雙螺桿擠出機(jī)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(jī)的設(shè)計。在工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室中，單螺桿和雙螺桿擠出機(jī)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(jī)，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(jī)具有分布混合和分散混合效果良好、自潔作用較強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，特別適合聚合物的改性，如共混、填料、增強(qiáng)及反應(yīng)擠出。有利于增加擠出機(jī)的擠出產(chǎn)量，提高塑化質(zhì)量。關(guān)鍵詞：雙螺桿擠出機(jī)；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(jī)的分類21.3.1分類方法21.3.2各擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jī)42.1同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)工作原理及其特性42.2同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)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(jī)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(qiáng)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(jī)筒的設(shè)計143.2.1機(jī)筒的結(jié)構(gòu)類型選擇及特性143.2.2機(jī)筒的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計153.2.3機(jī)筒的材料選擇153.3螺桿與機(jī)筒的配合要求163.3.1螺桿與機(jī)筒的配合間隙163.3.2螺桿與機(jī)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(jī)電機(jī)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(jī)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(xiàn)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(jī)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?yàn)椋郝輻U擠出機(jī)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(jī)內(nèi)的螺桿上來進(jìn)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(jī)上進(jìn)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(shí)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(jī)與單螺桿擠出機(jī)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(jī)、輔機(jī)及控制系統(tǒng)組成。擠出機(jī)是塑料擠出成型的主要設(shè)備，即主機(jī)。由擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及加熱冷卻系統(tǒng)和主機(jī)控制系統(tǒng)組成。（1）擠壓系統(tǒng)由機(jī)筒、螺桿和料斗組成，是擠出機(jī)的核心工作部分。（2）傳動系統(tǒng)由電機(jī)、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(jī)筒進(jìn)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(jìn)行。（4）控制系統(tǒng)主要由儀表、電器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。作用是調(diào)節(jié)控制機(jī)筒溫度、機(jī)頭壓力和螺桿轉(zhuǎn)速。擠出機(jī)需配置相應(yīng)的輔助機(jī)械設(shè)備才能實(shí)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(jī)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(jī)構(gòu)組成。根據(jù)自動化水平的高低，可控制擠出機(jī)、輔機(jī)的拖動電機(jī)及其他各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)按所需的速度、功率和軌跡運(yùn)行監(jiān)控主輔機(jī)的流量、溫度及壓力，最終實(shí)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(jī)的分類1.3.1分類方法隨著擠出機(jī)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(jī)，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(jī)和臥式擠出機(jī)。按可否排氣分為排氣擠出機(jī)和非排氣擠出機(jī)。按螺桿轉(zhuǎn)速分為普通擠出機(jī)、高速擠出機(jī)和超高速擠出機(jī)按螺桿數(shù)目的多少和結(jié)構(gòu)分為無螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、多螺桿擠出機(jī)。按用途可分為配混造粒擠出機(jī)和生產(chǎn)制品用擠出機(jī)。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(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途（1）單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)，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(jī)雙螺桿擠出機(jī)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(jī)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(jī)。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(jī)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(jī)生產(chǎn)量能達(dá)到單螺桿擠出機(jī)的4倍（實(shí)測為24倍）。能耗低，雙螺桿擠出機(jī)的單位能耗僅約為單螺桿擠出機(jī)的1/31/2左右。產(chǎn)品質(zhì)量好，由于雙螺桿擠出機(jī)的塑化、混煉性能好，在保證產(chǎn)品強(qiáng)度的條件下，原材料的消耗量下降約1/41/5。雙螺桿擠出機(jī)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(jī)的顯著特點(diǎn)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(qiáng)。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(jī)異向雙螺桿擠出機(jī)的顯著特點(diǎn)是：物料的輸送能力和擠出能力比同向雙螺桿擠出機(jī)的強(qiáng)，在同螺桿直徑下，擠出