小型塑料挤出机设计和实现 机械知道专业

小型塑料挤出机设计摘要在我国对外开放之后，国内经济得到较好的发展，效果显著，在经济的持续发展下，各个产业也需要加快脚步迅速发展起来，其中塑料工业便是其中之一。塑料工业在发展中不仅注重品质的发展，同时技术的进步也处于核心地位。在我国特色社会主义的发展中，该工业发挥了不可磨灭的作用。作为塑料工业的主要构成要素，塑料成型机械是生产塑料制品的主要工具，挤出成型就是目前普遍使用的主要方式。本文最先对成型理论、技术参数、辅助设备等主要知识开展叙述，之后对单杆塑料挤出机的功能、具体结构设计等进行充分且深入的分析，最终利用理论和现实相融合的形式对此技术开展后续的叙述和研究。关键词：挤出机；机械设计；塑料工艺。 ABSTRACTOurcountryisstillintheprimarystageofsocialism,buttheeconomicdevelopmentofourcountryisadvancingrapidlyanddevelopingrapidly.Underthepowerfuleconomy,themajorindustriesaredevelopingrapidly,amongwhichtheplasticindustryisoneofthem.Thedevelopmentofplasticsindustrynotonlyfocusesonqualitydevelopment,butalsoadvancesintechnology.InthedevelopmentofsocialismwithChinesecharacteristics,theindustryhasplayedanindeliblerole.Plasticmoldingmachineryisanimportantpartoftheplasticsindustry,andanecessarymeanstocompletetheproductionofplasticproducts.Extrusionisoneofthemostimportantformingmethodsforplasticmolding.Thispapermainlydescribesitsbasicformingprinciple,structurecomposition,maintechnicalparameters,maincomponentsandrelatedcontrolsystemandauxiliarydevice.Onthebasisofexplainingtheworkingprinciple,basicstructureandrelevantprofessionalknowledgeofthesinglerodplasticextruder,itanalyzestheproblemsindepth,combinestheorywithpractice,andfromthemechanism,structureandplasticmoldingtechnology.Thesurfaceisdesigned.Keywords:extruder；mechanicaldesign；plastictechnology；目录TOC\o"1-3"\h\u1.绪论 ④内衬和加料套焊接之后精加工到最终大小。3.5加料装置加料装置是确保物料持续均衡的供应挤出机进而完成持续挤出的关键部分。此装置的科学设计与挑选，对最终产量与质量、职员劳动强度和是否完成生产长久化、规模化等都有密切的关系。加料形式一般是重力与强制加料。因为此次设计熔体材料是粒料，最终使用前者。3.6加热冷却装置挤出机的加热方式一般包含三类：热载体、电阻、电感以上载体加热的主要理论是利用载体进行加热，具有均匀加热的优点，但是其操作缺失独立性，实施起来较为麻烦，所以不被我们采用。除了上述的加热方法，被社会广泛熟知的方法还有电阻加热，它较载体加热具有较多有点，所以被人们广泛使用。在我国经济和科技的迅猛发展下，铸铝加热器渐渐走近我们的生产作业中。它的制造过程顾名思义，其制作原理也是非常简单的，就是将金属置于铝合金中，这样便形成了上述的铸铝加热器。然而这个原理与电阻加热器相差不多，只不过进行了完善。因此，它固然有过去的电阻加热器众多的优点，除了上述的优点之外，因其去除了相应繁杂的结构，其还具有成本低的优点，同时，在改善的过程中，增加的相应构造使其还具有防震和防爆等性能，使加热器的使用寿命大大延长，传热效果大大增强。铸铝加热器最高加热温度较高，为提升此类装置的使用时间，需要采用铸铁或铸铜进行制造。电感应加热时需要通过电磁感应在机筒内形成电的涡流促使机筒发热，进而促使内部物料功能得到全面发挥。上述简单说明了电阻加热的特点，而对于电感应加热，其具有加热塑料的直接性和较小的温度变化等特点，前者大大节省了设备的运作时间，后者因选材精密的原因则使设备的工作耗能更少，大大提高了设备的工作效率，所以在稳定的环境下制造出来的塑料的质量自然高。因上述提到的选材精密的问题，高精密高性能的产品自然降低了设备的耗能，不仅提高了运作效率，在此基础上对于环境对内部结构的保护也是非常显著的。虽然电感应加热有如此多的优点，但是任何事物都是不完美的，所以它的劣势主要为：一是其温度不能达到较高的要求，限制了加工产品的范围；二是其内部构造造成了其体积大，对于材质的需求量较大，增加了设备制造成本；三是其机头的设计感较差，不利于人们的操作；四是其在制造和运输的过程中，拆卸程序复杂，不利于搬运；最后，如果在电阻加热器和电感应加热器中择其一，有时电感应加热的优势却容易被电阻加热器所掩盖。鉴于本设计中需要的加热温度为300度，利用增加铸铝加热器的应用对挤出机实施分段加热。即便电阻加热圈加热到标准温度值会自主暂停操作，然而电阻加热铝元器件温度明显超过料筒，会不断传导热量，造成料筒温度太高，此时要通过风机冷却。3.7传动系统装置3.7.1驱动功率的确定通过大量研究与分析后进一步发现，挤出机驱动功率受多方面因素影响，尽管截止到当前，仍未探索出切实可行的方法对其驱动功率进行客观确定，不过可通过经验公式进行综合评估，然后再进行确定。N=KD2n （3-3上式中表示的是挤出机的驱动功率，单位为；是指螺杆直径，单位为；则是指其转动速度，单位为；是指由研究者在研究过程中所得出的系数数据。结合统计数据分析，对于螺杆直径没有超过的挤出机而言，它的系数通常取值为；由此将这些数值套入上式（2-1），就可获取到驱动率的确定值，即7.17kw。3.7.2挤出机的转速要求及调速范围在实际生产中，对挤出机速度提出了两方面要求，具体如下：一是无级调速，其目的在于提高挤出质量和设备的整体协调性；其次是速度大小，为了在整个设备的运作过程中能够稳定的运作。这里的速度大小有一定的限度即最高速度和最低速度之间的差个，这便构成了其速度范围。之所以对其速度范围有这么高的要求，是因为不同的速度会产生不同的效果，这对整个设备的运作产生很大的影响，为了使设备正常运作，必须调至合适的转速。挤出机的最高速度表达式为，在通常情况下，挤出机的速度范围是出于1：10的范围内，所以，根据比例得知其最低速度表达式为。3.7.3挤出机的传动系统的组成挤出机的传动系统主要由四部分构成，一是原动机，二是调速装置，三是减速装置。而在本研究中，传动系统的构成主要包括电机、减速箱及皮带这三部分。就传动链而言，它的构成次序具体表现为电动机皮带减速箱双键螺杆（1）电机的选择因为相较于常规的挤出机，挤出机对电机功率性提出了高要求，通过上文求出的驱动功率，初定为。在本设计中，选用性能相对稳定的三相异步电动机，即。表7电机的主要技术参数电机型号额定功率Kw满载转速rmp满载电流A功率因素重量kg7.5144015.40.8581（2）减速器的选择电机和螺杆之间的传动比表达式：减速箱传动比表达式：，皮带轮的传动比表达式：通过上述的数据分析得出的结论，在此项设计中，减速箱应选择塑料挤出机专用齿轮箱。整个设备的设计都符合圆柱齿轮减速箱的要求。这个减速箱具有精密材质的特点，不易损害，耐用性强且加工过程也是非常注重品质的，因此其才具有高精密度的性能和高硬度的优点。除了上述的高精密度等有点，其还安装了超强耐力的承受装置。其次，该装置也是我国数一数二具有高质量的材质。最后，该设备虽具有如此多的内部构造，但是其整体外形却小巧，工作效率自然极高。拥有如此多的特点和性能，该设备的性能已经处于国际发展的前列，从而可以支持国货，减少进口产品量，该设备的减速箱型号为ZLYJ146-20。表7ZLYJ146-20-Ⅰ减速器的主要技术参数产品型号公称传动比公称转速许用输入功率输出扭矩输入输出ZLYJ146-20-Ⅰ201000508.1115493.8皮带传动设计公式（过程）电机功率，转速，皮带传动比已确定功率便可由此求出在本设计中，，因此（3-32）选用带的带型以和为依据，选用型窄型带（3）其中带轮的基准直径表示为，带速表示为先定验算带速 （3-33）由于，因此带速最佳。求出大带轮的（3-34）上式中，表示的是弹性滑动系数对进行圆整处理，即。（4）实际传动比（3-35）（5）初步设定中心距 （3-36） （3-37）初步设定中心距（6）确定带基准长度 （3-38）取（7）实际中心距a （3-39）装置时期最低轴间距（3-40）紧张或补偿伸长时期，最大轴间距 （3-41）（8） （3-42）单根带传递的额定功率在全面带型以及等相关因素之后，决定在全面分析传动比影响之后确定额定功率的增量带的根数（3-43）--，在综合考虑之后决定之后取值为--，在综合考虑之后决定之后取值为，即表明要使用根带（12）带的初拉力（3-44）QUOTE--V带单位长度质量，取m=0.07kg（13）有效圆周力(3-45)作用在轴上的力（3-46） （3-47）基于以上分析，本文决定带型号选择为。3.8.1V带轮的结构尺寸（1）因带轮的线速度较小，故可以采用HT200。（2）小带轮的结构形式:根据带型SPZ和小带轮基准直径dd1,在认真阅读并查阅机械设计手册之后，本文决定采用实心结构的小带轮孔径和其直径偏差如下所示（3-48）小带轮轮毂直径dd1=1.8~2d=2×38=76mm（因电机的伸出轴长度为80mm,所以小带轮的长度是：以下的数据均为挤出机的所应用的基准数据和通用数据：（第一沟槽对称面至端面距离最小值） （轮缘厚度最小值）图8小带轮的结构图（3）大带轮的结构形式:以下的数据均为挤出机的所应用的基准数据和通用数据（有些数据重复于上述数据，不再做另外解释）其中减速箱的输入轴直径数据是那么通过计算得出偏差通过三角皮带和，根据所学知识和相关资料，我们在这款挤出机中使用了腹板式大带轮，腹板厚度大带轮轮毂直径因减速箱的输入轴的伸出长度为,所以取大带轮长度大带轮轮槽截面尺寸数据： 小带轮轮宽小带轮外径图9大带轮结构图带轮的工艺要求：必须要保证轮槽工作面平滑完整，不能出现任何砂眼或者气孔；此外，各个轮槽间距的偏差总值必需控制在以内，任意两槽的基准直径差也应控制在以内。3.9螺杆尾部平键的强度计算减速箱和螺杆尾部之间是通过平键实现有效连接，平键载荷是一种轻微冲击，其许用挤压应力为。平键传递的扭矩（3-50）采用型平键，其主要参数如下：宽度高度长度键和轮毂键槽的接触高度工作长度螺杆尾部轴的直径QUOTE综上，单个平键的挤压强度相对较小，鉴于偏差过高，所以本文决定选用双键，两个平键分布于沿周向的方向上。双键的工作长度，故符合设计要求。即键结论挤出机是塑料行业最基本的加工机械，挤出机的发展水平直接影响塑料产品的质量。本设计的要求是设计出能够加工聚苯乙烯，由于聚苯乙烯的特殊性能要求设计单螺杆挤出机。这就要求我们对普通单螺杆的设计要有足够的掌握。本设计完成了单螺杆挤出机的主要构件的设计，通过在对其设计的过程中，在很多构造方面我们采取了不同于旧时挤出机的内部构造，这样既顺延了旧时挤出机的优点，又增加了较为完善的构造，降低了能耗，从而对于挤出机的产出效率具有非常有利的影响，这才是我们此项设计最为核心的目标。通过一系列的分析和计算，提高了加料段的固体输送率，挤出机的产量得到大幅度的提高。本设计只是对挤出机主要构件做了理论上的分析和计算，实际生产中该挤出机的这些构件能否实现，还需要做进一步的实验验证。参考文献[1]濮良贵，纪名刚主编.机械设计.第9版.北京:高等教育出版社.2013.5[2]郭克希，王建国.机械制图.第2版.北京:机械工业出版社,2009.8.[3]左健民.液压与气压传动.第4版.北京:机械工业出版社,2007.5.[4]王伯平主编.互换性与测量技术基础.第4版.北京:机械工业出版社,2013.9.[5]刘鸿文主编.材料力学.第5版.北京:高等教育出版社,2011.1[6]孙恒，陈作模，葛文杰主编．机械原理．第8版．北京：高等