锥形双螺杆挤出机挤出系统的设计毕业设计论文

锥形双螺杆挤出机挤出系统的设计

前言

近年来随着高新技术在挤出成型工艺中的应用，挤出成型制品的种类不断出新，挤出成型的新工艺层出不穷，使这一技术得到了高速发展，呈现出光明的发展前景。挤出成型在塑料制品的成型加工工业中占有很重要的地位。据统计，在塑料制品成型加工中，挤出成型制品的产量居于首位。

塑料挤出成型是塑料制品成型加工运用最多、最广泛的工艺技术之一。采用挤出成型工艺可制备塑料管材、板(片)材、带材、型材、棒材、单向拉伸制品和塑料的共混改性等。其技术成熟、用途广泛，涉及的塑料品种多样，在国民经济建设、国防建设和人们日常生活中发挥了越来越大的作用。

随着塑料挤出成型方法的广泛应用和发展，塑料挤出机的类型日益增多。

根据螺杆的数量分为无螺杆挤出机（其中又分为柱塞式挤出机和弹熔体挤出机）、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。

根据螺杆的转速分为普通挤出机、高速挤出机、和超高速挤出机。

根据装配结构分为整体式挤出机和分开式挤出机。

在挤出生产的实践中反映出，单螺杆挤出机易于加工粒料，而对那些粉料则不易加工，对那些形状不规则的或是含湿度很大的悬浮料、乳剂料，或是分子量很高因而粘度很高的料等，实际上无法加工。此外单螺杆挤出机对加入无机填料的适应能力也是差的，且混炼效果较差。

因此为了适应广泛的加工要求，在上世纪30年代开始发展了双螺杆挤出机，但在双螺杆挤出机的大量应用只是在50年代以后的60年左右的时间。

随着聚合物加工业的发展，作为聚合物主要加工设备之一的双螺杆挤出机得到了飞速发展，并以其优异的加工性能得到了越来越广泛的应用。

锥形双螺杆挤出机在加工对温度和剪切敏感的物料方面显示出其独特的优势，已经成为RPVC干粉造粒挤出成型加工的主要机型之一，越来越广泛地应用于管材、板材、异型材等制品的挤出成型以及RPVC分离造粒。

我国对双螺杆挤出机挤出理论的研究始自二十世纪八十年代中期，在某些方面取得的研究结果基本与国际同步。但研究单位、研究人员太少，投入太少，因而发展较慢，与国外有一定差距，这从另一个方面也影响到我国双螺杆挤出机整体水平的提高。另一方面，我国双螺杆挤出机的应用水平也不够高，很多使用着的双螺杆挤出机生产线还未达到最佳水平。但在国家工业整体水平不断提高的大环境下，若在得到国家更多的对双螺杆挤出机制造业以及理论的支持，一定会较快地缩短我国与先进国家在双螺杆挤出机水平上的差距。

本文介绍了锥形双螺杆挤出机在国内外发展情况及技术现状，同时分析了塑料挤出机的发展趋势。本文重点设计了锥形双螺杆挤出机的挤压系统，对螺杆、机筒、机头进行了设计，对螺杆、机筒进行了强度校核，以及有关的技术说明。

1. 概述

挤出成型是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分热塑性塑料和橡胶都能用此方法进行加工。

1．1 塑料挤出机概述

在70年代以前，随着塑料工业的迅速发展，塑料挤出机曾朝向大型、大的螺杆长径比方向发展。自70年代以后，由于挤出理论的发展和高聚物流变学理论研究工作的深入，带来了螺杆、机筒和机头设计工作上的突破，使挤出机朝向高速、高效方向前进了一大步，挤出机效率得到很大提高，其功能也不断扩大。进入80年代后，世界各主要工业国对挤出机的理论研究工作继续得到高度重视和发展，但挤出设备的基本结构一无大的创新，其进展主要表现在各种新的加工工艺和采用先进的微电子控制技术。总的说，目前挤出机的发展主要向高速、高效、节能、多功能、精确和高度自动化方向发展。

在塑料成型加工中，挤出成型是一种重要的成型方法，与其它成型方法相比较，挤出成型具有如下的主要特点：

⑴连续化生产。可根据需要生产任意长度的管材、棒材异型材、板材、薄膜等。

⑵有很高的生产率。在塑料加工成型工业中，注射机的产量远比挤出机的产量要大，但用挤出法加工的塑料却占总量的40%~60%，因此挤出机在生产率高方面占有绝对的优势。

⑶应用范围广，能加工大多数热塑性塑料和一些热固性塑料。挤出法除了可以生产管材、板材、棒材、薄膜、单丝、电缆、中空制品、异型材等，还可以进行混合、塑化、造粒、脱水、喂料和着色等准备工序的工作。

⑷机台结构较简单，操作比较容易，因此投资较少，收效快，制品的价格较低廉。

因此，挤出成型法已成为目前最普遍的一种塑料成型加工方法，而塑料挤出机也就成为塑料成型加工机械的最重要的机种之一。它对人民生活、工农业建设、国防建设和星际航行等都具有十分重要的意义。

塑料挤出机的种类很多，根据螺杆的数量，分为无螺杆挤出机（其中又分为柱塞式挤出机和弹熔体挤出机）、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。

在实际应用中，以单螺杆挤出机和双螺杆挤出机居多。

单螺杆和双螺杆挤出机在用途上差不多，一般可用来成型制品或配混料造粒。用他们可以成型的制品，多数为具有连续截面的制品，如板、管、异型材、丝、薄膜、棒材等；也有间歇型的制品，如中空制品。单、双螺杆挤出机还可以用来进行聚合物的改性，如填充、增强、共混、反应挤出；亦可以用作其它用途，如后处理的脱水、脱挥发分、换热等。

单螺杆挤出机发展较早，结构简单，操作容易，成本低，易于制造、理论研究也成熟。

1.2 双螺杆挤出机的发展

随着聚合物加工业的发展，对高分子材料成型和混合工艺提出了越来越多和越来越高的要求，单螺杆挤出机在某些方面就不能满足这些要求。例如：用单螺杆挤出机进行填充改性和加玻璃纤维增强改性等，混合分散效果就不理想。另外，单螺杆挤出机尤其不适合粉状物料的加工。

双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比有许多优点，如喂料特性好，可以加工粘度很高或很低的物料以及带状料、糊状料、粉料等；而且双螺杆比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能，在加工热稳定性差的塑料和共混料时有很高的优越性；在节能降耗方面也有明显的优势。因此双螺杆挤出机是在一定程度上代表了挤出机的先进方向

为了适应聚合物加工中混合工艺的要求，特别是硬质聚氯乙烯粉料的加工，双螺杆挤出机自20世纪30年代后期在意大利开发出来以后，经过半个多世纪的不断改进和完善，得到了很大的发展。在国外，目前双螺杆挤出机已广泛应用于聚合物加工领域，已占全部挤出机总数的40％。硬质聚氯乙烯粒料、管材、异型材、板材几乎都是采用双螺杆挤出机加工成型的。作为连续混合机，双螺杆挤出机已广泛用来进行聚合物共混、填充和增强改性，也有用来进行反应挤出。

在双螺杆挤出机的发展过程中，就设计制造方面而言，遇到的困难就比单螺杆挤出机多。除了螺杆元件机螺杆构型的研制外，最重要的问题就是止推轴承和传动箱设计制造问题。因为双螺杆挤出机的两螺杆中心距确定后，其承受巨大轴向推力的止推轴承的安装空间有限，要设计制造出性能优良的能承受轴向和径向载荷的推力轴承和径向轴承，及能均载的轴承组合结构是比较困难的。另外要在有限的中心距内传递很大的扭矩，并把这很大的扭矩相等的分配到两根螺杆上去，在传动箱的设计、制造及材料选择热处理上都遇到很多问题。

双螺杆挤出机的发展过程中遇到的另一个问题是对其输送机理和物料在螺杆中的输送、熔融、混合等过程的研究中遇到问题的复杂性及困难。

与西方国家相比，双螺杆挤出机在我国开始应用较晚，知识到20世纪80年代初才开始较多地由国外引进。随着对双螺杆挤出机性能认识的加深，在20世纪80年代中期，双螺杆挤出机在我国的应用范围和使用量扩大。经过近二十年的发展，我国不但能生产啮合同向双螺杆挤出机，也能生产啮合异向平行和锥形双螺杆挤出机，所生产的双螺杆挤出机的规格也由中小型向大型发展，并基本形成系列，制定了相应标准，国产双螺杆挤出机以基本能满足国内一般生产需求。但就双螺杆挤出机的设计、制造水平和机器的整体质量而言，与国外先进国家生产的双螺杆挤出机还有不少差距，这表现在独立设计能力较弱，机械制造水平、材质、热处理水平也有差距，轴承、电器、仪表配套还不健全，电器仪表质量也较差，不够可靠。

1.3 双螺杆挤出机的组成