φ120卧式单螺杆挤塑机设计.docx

毕业设计(论文)120卧式单螺杆挤塑机CAD系 部 ： 专 业 ： 班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 完成时间 ： 摘 要塑料工业是新兴的工业，是现代工业中的一个重要的行业，与其他工业相比它是一个年轻的，但发展前景广阔的工业部门。在机械制造业中，塑料广泛的被用来制造零件、部件。据统计，每年大约有25的塑料用于机电行业各个部门。塑料机械随着工业的发展而逐步的成长起来。在塑料机械中，塑料挤出机是最多的机种之一，是塑料制品加工量最大的一种加工机械。塑料挤出机在现代工业中有着广泛的应用，其中120塑料挤塑机主要用于各种热塑性塑料的挤出成型。若配置相应的机头及辅机，选用合适的螺杆，能将聚氯乙烯（软或硬）聚乙烯、聚丙烯、ABS等塑料连续挤制成管、膜、瓶、带、丝、粒、板、异型材、电线电缆等制品。其主要特点是：吸收国外同类先进产品的特点、电控箱与挤塑机组成一体化形式。 设计有多种形式的螺杆，长径比值大。采用可控硅直流电机驱动，无级调速平稳可靠，亦可用变频电机。机筒外设置铸铝加热器，并配有冷却用吹风机。 由数字显示温度控制仪实现自动控温、定温。具有轴向力过载保护和扭矩过载保护功能。 采用智能化双显数字化温控仪，实现自动控制，控制精度高。 此次设计包括120塑料挤出机的总体布局，传动系统的设计，螺杆轴承部分的结构及其布置形式，挤压系统的设计，主要零件的校核。关键词：塑料机械；塑料挤出机；单螺杆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. . 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.Key words：目 录第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题研究的目的和意义11.3 国内外在该方向的研究现状及分析2第2章 电动机的选择52.1 电动机的可选择类型52.2 62.3 传动系统的总体布置72.4 本章小结7第3章 挤塑机传动系统设计83.1 挤塑机工作特性的概念83.2 挤塑机功率的确定93.3 挤塑机的转速要求及其调速范围93.4 传动系统的组成及传动形式103.5 传动比的确定及分配103.6 计算功率及带轮尺寸的确定113.7 行星齿轮减速器的选择143.8 本章小结15第4章 挤塑机螺杆轴承部分的结构及布置形式164.1 螺杆轴承的布置形式的设计164.2 174.3 螺杆与传动轴的装配结构174.4 184.5 184.6 18第5章 挤压系统的设计205.1 螺杆形式的选择205.2 分离性螺杆的工作性能205.3 分离型螺杆的设计205.4 235.5 机筒的结构类型及选择235.6 加料段料筒的设计245.7 加料口的选择255.8 机筒材料的选择255.9 本章小结26第6章 挤塑机主要部件的强度校核276.1 螺杆的强度校核276.2 挤塑机主要零部件的安全系数的确定316.3 本章小结33第7章 挤塑机加热冷却系统的设计347.1 挤塑机的加热方式347.2 挤塑机的冷却装置347.3 本章小节35结论36参考文献37致谢38第1章 绪 论1.1 课题背景塑料机械师机械工业的一个重要组成部分，塑料机械成型对塑料制品的发展起着至关重要的作用。目前塑料制品成型加工有多种方法，如挤出成型、注塑成型、压延成型和浇注成型等。其中塑料制品用挤出成型法成型，在塑料制品中所占比例较大，按成品的重量计算，约占总产量的1/3.由此可以看出，挤出成型是塑料制品的主要成型法，它可以挤塑大部分热塑性塑料。挤出机发展的现有四大趋势。高效、多功能化。塑料挤出机的高效主要体现在高产出、低能耗、低制造成本方面。在功能方面，螺杆挤出机已不仅仅用于高分子材料的挤出成型和混炼加工，它的用途已拓宽到食品、饲料、电极、炸药、建材、包装、纸浆、陶瓷等领域。大型化和精密化。实现挤出成型设备的大型化可以降低生产成本，国家重点建设服务所需的重大技术装备，大型乙烯工程配套的三大关键设备之一的大型挤压造粒机组长期依靠进口，因此必须加快国产化进程，满足石化工业发展需要。而精密化可以提高产品的含金量，如多层共挤复合薄膜等均需要精密挤出，而作为实现精密挤出的重要手段熔体齿轮泵必须加大力度进行开发研究。模块化和专业化。模块化生产可以适应不同用户的特殊要求，缩短新产品的研发周期，争取更大的市场份额；而专业化生产可以将挤出成型装备的各个系统模块部件安排定点生产甚至进行全球采购，这对保证整期质量、降低成本、加速资金周转都非常有利。智能化和网络化。发达国家的挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、主螺杆和喂料螺杆转速、喂料量，各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线检测，并采用微机闭环控制。有的公司已采用网上远程监测、诊断和控制，对挤出成型生产线进行网络控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度都极为有利。1.2 课题研究的的目的和意义 研究挤塑机设备用途工作原理为将塑料固体颗粒或粉末原料由一根或两根以上在机筒内旋转的螺杆输送，加压熔融后从成型模口挤出的成型方法。可以生产棒、条、管、片、异型材等。设备核心是螺杆的结构形式。配以相应辅机可以实现连续化作业。电线电缆的塑料绝缘和护套是采用连续挤压方式进行的，挤出设备一般是单螺杆挤塑机。塑料在挤出前，要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物，然后把塑料预热后加入料斗内。在挤出过程中，装人料斗中的塑料借助重力或加料螺旋进人机筒中，在旋转螺杆的推力作用下不断向前推进，从预热段开始逐渐地向均化段运动；同时，塑料受到螺杆的搅拌和挤压作用，并且在机筒的外热及塑料与设备之间的剪切摩擦热的作用下转变为粘流态，在螺槽中形成连续均匀的料流。在工艺规定的温度作用下，塑料从固体状态转变为熔融状态的可塑物体，再经由螺杆的推动或搅拌，将完全塑化好的塑料推入机头，到达机头的料流，经模芯和模套间的环形间隙，从模套口挤出，挤包干线芯或缆芯周围，形成连续密实的绝缘层或护套层，然后经冷却和固化，制成电线电缆产品。1.3 国内外在该方向的研究现状及分析要使我国的挤塑机水平尽快与世界接轨，单纯地靠引进国外技术是不够的，必须从前沿技术的自主研发入手，改变我国挤塑机水平的落后局面。目前挤塑机技术在环保和节能、可持续发展的研究上，我国与国外发达国家处于同一起跑线，差距不明显，可以从该领域着手，发展节能环保的新型挤塑机以开拓高端市场。第2章 电动机的选择2.1 电动机的可选择类型三相异步整流子电机的工作特性曲线与挤出机的工作特性曲线相近，采用它作原动机，能够保证有较高的功率与效率，而且这种电机启动性能好，运转性能稳定，但当调速范围大于1：3时，电动机体积会明显增大，成本也相应地提高，同时挤塑机的工作环境粉尘大，调速范围大。：（1）挤塑机的工作特性。（2）分析调速范围如何满足。（3）分析电机的运行特性。（4）满足厂家的要求。图2-1 电动机性能表示通过分析电动机特性及满足要求等方面得到以下结论：三相异步整流子电机的工作特性曲线与挤出机的工作特性曲线相近，采用它作原动机，能够保证有较高的功率与效率，而且这种电机启动性能好，运转性能稳定，但当调速范围大于1：3时，电动机体积会明显增大，成本也相应地提高，同时挤塑机的工作环境粉尘大，调速范围小，所以不选用此种电机。由图2-1可知，直流电动机的变速范围广，启动也较平稳，具有两种调速方法的特点，使其能够得到充分的利用，挤塑机出口塑料要求也在冷却时有一定的牵引力，这就要求牵引速度与挤出机速度有一定比例，要求牵引速度与挤出速度之间形成反馈，用直流电动机能满足这个要求。综上所述，直流电动机，其型号为Z4-132-2，此种电机空间利用率高，换向良好，具有体积小，性能好，重量轻，输出功率大，效率高及可靠性能高的特点，其安装尺寸以及外形尺寸见表如下：表2-1直流电机尺寸安装尺寸ABCDEFCEHK43280018078172201026028外形尺寸ABACADHDLL1450648490906122015802.2 根据：（1）国内常用。（2）分析工作机构的工作特性及调速情况。（3）分析工作机构的性能参数及工作情况。（4）选用电动机的调速范围和类型。分析：（1）机械传动系统在性能、尺寸、重量和布置的要求。（2）工作环境、高温、低温、潮湿、腐蚀、易燃等（3）制造工艺性能和经济要求、制造维修费用、生产批量、使用寿命。根据上述两个步骤，选择两种传动方案：（1）电机-三角带-行星齿轮-螺杆（2）电机-联轴器-减速器-螺杆分析两种传动方案：（1）皮带传动属于挠性传动，它先靠中间的挠性体（皮带）与带轮之间的摩擦力传递功率，皮带传动结构简单，制造维修方便，传动平稳，吸震性好，噪音小，传动中心距大，具有过载保护。 （2）电机通过联轴器直接与减速器相连，传动链短，效率高，但无过载保护。结论：根据挤塑机的运动特点，要求工作平稳，噪音低，恒扭距等，所以选择1方案较为合适。2.3 传动系统的总体布置传动系统的布置形式多为三种，其一为：电动机放于挤塑机后面，与挤出系统成一字排列；其二为：电动机放于挤出系统的下面；其三为：大中规格挤塑机的常用形式。此次设计的挤出机为小型挤出机，所以要求占地面积小，外形美观，结构紧凑，安装维修方便。综上所述，选择第二种布置形式最佳，其外形轮廓为：（a）电动机放于挤塑机后面 （b）电动机放于挤塑机下面 （c）电动机放于挤塑机上面图2-2 传动系统布置形式2.4 本章通过对挤塑机工作性能、调速范围及其他要求，初步选定采用直流电动机。通过对传动要求的分析，选择电机三角带行星齿轮减速器螺杆传动方案。并根据实际需要确定传动系统的总体布局。第3章 挤塑机传动系统设计3.1 挤塑机工作特性的概念传动系统的设计主要考虑如下几个方面的问题，螺杆的驱动功率和传动扭距，螺杆的转速范围及其调节方法，螺杆的轴承布置，传动系统的领部件及其强度计算，各部件的布置是否合理，传动是否使用可靠和符号所规定的噪音标准，操作和维修是否安全方便等。挤塑机的工作特性，是指螺杆的转与驱动功率和扭距之间的关系，下图为120挤塑机驱动率与转速的关系曲线（其中AB为恒扭矩段；BC为恒功率段）。图3-1 挤塑机驱动功率与转速关系曲线从图中可以看出：挤塑机的驱动功率的消耗是随着转速的提高而增加。并且看出直线的斜率表示扭矩Mt, Mt是不变的，挤塑机的这种随螺杆的转速n的增加而其扭矩不变的特性，称之为挤塑机的恒扭矩特性。根据文献8P134公式1-5-1可知： (3-1)式中 N 功率消耗K 常数（与螺杆几何参数有关） n 螺杆参数 x 指数（x =1）根据实验表明：挤塑机的功率的增加与转速近似成正比，挤塑机的工作特性基本上是恒扭矩的。螺杆的转与驱动功率和扭距之间的关系，挤塑机的驱动功率的消耗是随着转速的提高而增加，而其扭矩不变的特性，所以可以看出挤塑机的的特性分布规律。3.2 挤塑机功率的确定挤塑机驱动功率受很多因素影响，至今还没有一个比较精确的方法确定，参考文献1中的1-5-2b，一般采用如下经验公式计算驱动功率： (3-2)式中 N 挤塑机的驱动功率，KW Ds螺杆直径，n 螺杆转速，K系数，可根据实验和统计分析确定时，K=0.00295对于该挤塑机则有： N=0.00295122(848)=3.398-20.390 KW考虑到挤塑机的各种损耗，查实用机械设计手册决定选用Z4-132-2型直流电动机,该电动机的技术数据如下：表3-1 直流电动机的技术数据表额定功率，KW额定转速r/min最高弱磁转速，r/min额定电流A额定电压，U效率，%重量Kg223000360055.544088.21423.3 挤塑机的转速要求及其调速范围挤塑机的转速要求有两方面，一是能无级调速，另外是应有一定的调速范围。前者是为了控制挤出质量及与辅机的配合一致；后者是针对挤出机应具有适应各种加工情况而提出来的，要达到对产品的产量各质量的控制，除可通过控制温度，压力等条件实现外，其中一个重要方面是靠改变螺杆的转速来控制的。以上这几个方面就要求螺杆转速能在一定范围内任意改变。所谓挤塑机的调速范围就是指螺杆的最高转速与最低转速之间的比值，转速范围的确定是很重要的，因为它是直接影响到挤塑机所能加工的物料和产品的范围，机器的生产率，功率的消耗，制品的质量，设备的成本和操作是否方便等。对于120挤塑机，调速范围应为：螺杆的线速度因为：=23.14(848)/60=0.8375.024 m/s3.4 传动系统的组成及传动形式挤塑机的传动系统通常是由原动机（如电动机等），调速装置和减速装置组成，这三者之间是紧密相联的，如有些原动机其本身即可调速，也有调速装置与减速装置合在一起的。3.5 传动比的确定及分配（1）传动比的确定直流电动机： 螺 杆： 所以有总减速比为： （2）传动比的分配对电机-皮带-减速器的传动方案而言，选取 为皮带的传动比 为减速器的传动比3.6 计算功率及带齿轮尺寸的确定（1）确定计算功率由文献1中表10.3-10查得工作情况系数，则有： (3-3)根据及n=3000r/min由图确定选用B型带。（2）确定带轮的基准直径查机械设计教材中图3.16及表3.3，所以取主动轮的基准直径为从动轮基准直径应为：验算带的速度：= (1603000)/ (6010000)=25m/s对于B型带而言，=25m/s，则带的速度合适。 （3）确定V带的基准长度及传动中心距 初定中心距即取 带的基准长度为由文献3中表3.9选取带的基准长度为：。 实际中心距的确定考虑到安装调整和补偿拉力的需要，中心距的变动范围为： 主动轮上的包角的验算所以主动轮上的包角合适。 计算V带的根数Z式中 包角系数 长度系数K 材质系数单根V带所能传递功率的增量 单根V带所能传递的许用功率由V=25m/s及，查文献1中表10.3-21、10.3-22及文献3中表3.6、3.7可知： 采用橡胶带则有 Z=24.2/(4.80.861.07+0.89)1.0=4.56取 Z=5根。（4）计算初拉力 (3-4)式中 q普通V带单位长度的质量，kg/m查文献1表10.3-11，得：q=0.17kg/m 则有： （5）计算轴上的压力Q (3-5)式中 Z 带的根数单根带的初拉力主动轮上的包角则有 Q=25440.1sin(130.8/2) =4281.2N（6）带轮的结构设计 根据D300时，可采用腹板式结构；D300时，采用辐条式结构。故主动轮采用腹板式结构，从动轮采用辐条式结构。根据查阅具体资料和文献得到的数据得到结果。查文献3表3.1知V带截面尺寸如下：表3-2 普通V带截面尺寸截 型节 宽顶 宽高 度单位长度质量，mmB，mmH，mmq，kg/mB1417110.17由公式可知带轮的各个部分尺寸 (3-6)式中是轴的直径，查文献1表8-12得，。则有 查文献3中表3.4知V带带轮轮槽尺寸如下： 表3-3 普通V带带轮轮槽尺寸槽型槽根槽顶高槽间距e槽边宽基准宽度轮缘厚度轮 宽B槽 角B10.83.5147.5101 故取 (3-7)带入数据得 (3-8)带入数据得 3.7 行星齿轮减速器的选择式中 电机轴转速 电机-皮带间减速比由此可知减速器高速轴转速为600 r/min减速器级数的确定：根据,查文献1知应选用单级减速器。=P 式中 计算输入功率使用系数与润滑条件有关的系数120挤塑机属于平稳负荷机械，查文献1中表8-465，可知=1.0，则有P=221.0=22 KW查文献1中表8-457初选NGW81。根据挤出机采用油池润滑，V=1.883m/s,查文献1中表8-466，可知=1.0，则有=221.01.0=22KW。对于NGW81型减速器而言，查文献1中表8-461可知其高速轴许用输入功率为：则有： 表明初选减速器合适。所选减速器代号为：NGW81-12。代号意义如下：NGW型号(N表示内啮合，G表示公用齿轮，W表示外啮合)88号机座 1单级减速器 12第12种传动比其具体安装尺寸如下：表3-4 NGW81-12外形及安装尺寸外形及中心高轴伸机座号LBHRdD88995906342802806512510516070.5轴伸地脚尺寸h重量，kg12918328644035045510M36453993.8 本章小结本章主要根据要求转速及螺杆直径确定挤塑机功率和调速范围，进而可确定出传动比、计算功率以及有关带轮的基准尺寸。并对带轮进行结构设计，同时可计算出初拉力和轴上的压力。对所需行星齿轮减速器进行选择和校核。第4章 挤塑机螺杆轴承部分的结构及布置形式一台挤塑机的性能优劣，不但要看它在生产是否能得到高质高产的效果，而且必须看它的机械性能和使用寿命如何。而挤出机螺杆轴承部分的结构，轴承的选择合理与否，都会影响到挤出机的强度和使用寿命。因为挤出机在工作时，止推轴承受了全部的轴向力，因此，螺杆轴承部分的结构形式，止推轴承的选择及其布置是挤出机传动系统的设计中又一个重要的问题。4.1 螺杆轴承的布置形式的设计螺杆轴承的布置形式的设计，主要是应使受力合理，应尽量使数值很大的轴向力的影响范围减小，最好是使该轴向力在为数不多的几个零件的范围内组成力的封闭系统，已使减速箱不受少受到该轴向力的作用。其次。还要考虑到轴承的安装，维修及润滑条件。为了承受轴向力和径向力，在螺杆尾部的传动部分一般都设置有两个径向轴承和一个止推轴承。目前螺杆轴承的布置情况按止推轴承的布置方式的不同，一般有如下图所示的四种形式：（a）止推轴承位于两个径向轴承的前面 （b）止推轴承位于两个径向轴承的之间（c）止推轴承位于两个径向轴承的后面 （d）止推轴承位于两个径向轴承的之间图4-1轴承的布置形式（1）止推轴承位于两个径向轴承的前面这种布置形式属上图中（a）种形式。从图中可以看出：物料给螺杆的轴向力一方面通过键套来传给止推轴承，止推轴承再将力传给轴承座；另一方面，物料又作用在机头上一个推力，这个推力通过机筒，料斗座而作用在止推轴承座上，这就构成了一个封闭力系统，使减速箱不受轴向力的影响。由于止推轴承装于箱体外，其安装维修方便，这是一种较好的形式。（2）止推轴承位于两个径向轴承的后面这种布置形式上属于图中的c种形式。由于止推轴承装于箱体之后，其维修、安装方便，对轴向力的测量也方便，但因为轴向力作用整个箱体，所以这种布置形式较少采用。（3）止推轴承位于两个径向轴承之间这种布置形式上属于图中的b和d两种。b种形式是止推轴承位于前一径向轴承的后面而d种形式是保证止推轴承位于后一径向轴承的前面。这两种布置从受轴向力而引起箱体的受力情况来看，又有所不同。b种形式只会引起整个箱体的局部受力不受影响，而d种形式则会整个箱体的受力，所以d中形式很少被采用。从以上的几种布置形式来看，各有优缺点，止推轴承位于两径向轴承前面和后面的比止推轴承位于两径向轴承之间的，在维修安装上好，但在轴承的润滑上却比不上后者。但因为挤出机在挤出过程中会产生很大的轴向力，特别是在挤出机向高速高效，大型发展的情况下，减速箱箱体的受力问题与其他问题如维修、安装等。比较起来。前者乃是一个主要矛盾。根据120挤出机的特点：经综合考虑后，选用图中的(b)种形式。4.2 轴承的冷却和润滑一般都是采用油液循环来进行的，在采用这种系统时，必须注意不能让油液漏入机筒，以使物料污染。因此在设计时，机筒与轴承之间必须设置密封装置，同时应尽可能使轴承与料斗座间存有间隙。这样不但可以防止物料被污染，同时也可避免物料进入轴承内。4.3 螺杆与传动轴的连接结构两固定伸臂式和浮动伸臂式（又称浮动连接）两种。（1）固定伸臂式 杆与传动轴为一整体装配后成一整体。这种形式具有与传动轴容易装配并可减少加工零件数目的特点，但因塑料挤出机的螺杆长径比较大，螺杆与机筒的加工变得比较困难，特别是对大规模的挤出机，在采取这种联接形式时，对螺杆与机筒的装配，特别是对中等都会带来很大的困难。这种形式一般不采用。（2）浮动伸臂式 杆与传动轴不为一整体，即在设计时将螺杆的尾部定位部分设计的较短（往往只有一个D的长度），这样加上螺杆与机筒之间存在有间隙，在未开机以前。螺杆表明的头部实际上是靠早机筒上，而在开机后，依靠螺杆周围的塑料将螺杆“浮起”，以达到自动定心的目的。采用这种连接方式时，零件的制造各安装精度无须太高。通过比较上述两种装配结构形式，采用“浮动连接”较为合理。4.4 选择止推轴承的根据是挤出机的轴向力，一般都因该选用承受重载荷的轴承，以考虑120塑料挤出机选用单向推力球轴承，其代号：GB301-64-8240此种轴承的有关尺寸数据如下：表4-1 轴承尺寸尺寸，毫米安装尺寸，毫米dDHr200200.3280623221259额定动载荷C额定静载荷最小负荷常数A脂润滑油润滑重量228500100900112063090011.9推力轴承的动圈与轴的配合推荐用H/js、H/K,其固定圈与轴承孔的配合较松，以实现轴承的自动调心，间隙量为0.3-0.5cm。4.5 考虑到更换螺杆和安装，维修时的需要，在设计螺杆与传动轴等零部件的装配结构时，还必须注意到这些结构要便于螺杆的装拆，当要卸下螺杆时，可先卸下螺杆前端的机头，然后将冷水水管卸下，接着在螺杆的尾部拧入一专用的长螺栓，将螺杆从前端的机尾顶出，所以说结构是很重的组成部分。一定要使结构便于装拆，当要装入螺杆时，可按上述相反的顺序进行也是可以的。4.6 本章小结本章主要对挤塑机螺杆轴承部分进行设计，螺杆轴承的布置形式的设计，主要是应使受力合理，应尽量使数值很大的轴向力的影响范围减小。同时确定出轴承的冷却与润滑形式，与传动轴的装配形式，对止推轴承进行选择。第 5章 挤压系统的设计挤压系统的设计主要包括螺杆和机筒的设计，螺杆和机筒的设计又包括变通螺杆，新型螺杆，机筒的设计和机筒材料的选择及其强度计算。5.1 螺杆形式的选择随着塑料工业的飞速发展，人们在生产实践的过程中对变通螺杆不断进行改进和提高，以适应其生产上的需要并从理论上进行研究和探索，同时对原有的理论模型进行修改，补充和提高，就是在这种情况下，产生了新型螺杆，在此，考虑到诸多方面的因素，采用了分离型螺杆这种结构形式，它在不同程度上大大提高了螺杆的工作性能。5.2 分离性螺杆的工作性能挤出物均匀；生产能力高，功率消耗低；工作特性比普通螺杆硬且能耗低；排气性好，气体可以比较顺利地向料斗处排出，扫堂现象少。5.3 分离型螺杆的设计（1）长径的确定由设计参数可知长径比为：L/D=20L=20120=2400mm（2）压缩比与螺槽深度的确定分离型螺杆的几何压缩比一般可以小于变通螺杆，但要大于被加工物料的物理压缩比，由于其本身的均化段比变通螺杆的长，所以其几何压缩比稍大于物料的物理压缩比皆可满足基本要求，由文献8表3-5可知，聚乙烯的几何压缩比为34，故取=3。考虑到分离型螺杆在相同转速下比变通螺杆消耗的功率大（因产量高），因此，为保证分离型螺杆加料段第一螺槽根径处有足够的机械强度，一般选取等于或小于变通螺杆，而比普通螺杆的要大。均化段螺槽深度的决定比较复杂，目前仍以经验方法确定：取 当压缩比和均化段槽深决定后，可以用下式计算：（3）螺杆各段长度的确定PE为结晶型高聚物，对于结晶性塑料，加料段长度一般取为螺杆全长的6065。所以有：取 压缩段的长度，目前国内多以经验方法确定。根据一般经验，对于结晶性塑料，取(14)D不等。所以有：取 均化段的长度也多凭经验确定，对结晶性塑料，均化段长度约占螺杆全长的2535。 所以有：取 （4）螺愣宽e的确定分离型螺杆增加了一条附加螺纹，若其宽度与变通螺杆的螺棱一样宽势必增加螺杆功率消耗，且减少了螺槽的容积，因此适当减小附加螺纹的宽度e。对主螺纹而言，其宽度为：取 e=12mm对于附加螺纹而言，其宽度为：取 e=8mm（5）螺纹升程的确定分离型螺杆的加料段升程一般按普通螺杆确定，大多数取，所以分离型螺杆熔融段主，副螺纹的升程一般是不相等的，其与主，副螺纹的排列形式有关。本机采用如下的排列形式：图5-1 螺杆简图由上图可知，主、副螺纹的升程总是相差一个，由于因此，令主、副螺纹从开始分开至汇合时主螺纹的螺纹升程数量为Z，则有： (5-1)式中 K最初刀具决定的尺寸，取K=15 螺纹升角，取， 由于 则有 Z=这样就有即 （6）螺纹的头纹实践证明：双头螺杆在小型挤塑机上产量不如单头螺杆，高速下易产生气泡，加工也较困难，所以在此采用单头螺杆。（7）间隙的确定要适合，过小不利于物料通过，从而影响到熔料的分离，过大的值，大的固体颗粒有可能通过间隙进入液相槽，而影响塑料的质量，故螺杆与料筒的间隙经查文献8中表3.6，根据螺杆直径取。（8）螺纹断面形状的选取螺纹的断面形状一般有矩形，锯齿形等，矩形断面的螺纹，螺纹根径表面与螺棱推进面成90夹角，用于圆弧过渡，螺槽容积较大。锯齿形断面的螺棱，其后较大的倾角（30），且过渡圆弧较大，有得于物料的流动，一般适用于大型造粒机。矩形断面的螺纹，其倾角取为：=1015，圆弧半径为（0.070.13）D，常用于小直径螺杆上。通过比较分析，决定采用矩形断面的螺纹。（9）螺杆材料的选择螺杆的工作环境：螺杆在工作时，受高温，高压的作用，同时受机械刮磨，且螺杆受大扭距作用，轴向力很大。使用要求：螺杆与机筒的间隙特别重要，要保证满足要求，因此就要求螺杆在工作中变形小，耐腐蚀，强度高，寿命长。因此选用38CrMoAl型氮化钢，因其综合性能好，使用广泛，表面硬度HRC=6065。5.4 机筒的结构形式关系到热量的传递的稳定性和均匀性；机筒的机械加工和使用寿命也影响到整个挤压系统的性能设计机筒，要考虑到机筒结构形式的选择及机筒上加料口的形式，机筒与机机头的联结形式以及对机简机械加工制造的难易问题。机头的联结形式以及对机简机械加工制造的难易问题。螺杆和机筒的两个零件组合质量对物料的塑化，制品的质量和生产效率，都有重要影响。他们的工作质量与制造精度，装配间隙有关。5.5 机筒的结构类型及选择整体式机筒，其特点为长度大，加工要求比较高，在加工和装配精度上容易得到保证，也可简化装配工作；在机筒上设置外加热器不易受到限制，机筒受热均匀，但机筒的加工设备要求比较高，机筒内表面磨损难以修复。分段式机筒，其特点是机械加工容易，便于改变比，只是对中难，法兰连接处影响机筒的加热均匀性。双金属机筒主要有两种结构形式：一种是衬套式机筒；另一种是在机筒上浇铸一层合金箔层，简称为浇铸式机筒。对于衬套式机筒而言，它可更换合金衬套，衬套可以做成整体、分段式，可节省贵重金属，衬套磨损后可更换，可提高机筒的使用寿命，但是制造设计复杂，设计时应注意到衬套与机筒的配合，过松时易转动，过紧时装配又难，故在二者之间加上一个止动键。综上所述，本机选用金属衬套式机筒。5.6 加料段料筒的轴向开槽套筒结构具有几种形式，经考虑多种因素选用如下图的形式：图5-2轴向开槽套筒结构自机筒加料口前端至轴向槽结束之处套筒的轴向长度L，一般取L=(35)D。料筒的结构如上图所示,轴向沟槽的数量和螺杆的直径大小有关，一般螺杆直径为120mm，沟槽数目取12，凹槽宽度应大于高聚物颗粒的最长尺寸，同时与螺杆的直径大小有关，取10mm,槽深为4mm。加料段设置有锥形套筒时，物料在该段的螺槽种能提早形成高的压力，螺杆在有进料套筒和无进料套筒的机筒中，在同样速度下，有进料套筒者能提高生产能力。5.7 加料口的选择加料口的结构必须与物料的形状相适应，是被加入得物料能从料斗自由流入螺杆而不中断。加料口的形状及其在料铜上的开设位置对加料性能有很大影响。加料口应能使物料自由而高效地加入料筒而不产生架桥，设计时还应考虑到加料口是否是与设置加料装置，是否有利于清理，是否便于在此段设置冷却系统。常见的加料口断面开头很多，如下图所示：图5-3 加料口断面(a)类主要适用于带状料的加料口，不宜用于粒科和粉料；(c)和(e)类为简易式挤塑机上用得较多；（b）（d）（f）三种类型用得较广泛，其中（b）类的有口壁倾斜角一般为715，稍大于此值，实践证明(b)和(d)类加料口不论对粉类，科类带粒均能很好的适应。经综合考虑，决定本机采用(b)类加料口。5.8 机筒材料的选择机筒在挤塑机挤出时受到高温（300）以上，高压（40M）的作用，成型聚乙烯等高温仿腐蚀性气体，这就要求机筒的硬度高，耐腐蚀性及耐磨性好。38CrMoAl氨化钢的综合性能好，被广泛使用，故本机采用它来做机筒材料，其衬套材料用地合金氨化钢。5.9 本章小结本章主要对挤压系统进行设计，包括螺杆形式的选择及设计，可对螺杆各段长度及尺寸进行计算。同时选择料筒的结构类型和材料，对挤出机加料口进行设计。第6章 挤塑机的主要部件的强度校核6.1 螺杆的强度校核螺杆与机筒的强度计算的主要原始参数有机头中物料最大压力，螺杆的轴向