎn)擠塑機重視度不夠，在成本核算十分重要的今天，精確進料對于保證減少廢料產(chǎn)生、節(jié)約成本是極為重要的一環(huán)，從進料斗就可看出國內(nèi)外產(chǎn)品之間的差距。 要使我國的擠塑機水平盡快與世界接軌，單純地靠引進國外技術是不夠的，必須從前沿技術的自主研發(fā)入手，改變我國擠塑機水平的落后局面。目前擠塑機技術在環(huán)保和節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的研究上，我國與國外發(fā)達國家處于同一起跑線，差距不明顯，可以從該領域著手，發(fā)展節(jié)能環(huán)保的新型擠塑機以開拓高端市場。第2章 電動機的選擇2.1 電動機的可選擇類型三相異步整流子電機的工作特性曲線與擠出機的工作特性曲線相近，采用它作原動機，能夠保證有較高的功率與效率，而且這種電機啟動性能好，運轉性能穩(wěn)定，但當調(diào)速范圍大于1：3時，電動機體積會明顯增大，成本也相應地提高，同時擠塑機的工作環(huán)境粉塵大，調(diào)速范圍大。電動機選擇依據(jù)：（1）擠塑機的工作特性。（2）分析調(diào)速范圍如何滿足。（3）分析電機的運行特性。（4）滿足廠家的要求。通過分析可知，擠塑機的工作特性為恒扭矩特性。能滿足擠塑機工作特性的電機常用有三相異步整流子電機和直流電動機兩種。兩種電機的工作特性如圖2-1所示。圖2-1 電動機性能表示通過分析電動機特性及滿足要求等方面得到以下結論：三相異步整流子電機的工作特性曲線與擠出機的工作特性曲線相近，采用它作原動機，能夠保證有較高的功率與效率，而且這種電機啟動性能好，運轉性能穩(wěn)定，但當調(diào)速范圍大于1：3時，電動機體積會明顯增大，成本也相應地提高，同時擠塑機的工作環(huán)境粉塵大，調(diào)速范圍小，所以不選用此種電機。由圖2-1可知，直流電動機的變速范圍廣，啟動也較平穩(wěn)，具有兩種調(diào)速方法的特點，使其能夠得到充分的利用，擠塑機出口塑料要求也在冷卻時有一定的牽引力，這就要求牽引速度與擠出機速度有一定比例，要求牽引速度與擠出速度之間形成反饋，用直流電動機能滿足這個要求。綜上所述，直流電動機，其型號為Z4-132-2，此種電機空間利用率高，換向良好，具有體積小，性能好，重量輕，輸出功率大，效率高及可靠性能高的特點，其安裝尺寸以及外形尺寸見表如下：表2-1直流電機尺寸安裝尺寸ABCDEFCEHK43280018078172201026028外形尺寸ABACADHDLL1450648490906122015802.2 運動情況分析根據(jù)：（1）國內(nèi)常用。（2）分析工作機構的工作特性及調(diào)速情況。（3）分析工作機構的性能參數(shù)及工作情況。（4）選用電動機的調(diào)速范圍和類型。分析：（1）機械傳動系統(tǒng)在性能、尺寸、重量和布置的要求。（2）工作環(huán)境、高溫、低溫、潮濕、腐蝕、易燃等（3）制造工藝性能和經(jīng)濟要求、制造維修費用、生產(chǎn)批量、使用壽命。根據(jù)上述兩個步驟，選擇兩種傳動方案：（1）電機-三角帶-行星齒輪-螺桿（2）電機-聯(lián)軸器-減速器-螺桿分析兩種傳動方案：（1）皮帶傳動屬于撓性傳動，它先靠中間的撓性體（皮帶）與帶輪之間的摩擦力傳遞功率，皮帶傳動結構簡單，制造維修方便，傳動平穩(wěn)，吸震性好，噪音小，傳動中心距大，具有過載保護。 （2）電機通過聯(lián)軸器直接與減速器相連，傳動鏈短，效率高，但無過載保護。結論：根據(jù)擠塑機的運動特點，要求工作平穩(wěn)，噪音低，恒扭距等，所以選擇1方案較為合適。2.3 傳動系統(tǒng)的總體布置傳動系統(tǒng)的布置形式多為三種，其一為：電動機放于擠塑機后面，與擠出系統(tǒng)成一字排列；其二為：電動機放于擠出系統(tǒng)的下面；其三為：大中規(guī)格擠塑機的常用形式。此次設計的擠出機為小型擠出機，所以要求占地面積小，外形美觀，結構緊湊，安裝維修方便。綜上所述，選擇第二種布置形式最佳，其外形輪廓為：（a）電動機放于擠塑機后面 （b）電動機放于擠塑機下面 （c）電動機放于擠塑機上面圖2-2 傳動系統(tǒng)布置形式2.4 本章小結本章通過對擠塑機工作性能、調(diào)速范圍及其他要求，初步選定采用直流電動機。通過對傳動要求的分析，選擇電機三角帶行星齒輪減速器螺桿傳動方案。并根據(jù)實際需要確定傳動系統(tǒng)的總體布局。第3章 擠塑機傳動系統(tǒng)設計3.1 擠塑機工作特性的概念傳動系統(tǒng)的設計主要考慮如下幾個方面的問題，螺桿的驅(qū)動功率和傳動扭距，螺桿的轉速范圍及其調(diào)節(jié)方法，螺桿的軸承布置，傳動系統(tǒng)的領部件及其強度計算，各部件的布置是否合理，傳動是否使用可靠和符號所規(guī)定的噪音標準，操作和維修是否安全方便等。擠塑機的工作特性，是指螺桿的轉與驅(qū)動功率和扭距之間的關系，下圖為120擠塑機驅(qū)動率與轉速的關系曲線（其中AB為恒扭矩段；BC為恒功率段）。圖3-1 擠塑機驅(qū)動功率與轉速關系曲線從圖中可以看出：擠塑機的驅(qū)動功率的消耗是隨著轉速的提高而增加。并且看出直線的斜率表示扭矩Mt, Mt是不變的，擠塑機的這種隨螺桿的轉速n的增加而其扭矩不變的特性，稱之為擠塑機的恒扭矩特性。根據(jù)文獻8P134公式1-5-1可知： (3-1)式中 N 功率消耗K 常數(shù)（與螺桿幾何參數(shù)有關） n 螺桿參數(shù) x 指數(shù)（x =1）根據(jù)實驗表明：擠塑機的功率的增加與轉速近似成正比，擠塑機的工作特性基本上是恒扭矩的。螺桿的轉與驅(qū)動功率和扭距之間的關系，擠塑機的驅(qū)動功率的消耗是隨著轉速的提高而增加，而其扭矩不變的特性，所以可以看出擠塑機的的特性分布規(guī)律。3.2 擠塑機功率的確定擠塑機驅(qū)動功率受很多因素影響，至今還沒有一個比較精確的方法確定，參考文獻1中的1-5-2b，一般采用如下經(jīng)驗公式計算驅(qū)動功率： (3-2)式中 N 擠塑機的驅(qū)動功率，KW Ds螺桿直徑，n 螺桿轉速，K系數(shù)，可根據(jù)實驗和統(tǒng)計分析確定時，K=0.00295對于該擠塑機則有： N=0.00295122(848)=3.398-20.390 KW考慮到擠塑機的各種損耗，查實用機械設計手冊決定選用Z4-132-2型直流電動機,該電動機的技術數(shù)據(jù)如下：表3-1 直流電動機的技術數(shù)據(jù)表額定功率，KW額定轉速r/min最高弱磁轉速，r/min額定電流A額定電壓，U效率，%重量Kg223000360055.544088.21423.3 擠塑機的轉速要求及其調(diào)速范圍擠塑機的轉速要求有兩方面，一是能無級調(diào)速，另外是應有一定的調(diào)速范圍。前者是為了控制擠出質(zhì)量及與輔機的配合一致；后者是針對擠出機應具有適應各種加工情況而提出來的，要達到對產(chǎn)品的產(chǎn)量各質(zhì)量的控制，除可通過控制溫度，壓力等條件實現(xiàn)外，其中一個重要方面是靠改變螺桿的轉速來控制的。以上這幾個方面就要求螺桿轉速能在一定范圍內(nèi)任意改變。所謂擠塑機的調(diào)速范圍就是指螺桿的最高轉速與最低轉速之間的比值，轉速范圍的確定是很重要的，因為它是直接影響到擠塑機所能加工的物料和產(chǎn)品的范圍，機器的生產(chǎn)率，功率的消耗，制品的質(zhì)量，設備的成本和操作是否方便等。對于120擠塑機，調(diào)速范圍應為：螺桿的線速度因為：=23.14(848)/60=0.8375.024 m/s3.4 傳動系統(tǒng)的組成及傳動形式擠塑機的傳動系統(tǒng)通常是由原動機（如電動機等），調(diào)速裝置和減速裝置組成，這三者之間是緊密相聯(lián)的，如有些原動機其本身即可調(diào)速，也有調(diào)速裝置與減速裝置合在一起的。(1) 原動機根據(jù)分析，采用直流電機Z4-132-2(2) 調(diào)速裝置采用電動機本身無級調(diào)速：當改變電樞電壓時，得到的是恒扭距調(diào)速；改變勵磁電壓時，得到的是恒功率調(diào)速。隨著轉速的增加而其功率不變而扭距相應地減小，120擠塑機便是利用了直流電動機這種調(diào)速方法的特點。(3) 減速裝置目前擠塑機的減速方式按其減速箱的結構分為臥式，立式，綜合式三種。 臥式 制造及裝配工藝都容易，但結構不緊湊，軸向及寬度方向尺寸大，目前已很少采用。 立式 結構美觀，緊湊，制造工藝及裝配較困難，大齒輪的潤滑情況較差，一般需要用油 泵進行強制潤滑，目前國產(chǎn)的小規(guī)格擠出機多采用這種形式的減速箱。 混合式 綜合了臥式與立式的布置特點，采用空間斜向布置，合理利用空間，結構較緊湊，大齒輪的潤滑情況也比較好，國產(chǎn)大型擠塑機的采用這種形式的減速箱。根據(jù)120擠出機的特點，選用立式減速箱，考慮到減速比，結構以及傳動效率等方面的問題，所選的立式減速箱為齒輪減速箱。3.5 傳動比的確定及分配（1）傳動比的確定直流電動機： 螺 桿： 所以有總減速比為： （2）傳動比的分配對電機-皮帶-減速器的傳動方案而言，選取 為皮帶的傳動比 為減速器的傳動比3.6 計算功率及帶齒輪尺寸的確定（1）確定計算功率由文獻1中表10.3-10查得工作情況系數(shù)，則有： (3-3)根據(jù)及n=3000r/min由圖確定選用B型帶。（2）確定帶輪的基準直徑查機械設計教材中圖3.16及表3.3，所以取主動輪的基準直徑為從動輪基準直徑應為：驗算帶的速度：= (1603000)/ (6010000)=25m/s對于B型帶而言，=25m/s，則帶的速度合適。 （3）確定V帶的基準長度及傳動中心距 初定中心距即取 帶的基準長度為由文獻3中表3.9選取帶的基準長度為：。 實際中心距的確定考慮到安裝調(diào)整和補償拉力的需要，中心距的變動范圍為： 主動輪上的包角的驗算所以主動輪上的包角合適。 計算V帶的根數(shù)Z式中 包角系數(shù) 長度系數(shù)K 材質(zhì)系數(shù)單根V帶所能傳遞功率的增量 單根V帶所能傳遞的許用功率由V=25m/s及，查文獻1中表10.3-21、10.3-22及文獻3中表3.6、3.7可知： 采用橡膠帶則有 Z=24.2/(4.80.861.07+0.89)1.0=4.56取 Z=5根。（4）計算初拉力 (3-4)式中 q普通V帶單位長度的質(zhì)量，kg/m查文獻1表10.3-11，得：q=0.17kg/m 則有： （5）計算軸上的壓力Q (3-5)式中 Z 帶的根數(shù)單根帶的初拉力主動輪上的包角則有 Q=25440.1sin(130.8/2) =4281.2N（6）帶輪的結構設計 根據(jù)D300時，可采用腹板式結構；D300時，采用輻條式結構。故主動輪采用腹板式結構，從動輪采用輻條式結構。根據(jù)查閱具體資料和文獻得到的數(shù)據(jù)得到結果。查文獻3表3.1知V帶截面尺寸如下：表3-2 普通V帶截面尺寸截 型節(jié) 寬頂 寬高 度單位長度質(zhì)量，mmB，mmH，mmq，kg/mB1417110.17由公式可知帶輪的各個部分尺寸 (3-6)式中是軸的直徑，查文獻1表8-12得，。則有 查文獻3中表3.4知V帶帶輪輪槽尺寸如下： 表3-3 普通V帶帶輪輪槽尺寸槽型槽根槽頂高槽間距e槽邊寬基準寬度輪緣厚度輪 寬B槽 角B10.83.5147.5101 故取 (3-7)帶入數(shù)據(jù)得 (3-8)帶入數(shù)據(jù)得 3.7 行星齒輪減速器的選擇（1）輸入角速度的確定式中 電機軸轉速 電機-皮帶間減速比由此可知減速器高速軸轉速為600 r/min減速器級數(shù)的確定：根據(jù),查文獻1知應選用單級減速器。（2）計算輸入功率的確定=P 式中 計算輸入功率使用系數(shù)與潤滑條件有關的系數(shù)120擠塑機屬于平穩(wěn)負荷機械，查文獻1中表8-465，可知=1.0，則有P=221.0=22 KW查文獻1中表8-457初選NGW81。根據(jù)擠出機采用油池潤滑，V=1.883m/s,查文獻1中表8-466，可知=1.0，則有=221.01.0=22KW。（3）減速器校核對于NGW81型減速器而言，查文獻1中表8-461可知其高速軸許用輸入功率為：則有： 表明初選減速器合適。所選減速器代號為：NGW81-12。代號意義如下：NGW型號(N表示內(nèi)嚙合，G表示公用齒輪，W表示外嚙合)88號機座 1單級減速器 12第12種傳動比其具體安裝尺寸如下：表3-4 NGW81-12外形及安裝尺寸外形及中心高軸伸機座號LBHRdD88995906342802806512510516070.5軸伸地腳尺寸h重量，kg12918328644035045510M36453993.8 本章小結本章主要根據(jù)要求轉速及螺桿直徑確定擠塑機功率和調(diào)速范圍，進而可確定出傳動比、計算功率以及有關帶輪的基準尺寸。并對帶輪進行結構設計，同時可計算出初拉力和軸上的壓力。對所需行星齒輪減速器進行選擇和校核。第4章 擠塑機螺桿軸承部分的結構及布置形式一臺擠塑機的性能優(yōu)劣，不但要看它在生產(chǎn)是否能得到高質(zhì)高產(chǎn)的效果，而且必須看它的機械性能和使用壽命如何。而擠出機螺桿軸承部分的結構，軸承的選擇合理與否，都會影響到擠出機的強度和使用壽命。因為擠出機在工作時，止推軸承受了全部的軸向力，因此，螺桿軸承部分的結構形式，止推軸承的選擇及其布置是擠出機傳動系統(tǒng)的設計中又一個重要的問題。4.1 螺桿軸承的布置形式的設計螺桿軸承的布置形式的設計，主要是應使受力合理，應盡量使數(shù)值很大的軸向力的影響范圍減小，最好是使該軸向力在為數(shù)不多的幾個零件的范圍內(nèi)組成力的封閉系統(tǒng)，已使減速箱不受少受到該軸向力的作用。其次。還要考慮到軸承的安裝，維修及潤滑條件。為了承受軸向力和徑向力，在螺桿尾部的傳動部分一般都設置有兩個徑向軸承和一個止推軸承。目前螺桿軸承的布置情況按止推軸承的布置方式的不同，一般有如下圖所示的四種形式：（a）止推軸承位于兩個徑向軸承的前面 （b）止推軸承位于兩個徑向軸承的之間（c）止推軸承位于兩個徑向軸承的后面 （d）止推軸承位于兩個徑向軸承的之間圖4-1軸承的布置形式（1）止推軸承位于兩個徑向軸承的前面這種布置形式屬上圖中（a）種形式。從圖中可以看出：物料給螺桿的軸向力一方面通過鍵套來傳給止推軸承，止推軸承再將力傳給軸承座；另一方面，物料又作用在機頭上一個推力，這個推力通過機筒，料斗座而作用在止推軸承座上，這就構成了一個封閉力系統(tǒng)，使減速箱不受軸向力的影響。由于止推軸承裝于箱體外，其安裝維修方便，這是一種較好的形式。（2）止推軸承位于兩個徑向軸承的后面這種布置形式上屬于圖中的c種形式。由于止推軸承裝于箱體之后，其維修、安裝方便，對軸向力的測量也方便，但因為軸向力作用整個箱體，所以這種布置形式較少采用。（3）止推軸承位于兩個徑向軸承之間這種布置形式上屬于圖中的b和d兩種。b種形式是止推軸承位于前一徑向軸承的后面而d種形式是保證止推軸承位于后一徑向軸承的前面。這兩種布置從受軸向力而引起箱體的受力情況來看，又有所不同。b種形式只會引起整個箱體的局部受力不受影響，而d種形式則會整個箱體的受力，所以d中形式很少被采用。從以上的幾種布置形式來看，各有優(yōu)缺點，止推軸承位于兩徑向軸承前面和后面的比止推軸承位于兩徑向軸承之間的，在維修安裝上好，但在軸承的潤滑上卻比不上后者。但因為擠出機在擠出過程中會產(chǎn)生很大的軸向力，特別是在擠出機向高速高效，大型發(fā)展的情況下，減速箱箱體的受力問題與其他問題如維修、安裝等。比較起來。前者乃是一個主要矛盾。根據(jù)120擠出機的特點：經(jīng)綜合考慮后，選用圖中的(b)種形式。4.2 軸承的冷卻與潤滑軸承的冷卻和潤滑一般都是采用油液循環(huán)來進行的，在采用這種系統(tǒng)時，必須注意不能讓油液漏入機筒，以使物料污染。因此在設計時，機筒與軸承之間必須設置密封裝置，同時應盡可能使軸承與料斗座間存有間隙。這樣不但可以防止物料被污染，同時也可避免物料進入軸承內(nèi)。4.3 螺桿與傳動軸的裝配結構螺桿與傳動軸的連接結構兩固定伸臂式和浮動伸臂式（又稱浮動連接）兩種。（1）固定伸臂式 桿與傳動軸為一整體裝配后成一整體。這種形式具有與傳動軸容易裝配并可減少加工零件數(shù)目的特點，但因塑料擠出機的螺桿長徑比較大，螺桿與機筒的加工變得比較困難，特別是對大規(guī)模的擠出機，在采取這種聯(lián)接形式時，對螺桿與機筒的裝配，特別是對中等都會帶來很大的困難。這種形式一般不采用。（2）浮動伸臂式 桿與傳動軸不為一整體，即在設計時將螺桿的尾部定位部分設計的較短（往往只有一個D的長度），這樣加上螺桿與機筒之間存在有間隙，在未開機以前。螺桿表明的頭部實際上是靠早機筒上，而在開機后，依靠螺桿周圍的塑料將螺桿“浮起”，以達到自動定心的目的。采用這種連接方式時，零件的制造各安裝精度無須太高。通過比較上述兩種裝配結構形式，采用“浮動連接”較為合理。4.4 止推軸承的選擇選擇止推軸承的根據(jù)是擠出機的軸向力，一般都因該選用承受重載荷的軸承，以考慮120塑料擠出機選用單向推力球軸承，其代號：GB301-64-8240此種軸承的有關尺寸數(shù)據(jù)如下：表4-1 軸承尺寸尺寸，毫米安裝尺寸，毫米dDHr200200.3280623221259額定動載荷C額定靜載荷最小負荷常數(shù)A脂潤滑油潤滑重量228500100900112063090011.9推力軸承的動圈與軸的配合推薦用H/js、H/K,其固定圈與軸承孔的配合較松，以實現(xiàn)軸承的自動調(diào)心，間隙量為0.3-0.5cm。4.5 螺桿的裝拆考慮到更換螺桿和安裝，維修時的需要，在設計螺桿與傳動軸等零部件的裝配結構時，還必須注意到這些結構要便于螺桿的裝拆，當要卸下螺桿時，可先卸下螺桿前端的機頭，然后將冷水水管卸下，接著在螺桿的尾部擰入一專用的長螺栓，將螺桿從前端的機尾頂出，所以說結構是很重的組成部分。一定要使結構便于裝拆，當要裝入螺桿時，可按上述相反的順序進行也是可以的。4.6 本章小結本章主要對擠塑機螺桿軸承部分進行設計，螺桿軸承的布置形式的設計，主要是應使受力合理，應盡量使數(shù)值很大的軸向力的影響范圍減小。同時確定出軸承的冷卻與潤滑形式，與傳動軸的裝配形式，對止推軸承進行選擇。 第 5章 擠壓系統(tǒng)的設計擠壓系統(tǒng)的設計主要包括螺桿和機筒的設計，螺桿和機筒的設計又包括變通螺桿，新型螺桿，機筒的設計和機筒材料的選擇及其強度計算。5.1 螺桿形式的選擇隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，人們在生產(chǎn)實踐的過程中對變通螺桿不斷進行改進和提高，以適應其生產(chǎn)上的需要并從理論上進行研究和探索，同時對原有的理論模型進行修改，補充和提高，就是在這種情況下，產(chǎn)生了新型螺桿，在此，考慮到諸多方面的因素，采用了分離型螺桿這種結構形式，它在不同程度上大大提高了螺桿的工作性能。5.2 分離性螺桿的工作性能擠出物均勻；生產(chǎn)能力高，功率消耗低；工作特性比普通螺桿硬且能耗低；排氣性好，氣體可以比較順利地向料斗處排出，掃堂現(xiàn)象少。5.3 分離型螺桿的設計（1）長徑的確定由設計參數(shù)可知長徑比為：L/D=20L=20120=2400mm（2）壓縮比與螺槽深度的確定分離型螺桿的幾何壓縮比一般可以小于變通螺桿，但要大于被加工物料的物理壓縮比，由于其本身的均化段比變通螺桿的長，所以其幾何壓縮比稍大于物料的物理壓縮比皆可滿足基本要求，由文獻8表3-5可知，聚乙烯的幾何壓縮比為34，故取=3?？紤]到分離型螺桿在相同轉速下比變通螺桿消耗的功率大（因產(chǎn)量高），因此，為保證分離型螺桿加料段第一螺槽根徑處有足夠的機械強度，一般選取等于或小于變通螺桿，而比普通螺桿的要大。均化段螺槽深度的決定比較復雜，目前仍以經(jīng)驗方法確定：取 當壓縮比和均化段槽深決定后，可以用下式計算：（3）螺桿各段長度的確定PE為結晶型高聚物，對于結晶性塑料，加料段長度一般取為螺桿全長的6065。所以有：取 壓縮段的長度，目前國內(nèi)多以經(jīng)驗方法確定。根據(jù)一般經(jīng)驗，對于結晶性塑料，取(14)D不等。所以有：取 均化段的長度也多憑經(jīng)驗確定，對結晶性塑料，均化段長度約占螺桿全長的2535。 所以有：取 （4）螺愣寬e的確定分離型螺桿增加了一條附加螺紋，若其寬度與變通螺桿的螺棱一樣寬勢必增加螺桿功率消耗，且減少了螺槽的容積，因此適當減小附加螺紋的寬度e。對主螺紋而言，其寬度為：取 e=12mm對于附加螺紋而言，其寬度為：取 e=8mm（5）螺紋升程的確定分離型螺桿的加料段升程一般按普通螺桿確定，大多數(shù)取，所以分離型螺桿熔融段主，副螺紋的升程一般是不相等的，其與主，副螺紋的排列形式有關。本機采用如下的排列形式：圖5-1 螺桿簡圖由上圖可知，主、副螺紋的升程總是相差一個，由于因此，令主、副螺紋從開始分開至匯合時主螺紋的螺紋升程數(shù)量為Z，則有： (5-1)式中 K最初刀具決定的尺寸，取K=15 螺紋升角，取， 由于 則有 Z=這樣就有即 （6）螺紋的頭紋實踐證明：雙頭螺桿在小型擠塑機上產(chǎn)量不如單頭螺桿，高速下易產(chǎn)生氣泡，加工也較困難，所以在此采用單頭螺桿。（7）間隙的確定要適合，過小不利于物料通過，從而影響到熔料的分離，過大的值，大的固體顆粒有可能通過間隙進入液相槽，而影響塑料的質(zhì)量，故螺桿與料筒的間隙經(jīng)查文獻8中表3.6，根據(jù)螺桿直徑取。（8）螺紋斷面形狀的選取螺紋的斷面形狀一般有矩形，鋸齒形等，矩形斷面的螺紋，螺紋根徑表面與螺棱推進面成90夾角，用于圓弧過渡，螺槽容積較大。鋸齒形斷面的螺棱，其后較大的傾角（30），且過渡圓弧較大，有得于物料的流動，一般適用于大型造粒機。矩形斷面的螺紋，其傾角取為：=1015，圓弧半徑為（0.070.13）D，常用于小直徑螺桿上。通過比較分析，決定采用矩形斷面的螺紋。（9）螺桿材料的選擇螺桿的工作環(huán)境：螺桿在工作時，受高溫，高壓的作用，同時受機械刮磨，且螺桿受大扭距作用，軸向力很大。使用要求：螺桿與機筒的間隙特別重要，要保證滿足要求，因此就要求螺桿在工作中變形小，耐腐蝕，強度高，壽命長。因此選用38CrMoAl型氮化鋼，因其綜合性能好，使用廣泛，表面硬度HRC=6065。5.4 機筒的設計機筒的結構形式關系到熱量的傳遞的穩(wěn)定性和均勻性；機筒的機械加工和使用壽命也影響到整個擠壓系統(tǒng)的性能設計機筒，要考慮到機筒結構形式的選擇及機筒上加料口的形式，機筒與機機頭的聯(lián)結形式以及對機簡機械加工制造的難易問題。機頭的聯(lián)結形式以及對機簡機械加工制造的難易問題。螺桿和機筒的兩個零件組合質(zhì)量對物料的塑化，制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，都有重要影響。他們的工作質(zhì)量與制造精度，裝配間隙有關。5.5 機筒的結構類型及選擇整體式機筒，其特點為長度大，加工要求比較高，在加工和裝配精度上容易得到保證，也可簡化裝配工作；在機筒上設置外加熱器不易受到限制，機筒受熱均勻，但機筒的加工設備要求比較高，機筒內(nèi)表面磨損難以修復。分段式機筒，其特點是機械加工容易，便于改變比，只是對中難，法蘭連接處影響機筒的加熱均勻性。雙金屬機筒主要有兩種結構形式：一種是襯套式機筒；另一種是在機筒上澆鑄一層合金箔層，簡稱為澆鑄式機筒。對于襯套式機筒而言，它可更換合金襯套，襯套可以做成整體、分段式，可節(jié)省貴重金屬，襯套磨損后可更換，可提高機筒的使用壽命，但是制造設計復雜，設計時應注意到襯套與機筒的配合，過松時易轉動，過緊時裝配又難，故在二者之間加上一個止動鍵。綜上所述，本機選用金屬襯套式機筒。5.6 加料段料筒的設計軸向開槽套筒結構具有幾種形式，經(jīng)考慮多種因素選用如下圖的形式：圖5-2軸向開槽套筒結構自機筒加料口前端至軸向槽結束之處套筒的軸向長度L，一般取L=(35)D。料筒的結構如上圖所示,軸向溝槽的數(shù)量和螺桿的直徑大小有關，一般螺桿直徑為120mm，溝槽數(shù)目取12，凹槽寬度應大于高聚物顆粒的最長尺寸，同時與螺桿的直徑大小有關，取10mm,槽深為4mm。加料段設置有錐形套筒時，物料在該段的螺槽種能提早形成高的壓力，螺桿在有進料套筒和無進料套筒的機筒中，在同樣速度下，有進料套筒者能提高生產(chǎn)能力。5.7 加料口的選擇加料口的結構必須與物料的形狀相適應，是被加入得物料能從料斗自由流入螺桿而不中斷。加料口的形狀及其在料銅上的開設位置對加料性能有很大影響。加料口應能使物料自由而高效地加入料筒而不產(chǎn)生架橋，設計時還應考慮到加料口是否是與設置加料裝置，是否有利于清理，是否便于在此段設置冷卻系統(tǒng)。常見的加料口斷面開頭很多，如下圖所示：圖5-3 加料口斷面(a)類主要適用于帶狀料的加料口，不宜用于?？坪头哿希?c)和(e)類為簡易式擠塑機上用得較多；（b）（d）（f）三種類型用得較廣泛，其中（b）類的有口壁傾斜角一般為715，稍大于此值，實踐證明(b)和(d)類加料口不論對粉類，科類帶粒均能很好的適應。經(jīng)綜合考慮，決定本機采用(b)類加料口。5.8 機筒材料的選擇機筒在擠塑機擠出時受到高溫（300）以上，高壓（40M）的作用，成型聚乙烯等高溫仿腐蝕性氣體，這就要求機筒的硬度高，耐腐蝕性及耐磨性好。38CrMoAl氨化鋼的綜合性能好，被廣泛使用，故本機采用它來做機筒材料，其襯套材料用地合金氨化鋼。5.9 本章小結本章主要對擠壓系統(tǒng)進行設計，包括螺桿形式的選擇及設計，可對螺桿各段長度及尺寸進行計算。同時選擇料筒的結構類型和材料，對擠出機加料口進行設計。第6章 擠塑機的主要部件的強度校核6.1 螺桿的強度校核螺桿與機筒的強度計算的主要原始參數(shù)有機頭中物料最大壓力，螺桿的軸向作用力，以及作用在螺桿上的扭矩Mt。（1）物料在及桶內(nèi)的壓力分布物料在機筒內(nèi)由于旋轉螺桿對物料的作用而產(chǎn)生了機頭壓力，一般塑料擠出機的機頭壓力是在10左右，我國設計的擠出機一般為P=3050;即=50。（2）螺桿的軸向力的確定螺桿軸向力的大小主要由機頭壓力，物料的物理性能，螺桿的結構及其轉速，機筒的溫度等因素影響，其值主要包括兩部分：一是在機頭處物料做用于螺桿端部上的總壓力P1,而是在擠出機擠出時由于動載荷產(chǎn)生的附加壓力，由于影響軸向推動的因素很多，一般軸向推力可由下式計算： (6-1)式中 螺桿的軸向推力，kg物料作用在螺桿端面上的總壓力，D螺桿的處直徑，cm 螺桿端部的物料壓力，在螺桿擠出時由于動載荷產(chǎn)生的附加壓力的軸向分量，根據(jù)實驗得出：當機頭壓力時，；當時，。目前從采用計算軸向力： (6-2)故有（3）螺桿的強度計算螺桿的連接形式成臂梁，按螺桿與減速箱中的輸出軸固定方式的不同，一般可分為緊固式和浮動式兩種，前者螺桿與傳動軸是一個零件，是配合得緊密；后者螺桿與傳動軸為兩個不同的零件，多為較松的配合連接，在擠出時其螺桿端部在機頭內(nèi)浮動，因而其自