畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)φ120 臥 式 單 螺 桿 擠 塑 機(jī) CAD系 部 ： 專 業(yè) ： 班 級(jí) ： 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 完成時(shí)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(gè)重要的行業(yè)，與其他工業(yè)相比它是一個(gè)年輕的，但發(fā)展前景廣闊的工業(yè)部門(mén)。在機(jī)械制造業(yè)中，塑料廣泛的被用來(lái)制造零件、部件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年大約有25﹪的塑料用于機(jī)電行業(yè)各個(gè)部門(mén)。塑料機(jī)械隨著工業(yè)的發(fā)展而逐步的成長(zhǎng)起來(lái)。在塑料機(jī)械中，塑料擠出機(jī)是最多的機(jī)種之一，是塑料制品加工量最大的一種加工機(jī)械。塑料擠出機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，其中 φ120 塑料擠塑機(jī)主要用于各種熱塑性塑料的擠出成型。若配置相應(yīng)的機(jī)頭及輔機(jī)，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(diǎn)是：吸收國(guó)外同類先進(jìn)產(chǎn)品的特點(diǎn)、電控箱與擠塑機(jī)組成一體化形式。 設(shè)計(jì)有多種形式的螺桿，長(zhǎng)徑比值大。采用可控硅直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無(wú)級(jí)調(diào)速平穩(wěn)可靠，亦可用變頻電機(jī)。機(jī)筒外設(shè)置鑄鋁加熱器，并配有冷卻用吹風(fēng)機(jī)。 由數(shù)字顯示溫度控制儀實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫、定溫。具有軸向力過(guò)載保護(hù)和扭矩過(guò)載保護(hù)功能。 采用智能化雙顯數(shù)字化溫控儀，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度高。此次設(shè)計(jì)包括 φ120 塑料擠出機(jī)的總體布局，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，螺桿軸承部分的結(jié)構(gòu)及其布置形式，擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要零件的校核。關(guān)鍵詞：塑料機(jī)械；塑料擠出機(jī)；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(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 2第 2 章 電動(dòng)機(jī)的選擇 52.1 電動(dòng)機(jī)的可選擇類型 52.2 運(yùn)動(dòng)情況分析 62.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置 72.4 本章小結(jié) 7第 3 章 擠塑機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 83.1 擠塑機(jī)工作特性的概念 83.2 擠塑機(jī)功率的確定 93.3 擠塑機(jī)的轉(zhuǎn)速要求及其調(diào)速范圍 93.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及傳動(dòng)形式 103.5 傳動(dòng)比的確定及分配 103.6 計(jì)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(jié) 15第 4 章 擠塑機(jī)螺桿軸承部分的結(jié)構(gòu)及布置形式 164.1 螺桿軸承的布置形式的設(shè)計(jì) 164.2 軸承的冷卻與潤(rùn)滑 174.3 螺桿與傳動(dòng)軸的裝配結(jié)構(gòu) 174.4 止推軸承的選擇 184.5 螺桿的裝拆 184.6 本章小結(jié) 18第 5 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 205.1 螺桿形式的選擇 20I5.2 分離性螺桿的工作性能 205.3 分離型螺桿的設(shè)計(jì) 205.4 機(jī)筒的設(shè)計(jì) 235.5 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)類型及選擇 235.6 加料段料筒的設(shè)計(jì) 245.7 加料口的選擇 255.8 機(jī)筒材料的選擇 255.9 本章小結(jié) 26第 6 章 擠塑機(jī)主要部件的強(qiáng)度校核 276.1 螺桿的強(qiáng)度校核 276.2 擠塑機(jī)主要零部件的安全系數(shù)的確定 316.3 本章小結(jié) 33第 7 章 擠塑機(jī)加熱冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 347.1 擠塑機(jī)的加熱方式 347.2 擠塑機(jī)的冷卻裝置 347.3 本章小節(jié) 35結(jié)論 36參考文獻(xiàn) 37致謝 38畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)φ120 臥 式 單 螺 桿 擠 塑 機(jī) CAD系 部 ： 專 業(yè) ： 班 級(jí) ： 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 完成時(shí)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(gè)重要的行業(yè)，與其他工業(yè)相比它是一個(gè)年輕的，但發(fā)展前景廣闊的工業(yè)部門(mén)。在機(jī)械制造業(yè)中，塑料廣泛的被用來(lái)制造零件、部件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年大約有25﹪的塑料用于機(jī)電行業(yè)各個(gè)部門(mén)。塑料機(jī)械隨著工業(yè)的發(fā)展而逐步的成長(zhǎng)起來(lái)。在塑料機(jī)械中，塑料擠出機(jī)是最多的機(jī)種之一，是塑料制品加工量最大的一種加工機(jī)械。塑料擠出機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，其中 φ120 塑料擠塑機(jī)主要用于各種熱塑性塑料的擠出成型。若配置相應(yīng)的機(jī)頭及輔機(jī)，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(diǎn)是：吸收國(guó)外同類先進(jìn)產(chǎn)品的特點(diǎn)、電控箱與擠塑機(jī)組成一體化形式。 設(shè)計(jì)有多種形式的螺桿，長(zhǎng)徑比值大。采用可控硅直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無(wú)級(jí)調(diào)速平穩(wěn)可靠，亦可用變頻電機(jī)。機(jī)筒外設(shè)置鑄鋁加熱器，并配有冷卻用吹風(fēng)機(jī)。 由數(shù)字顯示溫度控制儀實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫、定溫。具有軸向力過(guò)載保護(hù)和扭矩過(guò)載保護(hù)功能。 采用智能化雙顯數(shù)字化溫控儀，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度高。此次設(shè)計(jì)包括 φ120 塑料擠出機(jī)的總體布局，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，螺桿軸承部分的結(jié)構(gòu)及其布置形式，擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要零件的校核。關(guān)鍵詞：塑料機(jī)械；塑料擠出機(jī)；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(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 2第 2 章 電動(dòng)機(jī)的選擇 52.1 電動(dòng)機(jī)的可選擇類型 52.2 運(yùn)動(dòng)情況分析 62.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置 72.4 本章小結(jié) 7第 3 章 擠塑機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 83.1 擠塑機(jī)工作特性的概念 83.2 擠塑機(jī)功率的確定 93.3 擠塑機(jī)的轉(zhuǎn)速要求及其調(diào)速范圍 93.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及傳動(dòng)形式 103.5 傳動(dòng)比的確定及分配 103.6 計(jì)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(jié) 15第 4 章 擠塑機(jī)螺桿軸承部分的結(jié)構(gòu)及布置形式 164.1 螺桿軸承的布置形式的設(shè)計(jì) 164.2 軸承的冷卻與潤(rùn)滑 174.3 螺桿與傳動(dòng)軸的裝配結(jié)構(gòu) 174.4 止推軸承的選擇 184.5 螺桿的裝拆 184.6 本章小結(jié) 18第 5 章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 205.1 螺桿形式的選擇 20I5.2 分離性螺桿的工作性能 205.3 分離型螺桿的設(shè)計(jì) 205.4 機(jī)筒的設(shè)計(jì) 235.5 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)類型及選擇 235.6 加料段料筒的設(shè)計(jì) 245.7 加料口的選擇 255.8 機(jī)筒材料的選擇 255.9 本章小結(jié) 26第 6 章 擠塑機(jī)主要部件的強(qiáng)度校核 276.1 螺桿的強(qiáng)度校核 276.2 擠塑機(jī)主要零部件的安全系數(shù)的確定 316.3 本章小結(jié) 33第 7 章 擠塑機(jī)加熱冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 347.1 擠塑機(jī)的加熱方式 347.2 擠塑機(jī)的冷卻裝置 347.3 本章小節(jié) 35結(jié)論 36參考文獻(xiàn) 37致謝 380第 1 章 緒 論1.1 課題背景塑料機(jī)械師機(jī)械工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，塑料機(jī)械成型對(duì)塑料制品的發(fā)展起著至關(guān)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(jì)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(jī)發(fā)展的現(xiàn)有四大趨勢(shì)。高效、多功能化。 塑料擠出機(jī)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(jī)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(lǐng)域。大型化和精密化。實(shí)現(xiàn)擠出成型設(shè)備的大型化可以降低生產(chǎn)成本，國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)服務(wù)所需的重大技術(shù)裝備，大型乙烯工程配套的三大關(guān)鍵設(shè)備之一的大型擠壓造粒機(jī)組長(zhǎng)期依靠進(jìn)口，因此必須加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)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(fù)合薄膜等均需要精密擠出，而作為實(shí)現(xiàn)精密擠出的重要手段——熔體齒輪泵必須加大力度進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。模塊化和專業(yè)化。 模塊化生產(chǎn)可以適應(yīng)不同用戶的特殊要求，縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，爭(zhēng)取更大的市場(chǎng)份額；而專業(yè)化生產(chǎn)可以將擠出成型裝備的各個(gè)系統(tǒng)模塊部件安排定點(diǎn)生產(chǎn)甚至進(jìn)行全球采購(gòu)，這對(duì)保證整期質(zhì)量、降低成本、加速資金周轉(zhuǎn)都非常有利。智能化和網(wǎng)絡(luò)化。 發(fā)達(dá)國(guó)家的擠出機(jī)已普遍采用現(xiàn)代電子和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，對(duì)整個(gè)擠出過(guò)程的工藝參數(shù)如熔體壓力及溫度、各段機(jī)身溫度、主螺桿和喂料螺桿轉(zhuǎn)速、喂料量，各種原料的配比、電機(jī)的電流電壓等參數(shù)進(jìn)行在線檢測(cè)，并采用微機(jī)閉環(huán)控制。有的公司已采用網(wǎng)上遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、診斷和控制，對(duì)擠出成型生產(chǎn)線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制。這對(duì)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(jī)設(shè)備用途工作原理為將塑料固體顆粒或粉末原料由一根或兩根以1上在機(jī)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)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(shè)備核心是螺桿的結(jié)構(gòu)形式。配以相應(yīng)輔機(jī)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)。電線電纜的塑料絕緣和護(hù)套是采用連續(xù)擠壓方式進(jìn)行的，擠出設(shè)備一般是單螺桿擠塑機(jī)。塑料在擠出前，要事先檢查塑料是否潮濕或有無(wú)其它雜物，然后把塑料預(yù)熱后加入料斗內(nèi)。在擠出過(guò)程中，裝人料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進(jìn)人機(jī)筒中，在旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用下不斷向前推進(jìn)，從預(yù)熱段開(kāi)始逐漸地向均化段運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機(jī)筒的外熱及塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦熱的作用下轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的可塑物體，再經(jīng)由螺桿的推動(dòng)或攪拌，將完全塑化好的塑料推入機(jī)頭，到達(dá)機(jī)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(shí)的絕緣層或護(hù)套層，然后經(jīng)冷卻和固化，制成電線電纜產(chǎn)品。1.3 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析根據(jù)我國(guó)塑料制品的發(fā)展趨勢(shì)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要以及我國(guó)擠塑機(jī)工業(yè)的實(shí)際情況，在今后一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)擠塑機(jī)行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)解決五大問(wèn)題。（1）高分子材料拉伸、復(fù)合、發(fā)泡技術(shù)設(shè)備拉伸、復(fù)合、發(fā)泡是成型中極為重要的專項(xiàng)技術(shù)，涉及到原料配方、成型工藝、塑料機(jī)械和塑料模具。 近年來(lái)，我國(guó)在一些領(lǐng)域已取得較大進(jìn)展，如 PUR 反應(yīng)注射，接近德國(guó)水平；發(fā)泡管材、發(fā)泡塑料網(wǎng)、發(fā)泡薄膜已達(dá)到實(shí)用水平。根據(jù)國(guó)外發(fā)展的市場(chǎng)需求，應(yīng)重點(diǎn)研究雙向拉伸薄膜成型技術(shù)及設(shè)備，使之達(dá)到技術(shù)實(shí)用化、設(shè)備商品化的程度。（2）平擠出成型工藝與設(shè)備以“T”型(或衣架式 )機(jī)頭為標(biāo)志的成型技術(shù)，近年來(lái)國(guó)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(guó)對(duì)這類技術(shù)和設(shè)備正處于研制起步階段，多數(shù)設(shè)備屬空白。近年來(lái)，我國(guó)部分研究及生產(chǎn)單位開(kāi)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(guó)外設(shè)備相比存在很大差距。為掌握這類技術(shù)，重點(diǎn)要解決機(jī)頭、冷卻、壓光裝置的設(shè)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(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，研制共擠出片材生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備。（3）電磁動(dòng)態(tài)原理及應(yīng)用電磁動(dòng)態(tài)擠出機(jī)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(yīng)用 (如用于中小型吹塑薄膜生產(chǎn))。該擠出機(jī)節(jié)能省料，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是其他技術(shù)所不能比擬的。但目前使用范圍不廣，除了需要解決相應(yīng)的成型裝置外，在電磁動(dòng)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(wèn)題。2（4）在線檢測(cè)及自動(dòng)控制技術(shù)在塑料工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(shù)已成熟，且在迅速更新提檔；擠出成型設(shè)備實(shí)現(xiàn)全線聯(lián)機(jī)控制，并與在線檢測(cè)裝置建立反饋系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)塑料成型設(shè)備基本上為單機(jī)控制，聯(lián)線控制少，考慮到投入大、成本高，測(cè)厚裝置及相應(yīng)的控制技術(shù)極少應(yīng)用。（5）計(jì)算機(jī) CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)的建立與應(yīng)用國(guó)外已普遍得到應(yīng)用，國(guó)內(nèi)也具備基礎(chǔ)條件，應(yīng)積極推廣普及應(yīng)用。綜上，我國(guó)擠塑機(jī)在技術(shù)和工藝方面還存在著很大的提升空間。 因此，國(guó)內(nèi)塑料機(jī)械企業(yè)應(yīng)盡快提高我國(guó)塑料機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造水平，增加國(guó)產(chǎn)塑料機(jī)械的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前我國(guó)已經(jīng)成為世界第一大擠塑機(jī)生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，但卻遠(yuǎn)不是擠塑機(jī)生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。我國(guó)擠塑機(jī)業(yè)要追趕世界先進(jìn)水平，必須要從發(fā)展高科技產(chǎn)品、加強(qiáng)塑料加工新技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究新型高速精密塑機(jī)等方面入手，才能縮短與世界先進(jìn)水平的差距。 2003 年，我國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值 128.21 億元，銷售金額達(dá)到 122.06 億元，這兩項(xiàng)十年來(lái)的年均增長(zhǎng)率都在 13%以上，并擁有了世界最大的塑機(jī)企業(yè)--海天集團(tuán)。而在出口方面，2003 年我國(guó)共出口塑機(jī) 5.83 億美元，十年來(lái)我國(guó)的年均塑機(jī)出口額增長(zhǎng)率達(dá)到了 41%，去年我國(guó)擠塑機(jī)出口金額占當(dāng)年塑機(jī)工業(yè)總產(chǎn)值的 37.9%。但中國(guó)輕工機(jī)械協(xié)會(huì)許政倉(cāng)教授指出，我國(guó)在出口產(chǎn)品中，低端產(chǎn)品占 90%以上，而進(jìn)口增長(zhǎng)遠(yuǎn)大于出口增長(zhǎng)。去年我國(guó)共進(jìn)口塑機(jī)達(dá) 39.36 億美元，同比增長(zhǎng) 54.7%，遠(yuǎn)高于出口增速。而海天集團(tuán)總顧問(wèn)、北京化工大學(xué)教授王興天更是一針見(jiàn)血地指出：“我國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)水平與世界先進(jìn)水平的差距正在增大，如果不盡快在高科技方面追趕，我國(guó)將失去世界塑機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。 ” 我國(guó)在中低端擠塑機(jī)產(chǎn)品上對(duì)德國(guó)的威脅十分嚴(yán)重，他們正試圖通過(guò)合資或在中國(guó)加工部件的形式來(lái)降低成本從而與我國(guó)競(jìng)爭(zhēng)。但德方還認(rèn)為，在高檔產(chǎn)品上，中國(guó)十分希望能通過(guò)合資等方式引進(jìn)技術(shù)而提高其產(chǎn)品質(zhì)量，但其自身對(duì)高檔產(chǎn)品的研發(fā)和國(guó)際市場(chǎng)的高端競(jìng)爭(zhēng)重視不夠。 我國(guó)擠塑機(jī)產(chǎn)業(yè)與國(guó)外差距主要表現(xiàn)在塑機(jī)的生產(chǎn)速度、精密度、測(cè)控水平方面，尤其是精密機(jī)方面。我國(guó)每年進(jìn)口的約 2 萬(wàn)臺(tái)塑機(jī)中有 60%是精密注塑機(jī)，在多層共擠塑機(jī)方面，我國(guó)的擠塑機(jī)在精確控制層厚方面難以與國(guó)外擠塑機(jī)相比。在國(guó)外普遍應(yīng)用的全電動(dòng)塑機(jī)，國(guó)內(nèi)沒(méi)有專利，只能靠引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)。而且在進(jìn)料、電控方面，國(guó)產(chǎn)擠塑機(jī)重視度不夠，在成本核算十分重要的今天，精確進(jìn)料對(duì)于保證減少?gòu)U料產(chǎn)生、節(jié)約成本是極為重要的一環(huán)，從進(jìn)料斗就可看出國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品之間的差距。 要使我國(guó)的擠塑機(jī)水平盡快與世界接軌，單純地靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)是不夠的，必須從前沿技術(shù)的自主研發(fā)入手，改變我國(guó)擠塑機(jī)水平的落后局面。目前擠塑機(jī)3技術(shù)在環(huán)保和節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的研究上，我國(guó)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一起跑線，差距不明顯，可以從該領(lǐng)域著手，發(fā)展節(jié)能環(huán)保的新型擠塑機(jī)以開(kāi)拓高端市場(chǎng)。4第 2 章 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 電動(dòng)機(jī)的可選擇類型三相異步整流子電機(jī)的工作特性曲線與擠出機(jī)的工作特性曲線相近，采用它作原動(dòng)機(jī)，能夠保證有較高的功率與效率，而且這種電機(jī)啟動(dòng)性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)性能穩(wěn)定，但當(dāng)調(diào)速范圍大于 1：3 時(shí)，電動(dòng)機(jī)體積會(huì)明顯增大，成本也相應(yīng)地提高，同時(shí)擠塑機(jī)的工作環(huán)境粉塵大，調(diào)速范圍大。電動(dòng)機(jī)選擇依據(jù)：（1）擠塑機(jī)的工作特性。（2）分析調(diào)速范圍如何滿足。（3）分析電機(jī)的運(yùn)行特性。（4）滿足廠家的要求。通過(guò)分析可知，擠塑機(jī)的工作特性為恒扭矩特性。能滿足擠塑機(jī)工作特性的電機(jī)常用有三相異步整流子電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。兩種電機(jī)的工作特性如圖 2-1 所示。圖 2-1 電動(dòng)機(jī)性能表示通過(guò)分析電動(dòng)機(jī)特性及滿足要求等方面得到以下結(jié)論：三相異步整流子電機(jī)的工作特性曲線與擠出機(jī)的工作特性曲線相近，采用它作原動(dòng)機(jī)，能夠保證有較高的功率與效率，而且這種電機(jī)啟動(dòng)性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)性能穩(wěn)定，但當(dāng)調(diào)速范圍大于1：3 時(shí)，電動(dòng)機(jī)體積會(huì)明顯增大，成本也相應(yīng)地提高，同時(shí)擠塑機(jī)的工作環(huán)境粉5塵大，調(diào)速范圍小，所以不選用此種電機(jī)。由圖 2-1 可知，直流電動(dòng)機(jī)的變速范圍廣，啟動(dòng)也較平穩(wěn)，具有兩種調(diào)速方法的特點(diǎn)，使其能夠得到充分的利用，擠塑機(jī)出口塑料要求也在冷卻時(shí)有一定的牽引力，這就要求牽引速度與擠出機(jī)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(dòng)機(jī)能滿足這個(gè)要求。綜上所述，直流電動(dòng)機(jī)，其型號(hào)為 Z4-132-2，此種電機(jī)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(diǎn)，其安裝尺寸以及外形尺寸見(jiàn)表如下：表 2-1 直流電機(jī)尺寸安裝尺寸A B C D E F CE H K432 800 180 78 172 20 10 260 28外形尺寸AB AC AD HD L L1450 648 490 906 1220 15802.2 運(yùn)動(dòng)情況分析根據(jù)：（1）國(guó)內(nèi)常用。（2）分析工作機(jī)構(gòu)的工作特性及調(diào)速情況。（3）分析工作機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)及工作情況。（4）選用電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍和類型。分析：（1）機(jī)械傳動(dòng)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(jì)要求、制造維修費(fèi)用、生產(chǎn)批量、使用壽命。根據(jù)上述兩個(gè)步驟，選擇兩種傳動(dòng)方案：（1）電機(jī)-三角帶-行星齒輪-螺桿（2）電機(jī)-聯(lián)軸器-減速器-螺桿分析兩種傳動(dòng)方案：（1）皮帶傳動(dòng)屬于撓性傳動(dòng)，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(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，傳動(dòng)平穩(wěn)，吸震性好，噪音小，傳動(dòng)中心距大，具有過(guò)載保護(hù)。 （2）電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接與減速器相連，傳動(dòng)鏈短，效率高，但無(wú)過(guò)載保護(hù)。6結(jié)論：根據(jù)擠塑機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，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(dòng)系統(tǒng)的總體布置傳動(dòng)系統(tǒng)的布置形式多為三種，其一為：電動(dòng)機(jī)放于擠塑機(jī)后面，與擠出系統(tǒng)成一字排列；其二為：電動(dòng)機(jī)放于擠出系統(tǒng)的下面；其三為：大中規(guī)格擠塑機(jī)的常用形式。此次設(shè)計(jì)的擠出機(jī)為小型擠出機(jī)，所以要求占地面積小，外形美觀，結(jié)構(gòu)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(dòng)機(jī)放于擠塑機(jī)后面 （b）電動(dòng)機(jī)放于擠塑機(jī)下面 （c）電動(dòng)機(jī)放于擠塑機(jī)上面圖 2-2 傳動(dòng)系統(tǒng)布置形式2.4 本章小結(jié)本章通過(guò)對(duì)擠塑機(jī)工作性能、調(diào)速范圍及其他要求，初步選定采用直流電動(dòng)機(jī)。通過(guò)對(duì)傳動(dòng)要求的分析，選擇電機(jī)—三角帶—行星齒輪減速器—螺桿傳動(dòng)方案。并根據(jù)實(shí)際需要確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布局。7第 3 章 擠塑機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 擠塑機(jī)工作特性的概念傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮如下幾個(gè)方面的問(wèn)題，螺桿的驅(qū)動(dòng)功率和傳動(dòng)扭距，螺桿的轉(zhuǎn)速范圍及其調(diào)節(jié)方法，螺桿的軸承布置，傳動(dòng)系統(tǒng)的領(lǐng)部件及其強(qiáng)度計(jì)算，各部件的布置是否合理，傳動(dòng)是否使用可靠和符號(hào)所規(guī)定的噪音標(biāo)準(zhǔn)，操作和維修是否安全方便等。擠塑機(jī)的工作特性，是指螺桿的轉(zhuǎn)與驅(qū)動(dòng)功率和扭距之間的關(guān)系，下圖為φ120 擠塑機(jī)驅(qū)動(dòng)率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線（其中 AB 為恒扭矩段；BC 為恒功率段） 。圖 3-1 擠塑機(jī)驅(qū)動(dòng)功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線從圖中可以看出：擠塑機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率的消耗是隨著轉(zhuǎn)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(jī)的這種隨螺桿的轉(zhuǎn)速 n 的增加而其扭矩不變的特性，稱之為擠塑機(jī)的恒扭矩特性。根據(jù)文獻(xiàn)[8]P134 公式 1-5-1 可知：(3-1)xnKN??式中 N —功率消耗K —常數(shù)（與螺桿幾何參數(shù)有關(guān)）n —螺桿參數(shù)x —指數(shù)（ x =1）8根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明：擠塑機(jī)的功率的增加與轉(zhuǎn)速近似成正比，擠塑機(jī)的工作特性基本上是恒扭矩的。螺桿的轉(zhuǎn)與驅(qū)動(dòng)功率和扭距之間的關(guān)系，擠塑機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率的消耗是隨著轉(zhuǎn)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(jī)的的特性分布規(guī)律。3.2 擠塑機(jī)功率的確定擠塑機(jī)驅(qū)動(dòng)功率受很多因素影響，至今還沒(méi)有一個(gè)比較精確的方法確定，參考文獻(xiàn)[1]中的 1-5-2b，一般采用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算驅(qū)動(dòng)功率：(3-2)nDKN2s×=式中 N —擠塑機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，KW Ds—螺桿直徑， cmn —螺桿轉(zhuǎn)速， r/inK —系數(shù)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析確定時(shí)，K=0.00295120?sD對(duì)于該擠塑機(jī)則有：N=0.00295 122 (8～48)?=3.398--20.390 KW考慮到擠塑機(jī)的各種損耗，查實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)決定選用 Z4-132-2 型直流電動(dòng)機(jī),該電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：表 3-1 直流電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)表 ]2[額定功率，KW額定轉(zhuǎn)速r/min最高弱磁轉(zhuǎn)速，r/min額定電流A額定電壓，U效率，%重量Kg22 3000 3600 55.5 440 88.2 1423.3 擠塑機(jī)的轉(zhuǎn)速要求及其調(diào)速范圍擠塑機(jī)的轉(zhuǎn)速要求有兩方面，一是能無(wú)級(jí)調(diào)速，另外是應(yīng)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(jī)的配合一致；后者是針對(duì)擠出機(jī)應(yīng)具有適應(yīng)各種加工情況而提出來(lái)的，要達(dá)到對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量各質(zhì)量的控制，除可通過(guò)控制溫度，9壓力等條件實(shí)現(xiàn)外，其中一個(gè)重要方面是靠改變螺桿的轉(zhuǎn)速來(lái)控制的。以上這幾個(gè)方面就要求螺桿轉(zhuǎn)速能在一定范圍內(nèi)任意改變。所謂擠塑機(jī)的調(diào)速范圍就是指螺桿的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之間的比值，轉(zhuǎn)速范圍的確定是很重要的，因?yàn)樗侵苯佑绊懙綌D塑機(jī)所能加工的物料和產(chǎn)品的范圍，機(jī)器的生產(chǎn)率，功率的消耗，制品的質(zhì)量，設(shè)備的成本和操作是否方便等。對(duì)于 φ120 擠塑機(jī)，調(diào)速范圍應(yīng)為： 68/4/minax??K螺桿的線速度因?yàn)椋?0/2V??=2×3.14×(8～48)/60=0.837～5.024 m/s3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及傳動(dòng)形式擠塑機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)通常是由原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)根據(jù)分析，采用直流電機(jī) Z4-132-2(2) 調(diào)速裝置采用電動(dòng)機(jī)本身無(wú)級(jí)調(diào)速：當(dāng)改變電樞電壓時(shí)，得到的是恒扭距調(diào)速；改變勵(lì)磁電壓時(shí)，得到的是恒功率調(diào)速。隨著轉(zhuǎn)速的增加而其功率不變而扭距相應(yīng)地減小，φ 120 擠塑機(jī)便是利用了直流電動(dòng)機(jī)這種調(diào)速方法的特點(diǎn)。(3) 減速裝置目前擠塑機(jī)的減速方式按其減速箱的結(jié)構(gòu)分為臥式，立式，綜合式三種。① 臥式 制造及裝配工藝都容易，但結(jié)構(gòu)不緊湊，軸向及寬度方向尺寸大，目前已很少采用。② 立式 結(jié)構(gòu)美觀，緊湊，制造工藝及裝配較困難，大齒輪的潤(rùn)滑情況較差，一般需要用油 泵進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑，目前國(guó)產(chǎn)的小規(guī)格擠出機(jī)多采用這種形式的減速箱。③ 混合式 綜合了臥式與立式的布置特點(diǎn)，采用空間斜向布置，合理利用空間，結(jié)構(gòu)較緊湊，大齒輪的潤(rùn)滑情況也比較好，國(guó)產(chǎn)大型擠塑機(jī)的采用這種形式的減速箱。根據(jù) φ120 擠出機(jī)的特點(diǎn)，選用立式減速箱，考慮到減速比，結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)效率等方面的問(wèn)題，所選的立式減速箱為齒輪減速箱。103.5 傳動(dòng)比的確定及分配（1）傳動(dòng)比的確定直流電動(dòng)機(jī)： min/r30=額n螺 桿： （48螺所以有總減速比為： 6/?i（2）傳動(dòng)比的分配對(duì)電機(jī)-皮帶-減速器的傳動(dòng)方案而言，選取為皮帶的傳動(dòng)比5=I11I為減速器的傳動(dòng)比223.6 計(jì)算功率及帶齒輪尺寸的確定（1）確定計(jì)算功率由文獻(xiàn)[1]中表 10.3-10 查得工作情況系數(shù)，則有：(3-3)Kw2.4=×1.PK=Ad根據(jù) 及 n=3000r/min 由圖確定選用 B 型帶。kw2.4Pd=（2）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)教材中圖 3.16 及表 3.3，所以取主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為 160m=D從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑應(yīng)為： m805162???ID驗(yàn)算帶的速度： ))((1nV?= (π×160×3000)/ (60×10000)=25m/s對(duì)于 B 型帶而言， =25m/s，則帶的速度合適。max（3）確定 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度及傳動(dòng)中心距① 初定中心距 )(2)(7.021021 DaD?????80686即 5011取 m70?a② 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為 m310= 70×4/)1680(+)16(2/4.+7×2a/DπaL22d由文獻(xiàn)[3]中表 3.9 選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為： 。m35?dL③ 實(shí)際中心距的確定 7801)/2-(0 72/)(00?????dLa考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償拉力的需要，中心距的變動(dòng)范圍為： 3.5.5815.min ???d 874m107030ax????L④ 主動(dòng)輪上的包角 的驗(yàn)算1??????208.360]78/)1[(aD?所以主動(dòng)輪上的包角合適。⑤ 計(jì)算 V 帶的根數(shù) Z KPPLad????)/(00式中 —包角系數(shù)aK—長(zhǎng)度系數(shù)LK —材質(zhì)系數(shù)—單根 V 帶所能傳遞功率的增量0P?— 單根 V 帶所能傳遞的許用功率由 V=25m/s 及 ，查文獻(xiàn)[1]中表 10.3-21、10.3-22 及文獻(xiàn)[3]中表m16?D3.6、3.7 可知： 86.0?aK71L采用橡膠帶.89.0??P128.40?P則有 Z=24.2/(4.8×0.86×1.07+0.89)×1.0=4.56取 Z=5 根。（4）計(jì)算初拉力 0F(3-4)2)1/5.2(/5vqKVPad?????式中 q—普通 V 帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，kg/m查文獻(xiàn)[1]表 10.3-11，得：q=0.17kg/m則有：N1.40250.17+（-2.5/93 2/ 5???F（5）計(jì)算軸上的壓力 Q(3-5))2/sin(210aFZ式中 Z —帶的根數(shù)—單根帶的初拉力0F—主動(dòng)輪上的包角1a則有 Q=2 5 440.1 sin(130.8°/2)?=4281.2N（6）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù) D≤300 時(shí)，可采用腹板式結(jié)構(gòu)； D300 時(shí)，采用輻條式結(jié)構(gòu)。故主動(dòng)輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，從動(dòng)輪采用輻條式結(jié)構(gòu)。根據(jù)查閱具體資料和文獻(xiàn)得到的數(shù)據(jù)得到結(jié)果。查文獻(xiàn)[3]表 3.1 知 V 帶截面尺寸如下：表 3-2 普通 V 帶截面尺寸 ]3[截 型 節(jié) 寬 頂 寬 高 度 單位長(zhǎng)度質(zhì)量，mmpbB，mm H，mm q，kg/mB 14 17 11 0.17由公式可知帶輪的各個(gè)部分尺寸(3-6)sd（2)8.1(??hd式中 是軸的直徑，查文獻(xiàn)[1]表 8-12 得 ， 。sd m401602?s13則有 m（80724)8.1(???hd162查文獻(xiàn)[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 ]3[槽型槽根 minfh槽頂高 ina槽間距e槽邊寬 minf基準(zhǔn)寬度 db輪緣厚度 min?輪 寬 B槽 角φB 10.8 3.5 4.019?215.??14 7.5 101 ?34故取 761?hdm42(3-7))(???ar帶入數(shù)據(jù)得 .13?rd4862r(3-8)2/)(0rh?帶入數(shù)據(jù)得 m7.19?d48023.7 行星齒輪減速器的選擇（1）輸入角速度的確定 12/i??式中 —電機(jī)軸轉(zhuǎn)速1?—電機(jī)-皮帶間減速比i由此可知減速器高速軸轉(zhuǎn)速為 600 r/min減速器級(jí)數(shù)的確定：根據(jù) ,查文獻(xiàn)[1]知應(yīng)選用單級(jí)減速器。12?i14（2）計(jì)算輸入功率 的確定cP=Pc2K1式中 —計(jì)算輸入功率c—使用系數(shù)1K—與潤(rùn)滑條件有關(guān)的系數(shù)2φ120 擠塑機(jī)屬于平穩(wěn)負(fù)荷機(jī)械，查文獻(xiàn)[1]中表 8-465，可知 =1.0，則有1KP× =22 1.0=22 KW?查文獻(xiàn)[1]中表 8-457 初選 NGW81。根據(jù)擠出機(jī)采用油池潤(rùn)滑，V=1.883m/s,查文獻(xiàn)[1]中表 8-466，可知=1.0，則有 =22 1.0 1.0=22KW。2Kc?（3）減速器校核對(duì)于 NGW81 型減速器而言，查文獻(xiàn) [1]中表 8-461 可知其高速軸許用輸入功率為： W5.1?P則有： 15Pc??表明初選減速器合適。所選減速器代號(hào)為：NGW81-12。代號(hào)意義如下：NGW—型號(hào) (N 表示內(nèi)嚙合，G 表示公用齒輪，W 表示外嚙合)8—8 號(hào)機(jī)座 1—單級(jí)減速器 12—第 12 種傳動(dòng)比其具體安裝尺寸如下：表 3-4 NGW81-12 外形及安裝尺寸 ]1[外形及中心高 軸伸機(jī)座號(hào) L B H 0R d D 1l2l1t8 899 590 634 280 280 65 125 105 160 70.5軸伸 地腳尺寸2t1b20L12L31Bdh 重量， kg129 18 32 86 440 350 45 510 M36 45 3993.8 本章小結(jié)本章主要根據(jù)要求轉(zhuǎn)速及螺桿直徑確定擠塑機(jī)功率和調(diào)速范圍，進(jìn)而可確定出傳動(dòng)比、計(jì)算功率以及有關(guān)帶輪的基準(zhǔn)尺寸。并對(duì)帶輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)可計(jì)算出初拉力和軸上的壓力。對(duì)所需行星齒輪減速器進(jìn)行選擇和校核。15第4章 擠塑機(jī)螺桿軸承部分的結(jié)構(gòu)及布置形式一臺(tái)擠塑機(jī)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(jī)械性能和使用壽命如何。而擠出機(jī)螺桿軸承部分的結(jié)構(gòu)，軸承的選擇合理與否，都會(huì)影響到擠出機(jī)的強(qiáng)度和使用壽命。因?yàn)閿D出機(jī)在工作時(shí)，止推軸承受了全部的軸向力，因此，螺桿軸承部分的結(jié)構(gòu)形式，止推軸承的選擇及其布置是擠出機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中又一個(gè)重要的問(wèn)題。4.1 螺桿軸承的布置形式的設(shè)計(jì)螺桿軸承的布置形式的設(shè)計(jì)，主要是應(yīng)使受力合理，應(yīng)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(gè)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(rùn)滑條件。為了承受軸向力和徑向力，在螺桿尾部的傳動(dòng)部分一般都設(shè)置有兩個(gè)徑向軸承和一個(gè)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：16（a）止推軸承位于兩個(gè)徑向軸承的前面 （b）止推軸承位于兩個(gè)徑向軸承的之間（c）止推軸承位于兩個(gè)徑向軸承的后面 （d）止推軸承位于兩個(gè)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(gè)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(guò)鍵套來(lái)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(jī)頭上一個(gè)推力，這個(gè)推力通過(guò)機(jī)筒，料斗座而作用在止推軸承座上，這就構(gòu)成了一個(gè)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(gè)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(duì)軸向力的測(cè)量也方便，但因?yàn)檩S向力作用整個(gè)箱體，所以這種布置形式較少采用。（3）止推軸承位于兩個(gè)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(lái)看，又有所不同。b 種形式只會(huì)引起整個(gè)箱體的局部受力不受影響，而 d 種形式則會(huì)整個(gè)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(lái)看，各有優(yōu)缺點(diǎn)，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(rùn)滑上卻比不上后者。但因?yàn)閿D出機(jī)在擠出過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的軸向力，特別是在擠出機(jī)向高速高效，大型發(fā)展的情況下，減速箱箱體的受力問(wèn)題與其他問(wèn)題如維修、安裝等。比較起來(lái)。前者乃是一個(gè)主要矛盾。17根據(jù) φ120 擠出機(jī)的特點(diǎn)：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(rùn)滑軸承的冷卻和潤(rùn)滑一般都是采用油液循環(huán)來(lái)進(jìn)行的，在采用這種系統(tǒng)時(shí)，必須注意不能讓油液漏入機(jī)筒，以使物料污染。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)筒與軸承之間必須設(shè)置密封裝置，同時(shí)應(yīng)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(shí)也可避免物料進(jìn)入軸承內(nèi)。4.3 螺桿與傳動(dòng)軸的裝配結(jié)構(gòu)螺桿與傳動(dòng)軸的連接結(jié)構(gòu)兩固定伸臂式和浮動(dòng)伸臂式（又稱浮動(dòng)連接）兩種。（1）固定伸臂式 桿與傳動(dòng)軸為一整體裝配后成一整體。這種形式具有與傳動(dòng)軸容易裝配并可減少加工零件數(shù)目的特點(diǎn)，但因塑料擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比較大，螺桿與機(jī)筒的加工變得比較困難，特別是對(duì)大規(guī)模的擠出機(jī)，在采取這種聯(lián)接形式時(shí)，對(duì)螺桿與機(jī)筒的裝配，特別是對(duì)中等都會(huì)帶來(lái)很大的困難。這種形式一般不采用。（2）浮動(dòng)伸臂式 桿與傳動(dòng)軸不為一整體，即在設(shè)計(jì)時(shí)將螺桿的尾部定位部分設(shè)計(jì)的較短（往往只有一個(gè) D 的長(zhǎng)度） ，這樣加上螺桿與機(jī)筒之間存在有間隙，在未開(kāi)機(jī)以前。螺桿表明的頭部實(shí)際上是靠早機(jī)筒上，而在開(kāi)機(jī)后，依靠螺桿周圍的塑料將螺桿“浮起” ，以達(dá)到自動(dòng)定心的目的。采用這種連接方式時(shí)，零件的制造各安裝精度無(wú)須太高。通過(guò)比較上述兩種裝配結(jié)構(gòu)形式，采用“浮動(dòng)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(jī)的軸向力，一般都因該選用承受重載荷的軸承，以考慮 φ120 塑料擠出機(jī)選用單向推力球軸承，其代號(hào)：GB301-64-8240此種軸承的有關(guān)尺寸數(shù)據(jù)如下：表 4-1 軸承尺寸 ]1[尺寸，毫米 安裝尺寸，毫米d 1D H r 1D2200 200.3 280 62 3 221 25918gr額定動(dòng)載 荷 C 額定靜載 荷 0最小負(fù)荷 常數(shù) A 脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑 重量2 28500 100900 1120 630 900 11.9推力軸承的動(dòng)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(shí)現(xiàn)軸承的自動(dòng)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(shí)的需要，在設(shè)計(jì)螺桿與傳動(dòng)軸等零部件的裝配結(jié)構(gòu)時(shí)，還必須注意到這些結(jié)構(gòu)要便于螺桿的裝拆，當(dāng)要卸下螺桿時(shí)，可先卸下螺桿前端的機(jī)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(zhǎng)螺栓，將螺桿從前端的機(jī)尾頂出，所以說(shuō)結(jié)構(gòu)是很重的組成部分。一定要使結(jié)構(gòu)便于裝拆，當(dāng)要裝入螺桿時(shí)，可按上述相反的順序進(jìn)行也是可以的。4.6 本章小結(jié)本章主要對(duì)擠塑機(jī)螺桿軸承部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，螺桿軸承的布置形式的設(shè)計(jì)，主要是應(yīng)使受力合理，應(yīng)盡量使數(shù)值很大的軸向力的影響范圍減小。同時(shí)確定出軸承的冷卻與潤(rùn)滑形式，與傳動(dòng)軸的裝配形式，對(duì)止推軸承進(jìn)行選擇。19第 5章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括螺桿和機(jī)筒的設(shè)計(jì)，螺桿和機(jī)筒的設(shè)計(jì)又包括變通螺桿，新型螺桿，機(jī)筒的設(shè)計(jì)和機(jī)筒材料的選擇及其強(qiáng)度計(jì)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?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐的過(guò)程中對(duì)變通螺桿不斷進(jìn)行改進(jìn)和提高，以適應(yīng)其生產(chǎn)上的需要并從理論上進(jìn)行研究和探索，同時(shí)對(duì)原有的理論模型進(jìn)行修改，補(bǔ)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(jié)構(gòu)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20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(shè)計(jì)（1）長(zhǎng)徑的確定由設(shè)計(jì)參數(shù)可知長(zhǎng)徑比為：L/D=20L=20×120=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(zhǎng)，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(xiàn)[8]表 3-5 可知，聚乙烯的幾何壓縮比為3～4，故取 ε=3?？紤]到分離型螺桿在相同轉(zhuǎn)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(jī)械強(qiáng)度， 一般選取等1H于或小于變通螺桿，而 比普通螺桿的要大。3H均化段螺槽深度 的決定比較復(fù)雜，目前仍以經(jīng)驗(yàn)方法確定：h（7.2m4106)0(.3??D取 3h當(dāng)壓縮比 ε和均化段槽深 決定后， 可以用下式計(jì)算：1m6. ])4.210(.34201[50)h.1?????Dh（?（3）螺桿各段長(zhǎng)度的確定PE 為結(jié)晶型高聚物，對(duì)于結(jié)晶性塑料，加料段長(zhǎng)度一般取為螺桿全長(zhǎng)的60～65％。所以有： 240%（65)(01??LL21取 m140%61??L壓縮段的長(zhǎng)度，目前國(guó)內(nèi)多以經(jīng)驗(yàn)方法確定。根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于結(jié)晶性塑料，取(1 ～4)D 不等。所以有： 1204(（)D2??）取 m2L均化段的長(zhǎng)度也多憑經(jīng)驗(yàn)確定，對(duì)結(jié)晶性塑料，均化段長(zhǎng)度約占螺桿全長(zhǎng)的25～35％。 所以有： 240)%35(3??～取 m603L（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(shì)必增加螺桿功率消耗，且減少了螺槽的容積，因此適當(dāng)減小附加螺紋的寬度 e。對(duì)主螺紋而言，其寬度為： 4.169028(～De??）取 e=12mm對(duì)于附加螺紋而言，其寬度為： m6.927)08(??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1I DI?1m120?I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(guān)。本機(jī)采用如下的排列形式：22圖 5-1 螺桿簡(jiǎn)圖由上圖可知，主、副螺紋的升程總是相差一個(gè)，由于 因此，令主、副2I1螺紋從開(kāi)始分開(kāi)至匯合時(shí)主螺紋的螺紋升程數(shù)量為 Z，則有：(5-1)??????212/cosIKeIZ?????式中 K —最初刀具決定的尺寸，取 K=15—螺紋升角，取 ， ??3???8'由于 12IZL?則有 Z= 30/6/這樣就有 ??)12/cos/)152832 II ??????即 m40?I（6）螺紋的頭紋實(shí)踐證明：雙頭螺桿在小型擠塑機(jī)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0?要適合，過(guò)小不利于物料通過(guò)，從而影響到熔料的分離，過(guò)大的 值，大的0?固體顆粒有可能通過(guò)間隙 進(jìn)入液相槽，而影響塑料的質(zhì)量，故螺桿與料筒的間0隙 經(jīng)查文獻(xiàn)[8]中表 3.6，根據(jù)螺桿直徑取 。0? m5.03.0～ˉ??（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(jìn)面成 90°夾角，用于圓弧過(guò)渡，螺槽容積較大。鋸齒形斷面的螺棱，其后較大的傾角 α（α30 ） ，且過(guò)渡圓弧較大，有得于物料的流動(dòng)，一般適用于大型造粒機(jī)。矩形斷面的螺紋，其傾角取為：α=10～15，圓弧半徑為（0.07～0.13）D，常23用于小直徑螺桿上。通過(guò)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(shí)，受高溫，高壓的作用，同時(shí)受機(jī)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(jī)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(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)。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=60－65。5.4 機(jī)筒的設(shè)計(jì)機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系到熱量的傳遞的穩(wěn)定性和均勻性；機(jī)筒的機(jī)械加工和使用壽命也影響到整個(gè)擠壓系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)機(jī)筒，要考慮到機(jī)筒結(jié)構(gòu)形式的選擇及機(jī)筒上加料口的形式，機(jī)筒與機(jī)機(jī)頭的聯(lián)結(jié)形式以及對(duì)機(jī)簡(jiǎn)機(jī)械加工制造的難易問(wèn)題。機(jī)頭的聯(lián)結(jié)形式以及對(duì)機(jī)簡(jiǎn)機(jī)械加工制造的難易問(wèn)題。螺桿和機(jī)筒的兩個(gè)零件組合質(zhì)量對(duì)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(guān)。245.5 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)類型及選擇整體式機(jī)筒，其特點(diǎn)為長(zhǎng)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(jiǎn)化裝配工作；在機(jī)筒上設(shè)置外加熱器不易受到限制，機(jī)筒受熱均勻，但機(jī)筒的加工設(shè)備要求比較高，機(jī)筒內(nèi)表面磨損難以修復(fù)。分段式機(jī)筒，其特點(diǎn)是機(jī)械加工容易，便于改變比，只是對(duì)中難，法蘭連接處影響機(jī)筒的加熱均勻性。雙金屬機(jī)筒主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是襯套式機(jī)筒；另一種是在機(jī)筒上澆鑄一層合金箔層，簡(jiǎn)稱為澆鑄式機(jī)筒。對(duì)于襯套式機(jī)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(jī)筒的使用壽命，但是制造設(shè)計(jì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意到襯套與機(jī)筒的配合，過(guò)松時(shí)易轉(zhuǎn)動(dòng)，過(guò)緊時(shí)裝配又難，故在二者之間加上一個(gè)止動(dòng)鍵。綜上所述，本機(jī)選用金屬襯套式機(jī)筒。5.6 加料段料筒的設(shè)計(jì)軸向開(kāi)槽套筒結(jié)構(gòu)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(kāi)槽套筒結(jié)構(gòu)自機(jī)筒加料口前端至軸向槽結(jié)束之處套筒的軸向長(zhǎng)度 L，一般取 L=(3～5)D。料筒的結(jié)構(gòu)如上圖所示,軸向溝槽的數(shù)量和螺桿的直徑大小有關(guān)，一般螺桿直徑為 120mm，溝槽數(shù)目取 12，凹槽寬度應(yīng)大于高聚物顆粒的最長(zhǎng)尺寸，同時(shí)與螺桿的直徑大小有關(guān)，取 10mm,槽深為 4mm。加料段設(shè)置有錐形套筒時(shí)，物料在該段的螺槽種能提早形成高的壓力，螺桿在有進(jìn)料套筒和無(wú)進(jìn)料套筒的機(jī)筒中，在同樣速度下，有進(jìn)料套筒者能提高生產(chǎn)能力。