（优秀毕业全套设计）双螺杆挤出机设计

由于是双螺杆啮合需要，使后续的配位齿轮难于安装，螺杆在无齿端的直径的大小必然会大大降低，因此有必要计算螺杆无齿端的最小直径。

螺杆无齿端只受扭矩的作用。

查表的剪切疲劳极限由得.螺杆的技术要求材料采用氮化钢。

表面处理对材料进行氮化处理，处理深度为，螺杆外圆硬度，脆性不大于级。

螺杆外圆极限偏差应符合的规定。

螺杆的上下偏差分别为上偏差下偏差螺杆全长直线度公差值应符合的精度等级规定。

所以螺杆的直线度公差值为螺杆外圆螺纹槽底径的表面粗糙度不大于.，螺棱两侧的表面粗糙度不大于.。

螺杆传动系统及止推轴承布置设计设计双螺杆传动系统比较困难的问题是配位齿轮和止推轴承的布置。

因受螺杆啮合条件的限制使安装配位齿轮和止推轴承在空间上受到很大的限制。

本设计传动系统及止推轴承的布置从机头开始的顺序为深沟球轴承配位齿轮止推轴承。

将止推轴承布置在减速箱之后。

双螺杆传动齿轮布置如图.。

图.齿轮布置图为配位齿轮，为减速箱输出齿轮。

.机筒的设计机筒是双螺杆挤出机最重要的部件之。

机筒的结构设计是否合理直接影响到挤出机的热量传递的稳定性及均匀性机筒的加料段设计影响到塑料固体输送效率机筒的加工与装配影响挤出机的工作性能和机器寿命。

所以，对于挤出机机筒，涉及到其结构形式选择机筒加料口形式确定及其各段与机头的连接等问题。

机筒的结构类型选择及特性机筒的结构类型有多种，主要有分段式整体式双金属和轴向开槽结构形式。

整体式机筒的特点是加工精度容易满足，转配误差小长径比大，零件数目少机筒受热均匀，配置加热器不受限制。

但整体式机筒对加工设备及加工技术要求较高，且磨损后修复困难。

分段式机筒是将机筒分成若干段来加工，各段加工好后通过法兰连接起来。

这种机筒加工比较容易，可适应多种长径比的要求，对于长径大的螺杆，因过长的机筒整体难以加工，也配以分段式机筒，但分段多，对中性不易保证，连接法兰也会影响到机筒的加热均匀性。

为减少装配困难，分段尽量少。

为减少热量损失，法兰尺寸尽可能小。

双金属机筒有浇铸式和衬套式两种结构形式。

衬套式机筒具有易更换寿命长节约贵金属等优点，但其设计制造装配都较为复杂。

浇铸式机筒的优点是合金层与机筒合为体，在挤出机机筒的内表面结合均匀，不会脱落或开裂，耐磨性好，寿命长，滑动性好，但成本高。

轴向开槽机筒能提高固体输送率，但其结构设计需要综合考虑被加工物料的性能，如物料的大小几何形状物料颗粒间的摩擦系数值，颗粒在凹槽中的抗剪切强度，由颗粒组成的楔形结构的抗剪强度，套筒的冷却性能，螺杆的转速，以及与加热机筒的隔热程度等因素。

综合上述各种结构类型机筒的优劣以及双螺杆螺杆挤出机的设计要求，选择分段式机筒。

机筒的结构尺寸设计机筒壁厚的设计，要考虑机筒的强度要求，还要考虑其结构工艺性以及机筒传热效率等因素，使加工容易，传热快且稳定。

双螺杆挤出机筒断面形状为型，在综合了经验和理论计算结果的基础上，我国挤出机生产厂家提出了挤出机机筒壁厚的参考值。

根据参考值，可选择机筒壁厚为机筒的内径机筒的外径机筒两孔的中心距为两螺杆中心距，即为机筒总长度的确定。

查，选取安装在机筒内深沟球轴承的代号为，其内径为，外径为，宽为.轴承端盖暂取，螺杆螺纹端末端到轴承需留段长度供密封，取该段长度为.则螺杆的重长度为取机筒的材料选择工作时机筒受到刮磨摩擦磨损以及塑料摩擦的作用，些塑料还会有较强的化学腐蚀作用。

普通机筒材料为般钢材如号钢铸钢或球磨铸铁。

为了提高机筒的耐磨性，国际上的挤出机机筒有采用氮化钢制造，其强度极限约为。

这里我们选择钢作为机筒的制造材料。

机筒的强度计算机筒内部受塑料熔料的压力作用，熔料在机筒内产生的力沿机筒轴向的分布是相当复杂的，各处压力不等。

由于机头处压力最大，因此般取机头压力为计算压力值。

进行机筒设计时，用壁厚圆筒理论来对料筒进行强度计算。

根据厚壁圆筒的理论，当筒壁内受到物料压力的作用时，筒壁上各点处于三向应力状态，三向应力分别为径向应力，轴向应力，切向应力。

机筒的内壁处，径向应力和切向应力都达到最大值。

径向应力切向应力.轴向应力为.由于机筒为塑性材料，可用第四强度理论进行设计计算和强度校核，机筒壁厚的强度条件为查表得的屈服强度极限为，则，有.机筒强度校核合格，该机筒可安全工作。

机筒设计的技术要求材料。

内孔表面对机筒内表面进行镀铬，镀层深度为，机筒体硬度，镀铬层硬度，脆性不大于级。

公差机筒内孔极限偏差上偏差.下偏差.机筒内孔轴线的直线度公差值应符合级的精度规定。

则所设计机筒的直线度公差为机筒内孔表面粗糙度不大于.。

.螺杆与机筒的配合要求螺杆与机筒的配合间隙螺杆与机筒的配合间隙值影响到挤出机的功率消耗生产能力使用寿命机器加工成本等问题。

取值过大，加工装配比较容易容易，但生产能力会降低，塑料原料在机筒内的停留时间难以控制，甚至会造成热分解。

如果取值过小，功率消耗大，加工装配困难，且易使螺杆和机筒发生磨损，降低挤出机使用寿命。

螺杆与机筒之间的间隙值可按来选取。

则设计的双螺杆挤出机的螺杆和机筒之间的间隙取值螺杆与机筒的对中性挤出机螺杆与机筒的对中性在设计上要求螺杆的中心线与机筒的中心线重合。

然而由于制造装配过程中所产生的螺杆定位面与螺杆中心线不同心机筒内孔偏差螺杆径向跳动螺杆推力面与螺杆中心线不垂直法兰平面对机筒中心不垂直内孔径向跳动等安装误差和加工误差都会影响对中性。

要保证螺杆与机筒的对中性，般需要采取以下措施提高对中性选取有效的定位基准和合理的连接方式提高零件的加工与装配精度，减少零件数目。

.送料螺杆的设计为了使塑料与其他材料能够进行定量定比例的加入，因此要在机筒加料口上方添加两根送料螺杆。

其中，根螺杆用于输送聚合物塑料颗粒，另根螺杆用于输送其他复合材料。

工作时，只需要分别控制两根送料螺杆的转速比及两根送料螺杆与主螺杆之间的转速关系，就能够较精确地将复合原材料通过送料螺杆送入到塑料颗粒中去混合。

没根螺杆按照最大输送能力进行设计。

所设计螺纹断面形状为矩形。

送料螺杆的基本参数设计如下。

螺杆直径螺纹升角.螺距螺纹头数单头螺纹螺棱法向宽螺棱轴向宽.螺槽法向宽.螺槽轴向宽.螺杆与机筒之间的间隙摩擦因数.转速敞开式固体输送由于送料螺杆主要是用于颗粒状或粉末状材料的输送，因此送料螺杆可按照普通螺杆送料段的设计方法来进行设计计算。

螺杆在的转速下的输出量为。

则固体输送量由得分流板及过滤网在挤出机机筒与机头之间设分流板也称多孔板和过滤网，其作用是防止熔料中的杂质和未熔物料进入机头而堵塞机头流道或影响产品质量使由机筒来的熔料的旋转运动变为直线运动，并分成若干束，以保证挤出稳定搅拌混合，增强塑化效果。

设置料流障碍，以增加背压来保证制品的密实支撑过滤网。

分流板因聚氯乙烯为热敏性物料，分流板的设置离螺杆头部距离要小，以防止积料产生热分解。

但也不能因距离设置过小而使物料的螺旋运动来不及转变为直线运动，导致物料纵向流动不稳定。

般应使螺杆头部至分流板的容积小于或等于计量段个螺纹槽的容积，其距离为.。

目前，国产挤出机多采用制造方便结构简单的平板型分流板。

为保证物料流经分流板后速度不变，且由于聚氯乙烯为热敏性物料，把分流板设计孔眼尺寸为中间孔眼直径大而稀疏形式，以降低流道阻力，避免热分解。

本双螺杆挤出机分流板的设计尺寸及孔眼尺寸分别为孔眼直径开孔率分流板至螺杆头部的距离取分流板尺寸分流板的孔道结构设计要光滑无死角，以便物料的流动和清理。

所以孔道的进料段设倒斜角，分流板的材料用不锈钢。

过滤网对于加工医疗用品电缆透明制品薄膜单丝等产品质量要求较高时，挤出成型需要在分流板上设置过滤网。

过滤网般为金属网，细度为目，放置层数层。

网的细度及层数由塑料的物料性能制品的形状密度要求及挤出机的结构形式等决定。

网的放置为细的铜丝网放在靠螺杆侧，粗的铜丝网放在靠分流板侧。

.料斗的设计料斗的设计遵循不允许物料结成团架桥和挂料的原则。

料斗角度应该大于塑料颗粒的静止角。

为了达到设计所需要求，该挤出机设置两个料斗个用于盛装主料另个用于盛装添加料。

如下图.所示图.料斗.挤出机电机的选择为了实现在调速范围内的无级调速和保证双螺杆挤出机的调速范围，选择直流电机作为挤出机电机。

双螺杆挤出机功率的确定通常是根据经验选取，根据我国同向双螺杆挤出机基本参数表选取挤出机主电机功率为挤出机电机选择公司生产的型号为直流电动机，其主要技术参数为额定功率为额定电压额定转速为。

.传动系统的设计传动方案的确定本设计选取的直流电动机的额定转速为，挤出机设计的最高转速为，因此需要在电机输出轴和螺杆之间设置减速器，总传动比.。

由参考文献双螺杆挤出机及其应用知，由于受挤出机螺杆上配位齿轮大小的限制，防止发生挤出机螺杆的配位齿轮与高速级从动齿轮产生干涉，因此把减速箱和螺杆配位齿轮整个传动系统设计成两级减速级增速。

传动比的分配由于配位齿轮受到螺杆直径的限制，如果第级传动比取得过小，则减速器的第二根轴上的小齿轮会较小，而此轴的直径较第根轴大，如此对键和齿轮的强度有很大的不利，因此应把第级减速的传动比设置大些取，则后续总传动比.齿轮参数第Ⅰ减速级齿轮选择齿轮材料，确定许用应力选用渗碳淬火的材料制成的齿轮许用接触应力由式接触疲劳极限齿轮接触强度寿命系数设计挤出机每天工作小时，每年工作天，预期寿命为年，应力循环次数由式查接触强度计算的寿命系数图表得接触强度最小安全系数许用弯曲应力由式弯曲疲劳极限查试验齿轮的弯曲疲劳强度极限查弯曲强度寿命系数图查弯曲强度尺寸系数图假设模数小于弯曲强度最小安全系数则齿面接触疲劳强度确定齿轮传动的精度等级，按估取圆周速度.，参考通用机械所用齿轮传动的精度范围图表和齿轮第Ⅱ公差精度与齿轮圆周速度图表选取小轮分度圆直径，由式齿宽系数查圆柱齿轮的齿宽系数表，按相对轴承为非对称分布选取小齿轮齿数在推荐值中取大齿轮齿数圆整选取齿数比传动比误差.小齿轮转矩•载荷系数材料弹性系数查材料弹性系数表.节点区域系数查节点区域系数表重合度系数由推荐值.故.齿轮模数.按渐开线齿轮标准模数表圆整故小轮分度圆直径大轮分度圆直径圆周速度标准中心距齿宽大齿轮齿宽取小齿轮齿宽取齿根弯曲疲劳强度校核由式查齿形系数和应力修正系数表齿形系数小轮大轮应力修正系数小轮大轮重合度重合度系数齿轮其他主要尺寸计算齿根圆直径齿顶圆直径第Ⅱ级减速及第Ⅲ级增速齿轮此两级的传动方式为小齿轮与大齿轮啮合把功率传递给大齿轮，然后大齿轮和配位齿轮啮合把功率传递给配位齿轮，两螺杆上的配位齿轮需要错位配置。

由于两螺杆上的配位齿轮错位配置，因此第Ⅱ级减速齿轮为参数相同的两对齿轮，没对齿轮传递的功率是总功率的半，即选择齿轮材料，确定许用应力选用渗碳淬火制作齿轮许用接触应力由式接触疲劳极限查图接触强度寿命系数设计挤出机每天工作小时，每年工作天，预期寿命为年，应力循环次数由式此时三个齿轮的应力循环次数都大于，查接触强度计算的寿命系数图表得接触强度最小安全系数许用弯曲应力由式弯曲疲劳极限查试验齿轮的弯曲疲劳强度极限弯曲强度寿命系数查弯曲强度寿命系数图弯曲强度尺寸系数查图假设模数小于弯曲强度最小安全系数则