1、目 录第一章 设计方案的初步确定 .11.1 工作原理 .11.2 螺杆设计 .21.2.1 机构设计以及主要工艺参数的确定 .21.2.2 螺杆的消耗功率与电机的选择 .31.2.3 螺杆的强度校核 .4第二章 机筒设计 .72.1 加热冷却通道的设计和校核 .72.1.1 加料段机筒 .72.1.2 中间段和挤出段机筒 .72.1.3 机筒的强度校核 .82.2 装配应力的计算 .102.3 合成应力的计算 .112.4 机筒上销钉的布置 .122.5 机筒上各处联接螺栓的校核 .12第三章 销钉设计 .143.1销钉的初步设计 .143.2销钉具体尺寸的设计 .14第四章 齿轮减速器的设
2、计 .164.1传动部分的设计参数的选取计算 .164.2齿轮传动计算 .194.2.1 高速级齿轮传动的校核计算 .194.3轴及轴承的的计算与校核 .294.3.1 各轴轴径的初步估算 .294.3.2轴的具体结构设计 .304.3.3 各轴的强度校核 .324.4轴承的校核 .424.5 各轴上的平键校核 .494.6联轴的选择 .50第五章 螺杆与低速轴连接的部分计算与校核 .515.1 花键的选择与校核 .515.1.1 低速轴带花键部分的强度校核 .515.1.2 推力轴承的选择与校核 .52结论 .53参 考 文 献 .54致 谢 .55摘要本设计介绍了销钉冷喂料挤出机的总体结构
3、设计。在挤出机设计的过程中，主要介绍电机的选择，减速机构的设计与校核，螺杆的设计如长径比、加料段、塑化段、挤 出段的分配，还有机筒的设计和冷却水道的安装。减速机构是挤出机的核心部分，其组成零件的选择在下面有详细的介绍。该挤出机适用于冷喂料的挤出，制品可以分为成品和半成品，胶料在机筒内停留时间较长，因此需要有很好的冷却装置，并且在机筒上钻冷却水道，用来减少胶料在挤出过程中产生的热量。应该值得注意的是销钉在机筒上的位置，避免与冷却水道相干涉。关键词： 销钉冷喂料挤出机； 减速机； 螺杆； 机头AbstractThe aetioporphyrin design recommended the air
4、-cooling hello material cotter nail machine the tube to extrude the machines universe construction the design. In the extrusion machine design process inter, cardinal recommend the design of the electrical engineerings select, decelerate mechanism with adjust the design of the riboside, screw such a
5、s lengthways diameter ratio, charge zone, extrusion zone of allotment. The decelerate mechanism is which extrude machine the select of the core division, parts of its composition the presentation of the hereunder possession detail.The extrusion, product that said extrusion machine be applicable to t
6、he air-cooling hello the material can is divided into the completed product sum the semiproduct, glue material in the machine tube inside the staying time is longer, thereupon the requirement have the good cooling apparatus, and reduce the glue material in the extrusion process inter calorific value
7、 that produce. Key word: Air-cooling hello material cotter nail machine tube extrusion the machine screw machine of the machine decelerate principal.前言螺杆挤出机已有 100 多年的使用历史，由于其生产能力高，挤出班成品均匀密实，尺寸准确，更换品种容易，而且较容易实现工艺过程的连续化，自动化，因此在橡胶加工过程中得到日益的广泛的应用。在今天，螺杆挤出机更是向节能，高效，而且操作方便的发展方向。销钉挤出机是 70 年代中期在国际上出现的新一代冷喂料
8、挤出机，它一出现就由于其优点二逐渐成为冷喂料挤出机的新发展。与传统的冷喂料挤出机相比它的优点：挤出量大，排胶温度低，能量单耗低，单位挤出量的成本低。它的结构特点：在机筒的一定部位上装有数排沿机筒圆周方向排列的销钉，销钉直接伸入螺杆的落槽中，在相应的机筒的销钉的位置上螺杆在圆周上切成圆环槽，环槽深度即为螺槽深度在螺杆旋转是由于销钉的作用，加强了对胶料的捏练作用。当胶料在螺槽中呈现环型螺旋状流动时，在其中必然形成一个混合较差的核心，每单核心通过销钉时，便会向销钉左右分流。螺杆每转一周，胶料便会受到（6-10）个销钉的多次分割和搅拌，从而强化捏练，加强了加料在螺杆的螺纹槽中的流动，有利于提高产量，由
9、于胶料在普通冷喂料挤出机的螺纹槽中运动时，受到机筒内壁摩擦阻力的影响产生回流的作用，从而减低了排胶量。而销钉挤出机的销钉起到阻挡胶料回流的作用，从而提高排胶量，降低了能耗，与此同时，在挤出的过程中，由于销钉插入胶料的中间，有利于胶料中热量的导出，有利于降低排胶温度，从而是螺杆的转速有可能进一步的提高，进一步提高产量。由于销钉挤出机的自身的结构特点，在其使用过程中，也有一定的缺点，如作为重要件的销钉在胶料挤出过程中将会受到比较大的弯曲和剪切应力，加之销钉材料，胶料以及意外破坏脱落或其他物品掉入胶料中易引起销钉断裂，弯曲，若不及时发现并且停机处理，会导致螺杆，机筒或整个机台损坏。为防止出现上述情况
10、，就要定期地检查销钉的情况，检测维修比较麻烦（如果一个销钉出现麻烦，就必须将全部的销钉拆出，才能拉出螺杆。 ）操作费用也相应增加。尽管如此，销钉冷喂料挤出机仍有广泛的前景。沈阳化工大学学士学位设计说明书 第一章 设计方案的初步确定1第一章 设计方案的初步确定此次设计的挤出机适应与橡胶的冷喂料挤出机，挤出的成品可直接作为成品或半成品。由于是冷喂料挤出机的长径比要相应的取大，故胶料在机筒内的时间也相应的增加，同时螺杆和机筒要受到较大的轴向力，从热平衡的角度考虑，为使挤出机吃料性能增加，对挤出机的加料段要进行加热，故在机筒上应加加热通道，并采用蒸汽加热；在塑化段和挤出段要进行冷却，又由于在此两段机筒
11、上沿径向排列有销钉，故在机筒上横向开沟槽。在销钉间隙处依次开槽与相临两周向沟槽相通，采用端面密封，循环，并采用水冷。在螺杆中心钻水孔（采用端面密封）,并在中心插入通水管，管中通入冷水，冷水在螺杆前段冷却，螺杆升温后，在螺杆后部加料段放热。对螺杆加热，完成加热冷却过程，从受力角度来说螺杆受力较为复杂，故采用较好的材料并做完整式结构，同样机筒也要承受较大的摩擦，但为了节省贵重金属，故将机筒做成双筒结构，内筒采用耐磨材料而且可以更换，外筒采用普通材料制成。本次设计的挤出机对传动部分的要求：可以调整螺杆转速（最好是无级调速）并且是传动系统的工作特性满足挤出机的工作特性，而挤出机的工作特性为恒扭矩工作特
12、性。另外再考虑传动效率、成本，制造的难以和控制操作的复杂程度，根据直流电机的优点，本设计的传动部分采用直流电机无级调速机构。本设计的挤出机的机头部分不是本设计的重点，机头可根据产品结构自行安装。挤出机的销钉的加工和安装，是本次的设计的重点。整个机台的布置情况如下：直流电机（平键）联轴器（平键）齿轮减速器（平键）挤出系统螺杆轴向力的封闭传导路线如下:螺杆止推轴承轴承座箱体联接螺栓机筒联接螺栓机头胶料螺杆1.1 工作原理直流电机通过减速机构将转速和扭矩传递给螺杆，而胶料加入胶料口后，在旋沈阳化工大学学士学位设计说明书 第一章 设计方案的初步确定2转螺杆作用下，胶料被搓成团状沿螺槽滚动前进。因螺杆的
13、剪切压塑和搅拌作用，胶料受到进一步的混炼和塑化，呈现出粘流态以一定的压力和温度通过机头得到所需一定形状的制品。1.2 螺杆设计螺杆的材料为 38CrMoAIA,螺杆基本上分为三段：加料段，塑化段和挤出段，销钉安装在塑化段（中间段）和挤出段上。1.2.1 机构设计以及主要工艺参数的确定螺杆直径：120mm螺杆长度及其各段长度的分配：根据工艺要求和资料显示去长径比为14，L=12014=1680mm，将各段长度分配为，加料段 L1=560mm,中间段 L2=700mm ,挤出段 L3=420mm螺纹头数：加料段为双头螺纹，且加单螺纹沟槽，中间段和挤出段为双头螺纹螺杆几何压缩比 ：一般冷喂料挤出机的
14、压缩比为 1.7-1.8 故取 1.8螺纹导程 t 和螺纹升角 加料段：双头螺棱，宽取（0.06-0.08）D=7.2-9.6 故取 8mmt=（0.6-1.5）D=72-180 故取 150mm=21.71 弹头沟槽：宽取 22mm，导程 t=55mm中间段和挤出段:双头螺棱 宽取 8mm 导程 t2=t3=80mm, 2= 3=13.45落槽深度 H：加料段：螺棱 H1=（0.125-0.17）D=（15-20.4）取 18mm沟槽为 8mm 中间段和挤出段 H 2=H3=18mm沈阳化工大学学士学位设计说明书 第一章 设计方案的初步确定3螺纹断面形状：取矩形断面，推料表面与螺杆根径用小圆
15、弧 r1=6mm,过渡螺纹背面，有较大的过渡圆弧 R=12mm螺杆头部形状：取圆头杆头螺杆与减速器低速轴的联接方式：采用花键联接，设计与校核见后面的计算螺杆上的沟槽：在塑化段和挤出段上，与机筒销钉对应的位置上揩油周向沟槽，沟槽宽度比销钉直径大 4-6mm。1.2.2 螺杆的消耗功率与电机的选择功率的计算：N=D3(L/D)nk10-5 KW （1-1）式中 D=120mm=12cmL/D=14n 临 =424/(D-1/2)r/min=122.398r/min （1-2）n=(0.1-0.7)n 临 n 取 40r/minK=0.005-0.067， K 取 0.06故 N=123144061
16、0-5 N=58.06KW选择电机国产冷喂料销钉冷喂料挤出机的主要性能参数的类比电机功率 P d=Pw/ a 式中 pw=58.06 KW a = 13 2 3 3=0.9630.9930.97=0.84Pd=69.12KW 故取 75 KW沈阳化工大学学士学位设计说明书 第一章 设计方案的初步确定4确定电机的转速：根据有关材料推荐的传动比合理范围即二级圆柱齿轮减速器i=8-40.故电机转速的可选范围：nd=n 螺杆 i=40(8-40)=320-1600r/minnd为 1000r/min 按工作要求和条件：选用直流电机查机械手册得：选 Z4-225-31 额定电压 440V 额定电流 22
17、7A额定转速/最高转速为 1000/2000 转效率 =88%1.2.3 螺杆的强度校核剪应力的计算： /MnWN/mm2 Mn=9550000Nmax/nmax Nmax电机最大功率 n max螺杆最大转速 取 0.7-0.8Mn=955000090/500.7=17190000 N.mmWn=/16d 13 (1-4)d1为螺杆根径 为内孔径/螺纹根径d1为 120-218=84mm 取 40Wn=/1684 3 (1-（40/84） 4)=110337 mm3/MnW=17190000/110337=136 N/mm2压应力计算：沈阳化工大学学士学位设计说明书 第一章 设计方案的初步确定
18、5/yPF N/mm2P-胶料对螺杆的轴向作用力 N；F-截面断面积 mm2P=200F1 F1 为螺杆外径投形面积 cm 2 =200/412 2 =22608NF=/4d 12 =3.14/4842=5539mm2y=22608/5539=4.1N/mm2弯曲应力的计算最大的弯曲应力在螺杆中部 =Mmax/WzMmax=GL/2 G 为螺杆伸出的重量 N，L 为伸出长度，=7.9103 Kg/m3G=/8(D 2+Ds2)L/D127.910-3 =3.14/8(144+72.56)14127.910-3=111.77Kg Mmax=111.771680/2=93887 N.mmWz=/32(d 13(1-4)=3.14/32843(1-4)=1/2Wn=55169mm3G=Mmax/Wz =1.7N/mm 2强度计算：按第三强度理论计算 螺杆材料 38CrMoAlAz=2()4dy（1-3）= 224.1736=272N/mm2
