塑料挤出机设计
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目 录
第一章、绪论……………………………………………………………… 1
第二章、挤压系统的设计 ……………………………………………… 2
1.1 螺杆主要参数的计算……………………………………………… 2
1.1.1 螺杆长径比的确定 …………………………………………… 2
1.1.2 螺杆转速的确定 ……………………………………………… 2
1.1.3 挤出机产量的确定 …………………………………………… 3
1.1.4 挤出机功率的确定 …………………………………………… 3
1.1.5 螺杆螺纹的设计 ……………………………………………… 3
1.2 机筒的设计 ……………………………………………………… 4
1.2.1 机筒结构类型的设计 ………………………………………… 4
1.2.2 加料口的设计 ………………………………………………… 4
1.2.3 机筒与机头的链接方式 ……………………………………… 4
1.2.4 螺杆与料筒的间隙 …………………………………………… 4
1.3 螺杆与机筒材料的选择及校核…………………………………… 5
1.3.1 螺杆与衬套及机筒材料的选择 ……………………………… 5
1.3.2 螺杆强度的校核 ……………………………………………… 5
1.3.3 机筒强度的校核 …………………………………………… 10
第三章、传动系统的设计 ……………………………………………… 11
2.1 各级效率的确定 ………………………………………………… 11
2.2 各级传动比的分配…………………………………………… … 11
2.3 各轴功率、转速和转矩的计算 ………………………………… 12
2.4 高速级齿轮的设计 ……………………………………………… 12
2.5 低速级齿轮的设计 ……………………………………………… 20
2.6 轴的设计 ………………………………………………………… 21
2.7 轴的校核 ………………………………………………………… 24
2.7.1 低速轴的强度校核…………………………………………… 24
2.7.2 中间轴的强度校核…………………………………………… 26
2.8 滚动轴承的设计 ………………………………………………… 27
2.8.1 低速轴轴承的设计…………………………………………… 27
2.8.2 高速轴轴承的设计…………………………………………… 28
2.8.3 中间轴轴承的设计…………………………………………… 30
2.9 键的设计 ………………………………………………………… 32
2.9.1 中间轴上键的选择及校核 ………………………………… 32
2.9.2 低速轴上键的选择及校核 ………………………………… 33
第四章、挤出机辅助零件的设计 ……………………………………… 34
3.1 联轴器的设计 ………………………………………………… 34
3.2 推力轴承的设计 ………………………………………………… 34
3.3 花键的设计 ……………………………………………………… 34
3.4 减速器的润滑及密封 …………………………………………… 36
参考文献 ………………………………………………………………… 37
致谢 ……………………………………………………………………… 38
第二章 挤压系统的设计
2.1 螺杆主要参数计算
2.1.1 螺杆长径比的确定：
螺杆直径D=90mm ，对于不同塑料所采用的长径比不同，一般在15～25不等，L/D过小对塑料的混合和塑化都不利；L/D大的螺杆适应性强，适合多种塑料的挤出，但过大热敏性塑料会因受热时间太长而出现分解。
所以，取L/D=25
2.1.2 螺杆转速的确定：
因为螺杆的转速越高产量也越大，但过高的转速并不能提高产量，反而会使物料在机筒内产生胶烧，根据物料被螺杆带动旋转的离心力与其重力相等的条件来确定。
（1-2）
螺杆转速
根据大径选大值，小径取小值，取n=60r/min
2.1.3 挤出机产量的确定：
根据螺杆的转速，按经验公式来计算挤出机的产量
（1-3）
2.1.4 挤出机功率的确定：
本挤出机的功率按冷喂料来设计
（1-4）
N————挤出机功率，KW
k————计算系数，
D————螺杆直径，cm
n————螺杆转速，r/min
根据表4.2-9确定各部分的效率：
弹性联轴器效率
滚动轴承效率
开式齿轮的传动效率
则传动总效率
η = × ×
查表选Y225M-6型步进电机，额定功率30KW，同步转速1000r/min,额定转速980r/min，效率90.8%
2.1.5 螺杆螺纹的设计：
（1） 本设计采用等距不等深螺杆，螺纹槽深度由进料段逐渐变浅
螺杆螺纹部分的分段：
对于结晶型物料聚乙烯、聚丙烯等，按如下经验公式计算：
加料段：（40%～60%）* L=（900～1350）mm，取
塑化段：（3～5）* D=（270～450）mm，取
均化段：（30%～45%）* L=（675～1012）mm，取
（2） 目前市场上常用的单螺杆挤出机的压缩比范围为 （2～5）
按经验 ， 是一个渐变值， ～ ，取加料段螺纹槽深 ，均化段螺纹槽深
对于等距不等深螺纹，若螺纹棱宽相等，则压缩比
（3） 取螺纹距与螺杆直径相等
按公式 （1-5）
则螺杆的螺纹升角为
（4） 螺纹棱宽按经验公式
则螺棱顶部螺槽法向宽度：
（1-6）
————导程（螺纹距）
————螺纹头数（单头螺纹 ）
e————螺棱顶部法向宽度
螺棱顶部螺槽轴向宽度：
（5） 螺纹截面的形状有矩形（图a）和锯齿形（图b）两种。
矩形螺纹截面根部圆弧很小，容积很大，适用于加料段和均化段。
锯齿形螺纹截面根部圆弧较大，应力集中小，牙根强度高，适用于塑化段。
根据经验公式得：
（6） 选择头部为半圆形的螺杆，适用于流动性较好的材料，如聚氯乙烯、聚丙
烯等。
2.2 机筒的设计
2.2.1 机筒结构类型：
根据冷喂料选择分段式机筒，将机筒分为三段加工，然后用法兰连接，在机筒内部装配上可以更换的合金无缝钢管，壁厚查表1-3-9得（40～45）mm，取 。衬套也采用分段的形式，衬套壁厚 ，为加工方便取 。为防止衬套和机筒 可能产生相对运动，在衬套与机筒间常用制动套或制动销加以紧固。
2.2.2 加料口的设计：
加料口的结构必须与物料的形状相适应，使被加入的物料能从料斗或加料器中无间断地自由流入，所以本加料口在其右口壁开斜角，一般为 或稍大于此值，加料口的形状（俯视）为矩形，其长边平行于轴线，长度约为（1.3～1.8）*D=（117～162）
2.2.3 机筒与机头的联结方式：
考虑结构简单，制造方便，工作可靠，便于装拆等因素，故采用螺钉联结。
2.2.4 螺杆与料筒的间隙δ：
其大小影响挤出机的生产能力和物料的塑化。δ值大，热传导差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生产效率也不会高。但δ小时，热传导和剪切率都相应提高。但δ过于小，就易引起物料降解，按经验取 ...
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