双螺杆挤出机传动系统的研究与进展
文章编号:1004-2539(2007)02-00102-04
双螺杆挤出机传动系统的研究与进展
王 力
1 刘小平2 王 平2 陈奇栓1
(1承德石油高等专科学校电气与电子系, 河北承德 067000)
(2天津科技大学, 天津 30222)
摘要 介绍了双螺杆挤出机传动系统的发展情况,对其传动系统进行了归类与分析,并着重阐述了高转矩型双螺杆挤出机三轴传动系统的技术关键。本文的工作对于双螺杆挤出机传动系统的研究、设计和应用具有积极作用。
关键词 双螺杆挤出机 传动系统 研究 进展
引言
啮合同向双螺杆挤出机由于具有优异的混合性能、挤出物质量好和产量高等优点,得到了广泛的重视和迅速的发展。随之也对双螺杆挤出机本身的结构、质量提出了更高的要求。传动系统是双螺杆挤出机的关键之一。要求输出大的转矩,具有高产量。由于几何尺寸的限制,转矩越高,传动系统中齿轮、输出轴、轴承等部件的设计制造就越困难。
双螺杆传动系统按其转矩分配部分可分为分离式传动系统和三轴式传动系统。典型的三轴式传动系统如图1所示。三轴式传动系统改善了某些轴、齿轮、推力轴承的受力状态,特别是传递总功率的主轴1、2,它以与螺杆同样的速度运转,与分离式传动系统相比,在同样的传递功率下,实际承受的转矩较低。另外,主轴1与辅助轴3的距离增大,可以选用承载能力高、外径
大的径向和推力轴承,从而提高了传动系统的工作能力和寿命。由于以上原因,本文主要讨论三轴式传动系统的主要特点及其分析[1-2]。
1 三轴式传动系统的特点[3-13]
1.1 减速器的结构布局分析
同向双螺杆挤出机传动系统由减速部分、转矩分配部分组成,这两部分的功能虽有不同,但它们紧密联系,有时还相互制约。双螺杆减速箱的传动结构布局目前大致可分为两种传动形式。
1.1.1 两箱传动型 形成减速箱与转矩分配箱(见
图1)。其特点为:设计结构简单,对于同样的承载能力,减速部分可适当加大,承载能力也相应增加。但双螺杆减速器需要承受由机头传来的轴向力,由于输出轴中心距的限制,承受轴向力的两个止推轴承在减速
部分的前后分置,势必造成传动部分输出轴一长一短,由于同时承受转矩和轴向力,使两轴所受扭转、挠度变形有一定差别
。
图1
两箱式三轴式传动系统
图2 单箱式三轴式传动系统
这种布置有可能采用标准减速器,因而简化了转矩分配部分的设计制造工作量,但占用空间体积较大。适用于大功率且双螺杆中心距较大的机组。1.1.2 单箱传动减速器 减速部分与转矩分配部
分合一(见图2)。其优点是:结构紧凑,占地面积小,齿轮受力小;可提高齿轮的承载能力,齿轮接触强度及弯曲强度的安全系数增大;保证双螺杆受力均匀;采用两箱合一立体对称结构,虽然由于结构限制而增加了设计与加工的难度,但是由于采用整箱设计,可以将两止推轴承尽量靠近,使两轴所受扭转、挠度变形基本一致。
将减速部分和转矩分配部分合一的结构用得较普
遍。
1.2 三轴式传动系统的基本类型
1.2.1 三轴式单驱动传动系统 在三轴式传动系
统中,总转矩的一半直接作用在一根螺杆驱动轴上,另一半由齿轮通过辅助轴间接传递到另一根螺杆驱动轴上,如图1、图2所示。
该系统改善了某些轴、齿轮、推力轴承的受力状态,特别是传递总功率的主轴1,它以与螺杆同样的速度运转,与分离式传动系统相比,在同样的传递功率下,实际承受的转矩较低。另外,主轴1与辅助轴3的距离增大,可以选用承载能力高、外径大的径向和推力轴承,从而提高了传动系统的工作能力和寿命。
另外,2轴上齿轮与轴一般做成一体,三轴单传动系统中2、3轴的配对齿轮多采用斜齿轮,可在同等齿顶圆情况下得到更强的传递能力。同时,适当加大齿宽系数有利于齿轮强度的提高。
1.2.2 以三轴式传动为基础的多驱动传动系统(图3) 该系统中,一半转矩通过齿轮传递给输出轴a
上的齿轮,前后空间大,故可安装标准的径向轴承;另一半转矩由于中间齿轮传递给输出轴,由于中间齿轮对轴相对而设,在轴上产生的力相互抵消,输出轴b 上的作用力较小,
故可不必采用特殊轴承。
图3 三轴式多驱动传动系统
因此,这种结构使得齿轮、轴、轴承的寿命大大提
高,可以看出,采用多驱动传动系统的效果要比加大齿宽系数好得多。自然,该齿轮传动比较复杂,齿轮个数显著增加,辅助轴增多,给设计和制造增加了难度。但其带来的效果却是明显的。1.2.3 行星轮式三轴式多驱动传动系统(图4) 这种形式的特点是由一根主轴同时驱动两个齿轮,其中一个齿轮直接与一根螺杆驱动轴相连,另一个齿轮驱动多个行星轮,从而驱动另一根螺杆驱动轴。该系统的优点是大大降低了两根螺杆驱动轴所受径向力,与行星轮相啮合的螺杆驱动轴齿轮由于同时与多个星行轮相啮合,大大降低了齿面的接触应力和齿根的弯曲应力,也提高了径向轴承的使用寿命。当然,这种多传动系统要求各传动系统之间应严格同步。
1.3
止推轴承的组合设计
图4 行星轮式三轴式多驱动系统
同向双螺杆挤出机工作时,由于存在螺杆静压力和沿螺杆轴向的附加动载,螺杆受到很大的轴向推力。
该轴向推力最终由传动箱中的止推轴承承受。一般止推轴承的承载能力与其直径有关,但在双螺杆挤出机中止推轴承及其直径受两螺杆中心距的限制,目前一般采用将几个小直径的止推轴承串联使用,一起承受大的轴向力
。
图5 径向滚动组合推力轴承组
常用的止推轴承组有油膜止推轴承、以碟簧作为
弹性元件的滚子止推轴承组(如图5)、以圆柱套筒作为弹性元件的止推轴承组和径向滚动组合推力轴承
(如图6)。
图6 径向滚动组合推力轴承
推力轴承作为决定双螺杆挤出机整机性能及技术水平的关键部件,提高其寿命及可靠性的主要途径就是合理的推力轴承系统的结构设计。但由于对形状复杂的弹性元件目前尚无准确合理的公式计算,给精确设计带来了困难。为了保证高可靠
性,对轴承组件进行精密加工、制造、组装、严格调试和
测试很重要。
润滑油的流动方向应与作用在止推轴承组上的轴向力方向相反。
两止推轴承组的布置有表1所示的3种可能布置方案。可以看出,止推轴承的布置及轴承组的选择,对于双螺杆挤出机传动系统可靠性和使用寿命是至关重要的。
表1 两止推轴承组在传动箱中的布置方案
布置形式结构简图结构特点备 注
相邻排列
A
所选轴承外径将最小,故承载能力有限;但结构很紧凑。
适用于传递功率不大,转矩较小的情况下。
相错排列
B
止推轴承外径可适当增大。如果轴承外径尺寸相同,则变形、刚度相同;可承受较大的轴向载荷。
适用于传递功率、转矩较大的场合。
使用较多。
组合错列
C
止推轴承2尺寸不受限制,可以很大。故两止推轴承刚度、变形不同;当变形相差太大时,可能使螺杆螺棱侧面磨坏或造成轴承过载而损坏
两轴承的压力和变形差异很大,而且一根轴长,另一根轴短,必须在齿轮设计时设法弥补上述差异。
2.4 传动系统的设计原则
除了结构的设计重点外,同时必须从以下几个关键点出发:
(1)尽可能减少传动链。传动链增多,意味着传动机构增多,整个传动系统外形几何尺寸增大,带来的其他问题也随之增加。
(2)考虑到强度和系列的连续性,在同一中心距中齿数和改变模数应由大到小顺序递减,不应跳跃减少。螺旋角应使高速级取大值低速级取小值,使高速级轴向重合度增大,达到运转平稳,
使低速级轴向力减少,提高了轴承的使用寿命。速比分配应为非整数,这是考虑到若加工后的齿轮有缺陷时,工作时不在配对齿轮的相同部位出现。
(3)变位系数的选取应根据具体的设计要求将变位系数取为最佳值。因为不同的变位系数对齿轮的接触强度和弯曲强度的影响是不同的,可将齿轮的变位系数全部取成一致,在系列设计时计算容易,且不易发生差错;最好全部采用角变位,并且使变位系数总和大于0,这样可以提高齿根弯曲强度。
(4)尽可能减少传动箱箱体的分箱面,同时要注意箱体水平面两个方向的几何尺寸不要太大。
(5)转矩的均匀分配及多驱动的等效驱动。转矩的均匀分配和多路的等效驱动与具体的传动形式有关,也与齿轮齿数的选配、齿形参数的选取有关,同时要达到转矩的绝对均匀传递。
(6)设计时尽量增加公用齿数,对设计和批量生产均有好处。
2 三轴式传动系统的计算研究
2.1 三轴式传动系统传动能力的计算
同向双螺杆挤出机的传动能力等级用转矩等级参
数M/A 3来表示,其中M 为单根螺杆驱动轴的转矩(N ?m ),A 为两根螺杆的中心距(m )。引入这个参数,
就使各种机型具有可比性。显然,M/A 3比值大,螺杆所能传递的转矩越大、挤出机的产量越高。而螺杆所能传递的转矩是由减速箱所决定的。统计表明,对于同一厂家同系列产品,M/A 3大致在同一水平范围内,纵观双螺杆挤出机更新换代历程,M/A 3有不断提高的趋势。
根据齿轮传动的设计计算及系统方案的具体设计,对轴系进行受力分析。计算出螺杆驱动轴的最小直径,选取轴承型号,确定出最小中心距,最后与两根螺杆中心距对比、优选。由转矩系数计算每根挤出螺杆所能达到的输出转矩,其大小与螺杆的轴线距离有关。2.2 三轴式传动系统分配齿轮的优化设计
传动箱两输出轴中心距受两螺杆中心距的限制。为合理利用箱内有限空间,保证齿轮强度要求,解决分配齿轮设计中载荷大、空间小的矛盾,需对分配齿轮进行优化设计。
图7 转矩分配齿轮传动系统简图
转矩分配齿轮传动系统简图如图7所示。在分配
齿轮传动中设计变量很多,主要有三根轴的功率P Ⅰ、P Ⅱ,、P Ⅲ和转速n Ⅰ,n Ⅱ,n Ⅲ,A 、B 两对啮合齿轮的模数m nA 、m nB ,螺旋角βA 、βB ,齿宽b A 、
b B ,齿数z 1、z 2、z 3、z 4,齿轮所用材料许用应力[σ]H ,[σ]F 等等。在优化设计变量的选择时,可根据实际情况对一些参数进行简化,变量X 的一般表达形式为
X =[z 1,z 2,z 3,z 4,m nA ,m nB ,βA ,βB ,b A ,b B ]
T
(1)
目标函数可以根据具体需要建立,可要求两对齿轮的体积最小、中心距之和最小和传递转矩最大为目标。在此以中心矩和最小建立目标函数
m nA (z 1+z 2)cos βA +m nB (z 3+z 4)
cos βB =0
(2)建立不等式约束条件,保证齿轮接触强度达到要
求条件;保证齿轮疲劳强度达到要求条件;满足需要的安全系数;重要参数的取值范围等。
建立等式约束条件,两对传动齿轮中心距受到双螺杆中心距之差C L 的限制,即
m nA (z 1+z 2)cos βA -m nB (z 3+z 4)
cos βB -C L =0
(3)优化设计中既有不等式约束又有等式约束,所以
采用混合惩罚函数法来进行优化设计。以罚函数法构筑优化判断值,以坐标轮换法进行优化点选取,以黄金分割法确定搜索步长即可进行计算[14]。
3 双螺杆挤出机传动系统的研究展望
当今在同向双螺杆挤出机传动系统领域里的研究
与开发工作,主要是使其已有的功能优化。
(1)双螺杆挤出机传动系统结构和参数的优化设计。主要是降低机械传动机构的成本,提高承载能力、寿命和传动效率,降低噪声、重量、故障率和运行成本。
齿轮传动的改进主要围绕着减小齿轮的尺寸和重量,提高齿轮传递转矩的能力。这个目标可通过设计、制造、材料、热处理和装配等环节来实现。在轴承方面主要从轴承的润滑、轴承的材料、采用新的结构形式以及全新的支承原理等方面加以改进。此外,现已研制出的含有特殊添加剂的润滑材料,使齿面损伤在很大程度上得以避免。这些都对传动系统具有很大的影响。
(2)双螺杆挤出机传动系统的工程分析(C AE )和虚拟设计。采用先进的C AD 技术,进行双螺杆挤出机传动系统的三维实体设计,生成装配图,然后附加材料特性和工况,可进行实体模型的运动分析、干涉检查、应力和变形分析。这样不仅能够缩短设计周期,而且可以提高产品的可靠性和使用寿命。
(3)其它简化或替代机械传动系统的装置的研究。如可采用变频调速装置、数控系统等补充或取代机械装置,以简化或替代机械传动装置。
参
考
文
献
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12 华玉培,王效岳,袁光明.一种用于双螺杆挤出机的新型止推装置.
山东工程学院学报,1996(2):32～34
13 曹堪洲.平行双螺杆挤出机推力轴承及其设置.中国塑料,1993(1):
55～60
14 王丽.小型同向双螺杆挤出机转矩分配齿轮优化设计.北京石油化
工学院学报,2003(2):33～38
收稿日期:20050830 收修改稿日期:20050929
作者简介:王力(1976-),男,河北省承德人,讲师,硕士研究生
(上接第101页
)
图14
图15
图15为我厂采用挤棱工艺对齿轮倒棱的实例,除
单片齿轮外,我们对双联和轴齿轮(多联)的两个齿圈可在一道工序中同时倒棱。
综上所述,齿轮齿廓倒棱、减少磕碰,是改善齿轮传动噪声的重要措施。齿廓挤棱工艺是一种效率高、质量好、适用范围广的工艺方法,随着汽车工业的发展和对汽车性能要求的不断提高,挤棱工艺必将得到越来越广泛的应用。
收稿日期:20060401
作者简介:刘晓莉(1971-),女,河北省石家庄人,工程师,硕士研究生
Abstract The precise m odel of a pair of meshing gears was obtained in S olid W orks.Then by the excellent data exchange inter face between S olidW orks and ANSY S ,the m odel could be im ported into ANSY S and was trans ferred into finite element m odel com posed of nodes and ele 2ments.G ear ’s contact stress and contact fatigue life was calculated by finite element method (FE M ).I t was showed that gear ’s contact stress was in fluenced by friction to s ome extent.Thus the integration of C AD/C AE was obtained.
K ey w ords : Finite element C ontact stress Precise m odel G ear Studies on the Simulation and F ault Discovery of one Displacement -limited Mech anism b ased on ADAMS The 713th R esearch I nsti 2tute ,CSIC Qiu Qunxian ,Zhao Wenshu (83)………………………Abstract This article builds up the simulation m odel of one displace 2ment -limited mechanism based on ADAMS.By the detailed studies on s ome parameters affecting the character of pushing on -and -off on it ,s ome useful results are concluded.F ollowed by the study of fault dis 2covery ,this article has g ot s ome im portant measures for the mechanism and applied during the test effectively.As a result ,that the mechanism can ’t be pushed off reliable is s olved.
K ey w ords : Mechanism S imulation Fault ADAMS
R esearch on H ow to Achieve the H igh E fficiency and H eavy Load Sliding Screw P air
Zhou X ianhui ,Sun Y ous ong ,Wei Liangm o (88)
………………………………………………
………………Abstract Increasing transmission efficiency and load capacity are of great significance on spiral transmission.The spiral transmission ’s op 2eration principle and the factors which affect the sliding screw pair ’s transmission efficiency were analyzed in detail.Approaches on how to im prove the spiral transmission efficiency and load capacity were sug 2gested :selecting proper lead angle ,innovating screw pair material and their manu facturing processes as well as the lubricating condition ,im 2proving on nut ’s structure designing ,uniforming the stress of every cir 2cle thread.
K ey w ords : S liding screw pair T ransmission efficiency Heavy load Mechanical transmission
Simulation Experiment of Sm all Module G ear under Imp act Load
for Imp act Drill
M o Haijun ,Hu Qingchun ,Duan Fuhai (91)
……Abstract The dynamic stress response of the small m odule gear is an 2alyzed under im pact load by means of Finite E lement Method.Analyzing the tooth root stress of small m odule gear under different im pact load and im pact time ,the curve of dynamic stress in different time is ob 2tained.In order to com pare ,the static stress of tooth root under stable load is als o analyzed.
K ey w ords : Im pact drill Small m odule gear Im pact load S im 2ulation
A Methoed of C alculating Ch ange G ears for H obbing Machine b ased on Microsoft Visu al C ++6.0Sun Jie ,Wang Jinkai (97)
……………………………
……………………………………Abstract A selective program of change gears for various hobbling machines is proposed based on the mathematic theory of the differential change gears.By the program all com positions can be selected quickly when accuracy are given.Because the program has many features such as g ood trans ferability and exchangeable parameters easily ,using the program ,it is very easy to select various change gears.
K ey w ords : Helical G ear Change G ear Program Unitary Prin 2ciple of Fraction
Ch am fering Process of G ear Tooth Profile Liu X iaoli (100)………Abstract Cham fering process of gear tooth profile and its function are introduced.By tooth profile cham fer ,noise of gear transmission can be reduced.
K ey w ords : T ooth profile cham fering Reducing noise
Study and Development of T ransmission System in Twin Screw Ex 2truder
Wang Li ,Liu X iaoping ,Wang Ping ,Chen Qishuan (102)
…Abstract Based on the development of transmission system of twin screw extruder ,the s ort and design are introduced.Furtherm ore ,the design and key technique of triple axles transmission system in twin screw extruder are primarily described.And the w orks of the paper will play a positive role for designs ,studies and applications of transmission system of twin screw extruder.
K ey w ords : T win screw extruder T ransmission system S tudy Development
(完整版)双螺杆挤出机工作原理(精)
双螺杆挤出机工作原理.txt 挤出成型工艺是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体（或粘性流体）在挤出机螺杆的挤压作用下通过一定形状的口模成型，制品为具有恒定断面形状的连续型材。挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料。塑料挤出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、线缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等。目前约５０％的热塑性塑料制品是通过挤出成型的。此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出成型为基础，配合吹胀、拉伸等技术，又发展为挤出一吹塑成型和挤出拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。可见挤出成型是聚合物成型中最重要的方法。挤出设备有螺杆挤出机和柱塞式挤出机两大类，前者为连续式挤出，后者为间歇式挤出，主要用于高粘度的物料成型，如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯。螺杆挤出机可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。单螺杆挤出机是生产上最基本的挤出机。多螺杆挤出机中双螺杆挤出机近年来发展最快，其应用日渐广泛。目前，在ＰＶＣ塑料门窗型材的加工中，双螺杆挤出机已成为主要生产设备，单螺杆挤出机将被逐步淘汰。但在其它聚合物的挤出加工中，单螺杆挤出机仍占主导地位。二者有各自的特点：单螺杆挤出机：●结构简单，价格低。●适合聚合物的塑化挤出，适合颗粒料的挤出加工。对聚合物的剪切降解小，但物料在挤出机中停留时间长。●操纵容易，工艺控制简单。双螺杆挤出机：●结构复杂，价格高。●具有很好的混炼塑化能力，物料在挤出机中停留时间短，适合粉料加工。●产量大，挤出速度快，单位产量耗能低。在ＰＶＣ塑料门窗型材生产中，采用双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的生产工艺为见页下）：可以看出，单螺杆挤出机适合粒料加工，使用的原料是经造粒后的颗粒或经粉碎的颗粒料。双螺杆挤出机适合粉料加工，可以直接使用混合好的ＰＶＣ料，减少了造粒的工序，但多了废料的磨粉工序。近几年，国产双螺杆挤出机的质量已基本达到进口双螺杆挤出机的水平，价格仅为进口机的１／３～１／５。由于双螺杆挤出机的产量大，挤出速度快，一般可达到２～４米／分钟，适合ＰＶＣ塑料门窗型材的大规模生产。而单螺
双螺杆挤出机原理
双螺杆挤出机工作原理.txt我很想知道，多少人分开了，还是深爱着。ゝ自己哭自己笑自己看着自己闹。你用隐身来躲避我丶我用隐身来成全你！待到一日权在手，杀尽天下负我狗。挤出成型工艺是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体（或粘性流体）在挤出机螺杆的挤压作用下通过一定形状的口模成型，制品为具有恒定断面形状的连续型材。 百度 挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料。塑料挤出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、线缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等。目前约５０％的热塑性塑料制品是通过挤出成型的。此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出成型为基础，配合吹胀、拉伸等技术，又发展为挤出一吹塑成型和挤出拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。可见挤出成型是聚合物成型中最重要的方法。 挤出设备有螺杆挤出机和柱塞式挤出机两大类，前者为连续式挤出，后者为间歇式挤出，主要用于高粘度的物料成型，如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯。螺杆挤出机可分为单螺杆挤出机
和多螺杆挤出机。单螺杆挤出机是生产上最基本的挤出机。多螺杆挤出机中双螺杆挤出机近年来发展最快，其应用日渐广泛。目前，在ＰＶＣ塑料门窗型材的加工中，双螺杆挤出机已成为主要生产设备，单螺杆挤出机将被逐步淘汰。但在其它聚合物的挤出加工中，单螺杆挤出机仍占主导地位。二者有各自的特点： 单螺杆挤出机： ●结构简单，价格低。 ●适合聚合物的塑化挤出，适合颗粒料的挤出加工。对聚合物的剪切降解小，但物料在挤出机中停留时间长。 ●操纵容易，工艺控制简单。双螺杆挤出机： ●结构复杂，价格高。 ●具有很好的混炼塑化能力，物料在挤出机中停留时间短，适合粉料加工。 ●产量大，挤出速度快，单位产量耗能低。
我国塑料挤出成型机跟辅机的发展现状跟技术水平分析解析
我国塑料挤出成型机及辅机的发展现状与技术水平分析 中国玻璃钢综合信息网日期: 2005-08-16 阅读: 2179 字体:大中小双击鼠标滚屏 半个世纪以来，我国的塑料工业经历了从无到有，从小到大的发展过程，尤其是改革开发二十年来得到高速发展，已初步形成了部类齐全的工业体系，从产量上己跻身于世界先进行列。据有关资料介绍，我国1999年塑料原料的产量为760万t，仅次于美、日、德、韩，居世界第五位:而塑料制品的产量己超过1500吨，仅次于美国，跃居世界第二位。塑料机械行业是为塑料工业提供技术装备的行业，强劲的市场需求促进塑料机械工业的发展。以2000年为例，我国塑料机械工业总产值为85.28亿元，进口设备耗费外汇l3－l5亿美元，超过国内塑机总产值。其中挤出机组产量7784台，同向平行双螺杆挤出机844台、异向平行及锥形双螺杆挤出机1255台，挤出机组进口1817台，耗资1.16亿美元，出口1625台，创汇0.15亿美元，产品的总体技术水平相当于先进国家的八十年代水平。当然也不乏一批具备九十年代乃至当今国际领先水平的产品，但一些专用性强的高新技术产品还需依赖进口。据海关统计，近年来我国挤出机的进口量呈现出逐年递减之势，2000年比1999年进口台数减少了5.3%，外汇支出减少了32.7%，而出口台数减少了73%，创汇却增加了12.3%，这说明国产挤出机技术含金量有一定的提高，出口的价格也相对上涨。 在我国塑料加工业中，几乎1/3－1/2的塑料制品是通过挤出成型来完成。作为塑机的第二大类产品，挤出成型机组的产量和销售额约占塑料机械的20－25%，其生产厂家分布在机械、轻工、化工、石化、建材、军工等行业，在地域上多集中在塑料加工业发达地区，如江浙、辽宁、山东、广东等东南沿海地区。全国124家主要塑机企业工业总产值为38.7亿，东南沿海就占了70%以上:全国生产挤出机的厂家超过百家，多数为民营或乡镇企业，约占塑机行业厂家的60%，挤出机的品种占塑料机械品种的30%，这个比例还有逐年上升趋势。全国每年能够生产300台(套〉以上挤出机机组的厂家仅有3、4家，大部分企业只能生产低档次的老产品，难以达到经济规模，尤其在控制水平、效率、精度、可靠性和成套性等方面与发达国家相比差距较大。由于专业水平和产品技术含量低，决定了产品的附加值低，从而使企业的整体效益不高，在国际竞争中处于劣势。 1．常规单螺杆挤出机组现状和技术水平分析 在常规单螺杆挤出机组的性能方面，我国己能生产螺杆直径为∮12－∮250mm多种规格、门类齐全的挤出机组，长径比太多在25－30范围。一些新型的混炼元件如分离型、屏障型、分流型、变流道型以及流束位置变换型等说炼元件得到了较为广泛的应用:螺杆最高转速:直径∮150－∮200的大型挤出机加工烯烃类物料时为50－75r/min，加工PVC等热敏性物料时为5－42r/min:直径∮30以下的小型机器加工烯烃类物料时为l60－ 200r/min，加工PVC等热敏性物料时为18－l20r/min:北京化工大学研制成功的∮l2mm手提式单螺杆排气挤出机为1200r/min。而国外单螺杆挤出机螺杆直径最小∮6mm，最大为∮700mm，最大长径比达60。日本池贝公司∮30单螺杆挤出机最高螺杆转速为3000r/min，挤出机300kg/h，远远高于我国同规格机器实际产量l4kg/h的水平.
毕业设计(论文)双螺杆挤出机
第1 章绪论1.1 塑料挤出概述当今世界四大材料体系（木材、硅酸盐、金属和聚合物）中，聚合物和金属是应用最广泛和最重要的两种材料。据统计，在塑料制品成型加工中，挤出成型制品的产量大约占整个塑料制品产量的50以上。其中不仅包括板、管、膜、丝、和型材等制品的直接成型，还包括热成型、中空吹塑等坯料的挤出加工。除此之外，在填充、共混、改性等复合材料和聚合物合金生产过程中，螺杆挤出很大程度上取代了密炼、开炼等常规工艺。挤出机几乎成为任何一个塑料有关公司或研究所最基本的装备之一。挤出成型有如此发展趋势主要原因为：螺杆挤出机能将一系列化工基本单元过程，如固体输送、增压、熔融、排气、脱湿、熔体输送和泵出等物理过程集中在挤出机内的螺杆上来进行。近年来，挤出工程的创新表现，更多的过程，如发泡、胶联、接枝、嵌段、调节相对分子质量甚至聚合反应等化学加工过程都愈来愈多地在螺杆挤出机上进行。螺杆挤出工艺装备有较高的生产率和较低的能耗，减少生产面积和操作人员数量，降低生产成本，也易于实现生产自动化，创造好的劳动条件和减少少的环境污染。螺杆挤出这种工艺不仅广泛地用于聚合物加工，而且在建材、食品、纺织、军工、和造纸等工业部门中都得到了愈来愈多的应用。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，能使熔体得到更加充分的混合，应用更广。1.2 塑料挤出成型设备的组成一套完整的挤出设备由主机、辅机及控制系统组成。挤出机是塑料挤出成型的主要设备，即主机。由挤压系统、传动系统及加热冷却系统和主机控制系统组成。（1）挤压系统由机筒、螺杆和料斗组成，是挤出机的核心工作部分。（2）传动系统由电机、调速装置和传动装置组成。作用是给螺杆提供所需转速和扭矩。（3）加热冷却系统由温控设备组成。作用是通过对机筒进行加热和冷却，以保证挤出系统成型在工艺要求的温度范围内进行。（4）控制系统主要由仪表、电器及执行机构组成。作用是调节控制机筒温度、机头压力和螺杆转速。挤出机需配置相应的辅助机械设备才能实现挤出成型。根据制品的种类确定辅助设备的组成。通常包括：机头、冷却系统、定量给料系统、电气控制系统、真空排气系统等。控制系统由各种电器、仪表及执行机构组成。根据自动化水平的高低，可控制挤出机、辅机的拖动电机及其他各种执行机构按所需的速度、功率和轨迹运行监控主辅机的流量、温度及压力，最终实现对整个挤出成型设备的自动控制和对产品质量的控制。1.3 挤出机的分类1.3.1 分类方法随着挤出机的广泛应用和不断的发展，出现了各种类型的挤出机，其分类方法各异，主要有以下几种：按装置位置分为立式挤出机和卧式挤出机。按可否排气分为排气挤出机和非排气挤出机。按螺杆转速分为普通挤出机、高速挤出机和超高速挤出机按螺杆数目的多少和结构分为无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机。按用途可分为配混造粒挤出机和生产制品用挤出机。1.3.2 各挤出机的结构特点及用途（1）单螺杆挤出机单螺杆挤出机，造价低、易操作，但塑料混合、分散和均化效果差，滞留时间长且分布广，物料温差较大（指同一断面处）和难以吃粉料。因此，它只适用于一般性造粒和塑料制品的加工。（2）同向双螺杆挤出机双螺杆挤出机的特征是两根相互平行的组合式螺杆装在具有8 字形孔的机筒内。如果两根螺杆旋转方向相同，称为同向型双螺杆挤出机。根据两根螺杆的啮合型式
挤出机原理介绍
挤出机定义介绍 在塑料挤出成型设备中，塑料挤出机通常称之为主机，而与其配套的后续设备塑料挤出成型机则称为辅机。塑料挤出机经过100多年的发展，已由原来的单螺杆衍生出双螺杆、多螺杆，甚至无螺杆等多种机型。塑料挤出机（主机）可以与管材、薄膜、捧材、单丝、扁丝、打包带、挤网、板（片）材、异型材、造粒、电缆包覆等各种塑料成型辅机匹配，组成各种塑料挤出成型生产线，生产各种塑料制品。因此，塑料挤出成型机械无论现在或将来，都是塑料加工行业中得到广泛应用的机种之一。 塑料挤出机的工作原理 螺杆挤出机是塑料成型加工最主要的设备之一，它通过外部动力传递和外部加热元件的传热进行塑料的固体输送、压实、熔融、剪切混炼挤出成型。螺杆挤出机自诞生以来，经过近百年的发展，已由普通螺杆挤出机发展为新型螺杆挤出机。尽管新型螺杆挤出机种类繁多，但就挤出机理而言，基本是相同的。传统螺杆挤出机挤出过程，是靠机筒外加热、固体物料与机筒、螺杆摩擦力及熔体剪切力来实现的。“摩擦系数”和“摩擦力”，“粘度”和“剪应力”是影响传统螺杆挤出机工作性能的主要因素，由于影响“摩擦”和“粘度”的因素十分复杂，因此，传统螺杆挤出机挤出过程是一个非稳定状态，难以控制，对某些热稳定性差、粘度高的热敏性塑料尤为突出。自60年代以来，世界上各国学者对螺杆挤出机理进行了大量研究，也取得了明显的成就，但由于他们的研究大多局限于传统塑料挤出成型机理、机械结构形式和换能方式，因而一直未能取得重大突破。传统螺杆挤出机所存在的如体积庞大、能耗高、噪音大、产品质量提高难等一系列缺点没有得到根本解决。 塑料挤出机特点 1.模块化和专业化 塑料挤出机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。 2.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，螺杆塑料挤出机已不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。 3.大型化和精密化 实现塑料挤出机的大型化可以降低生产成本，这在大型双螺杆塑料造粒机组、吹膜机组、管材挤出机组等方面优势更为明显。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。 4.智能化和网络化 发达国家的塑料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。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度都极为有利。 塑料挤出机组成部分 塑料挤出机的主机是挤塑机，它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。 1.挤压系统挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。 （1）螺杆：是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度
双螺杆挤出机电气控制系统分析
双螺杆挤出机电气控制系统分析 1. 引言 挤出机由于三大合成材料之一的塑料问世以来 得到迅猛发展。以塑代钢、以塑代有色金属、以塑代水泥等，被广泛地应用于农业、建材、包装、机械、电子、汽车、家电、石化和国防，挤出机以及人们的日常生活等各个领域，塑料已是人类活动的最主要的原料之一。由于挤出成型是塑料加工的最主要的形式，因此发展塑料挤出成型技术与设备具有重要意义。 双螺杆挤出机是塑胶加工机械中的一种重要设备，它已不仅仅适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。挤出机高速、高产，可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额的回报。但是，挤出机螺杆转速高速化也带来了一系列需要克服的难点：如物料在螺杆内停留时间减少会导致物料混炼塑化不均，物料经受过度剪切可能造成物料急骤升温和热分解，挤出稳定性控制困难会造成挤出物几何尺寸波动，相关的辅助装置和控制系统的精度必须提高，螺杆与机筒的磨损加剧需要采用高耐磨及超高耐磨材质，减速器与轴承在高速运转的情况下如何提高其寿命等问题都需要解决。 从整体上说双螺杆挤出理论的研究尚处于初始阶段,这就是所说的"技艺多于科学".；挤出机工作过程的电气自动化控制也在不断发展，传统的电气控制都是分别采用单机自动化仪表实现的，如今已发展到采用人机界面技术、计算机技术、变频技术等构成的触摸屏、PLC 、温度控制模块、变频调速等组成的电气控制系统。 2.挤出机的构成 挤出机主要由螺杆、机筒、加热冷却系统、传动系统和控制系统等组成。 2.1螺杆和机筒 螺杆是塑料机设备中最重要的零部件，它直接关系到塑料机塑化效果和产量。螺杆在料筒内旋转工作是在高温高压大扭拒下进行的，由于它要在转动中强力推动物料前移，同时，它本身还要承受强大的摩擦力和塑料分解腐蚀气体的侵蚀，因而螺杆的材料必须具有很高的力学强度、承受巨大的扭力矩和高温高压条件下不变形的性能。 螺杆在旋转过程中，主要靠螺棱对塑料进行剪切塑化，并推动塑料前移，因而螺棱承受巨大的剪切应力和摩擦力，由于长期在苛刻条件下工作，螺棱磨损，螺棱变小，同料筒的间隙增大，导致塑料挤出量降低，严重时会产生塑料回流，且塑化效果降低，出现晶粒和产能严重下降的现象。 熔融挤出的过程是将预混合好的物料从加料口进入挤出机机筒，经机筒第一段为加料段，物料在此阶段不会熔融，随螺杆传动，物料被带入第二段为压缩段，该段为加热阶段，物料开始熔融，物料间的摩擦力增加，形成高粘体，继续随螺杆传动进入高剪切的第三段为均化段，使它很有效分离颜料" target="_blank">颜料聚集体，达到充分分散的目的。目前，应用于粉末涂料中使用的挤出机设备于双螺杆挤出机、单螺杆挤出机和星型螺杆挤出机等，虽然挤出机的类型、内部构造各不相同，但是设计目的是一致的，即最大限度的使物料均匀分散，因此挤出机的好坏直接决定物料的分散程度。 2. 螺杆泵的工作原理：螺杆绕本身的轴线旋转的同时沿衬套内表面滚动，形成了密封的腔室。螺杆每转一周, 密封腔内的液体向前推进一个螺距，随着螺杆的连续转动，液体螺旋形方式从一个密封腔
单双螺杆挤出机差别
单、双螺杆挤出机结构特点和工作原理的差异 挤出成型工艺是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体（或粘性流体）在挤出机螺杆的挤压作用下通过一定外形的口模成型，制品为具有恒定断面外形的连续型材。 挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料。塑料挤出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、线缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等。目前约５０％的热塑性塑料制品是通过挤出成型的。此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出成型为基础，配合吹胀、拉伸等技术，又发展为挤出一吹塑成型和挤出拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。可见挤出成型是聚合物成型中最重要的方法。 挤出设备有螺杆挤出机和柱塞式挤出机两大类，前者为连续式挤出，后者为间歇式挤出，主要用于高粘度的物料成型，如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯。螺杆挤出机可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。单螺杆挤出机是生产上最基本的挤出机。多螺杆挤出机中双螺杆挤出机近年来发展最快，其应用日渐广泛。目前，在ＰＶＣ塑料门窗型材的加工中，双螺杆挤出机已成为主要生产设备，单螺杆挤出机将被逐步淘汰。但在其它聚合物的挤出加工中，单螺杆挤出机仍占主导地位。二者有各自的特点： 单螺杆挤出机： ●结构简单，价格低。 ●适合聚合物的塑化挤出，适合颗粒料的挤出加工。对聚合物的剪切降解小，但物料在挤出机中停留时间长。 ●操纵轻易，工艺控制简单。双螺杆挤出机：
●结构复杂，价格高。 ●具有很好的混炼塑化能力，物料在挤出机中停留时间短，适合粉料加工。 ●产量大，挤出速度快，单位产量耗能低。 在ＰＶＣ塑料门窗型材生产中，采用双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的生产工艺为见页下）： 可以看出，单螺杆挤出机适合粒料加工，使用的原料是经造粒后的颗粒或经粉碎的颗粒料。双螺杆挤出机适合粉料加工，可以直接使用混合好的ＰＶＣ料，减少了造粒的工序，但多了废物的磨粉工序。近几年，国产双螺杆挤出机的质量已基本达到进口双螺杆挤出机的水平，价格仅为进口机的１／３～１／５。由于双螺杆挤出机的产量大，挤出速度快，一般可达到２～４米／分钟，适合ＰＶＣ塑料门窗型材的大规模生产。而单螺杆挤出机一般只用作小型辅助型材生产，挤出速度仅为１～２米／分钟，很多的ＰＶＣ型材加工厂已淘汰了单螺杆挤出机，改用双螺杆挤出机一模多腔生产小型辅助型材。 挤出机的基本工作原理是将聚合物熔化压实，以恒压、恒温、恒速推向模具，通过模具形成产品熔融状态的型坯。但单螺杆挤出机与双螺杆挤出机结构不同，工作原理不同，其控制的工艺条件也不相同。 单螺杆挤出机 结构特点 单螺杆挤出机是由传动系统、挤出系统、加热和冷却系统、控制系统等几部分组成（另外还有一些辅助设备）。其中挤出系统是挤出成型的关键部位，对挤出的成型质量和产量起重要作用。挤出系统主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等几个部分（如图３所示）。下面仅就挤出系统讨论挤出机的基本结构及作用。 PVC树脂 ＋—→称量计量—→高速混合—→冷却混合—→双螺杆挤出机挤出 —→冷却定型—→ 各种助剂↓ ↑单螺杆挤出机造粒—→单螺杆挤出机 挤出—┘
双螺杆挤出机毕业设计
摘要 本文是关于工业用塑料聚合物双螺杆挤出机的设计。在工业上和实验室中，单螺 杆和双螺杆挤出机都应用极其普遍，是塑料加工设备的重要元部件之一。作为工业中使用的双螺杆挤出机，在设计过程中，除了要求能够完成固体输送、增压、熔融、熔体输送和泵压等一系列通用过程以外，还要求涉及到复合塑料与聚合物颗粒之间的混合，以及物料喂料量的控制。物料喂料量的控制则是通过控制主螺杆及其辅助喂料螺杆的转速来完成的。同时，双螺杆挤出机具有分布混合和分散混合效果良好、自洁作用较强、可实现高速运转、产量高等特点，特别适合聚合物的改性，如共混、填料、 增强及反应挤出。有利于增加挤出机的挤出产量，提高塑化质量。 关键词：双螺杆挤出机；塑料；同向啮合
ABSTRACT This paper is about the design of plastic polymer single-screw extruder that used in industry.The single-screw extruder is extensively used in the fields of industry and experiment,and it is one of the important units of polymer processing equipment.As a single-screw extruder used in industry,it requires to complete a series of general process such as transportation of solid,increase of pressure,melt,transportation of melt.Besides,it refers to mix the composite plastics and polymer grain,and the control of the material feed quantity.These are the innovations in this design.On the base of the design of common single-screw extruder,i increased two auxiliary feed screws which are used to transportate materials of composite plastics and used it to mix kinds of plastics.The control of the quantity of material feed is done by the control of the chief screw and the speed of auxiliary feed screws.Meanwhile,i used twin wedge-shaped thread section in the design of screw thread section.This is good to increase the outcome of the extruder, and to improve the quality of plasticity comparing with common tectangular thread section. Keyword: Single-screw Extruder; plastics; Industry
双螺杆挤出机分类及工作原理
双螺杆挤出机分类及工作原理 双螺杆挤出机可以从啮合与否、旋转方向是同向还是异向，螺杆轴线是否平行平行双螺轴线是否平行（1）、啮合型同向双螺杆挤出机： 由于同向旋转双螺杆在啮合处的速度相反，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆把物料从间隙中推出，结果使物料从一根螺杆转到另一根螺杆，呈“∞”形前进。由于啮合区间隙很小，啮合处螺纹和螺槽的速度方向相反，因此具有很高的剪切速度，有很好的自洁作用，即能刮去粘附在螺杆上的任何积料，从而使物料的停留时间很短，所以啮合型同向双螺杆挤出机主要多用于混炼和造粒。 （2）、啮合型异向旋转双螺杆挤出机在啮合异向旋转双螺杆挤出机中，两根螺杆是对称的，由于旋转方向不同，一根螺杆上物料螺旋前进的道路被另一根螺杆的螺棱堵死，不能形成“∞”字型运动。在固体输送部分，物料是近似的密闭“C”形小室的形态向前输送。但设计中将一根螺杆的外径与另一根螺杆的根径之间留有一定的间隙量，以便使物料能够通过。物料通过两螺杆之间的径向间隙时，受到强烈的剪切、搅拌和压延作用，因此物料塑化较好，同时它靠逐渐减小螺距来获得压缩比，多用于加工制品。 （3）、非啮合异向旋转双螺杆挤出机：应用比啮合型少，其工作机理不同于啮合型，但类似于单螺杆挤出机，即靠摩擦、粘性拖曳输送物料。物料除了向机头方向运动外，还有多种流动形式，见图：由于两根螺杆不啮合，之间径向间隙较大，存在有较大的漏流1；由于两螺杆螺棱的相对位臵是错开的,即一根螺杆的推力面的物料压力大于另一根螺杆拖曳面的物料压力，从而产生流动2，即物料从压力较高的螺杆推力面向另一根螺杆拖曳面的流动；同时随螺杆旋转物料在A处受到阻碍，产生流动3以及其他多种流动形式，所以在混料、排气、脱挥等方面有一定的应用。 （4）锥形双螺杆挤出机与平行啮合异向旋转双螺杆挤出机相比，由两螺杆及机筒形成的一系列C形室的体积由加料段至出料段逐渐减小，在加料段可以加入体积较大的粉状物料，随着螺杆变小，物料得到压缩，熔融。在出料段，因螺杆直径小，螺杆圆周速度小，故物料在这里承受的剪切速率较低，产生的摩擦热也小，适合加工热敏性物料，所以主要用于加工PVC粉料，直接加工成制品。 螺纹曲线修正方法介绍 根据理论可求出螺杆螺纹的理论轴向曲线，但理论曲线的啮合间隙值为0。前面已经介绍了螺杆啮合四种间隙，实际上啮合间隙曲线是通过对理论曲线进行一定的修正得到的：目的：形成较为均匀的几种啮合间隙间隙太大：漏流大，产量减小间隙太小，导致干摩擦，降低寿命；间隙均匀（等间隙），螺杆运转平衡自清理效果好。螺杆啮合曲线修正方法（三种方式，都在使用）（1）、单纯的径向间隙保证修正法：见图所示：原理：若设计中心距定为C L，在计算和作图时，把C L适当减小，留出径向间隙δr，再根据计算生成螺纹截面，但最后安装时仍按原理论中心距安装。即：生成曲线用C L’= C L-δr，安装螺杆采用C L。（2）径向和轴向啮合间隙修正： 原理：把理论螺旋曲线（轴向截面内）的曲线1（点划线）上的点以A为中心两边各自沿轴向外移（平移），如左边a点平移至a’点，得到图中曲线2（虚线），再将曲线2上所有点沿径向平移，如a’点平移到a”，得到实际曲线3（实线）。特点：只要轴向平移调整合适，几乎可做到轴向和径向等间隙，但螺纹实际沿螺槽法向啮合，故螺纹法向啮合间隙并非均等。(3)法向螺纹曲面法向等间隙修正（空间曲面几何学）关键点：法向方程推导计算机编程计算轴向修正量与径向的调整匹配原理：首先必须得到螺纹法向啮合曲线（三维方程）
毕业设计-双螺杆挤出机开题报告(含全套CAD图纸)
毕业设计-双螺杆挤出机开题报告（含全套CAD图纸）本科毕业设计(论文)开题报告 学院,部,: 机械工程学院专业: 机械工程及自动化学生姓名: 班级: 学号 指导教师姓名: 职称 - 3 - 题目:双螺杆塑料挤出机 1. 双螺杆塑料挤出机设计概述 1.1双螺杆塑料挤出机概述 塑料挤出成型是在挤出机中通过加热、加压而使塑料以及熔融流动状态连续通过口模成型的方法，或简称为挤塑。挤出成型是聚合物加工中出现较早的一门技术,在19世纪初已有使用。挤出成型可加工的聚合物种类很多,制品更是多种多样,成型过程也有许多差异，比较常见的是以固体块状加料挤出制品的过程。 双螺杆塑料挤出机有主机，机头和辅机组成。其中主机是核心部分，由传动系统，挤压系统，加热冷却系统，控制系统组成。 其挤出成型过程为:将颗粒状或粉状的固体物料加入到挤出机的料斗中,挤出机的料筒外面有加热器,通过热传导将加热器产生的热量传给料筒内的物料,温度上升,达到熔融温度。机器运转,料筒内的螺杆转动,将物料向前输送,物料在运动过程中与料筒、螺杆以及物料与物料之间相互摩擦、剪切,产生大量的热,与热传导共同作用使加入的物料不断熔融,熔融的物料被连续、稳定地输送到具有一定形状的机头(或称口模)中。通过口模后,处于流动状态的物料取近似口型的形状,再进入冷却定型装置,使物料一面固化,一面保持既定的形状,在牵引装置的作用下,使制品连续地前进,并获得最终的制品尺寸。最后用切割的方法截断制品,以便储存和运输。
加料挤出系统 整体方案设计 - 4 - 双螺杆挤出机有啮合型的，也有非啮合型的;啮合型的又分同向旋转的和异向旋转的;异向旋转啮合型双螺杆又有平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机之分。主要考虑的参数是双螺杆直径(Φ72MM)、中心距、长径比、螺杆转数范围、功耗、挤出量、螺杆轴向推力。 1.2 挤出系统设计 1.2.1 螺杆设计 (1)螺杆元件的设计根据实现功能的不同，可将螺杆元件分为输送元件(它由螺纹元件组成，可有不同的螺纹头数和导程)，剪切元件(主要是捏合盘及其组成)，混合元件(主要是齿形元件等)。
机械毕业设计1329双螺杆挤出机毕业设计
第1章绪论 1.1 塑料挤出概述 当今世界四大材料体系（木材、硅酸盐、金属和聚合物）中，聚合物和金属是应用最广泛和最重要的两种材料。据统计，在塑料制品成型加工中，挤出成型制品的产量大约占整个塑料制品产量的50%以上。其中不仅包括板、管、膜、丝、和型材等制品的直接成型，还包括热成型、中空吹塑等坯料的挤出加工。除此之外，在填充、共混、改性等复合材料和聚合物合金生产过程中，螺杆挤出很大程度上取代了密炼、开炼等常规工艺。挤出机几乎成为任何一个塑料有关公司或研究所最基本的装备之一。 挤出成型有如此发展趋势主要原因为：螺杆挤出机能将一系列化工基本单元过程，如固体输送、增压、熔融、排气、脱湿、熔体输送和泵出等物理过程集中在挤出机内的螺杆上来进行。近年来，挤出工程的创新表现，更多的过程，如发泡、胶联、接枝、嵌段、调节相对分子质量甚至聚合反应等化学加工过程都愈来愈多地在螺杆挤出机上进行。螺杆挤出工艺装备有较高的生产率和较低的能耗，减少生产面积和操作人员数量，降低生产成本，也易于实现生产自动化，创造好的劳动条件和减少少的环境污染。螺杆挤出这种工艺不仅广泛地用于聚合物加工，而且在建材、食品、纺织、军工、和造纸等工业部门中都得到了愈来愈多的应用。 双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，能使熔体得到更加充分的混合，应用更广。 1.2塑料挤出成型设备的组成 一套完整的挤出设备由主机、辅机及控制系统组成。 挤出机是塑料挤出成型的主要设备，即主机。由挤压系统、传动系统及加热冷却系统和主机控制系统组成。 （1）挤压系统由机筒、螺杆和料斗组成，是挤出机的核心工作部分。 （2）传动系统由电机、调速装置和传动装置组成。作用是给螺杆提供所需转速和扭矩。 （3）加热冷却系统由温控设备组成。作用是通过对机筒进行加热和冷却，以保证挤出系统成型在工艺要求的温度范围内进行。 （4）控制系统主要由仪表、电器及执行机构组成。作用是调节控制机筒温度、机头压力和螺杆转速。
双螺杆挤出机传动系统的研究与进展
文章编号:1004-2539(2007)02-00102-04 双螺杆挤出机传动系统的研究与进展 王 力 1 刘小平2 王 平2 陈奇栓1 (1承德石油高等专科学校电气与电子系, 河北承德 067000) (2天津科技大学, 天津 30222) 摘要 介绍了双螺杆挤出机传动系统的发展情况,对其传动系统进行了归类与分析,并着重阐述了高转矩型双螺杆挤出机三轴传动系统的技术关键。本文的工作对于双螺杆挤出机传动系统的研究、设计和应用具有积极作用。 关键词 双螺杆挤出机 传动系统 研究 进展 引言 啮合同向双螺杆挤出机由于具有优异的混合性能、挤出物质量好和产量高等优点,得到了广泛的重视和迅速的发展。随之也对双螺杆挤出机本身的结构、质量提出了更高的要求。传动系统是双螺杆挤出机的关键之一。要求输出大的转矩,具有高产量。由于几何尺寸的限制,转矩越高,传动系统中齿轮、输出轴、轴承等部件的设计制造就越困难。 双螺杆传动系统按其转矩分配部分可分为分离式传动系统和三轴式传动系统。典型的三轴式传动系统如图1所示。三轴式传动系统改善了某些轴、齿轮、推力轴承的受力状态,特别是传递总功率的主轴1、2,它以与螺杆同样的速度运转,与分离式传动系统相比,在同样的传递功率下,实际承受的转矩较低。另外,主轴1与辅助轴3的距离增大,可以选用承载能力高、外径 大的径向和推力轴承,从而提高了传动系统的工作能力和寿命。由于以上原因,本文主要讨论三轴式传动系统的主要特点及其分析[1-2]。 1 三轴式传动系统的特点[3-13] 1.1 减速器的结构布局分析 同向双螺杆挤出机传动系统由减速部分、转矩分配部分组成,这两部分的功能虽有不同,但它们紧密联系,有时还相互制约。双螺杆减速箱的传动结构布局目前大致可分为两种传动形式。 1.1.1 两箱传动型 形成减速箱与转矩分配箱(见 图1)。其特点为:设计结构简单,对于同样的承载能力,减速部分可适当加大,承载能力也相应增加。但双螺杆减速器需要承受由机头传来的轴向力,由于输出轴中心距的限制,承受轴向力的两个止推轴承在减速 部分的前后分置,势必造成传动部分输出轴一长一短,由于同时承受转矩和轴向力,使两轴所受扭转、挠度变形有一定差别 。 图1 两箱式三轴式传动系统 图2 单箱式三轴式传动系统 这种布置有可能采用标准减速器,因而简化了转矩分配部分的设计制造工作量,但占用空间体积较大。适用于大功率且双螺杆中心距较大的机组。1.1.2 单箱传动减速器 减速部分与转矩分配部 分合一(见图2)。其优点是:结构紧凑,占地面积小,齿轮受力小;可提高齿轮的承载能力,齿轮接触强度及弯曲强度的安全系数增大;保证双螺杆受力均匀;采用两箱合一立体对称结构,虽然由于结构限制而增加了设计与加工的难度,但是由于采用整箱设计,可以将两止推轴承尽量靠近,使两轴所受扭转、挠度变形基本一致。 将减速部分和转矩分配部分合一的结构用得较普
同向双螺杆挤出机近年的发展情况
同向双螺杆挤出机近年的发展情况 近年来始终观注双螺杆挤出机市场开展，除平行双螺杆挤出机外，同向双螺杆挤出机几年来也获得很不错的开展。 近年来，同向旋转双螺杆挤出机迅猛开展，其产量、扭矩和转速大幅度进步，运用日益普遍。进步同向双螺杆挤出机生产效力、改良产品德量和实现装备的多功用化是实现其高性能化的基础请求，也是研发的难点所在。 进步生产效力 进步生产效力是新型同向旋转双螺杆挤出机开发研制的重要宗旨之一，它可以通过进步螺杆转速、加强塑化和混杂才能等门路来实现。 在雷同螺杆转速下，增大螺槽的深度可使保送量大幅度增添。与此相应地请求螺杆的塑化和混杂才能也随之增大，这就请求螺杆可以蒙受更大的扭矩。在高的螺杆转速下，物料在挤出机内的停留光阴缩小，有可以使物料塑化熔融、混炼不够充足。为此，须要恰当增添螺杆长度，这些又必定招致双螺杆挤出机实际承载扭矩和功率的增添。 增大螺槽自在容积也是一个重要的因素。在加料段和脱挥段，螺纹元件具备大的自在容积是十分必要的，关于松密度物料，增大加料段自在容积和物料在螺槽中的充溢程度，可大幅度进步挤出机的生产才能。双螺杆挤出机 进步扭矩和转速，需对加速调配箱进行精心设计。要大幅度地进步装备的扭矩指标，必将对传动箱的设计和制作程度提出更高的请求。扭矩越高，传动箱中齿轮、输出轴、轴承等零件的设计、制作精度、材质强度和热处理请求就越高，同时对螺杆的芯轴、螺纹元件和捏合盘等零件的设计制作精度请求也更高。因为要增大螺纹元件的自在容积，在螺杆外径不变的状况下，两螺杆中央距将减小，这必将使配比齿轮和止推轴承安装空间不够的问题变得更为突出。 进步产品德量 要得到高的产品德量，挤出机中央部件——塑化体系的设计关系严重。 塑化体系重要包含螺杆和机筒，为适应多种加工请求，通常都将螺杆和机筒设计成积木式组合构造。遵照各段的功用可将螺杆分红加料段、塑化段、混炼段、排气段和挤出段。这些区段在挤出历程中具备不同的功用，其构造各不雷同，与之相应的螺杆元件几何参数也各不雷同，因而如何肯定螺纹元件几何参数成为塑化体系设计的症结。双螺杆挤出机 对同向旋转双螺杆来说，中径比(即两螺杆中央距与螺杆半径之比)、螺纹头数以及螺纹顶角之间存在肯定的关系，不可随便设计，否则两螺杆之间会发作干预。为处理这一问题，笔者依据两螺杆的活动轨迹得到螺杆的实际端面曲线，运用大型盘算机辅佐设计(CAD)软件
双螺杆挤出机造粒实验
双螺杆挤出机造粒实验 一、实验目的： 1、了解同向双螺杆挤出机的结构特点，工作原理； 2、熟悉原材料和辅助材料的性能，了解试样条的配方和配料操作； 3、掌握双螺杆挤出机组的操作和造粒工艺条件，为注射成型实验提供合格粒料。 二、实验原理及工艺流程 造粒是将树脂及各种助剂经计量、混合及塑化制成便于成型的密实的圆柱形、立方形、球形颗粒的操作过程。得到的粒料可作为塑料注射成型、挤出成型等塑料成型的原料。造粒的方法有很多种，挤出造粒是一种最常用的方法。其优点为：产品质量稳定、自动化水平及生产效率高。 挤出造粒工艺一般有热切和冷切两种造粒方法，采用那种造粒方式，由物料的性能决定，聚乙烯、聚丙烯一般采用冷切粒，聚氯乙烯一般采用热切粒方式。冷切法是物料由挤出机塑化后成圆条状挤出，经水冷后再将圆条状的挤出料牵引至切粒机切成圆柱形颗粒。热切法是把旋转的刀片紧贴在机头模板上，直接将刚挤出的圆条状塑料切成粒料。 本实验采用水冷拉条冷切法。实验所用的SHJ-20型同向平行双螺杆挤出机，由杰亚装备制造。双螺杆挤出机的口模为两孔模板，两孔的直径均为3.3mm。 双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机的基础上发展起来的。与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机具有加料容易、混合优异、塑化效果好和低的功率消耗，同向旋转的双螺杆啮合处剪切速度较高，能刮去各种积料，具有较好的自洁作用。因此同向双螺杆挤出机被广泛应用于共混、改性、填充和增强等工艺中。同向双螺杆挤出机配备不同的技术参数和特定的工艺结构，再分别配以相应辅机即可组成各类性能优越的同向双螺杆挤出造粒机组。 实验原理：同向平行双螺杆挤出机的核心部件是一对轴线平行设置、螺杆元件相互啮合，同向旋转的螺杆。同向旋转的双螺杆在啮合处的转速方向相反，当进入螺杆的物料由一根螺杆送至啮合区时，受到挤出和剪切，同时又被另一根螺杆的反向速度托起，物料由一根螺杆转到另一根螺杆使之在两根螺杆与机筒腔所形成的“∞”字型螺槽依靠摩擦机理和正位移输送机理实现有效的输送。螺杆的连续转动反复强迫物料转向，有助于物料的均匀混合、塑化。在双螺杆挤出机的加热、混合，剪切、塑化、压实排气作用下，物料塑化成均匀的熔体，并在双螺杆的挤压下，通过机头挤出圆形的条状料，经冷却水槽水冷后，再经切粒机切粒，得到塑料粒料。
双螺杆挤出机 原理
双螺杆挤出机原理 同向旋转双螺杆挤出机 同向旋转双螺杆挤出机的两根螺杆的旋转方向相同，它有两种可能，即顺时针和逆时针旋转。但从目前流行的情况看，多为顺时针旋转的情况，螺杆螺纹必为右旋。从螺杆外形看，两根螺杆完全相同，螺纹方向一致。 异向旋转双螺杆挤出机 异向旋转双螺杆挤出机的两根螺杆旋转方向相反。它可能有向内旋转和向外旋转两种情况。对啮合异向旋转双螺杆挤出机来说，目前向内旋转的情况较少。这是因为，对于加料段来说，如果此段螺纹不是全啮合、不是纵横向皆封闭，当物料自加料口加人螺杆后，在两根螺杆的旋转带动下，物料会首先进人啮合区的两根螺杆的径向间隙之间，并在两螺杆上方形成料堆，从而减少了可以利用的螺槽的自由空间，影响螺杆接受来自加料器物料的能力，不利于将螺槽尽快充满和物料向前输送，即加料性能不好，还易形成架桥。另外，进人两螺杆径向间隙的物料有一种将两根螺杆分开的力，将两根螺杆向两侧压向机筒壁，从而加快了螺杆和机筒的磨损。向外旋转则无上述缺点，当物料落到螺杆上后，物料在两根螺杆的带动下，很快向两边分开，充满螺槽，向前输送，且很快与热机筒接触，吸收热量，有助于将物料加热、熔融。从外形上看，异向旋转的两根螺杆螺纹方向相反，一为左旋，一为右旋，两者对称。但非啮合异向旋转双螺杆挤出机的两螺杆则是向内旋转。 关于两根螺杆在机筒中的放置及物料输送方向的判定：啮合同向双螺杆因两根螺杆完全一样，其物料输送方向的判断与单螺杆相同；异向旋转双螺杆的安放位置、旋转方向和物料输送方向密切相关，其判断方法是：由加料口向机头方向看去，如果两螺杆向外旋转，则在右方的螺杆应为左旋螺纹，顺时针旋转，在左方的螺杆应为右旋螺纹，逆时针旋转。啮合异向旋转双螺杆两根螺杆的位置不能放错，否则加不进物料，螺杆会向口模方向移动，顶在口模上，造成螺杆损坏。
双螺杆挤出机的构造
双螺杆挤出机的构造 双向双螺杆挤出机基本结构与传统双螺杆挤出机相类似 ,由机架、加料系统、挤出系统、传动系统、加热冷却系统及电气控制系统等部分组成。该机的结构特征集中在挤出系统中的螺杆结构、传动系统中的传动箱结构及止推轴承的布置方式。 1 传统的传动箱存在的不足 传动系统和轴承系统是设计制造双螺杆挤出机的难点之一。这是因为 ,一方面双螺杆挤出机所承受的扭矩和轴向力很大 ;另一方面扭矩和轴向力是在有限的螺杆中心距的条件下加到螺杆和轴承上去的。 目前国内外生产和使用的平行双螺杆挤出机 ,都采用阶梯式的止推轴承“包” ,其结构复杂 ,工艺性差 ,需要专门为其制造轴承组 ,制造成本高 ,使用寿命短。同时各传动箱仅能用于一种旋转方向 ,即或是同向 ,或是异向 ,使挤出机的应用范围受到限制。为此需要开发一种含有新型止推装置的传动箱。 2新型传动箱及止推装置 2 . 1传动箱与止推装置的结构 图 1所示为传动箱与止推装置的结构简图。输出轴 1 7与 1 8的后端装有端帽 8与2 9,端帽内孔与输出轴的后端之间装有调整垫 2 8,可用来调整端帽的位置 ,端帽的外端面分别与相应的一组向心圆柱滚子轴承 (1、2、3、5)的外圆柱面接触。每组的轴承外圆柱面加工成与相接触的端帽外端面形状相吻合的成型面。轴承 1、2、3、5都安装在支承轴 6上。 为了保证轴承外圈与端帽外端面始终保持接触良好 ,轴承外圈应进行再加工。外圈的形状一般可采用圆锥面或双曲线圆锥面体。在应用中 ,我们采用了圆锥面体 ,将轴承外圈加工成比轴向倾斜 2 . 5°的斜角 ,与端帽圆锥面相吻合(见图 1 )。这种径向止推装置可不受螺杆中心距的限制 ,能满足各种规格的双螺杆挤出机的要求 ,并且可以用在其他机械上。 图 1 传动箱与止推装置的结构简图 2 . 2止推装置的工作原理 电动机发出动力经 7对齿轮啮合传至Ⅶ轴 ,分别通过齿轮Ｚ2 4与Ｚ2 5、Ｚ2 1与Ｚ1 4(两输出轴同向旋转 ),或齿轮Ｚ2 1与Ｚ1 6、Ｚ1 0与Ｚ1 2 (两输出轴异向旋转 )啮合 ,将动力分别传至输出轴Ⅷ和Ⅸ ,再通过两联轴器驱动两螺杆旋转挤出物料 ,物料产生的轴向力作用在螺杆上 ,螺杆通过输出轴、垫片、端帽作用在滚动轴承上 ,物料通过支承轴作用在箱体上 (见图 1 ),通过钢