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塑料擠出機設計

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更新時間：2014-08-11
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塑料擠出機設計
目錄

第一章、緒論……………………………………………………………… 1
第二章、擠壓系統的設計 ……………………………………………… 2
1.1 螺桿主要參數的計算……………………………………………… 2
1.1.1 螺桿長徑比的確定 …………………………………………… 2
1.1.2 螺桿轉速的確定 ……………………………………………… 2
1.1.3 擠出機產量的確定 …………………………………………… 3
1.1.4 擠出機功率的確定 …………………………………………… 3
1.1.5 螺桿螺紋的設計 ……………………………………………… 3
1.2 機筒的設計 ……………………………………………………… 4
1.2.1 機筒結構類型的設計 ………………………………………… 4
1.2.2 加料口的設計 ………………………………………………… 4
1.2.3 機筒與機頭的鏈接方式 ……………………………………… 4
1.2.4 螺桿與料筒的間隙 …………………………………………… 4
1.3 螺桿與機筒材料的選擇及校核…………………………………… 5
1.3.1 螺桿與襯套及機筒材料的選擇 ……………………………… 5
1.3.2 螺桿強度的校核 ……………………………………………… 5
1.3.3 機筒強度的校核 …………………………………………… 10
第三章、傳動系統的設計 ……………………………………………… 11
2.1 各級效率的確定 ………………………………………………… 11
2.2 各級傳動比的分配…………………………………………… … 11
2.3 各軸功率、轉速和轉矩的計算 ………………………………… 12
2.4 高速級齒輪的設計 ……………………………………………… 12
2.5 低速級齒輪的設計 ……………………………………………… 20
2.6 軸的設計 ………………………………………………………… 21
2.7 軸的校核 ………………………………………………………… 24
2.7.1 低速軸的強度校核…………………………………………… 24
2.7.2 中間軸的強度校核…………………………………………… 26
2.8 滾動軸承的設計 ………………………………………………… 27
2.8.1 低速軸軸承的設計…………………………………………… 27
2.8.2 高速軸軸承的設計…………………………………………… 28
2.8.3 中間軸軸承的設計…………………………………………… 30
2.9 鍵的設計 ………………………………………………………… 32
2.9.1 中間軸上鍵的選擇及校核 ………………………………… 32
2.9.2 低速軸上鍵的選擇及校核 ………………………………… 33
第四章、擠出機輔助零件的設計 ……………………………………… 34
3.1 聯軸器的設計 ………………………………………………… 34
3.2 推力軸承的設計 ………………………………………………… 34
3.3 花鍵的設計 ……………………………………………………… 34
3.4 減速器的潤滑及密封 …………………………………………… 36
參考文獻 ………………………………………………………………… 37
致謝 ……………………………………………………………………… 38
第二章擠壓系統的設計
2.1 螺桿主要參數計算
2.1.1 螺桿長徑比的確定：
螺桿直徑D=90mm ，對于不同塑料所采用的長徑比不同，一般在15～25不等，L/D過小對塑料的混合和塑化都不利；L/D大的螺桿適應性強，適合多種塑料的擠出，但過大熱敏性塑料會因受熱時間太長而出現分解。
所以，取L/D=25
2.1.2 螺桿轉速的確定：
因為螺桿的轉速越高產量也越大，但過高的轉速并不能提高產量，反而會使物料在機筒內產生膠燒，根據物料被螺桿帶動旋轉的離心力與其重力相等的條件來確定。
（1-2）

螺桿轉速
根據大徑選大值，小徑取小值，取n=60r/min
2.1.3 擠出機產量的確定：
根據螺桿的轉速，按經驗公式來計算擠出機的產量
（1-3）

2.1.4 擠出機功率的確定：
本擠出機的功率按冷喂料來設計
（1-4）
N————擠出機功率，KW
k————計算系數，
D————螺桿直徑，cm
n————螺桿轉速，r/min

根據表4.2-9確定各部分的效率：
彈性聯軸器效率
滾動軸承效率
開式齒輪的傳動效率
則傳動總效率
η = × ×
查表選Y225M-6型步進電機，額定功率30KW，同步轉速1000r/min,額定轉速980r/min，效率90.8%
2.1.5 螺桿螺紋的設計：
（1）本設計采用等距不等深螺桿，螺紋槽深度由進料段逐漸變淺
螺桿螺紋部分的分段：
對于結晶型物料聚乙烯、聚丙烯等，按如下經驗公式計算：
加料段：（40%～60%）* L=（900～1350）mm，取
塑化段：（3～5）* D=（270～450）mm，取
均化段：（30%～45%）* L=（675～1012）mm，取

（2）目前市場上常用的單螺桿擠出機的壓縮比范圍為（2～5）
按經驗，是一個漸變值，～，取加料段螺紋槽深，均化段螺紋槽深
　　對于等距不等深螺紋，若螺紋棱寬相等，則壓縮比
（3）取螺紋距與螺桿直徑相等
按公式（1-5）
　　則螺桿的螺紋升角為
（4）螺紋棱寬按經驗公式
則螺棱頂部螺槽法向寬度：
（1-6）
————導程（螺紋距）
————螺紋頭數（單頭螺紋）
e————螺棱頂部法向寬度

螺棱頂部螺槽軸向寬度：

（5）螺紋截面的形狀有矩形（圖a）和鋸齒形（圖b）兩種。
矩形螺紋截面根部圓弧很小，容積很大，適用于加料段和均化段。
鋸齒形螺紋截面根部圓弧較大，應力集中小，牙根強度高，適用于塑化段。
根據經驗公式得：
（6）選擇頭部為半圓形的螺桿，適用于流動性較好的材料，如聚氯乙烯、聚丙
烯等。

2.2 機筒的設計
2.2.1 機筒結構類型：
根據冷喂料選擇分段式機筒，將機筒分為三段加工，然后用法蘭連接，在機筒內部裝配上可以更換的合金無縫鋼管，壁厚查表1-3-9得（40～45）mm，取。襯套也采用分段的形式，襯套壁厚，為加工方便取。為防止襯套和機筒可能產生相對運動，在襯套與機筒間常用制動套或制動銷加以緊固。
2.2.2 加料口的設計：
加料口的結構必須與物料的形狀相適應，使被加入的物料能從料斗或加料器中無間斷地自由流入，所以本加料口在其右口壁開斜角，一般為或稍大于此值，加料口的形狀（俯視）為矩形，其長邊平行于軸線，長度約為（1.3～1.8）*D=（117～162）
2.2.3 機筒與機頭的聯結方式：
考慮結構簡單，制造方便，工作可靠，便于裝拆等因素，故采用螺釘聯結。
2.2.4 螺桿與料筒的間隙δ：
其大小影響擠出機的生產能力和物料的塑化。δ值大，熱傳導差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生產效率也不會高。但δ小時，熱傳導和剪切率都相應提高。但δ過于小，就易引起物料降解，按經驗取 ...

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