雙螺桿擠出機設(shè)計.doc

湖南工業(yè)大學(xué)2010屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1摘要本文是關(guān)于工業(yè)用塑料聚合物雙螺桿擠出機的設(shè)計。在工業(yè)上和實驗室中，單螺桿和雙螺桿擠出機都應(yīng)用極其普遍，是塑料加工設(shè)備的重要元部件之一。作為工業(yè)中使用的雙螺桿擠出機，在設(shè)計過程中，除了要求能夠完成固體輸送、增壓、熔融、熔體輸送和泵壓等一系列通用過程以外，還要求涉及到復(fù)合塑料與聚合物顆粒之間的混合，以及物料喂料量的控制。物料喂料量的控制則是通過控制主螺桿及其輔助喂料螺桿的轉(zhuǎn)速來完成的。同時，雙螺桿擠出機具有分布混合和分散混合效果良好、自潔作用較強、可實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)、產(chǎn)量高等特點，特別適合聚合物的改性，如共混、填料、增強及反應(yīng)擠出。有利于增加擠出機的擠出產(chǎn)量，提高塑化質(zhì)量。關(guān)鍵詞：雙螺桿擠出機；塑料；同向嚙合目錄第1章緒論11.1塑料擠出成型概述11.2塑料擠出成型設(shè)備的組成11.3擠出機的分類21.3.1分類方法21.3.2各擠出機的結(jié)構(gòu)特點及用途21.4設(shè)計類型的確定3第2章同向嚙合雙螺桿擠出機42.1同向嚙合雙螺桿擠出機工作原理及其特性42.2同向嚙合雙螺桿擠出機的主要技術(shù)參數(shù)和規(guī)格4第3章同向嚙合雙螺桿擠出機主要零部件的設(shè)計73.1主螺桿的設(shè)計73.1.1螺桿的基本尺寸初步確定73.1.2螺桿材料的選擇83.1.3螺桿設(shè)計計算83.1.4螺桿的強度校核與計算113.1.5螺桿的技術(shù)要求133.1.6螺桿傳動系統(tǒng)及止推軸承布置設(shè)計133.2機筒的設(shè)計143.2.1機筒的結(jié)構(gòu)類型選擇及特性143.2.2機筒的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計153.2.3機筒的材料選擇153.3螺桿與機筒的配合要求163.3.1螺桿與機筒的配合間隙163.3.2螺桿與機筒的對中性173.4送料螺桿的設(shè)計173.5分流板及過濾網(wǎng)183.5.1分流板183.5.2過濾網(wǎng)183.6料斗的設(shè)計193.7擠出機電機的選擇19湖南工業(yè)大學(xué)2010屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）23.8傳動系統(tǒng)的設(shè)計193.8.1傳動方案的確定193.8.2齒輪參數(shù)203.8.3齒輪軸的確定263.8.4軸承壽命校核383.8.5鍵的校核393.8.6箱體的設(shè)計41第4章雙螺桿擠出機輔助系統(tǒng)設(shè)計434.1定量給料系統(tǒng)434.2恒溫系統(tǒng)434.3真空排氣系統(tǒng)434.4電氣控制系統(tǒng)434.4.1直流調(diào)速系統(tǒng)444.4.2加熱控制系統(tǒng)44結(jié)論46參考文獻47致謝48第1章緒論1.1塑料擠出概述當(dāng)今世界四大材料體系（木材、硅酸鹽、金屬和聚合物）中，聚合物和金屬是應(yīng)用最廣泛和最重要的兩種材料。據(jù)統(tǒng)計，在塑料制品成型加工中，擠出成型制品的產(chǎn)量大約占整個塑料制品產(chǎn)量的50%以上。其中不僅包括板、管、膜、絲、和型材等制品的直接成型，還包括熱成型、中空吹塑等坯料的擠出加工。除此之外，在填充、共混、改性等復(fù)合材料和聚合物合金生產(chǎn)過程中，螺桿擠出很大程度上取代了密煉、開煉等常規(guī)工藝。擠出機幾乎成為任何一個塑料有關(guān)公司或研究所最基本的裝備之一。擠出成型有如此發(fā)展趨勢主要原因為：螺桿擠出機能將一系列化工基本單元過程，如固體輸送、增壓、熔融、排氣、脫濕、熔體輸送和泵出等物理過程集中在擠出機內(nèi)的螺桿上來進行。近年來，擠出工程的創(chuàng)新表現(xiàn)，更多的過程，如發(fā)泡、膠聯(lián)、接枝、嵌段、調(diào)節(jié)相對分子質(zhì)量甚至聚合反應(yīng)等化學(xué)加工過程都愈來愈多地在螺桿擠出機上進行。螺桿擠出工藝裝備有較高的生產(chǎn)率和較低的能耗，減少生產(chǎn)面積和操作人員數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，也易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，創(chuàng)造好的勞動條件和減少少的環(huán)境污染。螺桿擠出這種工藝不僅廣泛地用于聚合物加工，而且在建材、食品、紡織、軍工、和造紙等工業(yè)部門中都得到了愈來愈多的應(yīng)用。湖南工業(yè)大學(xué)2010屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3雙螺桿擠出機與單螺桿擠出機相比，能使熔體得到更加充分的混合，應(yīng)用更廣。1.2塑料擠出成型設(shè)備的組成一套完整的擠出設(shè)備由主機、輔機及控制系統(tǒng)組成。擠出機是塑料擠出成型的主要設(shè)備，即主機。由擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及加熱冷卻系統(tǒng)和主機控制系統(tǒng)組成。（1）擠壓系統(tǒng)由機筒、螺桿和料斗組成，是擠出機的核心工作部分。（2）傳動系統(tǒng)由電機、調(diào)速裝置和傳動裝置組成。作用是給螺桿提供所需轉(zhuǎn)速和扭矩。（3）加熱冷卻系統(tǒng)由溫控設(shè)備組成。作用是通過對機筒進行加熱和冷卻，以保證擠出系統(tǒng)成型在工藝要求的溫度范圍內(nèi)進行。（4）控制系統(tǒng)主要由儀表、電器及執(zhí)行機構(gòu)組成。作用是調(diào)節(jié)控制機筒溫度、機頭壓力和螺桿轉(zhuǎn)速。擠出機需配置相應(yīng)的輔助機械設(shè)備才能實現(xiàn)擠出成型。根據(jù)制品的種類確定輔助設(shè)備的組成。通常包括：機頭、冷卻系統(tǒng)、定量給料系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、真空排氣系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)由各種電器、儀表及執(zhí)行機構(gòu)組成。根據(jù)自動化水平的高低，可控制擠出機、輔機的拖動電機及其他各種執(zhí)行機構(gòu)按所需的速度、功率和軌跡運行監(jiān)控主輔機的流量、溫度及壓力，最終實現(xiàn)對整個擠出成型設(shè)備的自動控制和對產(chǎn)品質(zhì)量的控制。1.3擠出機的分類1.3.1分類方法隨著擠出機的廣泛應(yīng)用和不斷的發(fā)展，出現(xiàn)了各種類型的擠出機，其分類方法各異，主要有以下幾種：按裝置位置分為立式擠出機和臥式擠出機。按可否排氣分為排氣擠出機和非排氣擠出機。按螺桿轉(zhuǎn)速分為普通擠出機、高速擠出機和超高速擠出機按螺桿數(shù)目的多少和結(jié)構(gòu)分為無螺桿擠出機、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、多螺桿擠出機。按用途可分為配混造粒擠出機和生產(chǎn)制品用擠出機。湖南工業(yè)大學(xué)2010屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）41.3.2各擠出機的結(jié)構(gòu)特點及用途（1）單螺桿擠出機單螺桿擠出機，造價低、易操作，但塑料混合、分散和均化效果差，滯留時間長且分布廣，物料溫差較大（指同一斷面處）和難以吃粉料。因此，它只適用于一般性造粒和塑料制品的加工。（2）同向雙螺桿擠出機雙螺桿擠出機的特征是兩根相互平行的組合式螺桿裝在具有8字形孔的機筒內(nèi)。如果兩根螺桿旋轉(zhuǎn)方向相同，稱為同向型雙螺桿擠出機。根據(jù)兩根螺桿的嚙合型式不同，可分為嚙合型和非嚙合型兩種，常用的為嚙合型。選用雙螺桿擠出機的優(yōu)越性：生產(chǎn)能力大，根據(jù)理論計算，在同螺桿直徑下，雙螺桿擠出機生產(chǎn)量能達(dá)到單螺桿擠出機的4倍（實測為24倍）。能耗低，雙螺桿擠出機的單位能耗僅約為單螺桿擠出機的1/31/2左右。產(chǎn)品質(zhì)量好，由于雙螺桿擠出機的塑化、混煉性能好，在保證產(chǎn)品強度的條件下，原材料的消耗量下降約1/41/5。雙螺桿擠出機在歐美國家中應(yīng)用的比例：管材100%板材90%造粒100%異型材80%平膜片材90%發(fā)泡材60%70%同向雙螺桿擠出機的顯著特點是高效能和多功能。高效能集中于高混煉、高扭矩、低能耗，特別適合工程塑料的共混改性、填充、增韌、增強。多功能表現(xiàn)為螺桿的多種功能的組合，組成不同功能的螺桿形式，以適應(yīng)不同塑料、樹脂的擠出，特別是高性能對樹脂和塑料合金的加工。（3）異向雙螺桿擠出機異向雙螺桿擠出機的顯著特點是：物料的輸送能力和擠出能力比同向雙螺桿擠出機的強，在同螺桿直徑下，擠出