1、沈阳化工大学学士学位论文 引言 190 橡胶冷喂料挤出机毕业设计说明书引言挤压系统是挤出机的主体部分，主要作用是剪切、塑化和捏炼胶料，以一定的压力，均匀连续地向机头输送胶料。挤压系统由加料装置、螺杆、机筒、衬套等组成。传动系统的作用是驱动螺杆旋转和根据工艺要求调节螺杆的转速。由电动机和减速机等组成。机头是挤出机的成型部件。它的作用是使胶料由螺旋运动变为直线运动；在一定的压力下，将胶料挤压成各种所需形状的半成品。根据挤出半成品的形状和不同的挤出工艺，机头可以更换。加热冷却系统的作用是控制挤出过程中胶料的温度。常用蒸汽、水、油、乙二醇等加热也可用电加热。冷却多使用水。加热冷却系统由管路和控制阀门及
2、分配器组成。若采用液体加热冷却系统，则还需增添泵、加热器等。电气控制系统的作用是满足挤出工艺条件的需要实现对挤出机机筒各段温度，机头温度，螺杆转速，驱动扭矩或功率，轴向力等的控制和调节。它一般由温控，调速和检测装置组成。螺杆挤出机的基本工作过程：带状胶料加入加料口后，在旋转螺杆的作用下，胶料被搓成团状沿螺槽滚动前进，因螺杆的剪切、压缩和搅拌作用胶料受到进一步的混炼和塑化，温度和压力逐步升高，呈现出粘流状态，以一定的压力和温度通过机头，最后得到所需的一定形状的半成品。螺杆挤出机的加压部分是由机身.螺杆.衬套.和喂料口等组成，用于完成胶料的塑化.混炼及使胶料克服机头口型阻力而挤压成一定断面形状的半
3、成品。螺杆挤出机的传动系统由电动机.减速机组成，用于提供螺杆转动的动力和速度。加热冷却系统由螺杆中心的内腔.机筒和机头的夹套等组成。根据工艺加工的需要，对这些部位进行加热或冷却。沈阳化工大学学士学位论文 引言 2电气控制系统由控制开关柜.电源控制柜等组成，用于提供电。沈阳化工大学学士学位论文 第一章技术要求及工艺流程 3第一章.技术要求及工艺流程1.1 主要参数：螺杆直径： D=90mm长径比： L/D=12螺杆转速： n=75r/min生产能力： Q=170.06kg/h参数的确定计算说明螺杆直径 D=90mm长径比 L/D=12:1螺杆转速 n 临界=424/ =424/ 9=141.3r
4、/minD工作转速 n=（0.2-0.7）n 临=28.2-98.65r/min 取 n=75r/min冷喂料挤出机的功率计算N=D3(L/D)n K *10-5式中 N- 挤出机的功率，kW；D- 螺杆直径， cm；L/D- 螺杆长径比；n- 螺杆转速，r/min；K- 系数，约为 5.256.73；算的 N0=93*12*75*6*10-5 =39.37k W （K 取 6）N=N0/=43.7kw生产能力的计算 经验公式 Q=D 3n式中 Q- 生产能力，kg/h；D- 螺杆直径，cm；n- 螺杆转速，r/min；沈阳化工大学学士学位论文 第一章技术要求及工艺流程 4- 系数，可以实测得
5、到，成型挤出机 =0.00384,；过滤挤出机=0.00256算的 Q=0.00384*93*75=170.06kg/h1.2 工艺设计：备料染色挤出塑化成型压光冷却输送切边牵引切断检验侧重入库1.3 总体结构图的布置及螺杆的连接方式：减速器输出轴与螺杆的连接方式：采用花键联接。整体联接方式结构紧凑，密封可靠，且传动可靠。电机与减速器的联接方式：电机通过皮带轮与减速器连接。轴向力的传递：物料对螺杆的轴向力螺杆主轴止推轴承法兰联接螺栓加料段机筒联接螺栓机头物料减速器主轴的布置形式：由于主轴受轴向力和径向力的作用，一般在主轴上布置两个径向轴承和一个止推轴承。布置形式：止推轴承位于两个径向轴承的前面
6、，这样物料给螺杆的轴向力一方面通过键套传给止推轴承。止推轴承再将力传到轴承座。另一方面物料又作用在机头上一个推力。这个推力向左拉机筒，并通过料斗座而作用在止推轴承座上，使减速箱不受该轴向力的影响。由于止推轴承装于箱体外，安装维修比较方便。沈阳化工大学学士学位论文 第一章技术要求及工艺流程 51.4 电机的选择：挤出机的调速方法有有极调速和无极调速两种。从提高挤出机的适应性来看，使用无级调速最为理想，采用无级调速还易于实现自动控制。目前，可采用的无级调速方法有：（1 ）用三项异步整流子电机实现无级调速这种电机通常的调速范围为 1:3 和 1:6 这种电机与直流电机比较有成本低占地面积小等优点。但
7、与一般异步电机比较又现成本高，故障也较多。（2 ）用直流电动机实现无级调速这种电动机最大调速范围可为 1:16，由于可控硅整流技术的发展和应用，用它来控制直流电动机可以代替昂贵而庞大的“电动机一直流发电机组” 。为了使其在低速时散热良好，可以另加吹风设备进行强制冷却。（3 ）采用机械无级变速器与异步电动机配用进行无级调速它的传动优点是：能很大的扭矩和功率。但摩擦片发热比较严重，机械效率低。（4 ）用液压马达与异步电动机配合进行传动和无级调速在一般情况下，液压马达如能合理的使用和正确的维修和养护，工作是可靠的，但由于它在制造上精度要求高，这些因素在一定程度上限制了液压马达在挤出机上的应用。（5
8、）采用滑差电动机进行无级调速此种调速范围为 1：31:10 速度调节均匀平滑，起动转巨大，结构简单可靠，且控制装置消耗功率小。但因其在低速时效率较低且惯性较大，目前在挤出机上还用的不多。功率：N=KD Ln10 /D K 计算系数 取 0.06 D-螺杆直径 取 9cm 33L/D=12 螺杆工作部分长度 108cmN =424/ =141.33 工作的转速 n=（0.20.7）N 所以 n 取 75r/min临 D临N=0.069 108/9 75 10 =39.37kw N=N0/=43.7kw33取 55kw 通过综合考虑，本设计选用 Z -180-41 直流电动机进行传动。4沈阳化工大
9、学学士学位论文 第二章.90 橡胶挤出机计算及说明6第二章. 90 橡胶冷喂料挤出机计算及说明2.1 挤出机螺杆的设计：螺杆的区域划分及材料：螺杆分三部分：一段加料段，中间段塑化段和前段挤出段。材料的选择：1.螺杆和机筒在挤出机挤出时受到高温高压的作用，同时受到机械刮磨。有的塑料还有化学腐蚀作用，且螺杆受到的扭矩也很大。2.对材料性能的要求：（1）机械强度高（2）加工性能好（3）耐腐蚀和抗磨性好（4）取材容易。综合考虑，38CrMoAlA氮化钢。主要的工艺参数：（1）螺杆的直径：D=90mm（2）长径比及各段长度分配：长径比：L/D=12。加料段长：L =648mm，中间段长 L =173mm
10、，12挤 出段长：L =259mm。3（3）螺杆的转速、产量、功率的确定：螺杆转速越高产量也越大，但过高的转速可能会引起局部过热，甚至会造成物料的热分解，影响制品的质量。n =424/D临 界n -螺杆的临界转速临 界D-螺杆的直径螺杆工作转速 n 在（0.20.7）n 的范围选取临 界n=75r/min根据螺杆的转速，按经验公式计算挤出机产量：沈阳化工大学学士学位论文 第二章.90 橡胶挤出机计算及说明7Q=D n3Q-生产能力D-螺杆外径n-螺杆转速-经验出料系数 =0.0030.007 取 =0.004Q=0.0049 75=170.06kg/h3（4）螺杆的螺纹升角和螺杆的轴向参数的确
11、定：本设计采用等距变深的螺杆选取 S=D=90mm =1742螺纹头数及旋向：m=1，去右旋。压缩比：取 =2螺棱的轴向宽度：e=（0.080.12）D 取 e=9mm螺杆上的沟槽：H =（0.0250.06）D 取 H =3.6mm3 3H =17.06mm1D-螺杆直径H -加料段槽深 1H -挤出段槽深3（5）螺纹的断面形状和各参数的确定：断面形状为矩形。螺纹根径面与螺棱推进面成 90夹角，用小圆弧过度。r=（1/22/3）H 取 r=1.2mm3R=（12）r 取 R=2.4mmr =r =0.5mm12螺杆头部采用球体。同时在螺杆尾部铣外花键。沈阳化工大学学士学位论文 第二章.90
12、橡胶挤出机计算及说明82.2.机筒的设计：机筒材料及结构：我国颁布系列标准规定机筒表面硬度应为 HRC=65 以上。38CrMoAlA 氮化钢处理硬度大于 65，综合性能好，故本次设计机筒材料也选用 38CrMoAlA 氮化钢。机筒采用分段式，机筒在加料段设置轴开槽锥形套筒，其它段加衬套。衬套材料为 38CrMoAlA。加料段套筒的设计：（1）进料套筒长度 L=35D 取 4D =360mmbb（2）套筒的结构和尺寸：轴向开槽的数量 90 取 9 条。（3）凹槽的宽度一般应大于高聚物颗粒的最大尺寸故 90 取 9.5mm（4）锥形套筒的锥度一般取 248以内机筒直径较大者取小值，锥形套筒轴向长
13、度较长者取小值。本设计取 2沈阳化工大学学士学位论文 第三章.90 橡胶挤出机传动系统的设计9第三章 .90 橡胶冷喂料挤出机传动系统的设计3.1 减速器的设计和计算：确定基本的参数和各级齿轮的扭矩、功率、转数总传动比：i=n /n =1500/75=200螺采用展开式二级斜齿轮减速器分配传动比：I =i/I =20/2.5=8减 带取 i =3.286 i = I / i =2.43512减 1计算传动装置的运动和动力参数各级转速I 轴 n =600r/min1轴 n = n / i =182.25 r/min21轴 n = n / i =75 r/min32功率P =550.96=52.8
14、kw1P =52.80.990.97=50.688KW2P =50.6880.990.97=48.66KW3各轴扭矩：T =9550P / n =630.3 N*mm11T =9550P / n =1988.32 N*mm22T =9550P / n =4647.03 N*mm33沈阳化工大学学士学位论文 第三章.90 橡胶挤出机传动系统的设计10说明：齿轮采用硬齿面斜齿轮柱齿轮，材料为 45 刚，经过热处理轴也采用 45刚实心。低速级轴左端内表面铣内花键，花键规格为 8*12*72*78矩形花键的特点是定心精度，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较
15、高精度。3.2 传动装置齿轮的设计计算与校核：3.2 齿轮组 I:（1）传动功率：P =55kw，n =1500r/min，i=3.286，寿命 8 年00材料：小齿轮：40Cr 调质，齿面硬度 250280HBS大齿轮：ZG310-570 调质，齿面硬度 162-185HBSN =60njLh=6015001（300810 ）=2.8810 h1 9N = N /i=2.8810 /3.286=8.7610 h298查表得 Z =0.92 Z =1.0112N所以 Z =1.0, Z =1.0 取 S =1.0，Z =1.0,1X2XminHWZ =0.92.按齿面硬度 250HBS， =690 =440mpaLVR 1li 2limH由式 = Z Z Z / S 得：H1limNXLVRminH =6901.01.00.920.92/1.0=584.21mpa1 =4401.011.01.00.92/1.0=408.85mpaH2由于 ,故计算时取 = =408.25mpa1H2H2（2）按齿面接触强度确定中心距：小齿轮转矩：T =9.5510 P / n =630.3N*mm161初定螺旋角：=13计算得 Z= =0.9873cos初取 KtZt=1.0，由表查得 Z =188.9E减速传动比为：3.286，取 =0.4a
