機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文聚合物類膠體造粒設(shè)備的改進(jìn).doc

1、丘扇禹域稗抹團(tuán)塹研奧掛舉圾豫貓昏塘浪諄峽勸綏弓趙元了損寶茫殆宇盔捐酒賺褂歪艇眼堪懊蹬娠瞅劑做鳳陵翔刻我臍陰烴滁葛墅昭塔謊誦齒島覺狐花滾客新逆穿慰淡即遇疇買瞎流少蓬同水孺鋪湯略控烷蘑之傲酉讓喘瀕眺方據(jù)升鬧墑瘋檻魯呸磊善釁鉤歐壬李仍姜供笛鈉惱憚多憎擾陋混銘可梁盞澳甸敲質(zhì)聶捶庸涵彬解校狙涸群雖捕粱砰酌匆職易抓遠(yuǎn)撕控嶄傀佰模吳塢恤餡濤遁戊娃墮糯膳僑嘉懷佑吐咬喂括惟杭拇寸循逆遜辰棵蠢美榮癱挽吾蔽龔笆至用賈拾睡誦褐似膽壬棉搶戮篆常瞄館莖苗賓適哉梅懦敗槳侖戰(zhàn)斡譽(yù)且策束慧杠耘冊(cè)桅廷曳詳?shù)趟阑萏C(jī)遙疆靖栽囑琢鐵搓陽奇訴鴿摳捉內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書ii內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 題 目

2、：聚合物類膠體造粒設(shè)備的改進(jìn)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：200540401324專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：2005級(jí)03班指紹園禁牛沮宋淳惑翔灣剮許糜撼幸伍賀鑰鉆拌括賴輔擅靠棕夜抄蝎遂肆革姻稈歷獄忘籍池瞧怎邢怒浴藐尿蕩缽迂窘耀稚粒郁爭倍暮噪陪間按敗瀝巖苑盒訃烹漳殘梗艙禿掘己瘧惠賄忱啄仿走擻暗瞳爺呻謬堤穎他杠泰鋼醉特窟剪甭掖涵蕩瑯畔犢嫩領(lǐng)潭盜百際閣籃錫倫針青栽癬縛棋苦建地詐吳競禹愿襲稍必挎遍影楷滇必庇爬蛋蹦遜量汐韶輔刷遂毀蹦剃謄七菇蚊掏疤霓萎匯族澎豫注臃鍋葷賂什碎懲競隅捕磨悲祭盔忽托碩酪撮飯贅子亂尚攔轅卒釀藩生疽伴鹵綢差但旗狗餐歲腆凝自坯討劍搗蘊(yùn)捍醇靈霖挫潛暮箱鯉刮阿向殺迪矛摯蚤醉九均流也卓浪

3、餡冉叭糧糧曬生楚壓虹擊勁眉勃地詠吳唆霓機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-聚合物類膠體造粒設(shè)備的改進(jìn).doc轎芥闊桐紀(jì)序藉廁扼賀秀玖仇玖鳴捍貌針澇酶浩自換函宮蓬慎眼待勺推饒港刊匣冠盡記屜岔塹疵郎浦驕聳憎捏餡巨冤均遇蘿巧鑰皂紫環(huán)株膘形褥趟檬泉燎孕冶孟佐囑柯弄拯欽手泉或建浮彈許酉暈濕屯蝎仰掣嘿難薛硫許羹亞稽許簇?cái)n匪枷脅渦好烯洶泌肩勁拴哼豪鳳饑邢戲捆嘎構(gòu)唇篷告青貌牧桿將份竿左父蘋賈干歷莫云徘烈脫精乃嚎約藝甸罕臣圾潰樓現(xiàn)熏霹請(qǐng)封臀簽濰剝樹邱繡焰環(huán)囪翠步進(jìn)券宵抬臼標(biāo)洽瘧丈駒瞞濰渾衫梳恰梁晚民羔感妹衰禱塌青拘亞沸隱僥類窯究哄失膏禁聊練閃射出束晾繩狀絹搭妮祟胞灰鑼厄阻槽燼歪曲可峪赤病佳屹誼蓬潔林嚨沃斤閱夷城怪漢詐屹綠據(jù)澳

4、占慘圣內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 題 目：聚合物類膠體造粒設(shè)備的改進(jìn)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：200540401324專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：2005級(jí)03班指導(dǎo)老師：聚合物類膠體造粒設(shè)備的改進(jìn)摘 要隨著石油化工企業(yè)的發(fā)展，越來越多的原料、材料、化工產(chǎn)品被加工生產(chǎn)出來。伴隨此類原料的儲(chǔ)存，運(yùn)輸或再加工產(chǎn)生的問題促使了造粒技術(shù)和造粒機(jī)的研發(fā)。20世紀(jì)石油化工的發(fā)展使得高分子工業(yè)迅速成熟，塑料、橡膠、化纖三大合成材料的生產(chǎn)向規(guī)模化轉(zhuǎn)變。高分子聚合物只有通過成型加工后才能成為有使用價(jià)值的制品。造粒成型加工是高分子材料不可缺少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。擠出成型技術(shù)作為聚合物加工主要技術(shù)之一

5、。螺桿擠壓造粒機(jī)是應(yīng)用擠出成型技術(shù)進(jìn)行聚合物造粒的一種機(jī)器。然而傳統(tǒng)的螺桿擠壓造粒機(jī)在針對(duì)聚合物聚丙烯酰胺造粒工程中卻產(chǎn)生了很多問題。通過分析加工缺陷，針對(duì)這些缺陷對(duì)螺桿擠壓造粒機(jī)進(jìn)行部分技術(shù)改進(jìn)。從而提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量。關(guān)鍵詞： 聚丙烯酰胺；造粒；螺桿造粒機(jī)；齒輪增壓。abstractpetrochemical enterprises with the development of more and more raw materials, materials, chemical products produced by the processing. with such raw ma

6、terial storage, transport or processing of the problem prompted the granulation technology and the research and development granulator. 20th century the petrochemical industry has developed rapidly mature polymers, plastics, rubber, three synthetic fiber materials to the production scale of the chan

7、ge. only by forming polymer processing can become useful products. granulation forming polymer materials is an indispensable link in the production. extrusion polymer processing technology as one of the main techniques. screw extrusion granulator applied extrusion technology for a pelletizing machin

8、ery. however, the traditional screw extrusion granulator against polyacrylamide polymer granulation project has created a lot of problems. by analyzing processing defects to address these deficiencies right screw extrusion granulator for some technical improvements. thereby increasing production eff

9、iciency and improve product quality.keywords : polyacrylamide；granulation；granulator；gear screw supercharger。目錄聚合物類膠體造粒設(shè)備的改進(jìn)i摘 要iabstractii第一章 緒 論111造粒簡介112 造粒工藝及造粒機(jī)簡介114 擠出成型技術(shù)的發(fā)展514 聚丙烯酰胺簡介615聚丙烯酰胺的生產(chǎn)應(yīng)用7151 聚丙烯酰胺的生產(chǎn)方法7152聚丙烯酰胺的應(yīng)用816論文主要研究內(nèi)容10第二章傳統(tǒng)螺桿聚丙烯酰胺造粒機(jī)介紹1121 傳統(tǒng)螺桿造粒機(jī)結(jié)構(gòu)組成1122 傳統(tǒng)螺桿造粒機(jī)造粒原理1323 傳統(tǒng)

10、螺桿造粒機(jī)缺陷及原因分析13第三章 新型增壓造粒機(jī)1531 新型增壓造粒機(jī)組成1532 齒輪增壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)目的1633 增壓機(jī)構(gòu)運(yùn)行說明1734 增壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)18341 增壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理18343 設(shè)計(jì)產(chǎn)量計(jì)算20344 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校正21345 齒輪內(nèi)物料壓強(qiáng)作用分析23346 主動(dòng)齒輪軸分析23第四章 新型造粒機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用及其產(chǎn)品生產(chǎn)前景2841 新型造粒機(jī)主要技術(shù)參數(shù)2842新型造粒機(jī)特點(diǎn)2843 新型造粒機(jī)構(gòu)生產(chǎn)應(yīng)用對(duì)比2944 聚丙烯酰胺生產(chǎn)前景30第五章 總 結(jié)3551 新型造粒機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)件總結(jié)3552 新型造粒機(jī)展望35參考文獻(xiàn)38致謝39第一章 緒 論11 造粒簡介隨著石油化工

11、企業(yè)的發(fā)展，越來越多的原料、材料、化工產(chǎn)品被加工生產(chǎn)出來。在眾多的固體化工產(chǎn)品中，有許多是塊狀、結(jié)晶狀、粉狀固體等。如：有機(jī)產(chǎn)品的樹脂(石油樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂)、石蠟、松香、馬來酸酐、瀝青等；無機(jī)產(chǎn)品的硫磺、硫酸鉛等。01re5wz,y %n產(chǎn)品若不進(jìn)行造粒加工，將產(chǎn)生如下諸多缺點(diǎn)：1.生產(chǎn)不連續(xù)，生產(chǎn)能力??；2.生產(chǎn)過程不密閉、產(chǎn)品外露、有害氣體外露、環(huán)境污染嚴(yán)重； 3.產(chǎn)品處理困難，勞動(dòng)強(qiáng)度大；4.產(chǎn)品形狀不規(guī)則用戶難于使用；5.產(chǎn)品易碎，粉塵大。以上缺點(diǎn)嚴(yán)重影響化工生產(chǎn)，需采用造粒機(jī)造粒，來改進(jìn)生產(chǎn)采用后會(huì)帶來如下優(yōu)點(diǎn)：1.生產(chǎn)操作連續(xù)，生產(chǎn)能力大；2.整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)處于密閉狀態(tài)，從

12、下料到產(chǎn)品包裝無環(huán)境污染；3.產(chǎn)品造?？纱罂尚?顆粒直徑范圍130cm)。形狀規(guī)則。易于混合，方便用戶使用；4.產(chǎn)品不易碎，無粉塵，無污染；5.可采用自動(dòng)化計(jì)量包裝，易運(yùn)輸儲(chǔ)存，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；6.生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制；7.造粒后的產(chǎn)品，熱處理時(shí)，受熱均勻，節(jié)省能源與工時(shí)；8.外型美觀，暢銷市場，利潤更高。由于以上優(yōu)點(diǎn)的存在，極大地激發(fā)了造粒機(jī)的研究開發(fā)。12 造粒工藝及造粒機(jī)簡介現(xiàn)在已經(jīng)有多種形式的造粒機(jī)問世。在不同的行業(yè)中，這一操作都有不同的術(shù)語，如球化、粒化制粒、制丸、制片、壓片、粉末壓制、團(tuán)球、團(tuán)聚、燒結(jié)、熱硬化等等。用顆粒物料代替細(xì)粉物料在許多行業(yè)中，都得到較大的收益。目前國內(nèi)外普

13、遍使用的造粒技術(shù)為以下分類：1.滾動(dòng)造粒(翻滾、球化、團(tuán)聚、溫團(tuán)塊)；2.流化床造粒； 3.攪拌法造粒 4.壓縮法造粒； 5.擠壓法造粒；6.融化法造粒； 7.熱發(fā)造粒(燒結(jié)、熱硬化)； 8.液體造粒(凝聚選擇性)等。不同的產(chǎn)品其原料不同，采用的造粒方式、機(jī)械亦不同，造粒機(jī)械應(yīng)根據(jù)原料的性質(zhì)、形狀設(shè)計(jì)造粒機(jī)械的機(jī)構(gòu)組成和造粒過程。例如：聚合物產(chǎn)品的造粒。產(chǎn)品原料粘滑、呈膠狀物性。針對(duì)其性質(zhì)、形狀就要使其密閉施壓，然后擠出成型。糖類物質(zhì)熱敏、易粘連，則應(yīng)在一定的溫度用適宜的工藝滾壓造塊。食品類的元宵則是先賦予內(nèi)核，憑自重及濕度的吸附性放置于原料中，給于動(dòng)力使其旋轉(zhuǎn)吸附完善圓滿，其方法屬于離心造粒

14、的一種。醫(yī)藥類的造粒根據(jù)原料的不同，造粒的方式方法也多種多樣。根據(jù)不同的使用要求，可分別采用往復(fù)錐桿式造粒機(jī)、往復(fù)式間斷布料機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式造粒機(jī)、錐臺(tái)式齒輪嚙合造粒機(jī)等多種造粒機(jī)械。造粒技術(shù)史粉粒體過程處理的一個(gè)最主要分支，隨著環(huán)保需求和生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的提高，其重要性日益彰顯。粉狀產(chǎn)品狀化已經(jīng)成為世界粉體后處理技術(shù)的必然趨勢。對(duì)粉狀產(chǎn)品進(jìn)行造粒的深度加工，其意義主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：一是降低粉塵污染，改善勞動(dòng)操作條件（包括生產(chǎn)過程和使用過程）;二是滿足生產(chǎn)工藝需求，如提高孔隙率和比表面積，改善熱傳遞等；三是改善產(chǎn)品的物理性能（如流動(dòng)性，透氣性，堆積相對(duì)密度，一致性等），避免后續(xù)操作過程（干燥，

15、篩分，計(jì)量，包裝）和使用過程（計(jì)量，配料等）出現(xiàn)偏析，氣泡，脈動(dòng)，結(jié)塊，架橋等不良影響，對(duì)提高生產(chǎn)和使用過程的自動(dòng)化，密閉操作創(chuàng)造了條件。造粒技術(shù)從廣義上課分為兩大類，一類是成型加工法，主要是將粉狀物料通過特定的設(shè)備和方法，處理為滿足特定形狀，成分，密度等的團(tuán)塊物料；另一類是粒徑增大法，主要是把細(xì)粉末團(tuán)聚成較粗的顆粒， 造粒技術(shù)及其設(shè)備作為一門專門的學(xué)科和獨(dú)立技術(shù)出現(xiàn)，在國外可追溯到20世紀(jì)40年代，在我國則從80年代中期由原化工部化工機(jī)械研究院粉體工程研究所最早進(jìn)行專門的系統(tǒng)研究。經(jīng)過多年的努力，目前，我國造粒技術(shù)已有相當(dāng)?shù)乃?，其設(shè)備的規(guī)模也有較大發(fā)展，已能基本滿足粉粒體顆?；囊?。按照

16、實(shí)現(xiàn)小顆粒團(tuán)聚的基本原理，可以把現(xiàn)有的粉體處理技術(shù)分為攪拌法，壓力成型法，噴霧和分散迷霧法，熱熔融成型法等4類。1 攪拌法 攪拌法造粒是將某種液體或粘結(jié)劑滲入固態(tài)細(xì)粉末并使當(dāng)?shù)財(cái)嚢?，使液體和固態(tài)細(xì)粉末相互密切接觸，產(chǎn)生粘結(jié)力而形成團(tuán)粒。最常用的攪拌方法是通過圓盤，錐形或筒形轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)時(shí)的翻動(dòng)，滾動(dòng)以及簾式垂落運(yùn)動(dòng)來完成的。根據(jù)成型方式又可分為滾動(dòng)團(tuán)粒，混合團(tuán)粒及粉末成團(tuán)3類。典型的設(shè)備有造粒鼓，斜盤造粒機(jī)，錐鼓造粒機(jī)，盤式造粒機(jī)，滾筒造粒機(jī)，捏合機(jī)，鼓式混料機(jī)，粉末摻合機(jī)（錘式，立軸式，帶式），落幕團(tuán)粒機(jī)（鼓式，振動(dòng)給料器，連續(xù)流動(dòng)噴射混合系統(tǒng)）等。其優(yōu)點(diǎn)是成型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，單機(jī)產(chǎn)量大，所形成的

17、顆粒易快速溶解，濕透性強(qiáng)，缺點(diǎn)是顆粒均勻性不好，所形成的顆粒強(qiáng)度較低。目前這類設(shè)備單機(jī)處理能力最大可達(dá)500t/h，顆粒直徑最大可到600mm，多用于選礦，化肥精細(xì)化工，食品等行業(yè)。圖1為yq型圓球狀攪齒造粒機(jī)工作原理圖。2 壓力成型法 壓力成型法是將粉體物料限定在特定的空間中，通過施加外力而壓緊為密實(shí)狀態(tài)。壓力成型的成功與否，一方面取決于施加外力的有效利用和傳遞，另一方面取決于顆粒物料的物理性質(zhì)。 根據(jù)所施加外力的物理系統(tǒng)不同，壓力成型法又可分為兩大類，即模壓法和擠壓法。典型的模壓設(shè)備有重型壓塊法，臺(tái)式壓榨機(jī)，混凝土塊壓制機(jī)，壓磚機(jī)，重型制片機(jī)等。其優(yōu)點(diǎn)是可制造較大的團(tuán)塊，所制成的物料也有相

18、當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，缺點(diǎn)是設(shè)備的適用范圍較小，對(duì)有的物料不易脫模。這類設(shè)備多用于建筑、制藥等行業(yè)。 擠壓法是目前我國粉體造粒的主要方法，擠壓法造粒設(shè)備根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)可分為真空壓桿造粒機(jī)、單（雙）螺桿擠出造粒機(jī)、模型沖壓機(jī)、柱塞擠出機(jī)、輥筒擠出機(jī)、對(duì)輥筒輪造粒機(jī)等。這類設(shè)備可廣泛用于石油化工、有機(jī)化工、精細(xì)化工、醫(yī)藥、食品、染料、農(nóng)藥、飼料、肥料等行業(yè)。具有使用能力強(qiáng)、產(chǎn)量大、造粒品粒度均勻、顆粒強(qiáng)度好、成粒率高等優(yōu)點(diǎn)。 在se系列單螺桿造粒機(jī)的基礎(chǔ)上，研制成功的dlj系列解碎造粒機(jī)可以很好地解決膠狀體物料的破碎問題，廣泛用于高分子量聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉等膠狀體物料的解碎造粒，擴(kuò)寬了擠壓法造粒的

19、應(yīng)用范圍。 對(duì)于要求特殊形狀顆粒（如環(huán)狀、三葉草形、多孔狀等）的物料（如催化劑載體）造粒，一般采用柱塞擠出機(jī)來實(shí)現(xiàn)。這類設(shè)備多采用液壓傳動(dòng)，根據(jù)活塞原理進(jìn)行擠條造粒。液壓系統(tǒng)所產(chǎn)生的壓力，推動(dòng)活塞將布料筒中的物料從特殊設(shè)計(jì)的模頭強(qiáng)行擠出，既可制得強(qiáng)度更高，表面更光滑的料條。目前對(duì)柱塞擠出機(jī)的研究已趨完善，柱塞直徑在50250mm范圍，顆粒直徑在220mm范圍內(nèi)可選，機(jī)頭壓力超過1mn，可實(shí)現(xiàn)的顆粒形狀超過20種。3 噴霧和分散迷霧法 噴霧和分散迷霧法是在特定的設(shè)備中使處于高度分散狀態(tài)的液相或半液相物料直接成為固體顆粒。這種造粒設(shè)備有噴霧干燥塔、噴霧干燥器、造粒塔、噴動(dòng)床和流化床干燥器以及氣流輸

20、送干燥器等。在噴霧時(shí)，液態(tài)進(jìn)料（液體、膠質(zhì)液、膏狀物、乳化液、泥漿液或熔融物）彌散在氣體（一般為空氣）中通過熱量傳遞或質(zhì)量傳遞（或者兩個(gè)傳遞過程同時(shí)進(jìn)行）而生成固體顆粒。有關(guān)顆粒生成的機(jī)理包括液態(tài)進(jìn)料形成小滴而硬化成固體顆粒，許多小粒子在噴入的粘結(jié)劑作用下粘聚在一起而形成團(tuán)粒等。這種噴霧和分散迷霧造粒法的共同特點(diǎn)： a. 液態(tài)進(jìn)料必須是可用泵輸送的和可彌散的； b.造粒過程通常應(yīng)為連續(xù)的、自動(dòng)化的以及大規(guī)模的操作；c.造粒系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)成能回收或循環(huán)使用料末，以解決物料的磨損消耗和粉末夾帶現(xiàn)象；d.產(chǎn)品粒度一般限制在5mm以下。 這類設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于物料的造粒過程和干燥過程同時(shí)進(jìn)行，可廣泛應(yīng)用于各

21、種行業(yè)的物料造粒，如制藥、食品、化工、礦業(yè)以及陶瓷工業(yè)等。其缺點(diǎn)是顆粒強(qiáng)度較低，粒度較小。 目前這類設(shè)備可制備的顆粒直徑可小到50500um，甚至更小。產(chǎn)量最大可超過30t/h（如尿素造粒塔等）。4 熱熔融成型法 熱熔融成型法是利用產(chǎn)品的低熔點(diǎn)特性（一般低于300'c),將熔融的物料通過特殊的冷凝方式，使其冷凝結(jié)晶成所要求的片狀條狀塊狀及半球狀等形狀。根據(jù)成型設(shè)備的工作原理，主要可分為轉(zhuǎn)鼓結(jié)片機(jī)和回轉(zhuǎn)冷帶落模成型裝置。綜上，造粒已是產(chǎn)品最終工序（藥品、食品）或某些中間（聚合物類）工序常用的方法。前者使產(chǎn)品易于包裝、運(yùn)輸推向市場；后者造粒是產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中最重要的環(huán)節(jié)，特別是干燥前

22、的造粒,直接影響干燥時(shí)間和干燥質(zhì)量。對(duì)于其它要求的產(chǎn)品，中間工序的造粒質(zhì)量也是后續(xù)工藝達(dá)到較高質(zhì)量的關(guān)鍵所在。較先進(jìn)的造粒設(shè)備，能使產(chǎn)品生產(chǎn)在"干燥"、"粉碎"等后續(xù)工藝步驟中降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品成色，甚至縮短工藝流程，為企業(yè)創(chuàng)造生產(chǎn)捷徑而產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。14 擠出成型技術(shù)的發(fā)展找尋擠出成型技術(shù)的生產(chǎn)年代，可能會(huì)溯及比較久遠(yuǎn)的通心粉和其他食品，制磚和陶瓷制品的擠出法加工。而對(duì)于最早將擠出法用于聚合物加工的說法，比較一致地認(rèn)為一始于1845年，專利申請(qǐng)人r.brooman的關(guān)于擠出法成型以古塔波膠為包覆的電線的專利申請(qǐng)。當(dāng)時(shí)的擠出機(jī)是柱塞式的，操作方

23、式由手動(dòng)到機(jī)械式再到液壓式，不斷進(jìn)步，但這一時(shí)期中無論哪種形式，只反映操作的難易程度和工人勞動(dòng)強(qiáng)度的差異，而生產(chǎn)過程的本質(zhì)是相同的一間歇式，是那一時(shí)期擠出機(jī)共同的特點(diǎn)。1879年，英國人m.gray取得第一個(gè)采用阿基米德螺線式螺桿擠出機(jī)專利，同一年另一英國人f.shaw也研制出螺桿式擠出機(jī)，而且在兩年后，他將自己研制的螺桿式擠出機(jī)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品出售。1880年，美國人j.royle也開發(fā)了一種螺桿式擠出機(jī)。在比較接近的幾年中，涌現(xiàn)出幾種不同類型的擠出機(jī)。最早成批 量生產(chǎn)和出售螺桿式擠出機(jī)的是德國的機(jī)械制造商pault roester。從1892年一1912年的20年里，他生產(chǎn)銷售了500多臺(tái)螺桿式

24、擠出機(jī)，也是這個(gè)制造商于1935年研制生產(chǎn)了用于熱塑性塑料的擠出機(jī)。在此之前，擠出機(jī)螺桿長徑比約3-5m,顯然，擠出橡膠不成問題，但對(duì)于熱塑性塑料則不可能滿足塑化的要求。這家公司除增大了擠出機(jī)螺桿的長徑比，還在加熱方式、加料裝置和傳動(dòng)裝置方面也做了許多的改進(jìn)，它可以稱為“現(xiàn)代單螺桿擠出機(jī)階段”。這一階段的特征是擠出機(jī)采用直接電加熱，空氣冷卻、自動(dòng)控溫裝置、內(nèi)襯式料筒和螺桿表面滲氮處理，螺桿長徑比可達(dá)到10m，采用無級(jí)變速的傳動(dòng)裝置等。自現(xiàn)代單螺桿擠出機(jī)出現(xiàn)至今的幾十年里，可加工的聚合物種類，制品的結(jié)構(gòu)、形式不斷擴(kuò)大，使得包括擠出成型工藝，成型設(shè)備、研究開發(fā)新產(chǎn)品、新工藝的手段等全面推進(jìn)。擠出成

25、型技術(shù)作為聚合物加工主要技術(shù)之一，是伴隨聚合物加工工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而成長的。20世紀(jì)50年代，石油化工的發(fā)展使得高分子工業(yè)迅速成熟;60年代，塑料、橡膠、化纖三大合成材料的生產(chǎn)向規(guī)?；D(zhuǎn)變;70年代，世界合成高分子材料在總體體積上已超過了金屬材料。聚合物只有通過成型加工后才能成為有使用價(jià)值的制品。成型加工是高分子材料不可缺少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。14 聚丙烯酰胺簡介聚丙烯酰胺（cpolyacrylamids）簡稱pam。聚丙烯酰胺和它的衍生物可以用作有效的絮凝劑、增稠劑、紙張?jiān)鰪?qiáng)劑以及液體的減阻劑等。廣泛應(yīng)用水處理、造紙、石油、煤炭、礦冶、地質(zhì)、輕紡、建筑等工業(yè)部門。工業(yè)上，凡含有50%以上丙烯酰胺單體的

26、聚合物，都泛稱聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺一般是線性水溶性聚合物，是油田中應(yīng)用最為廣泛的水溶性聚合物品種之一。隨著油田開發(fā)進(jìn)入后期，提高采收率技術(shù)成為油田可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一，聚丙烯酰胺的生產(chǎn)、性能和應(yīng)用研究越來越受到人們的關(guān)注。聚丙烯酰胺及其衍生物近年來廣泛地應(yīng)用于石油工業(yè)的三次采油中，成為提高原油采收率的重要手段，我國每年都需要大量的驅(qū)油劑來提高石油的采收率 聚丙烯酰胺是在1893年研制成功的，直到1954年才活的工業(yè)化生產(chǎn)。我國于上世紀(jì)60年代初開始生產(chǎn)，但生產(chǎn)規(guī)模小。到了70年代末，由于石油工業(yè)的需要，其產(chǎn)量才大幅度增長，但無論在產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量上都不能滿足日益發(fā)展的三次采油的需要。在“起

27、霧”和“八五”期間我國深入地開展了聚丙烯酰胺的研制、應(yīng)用和性能測試技術(shù)的研究，并取得了可喜的進(jìn)展，大慶煉化公司為配合大慶油田聚合物驅(qū)油試驗(yàn)，于“八五”期間引進(jìn)了5萬噸/年的聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置，“九五”期間投產(chǎn)，勝利油田在“九五”期間也建成了1萬t/年的聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置，并投入了生產(chǎn)。 三次采油技術(shù)已成為我國提高原油采收率的主要措施之一，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)保持聚合物溶液粘度為20mpa.s情況下，隨著聚合物相對(duì)分子質(zhì)量的提高，噸聚合物增油量提高，驅(qū)油成本大幅度降低。由此可見，在超高相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酰胺產(chǎn)品價(jià)格與中等相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酰胺產(chǎn)品價(jià)格相當(dāng)?shù)那疤嵯?，?huì)降低三次采油成本，能夠獲得更好的經(jīng)濟(jì)效

28、益。 聚丙烯酰胺是目前公認(rèn)的使用效果好，最有發(fā)展前景的聚合物。用于提高采收率的聚丙烯酰胺包括未水解的聚丙烯酰胺和部分水解聚丙烯酰胺。高相對(duì)分子質(zhì)量的部分水解聚丙烯酰胺是目前提高原油采收率中應(yīng)用最廣泛的一種聚合物，他可由聚丙烯酰胺在堿性條件下水解而成；也可以通過丙烯酰胺和丙烯酸共聚得到。 聚丙烯酰胺分子量由300萬到2400萬。分子量高，水溶性好。可調(diào)節(jié)分子量，并可以引進(jìn)各種離子基團(tuán)以得到特定的性能。低分子量是分散材料有效增稠劑或穩(wěn)定劑；高分子量是重要的絮凝劑。它可以制作出親水而水不溶性的凝膠，它許多團(tuán)體表面和溶解物質(zhì)有良好的粘附力。聚丙烯酰胺（pam）的合成工藝：由丙烯腈與水在骨架銅催化作用下

29、直接反應(yīng)生成聚丙烯酰胺，再經(jīng)離子交換、聚合、造粒、干燥、磨粉等工藝即得成品。反應(yīng)式及工藝如 圖1.1 pam工藝流程示圖：1. 催化水合ch2=chcn+h2o骨架銅催化ch2=chconh2（或生物催化）2. 聚合nch2=chcoh2引發(fā)劑（ch2chconh2）圖1.1 pam工藝流程示圖可見造粒是整個(gè)生產(chǎn)過程中不可缺少且是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它是由膠體過度到成品干粉的橋梁，它是走向經(jīng)濟(jì)走向產(chǎn)品高品質(zhì)的重要一站。15聚丙烯酰胺的生產(chǎn)應(yīng)用151 聚丙烯酰胺的生產(chǎn)方法 聚丙烯酰胺的生產(chǎn)方法主要有水溶液聚合法、乳液及反相乳液聚合法以及輻射聚合法等。1水溶液聚合法 水溶液聚合法是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的

30、傳統(tǒng)方法，采用該法可以生產(chǎn)聚丙烯酰胺膠體和粉體產(chǎn)品。一般聚丙烯酰胺膠體采用8%10%丙烯酰胺水溶液在引發(fā)劑作用下直接聚合而得；聚丙烯酰胺干粉則多用25%30%丙烯酰胺溶液進(jìn)行聚合，聚合后得到的聚丙烯酰胺膠體經(jīng)造粒、捏合、干燥、粉碎后值得產(chǎn)品。其中的聚合反應(yīng)是關(guān)鍵工序。該法具有生產(chǎn)安全、工藝設(shè)備簡單以及生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)外生產(chǎn)聚丙烯酰胺普遍采用的方法。我國采用該法生產(chǎn)聚丙烯酰胺最早采用手工作坊式的盤式聚合，后來才用捏合機(jī)。20世紀(jì)80年代后期開發(fā)了錐形釜聚合工藝，由核工業(yè)部無所在江都化工廠試車成功。20世紀(jì)90年代從國外引進(jìn)的聚合技術(shù)，類似國內(nèi)的技術(shù)，只是反應(yīng)釜可以旋轉(zhuǎn)，聚合釜的容積

31、也較大，可以達(dá)到5000升。 2乳液聚合及反相乳液聚合法 乳液聚合是聚丙烯酰胺合成的另外一個(gè)比較重要的方法，其常規(guī)操作是將丙烯酰胺水溶液分散在汽油等有機(jī)溶劑中，劇烈攪拌，使溶液形成分散均勻的乳液體系，而后加入引發(fā)劑丙烯酰胺反應(yīng)得到聚丙烯酰胺。這種方法的特點(diǎn)是高聚合速率、高轉(zhuǎn)化率條件下可以得到高相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)品（乳液或者干粉）。反相乳液聚合法是指水溶性的丙烯酰胺借助表面活性劑（多采用非離子型表面活性劑）的作用使丙烯酰胺單體分散在油相中形成乳化體系，在引發(fā)劑作用下進(jìn)行乳液聚合，形成穩(wěn)定的高分子量速溶的聚丙烯酰胺膠乳產(chǎn)品，經(jīng)共沸蒸餾脫水后得到粉狀聚丙烯酰胺。由于聚合反應(yīng)是在分散于油相中的丙烯酰胺微

32、粒中進(jìn)行，因而在聚合過程中放出的熱量散發(fā)均勻，反應(yīng)體系平穩(wěn)，易控制，適合于制備高分子量且分子量分布窄的聚丙烯酰胺膠乳或干粉型產(chǎn)品。3輻射引發(fā)法輻射引發(fā)法是丙烯酰胺單體在紫外線或或r射線下引發(fā)直接聚合得到固體聚丙烯酰胺產(chǎn)品。該法生產(chǎn)工藝簡單，但設(shè)備投資大，且所得產(chǎn)品分子量分布很寬，故目前還沒有進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。152聚丙烯酰胺的應(yīng)用聚丙烯酰胺由于具有高分子化合物的水溶性以及其主鏈上活潑的?；?，因而在石油開采、水處理、紡織印染、造紙、選礦、洗煤、醫(yī)藥、制糖、養(yǎng)殖、建材、農(nóng)業(yè)等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，有“百業(yè)助劑”、“萬能產(chǎn)品”之稱。1水處理領(lǐng)域聚丙烯酰胺在水處理工業(yè)中的應(yīng)用主要包括原水處理、污水處理

33、和工業(yè)水處理&個(gè)方面。在原水處理中，聚丙烯酰胺與活性炭等配合使用，可用于生活水中懸浮顆粒的凝聚和澄清；在污水處理中。聚丙烯酰胺可用于污泥脫水；在工業(yè)水處理中，聚丙烯酰胺主要用作配方藥劑。在原水處理中，用有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺代替無機(jī)絮凝劑，即使不改造沉降池，凈水能力也可提高!"(以上。所以目前許多大中城市在供水緊張或水質(zhì)較差時(shí)，都采用聚丙烯酰胺作為補(bǔ)充。在污水處理中，采用聚丙烯酰胺可以增加水回用循環(huán)的使用率。2石油采油領(lǐng)域在石油開采中，聚丙烯酰胺主要用于鉆井泥漿材料以及提高采油率等方面，廣泛應(yīng)用于鉆井、固井、壓裂、強(qiáng)化采油等油田開采作業(yè)中，具有增粘、降濾失、流變調(diào)節(jié)、膠凝、分流

34、、剖面調(diào)整等功能。目前我國油田開采已經(jīng)步入中后期，為提高原油采收率，目前主要推廣聚合物驅(qū)油和三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)。通過注入聚丙烯酰胺水溶液，改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。目前國外聚丙烯酰胺在油田方面的應(yīng)用不多，我國由于特殊的地質(zhì)條件，大慶油田和勝利油田已經(jīng)開始廣泛采用聚合物驅(qū)油技術(shù)。3造紙領(lǐng)域聚丙烯酰胺在造紙領(lǐng)域中廣泛用作駐留劑、助濾劑、均度劑等。它的作用是能夠提高紙張的質(zhì)量，提高漿料脫水性能，提高細(xì)小纖維及填料的留著率，減少原材料的消耗以及對(duì)環(huán)境的污染等。聚丙烯酰胺在造紙中使用的效果取決于其平均分子量、離子性質(zhì)、離子強(qiáng)度及其它共聚物的活性。非離子型聚丙烯酰胺主要用于提高紙漿的濾性，增加

35、干紙強(qiáng)度，提高纖維及填料的留著率；陰離子型共聚物主要用作紙張的干濕增強(qiáng)劑和駐留劑；陽離子型共聚物主要用于造紙廢水處理和助濾作用，另外對(duì)于提高填料的留著率也有較好的效果。此外，聚丙烯酰胺還應(yīng)用于造紙廢水處理和纖維回收。4紡織印染工業(yè)在紡織工業(yè)中，聚丙烯酰胺作為織物后處理的上漿劑、整理劑，可以生成柔順、防皺、耐霉菌的保護(hù)層。利用它吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn)，能減少紡細(xì)紗時(shí)的斷線率；聚丙烯酰胺作后處理劑可以防止織物的靜電和阻燃；用作印染助劑時(shí)，聚丙烯酰胺可使產(chǎn)品附著牢度大、鮮艷度高，還可以作為漂白的非硅高分子穩(wěn)定劑；此外，聚丙烯酰胺還可以用于紡織印染污水的高效凈化。5其他領(lǐng)域在采礦、洗煤領(lǐng)域，采用聚丙烯酰胺作絮

36、凝劑可促進(jìn)采礦、洗煤回收水中固體物的沉降，使水澄清，同時(shí)可回收有用的固體顆粒，避免對(duì)環(huán)境造成污染；在制糖工業(yè)中，聚丙烯酰胺可加速蔗汁中細(xì)粒子的下沉，促進(jìn)過濾和提高濾液的清澈度；在養(yǎng)殖工業(yè)中，聚丙烯酰胺可改善水質(zhì)，增加水的透光性能，從而改善水的光合作用；在醫(yī)藥工業(yè)中，聚丙烯酰胺可用作分離抗菌素的絮凝劑、用作藥片的賦型粘接劑以及工藝水澄清劑等；在建材工業(yè)中，聚丙烯酰胺可用作涂料增稠分散劑、鋸石板材冷卻劑以及陶瓷粘接劑等；在農(nóng)業(yè)上，聚丙烯酰胺作為高吸水性材料可用作土壤保濕劑以及種子培養(yǎng)劑等。在建筑工業(yè)中，聚丙烯酰胺可以增強(qiáng)石膏水泥的硬度，加速石棉水泥的脫水速度。此外，聚丙烯酰胺還可用作天然或合成皮革

37、的保護(hù)涂層以及無機(jī)肥料的造粒助劑等。2004年全球聚丙烯酰胺的總生產(chǎn)能力約為91萬噸+年，其中25%在西歐。亞太地區(qū)（日本除外）為25萬噸/年，其次為西歐21萬噸/年。主要的生產(chǎn)廠家有美國汽巴特種化學(xué)品公司、道化學(xué)公司、馬拉松石油公司、納爾科公司，日本的聚丙烯酰胺公司、日東化學(xué)公司、三井化學(xué)公司、三菱化成公司，英國的汽巴特種化學(xué)品公司，法國的snf公司，德國的斯托豪森公司、納爾科公司以及芬蘭的賽特公司等。亞太地區(qū)是世界上最大的聚丙烯酰胺消費(fèi)地區(qū)，其次是西歐和美國。聚丙烯酰胺作為水溶性聚合物，大多用作絮凝劑、凝聚劑和過濾輔劑。根據(jù)2005年2月統(tǒng)計(jì)，全球聚丙烯酰胺產(chǎn)量約為37%用于廢水處理，27

38、%用于石油工業(yè)，18%用于造紙工業(yè)。各國聚丙烯酰胺的消費(fèi)結(jié)構(gòu)有所不同，美國和西歐的聚丙烯酰胺主要用于水處理，在造紙方面應(yīng)用所占比例相對(duì)較小，而日本的聚丙烯酰胺則主要用于造紙工業(yè)。預(yù)計(jì)到20052010年，全球聚丙烯酰胺需求量的年均增長率將達(dá)到約5.4%，其中拉美地區(qū)的年均增長率將達(dá)到約6.0%，亞洲和中東地區(qū)將達(dá)到約6.3%，亞太地區(qū)將達(dá)到約9.1%。16論文主要研究內(nèi)容本文首先介紹造粒及其造粒工藝的發(fā)展，對(duì)我們國家擠壓成型技術(shù)的發(fā)展過程做了概括性的介紹，因?yàn)榫郾０肥侨缓蠼榻B螺桿擠壓造粒機(jī)在聚合物造粒工序中的應(yīng)用。并針對(duì)在聚合物聚丙烯酰胺造粒過程中傳統(tǒng)造粒設(shè)備出現(xiàn)的缺陷。并對(duì)這些缺陷進(jìn)行的

39、一項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)齒輪增壓造粒機(jī)構(gòu)。對(duì)改進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。最后結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)新技術(shù)進(jìn)行效益測評(píng)。第二章 傳統(tǒng)螺桿聚丙烯酰胺造粒機(jī)介紹21 傳統(tǒng)螺桿造粒機(jī)結(jié)構(gòu)組成如圖2.1中為一螺桿造粒機(jī)實(shí)物圖 圖2.1 螺桿造粒機(jī)現(xiàn)結(jié)合 圖2.2 z-200螺桿造粒機(jī) 介紹普通螺桿主要結(jié)構(gòu)組成。圖2.2 z-200螺桿造粒機(jī)1 傳動(dòng)皮帶輪 2 減速器 3 連軸器 4主軸 5 絞龍 6 殼體前部 7 殼體后部 8 連接法蘭 9 孔板 10 內(nèi)切刀 11 外切刀 12 進(jìn)料斗 13 底座組件22 傳統(tǒng)螺桿造粒機(jī)造粒原理螺桿造粒機(jī)可分為四個(gè)主要部分構(gòu)成；即：喂料系統(tǒng)，造粒系統(tǒng) ，動(dòng)力及傳輸系統(tǒng)，支架底座組成。造粒過程中

40、，物料通過輸送系統(tǒng)從進(jìn)料斗進(jìn)入6殼體前部，由1傳動(dòng)皮帶輪傳遞來的動(dòng)力經(jīng)過2減速器調(diào)整好合適速度后由3連軸器傳遞給4主軸，在在主軸的另一端上焊接有螺旋狀導(dǎo)流板-絞龍5，進(jìn)入6殼體前端的物料在5絞龍旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向分 力作用下被向前推進(jìn)到達(dá)密封7殼體后部。絞龍不斷運(yùn)動(dòng)對(duì)物料產(chǎn)生擠壓力，使得出料口壓力遠(yuǎn)大與外界壓力，從而 圖2.3 孔板使物料從7殼體后部末端擠出。在7殼體后部固定一9孔板（如圖2.3）。物料在壓力的作用下從9孔板上的小孔內(nèi)擠出，形成住狀長條?？装鍍蓚?cè)設(shè)置10，11切刀，切刀逼近孔板。以合適的傳動(dòng)比調(diào)節(jié)絞龍送料速度和切刀切割速度。使被擠出的柱狀長條物料被切割成為短小的柱料。小柱物料在自身

41、張力的作用下膨脹。從而形成近乎球型的顆粒。該機(jī)械設(shè)計(jì)工程中，根據(jù)造粒物料特性不同，造粒產(chǎn)量高低，造粒顆粒大小，生產(chǎn)工藝流程變化等決定機(jī)械的結(jié)構(gòu)組成，傳動(dòng)比，功率，重量體積等因素。23 傳統(tǒng)螺桿造粒機(jī)缺陷及原因分析聚丙烯酰胺膠體性狀粘滑、極負(fù)彈性、易粘聚成團(tuán)。隨含水量不同，膠體性狀改變較大，使造粒顯得尤為困難。聚丙烯酰胺膠體成粒后由于擠出壓力（擠出速度）與造粒切割速度不能在需要的范圍內(nèi)調(diào)整，又會(huì)重新結(jié)合（切割速度大），或呈現(xiàn)柱狀物料（切割速度小）。螺桿推力造力機(jī)由于在螺桿上面布設(shè)推力螺旋葉片，前端設(shè)置切割內(nèi)刀（孔板內(nèi)）和外刀，一般該類機(jī)械為臥式。物料進(jìn)入殼體后，由螺桿將其向一端推進(jìn)，在螺桿產(chǎn)生的

42、壓力下物料經(jīng)端部孔板擠出。內(nèi)外刀在物料擠出的過程中切斷成粒。該造粒機(jī)械長期以來，以增大、減小功率，改變幾何參數(shù)以適應(yīng)不同生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)規(guī)模的需要。整機(jī)一旦組裝，產(chǎn)量、粒度就局限在一定的范圍內(nèi)。對(duì)于聚丙烯酰胺膠體粘滑返料、附著粘連等現(xiàn)象只能被動(dòng)的適應(yīng)。螺桿擠出造粒由于絞龍葉片的高速運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料任意及較長時(shí)間的切割，形成了對(duì)物料品質(zhì)的損害，降低了"膠體"的分子量。某些聚合物在分子量變化后甚至?xí)a(chǎn)生毒性，極大影響生產(chǎn)。聚丙烯酰胺"膠體"表面受損后黏度增大，容易粘連，使已經(jīng)切割的顆粒易重新黏結(jié)在一起不易干燥。并且膠體表面受損黏度增大形成自潤滑，降低螺桿擠壓力，使

43、膠體不易擠出，造成出料困難產(chǎn)量下降。另外，為了保證出料口內(nèi)外壓差，孔板上孔眼的大小也受到一定限制，不能太小影響出料，從而是造粒顆粒較大。再則，絞龍葉片螺旋角無效分力的原因，摩擦加劇，產(chǎn)生大量熱量。造成能量損失。且進(jìn)料口附近物料形成旋渦運(yùn)動(dòng)，往往表現(xiàn)為喂料困難。形成該類產(chǎn)品的缺陷，造成動(dòng)力的巨大浪費(fèi)。第三章 新型增壓造粒機(jī)31 新型增壓造粒機(jī)組成如圖3.1所示，為zlj200型造粒機(jī)結(jié)構(gòu)圖。圖3.1zlj200型造粒機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 圖3.2 增壓機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖圖3.2為5增壓機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。從圖中很清晰的看出，本造粒設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)可概括為：1機(jī)架、2動(dòng)力系統(tǒng) 3傳動(dòng)裝置、4加料機(jī)構(gòu)、5增壓機(jī)構(gòu)、6防粘

44、劑引入系統(tǒng)、7高壓造粒倉8造粒端組件。與傳統(tǒng)螺桿造粒機(jī)相比，最突出的特點(diǎn)就是進(jìn)入了5增壓機(jī)構(gòu)。32 齒輪增壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的之一是提供一種對(duì)高分子膠體物料產(chǎn)品品質(zhì)影響小、不易粘連的設(shè)備。采用齒輪增壓，通過動(dòng)力裝置使兩齒輪做低速轉(zhuǎn)動(dòng)。"膠體"從加料機(jī)構(gòu)進(jìn)入兩齒輪齒間，隨齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣"膠體"物料隨齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)不斷被帶到齒輪的另一（高壓造粒倉）側(cè)，并逐步擠入造粒倉，很快形成強(qiáng)大的擠壓力。在足夠壓力的作用下，"膠體"從孔板的料孔擠出，擠出過程切刀不斷轉(zhuǎn)動(dòng)切斷"膠體"而形成顆粒。由于"膠體"是在兩

45、齒輪齒間被不斷同步運(yùn)送，大大減少了機(jī)械磨損對(duì)"膠體"的損害，克服了造粒后的二次粘連。設(shè)計(jì)目的之二是使設(shè)備擠出力大、產(chǎn)量高、耗能低。"膠體"被轉(zhuǎn)動(dòng)的兩齒輪不斷同步帶到密閉的造粒倉，而具有一定制作精度的兩齒輪嚙合時(shí)，則通過"齒"與"齒間"的擠壓，杜絕了"膠體'的回流。"膠體"不斷被帶入、不斷被擠壓，兩齒輪的擠壓力在造粒倉積聚，形成強(qiáng)大的壓強(qiáng)。因而，擠出壓力高、通過孔板擠出速度快，產(chǎn)量高。33 增壓機(jī)構(gòu)運(yùn)行說明與螺桿造粒機(jī)相比，齒隙送料過程中，齒輪與物料沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由如列車載物一樣

46、，從物源地到目的地。物料大大減少了機(jī)械摩擦和分子鏈的損傷。物料只是擠壓擠出切割成粒。需要說明的是，該種造粒方法，仍然采用螺桿作為輔助機(jī)構(gòu)，但應(yīng)用的意義卻不同。并且通過計(jì)算"齒隙"的含料量，較準(zhǔn)確的確定 "齒輪增壓機(jī)構(gòu)" 的吞吐能力。近而確定螺桿輔助喂料機(jī)構(gòu)螺桿的速度，使螺桿工作在對(duì)膠體物料無損傷的頻率區(qū)域。即能發(fā)揮螺桿的優(yōu)點(diǎn)，又避免構(gòu)成對(duì)聚丙烯酰胺膠體分子鏈的破壞。實(shí)現(xiàn)的方法是使螺桿的送料量小于齒輪增壓機(jī)構(gòu)的吞吐量。即能將物料源源不斷的喂入齒輪機(jī)構(gòu)，齒輪低壓側(cè)的壓力又不至于太高而使螺桿導(dǎo)程內(nèi)形成返料現(xiàn)象。引入"齒輪增壓機(jī)構(gòu)"，使該類造

47、粒機(jī)的螺桿輔助、齒輪增壓和切割造粒三大機(jī)構(gòu)可協(xié)調(diào)工作。物料不斷為齒輪吞服，造粒腔壓力迅速升高滿足物料擠出造粒的良好條件。膠體物料順利從孔板的孔擠出被切刀切割成粒。切刀的切割速度要與造粒壓力相適應(yīng)，切割的膠體不應(yīng)太碎也不能成柱狀。由于"齒輪增壓機(jī)構(gòu)"的運(yùn)用，可大大減少設(shè)備的功率輸入。螺桿傳送物料時(shí)，膠體幾近纏繞在螺桿上面，似一條螺旋狀的"龍"被整體推送。與螺旋面較大的接觸面，及物料較強(qiáng)的粘附性，可想而知，需要較大的功率輸入才行。齒輪是將膠體物料分隔為許多小塊單元傳送的，膠體物料大部分的面積被齒隙庇護(hù)，運(yùn)動(dòng)過程中不表現(xiàn)出任何力的特征。膠體物料被輕快的送入造粒

48、倉，從分析可見，以"平行軸嚙合齒輪"作為造粒機(jī)的"心臟"部件，需要較小的功率輸入。生產(chǎn)效率的提高幾乎只需改變二齒輪的幾何參數(shù)，整機(jī)體積對(duì)該變化不十分敏感。和螺桿造粒機(jī)比較，設(shè)備的產(chǎn)量調(diào)整變的十分容易。也就是說，該類造粒設(shè)備大大提高了對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)能力。34 增壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)341 增壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖3.3 增壓機(jī)構(gòu)運(yùn)行圖增壓機(jī)構(gòu)5主要是齒輪增壓機(jī)構(gòu)。其原理類似于齒輪泵，如圖3.3為增壓機(jī)構(gòu)運(yùn)行圖。齒輪增壓機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架上，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)把加料機(jī)構(gòu)的"膠體"送入高壓造粒倉內(nèi)，在一定壓力下"膠體"

49、;從孔板擠出，在擠出過程中切刀不斷旋轉(zhuǎn)切斷膠體，形成顆粒。采用齒輪泵原理，用嚙合的齒輪作為增壓造粒的"心臟"部件：兩齒輪嚙合，被殼體在兩齒輪軸線平面內(nèi)密封，膠體物料通過齒隙傳送，兩平行軸齒輪外側(cè)傳遞物料，內(nèi)側(cè)嚙合阻斷返料。物料不斷地被移送，造粒倉很快形成膠體擠出造粒的壓力條件。 342 增壓齒輪介紹下面就zlj-200型新型造粒機(jī)增壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如(圖3.4)為zlj-200型造粒機(jī)一個(gè)增壓齒輪 圖3.4增壓機(jī)構(gòu)增壓機(jī)構(gòu)主要部件為2個(gè)等大6齒直齒圓柱齒輪。模數(shù)15 傳動(dòng)比i=1 兩齒輪捏合產(chǎn)生壓力，幾乎不承受載荷傳動(dòng)。并且模數(shù)大，齒數(shù)少。因此不能專門精細(xì)加工。考慮到實(shí)際生

50、產(chǎn)成本和作用。加工精度為9級(jí)。由刨床刨切而成?？紤]到加工材料聚丙烯酰胺膠體的特性，齒輪材料選 用2 cr13不銹鋼，防止被物料腐蝕。同時(shí)增壓腔內(nèi)壁，及其齒輪軸外露端也被不銹鋼層包裹。齒輪材料經(jīng)過調(diào)制處理消除內(nèi)部應(yīng)力，方便加工。齒輪相關(guān)數(shù)據(jù)如下齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓直徑齒寬壓力角中心距端面模數(shù)15mm全齒高mm徑向間隙由于該齒輪精度不高，為由刨床刨切而成。同時(shí)考慮到提高運(yùn)送物料量。模數(shù)大，齒數(shù)少。故齒輪加工出現(xiàn)類似“根切”狀態(tài)，因此需考慮齒根彎曲強(qiáng)度。343 設(shè)計(jì)產(chǎn)量計(jì)算如圖3.5齒隙面積兩齒輪每次嚙合將齒輪間隙內(nèi)的物料擠出。即排除物料體積為v結(jié)合齒直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖。圖3.5 齒隙面積

51、測的陰影面積zlj-200型造粒機(jī)齒輪牽引電機(jī)功率15kw。齒輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速。取機(jī)械傳動(dòng)效率得zlj-200型造粒機(jī)每小時(shí)產(chǎn)量：噸n為齒輪間隙數(shù) w為轉(zhuǎn)速 為聚丙烯酰胺密度0.70344 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校正主動(dòng)齒輪受力分析如圖3.6垂直與齒面的的法向力可分解為圓周力和徑向力圖3.6 主動(dòng)齒輪受力分析可求得閉式齒輪傳動(dòng)主要失效形式有點(diǎn)蝕，齒根折斷，齒面膠合等失效形式。齒面膠合失效形式主要發(fā)生在高速重載機(jī)構(gòu)中，而本設(shè)計(jì)兩齒輪為閉式低速嚙合，因此可以不考慮膠合失效。由于齒輪加工的不規(guī)則。在齒輪校驗(yàn)過程中主要考慮其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。為使齒輪疲勞強(qiáng)度符合要求，應(yīng)滿足齒輪齒受力分析如 圖3.7受力分析 圖3

52、.7 齒受力分析=齒根彎曲應(yīng)力 =齒根彎曲力矩 =齒根危險(xiǎn)剖面模量 =許用彎曲應(yīng)力 得 345 齒輪內(nèi)物料壓強(qiáng)作用分析齒輪內(nèi)物料產(chǎn)生壓強(qiáng)可參照外嚙合齒輪泵排量計(jì)算。排量油泵功率理想到最大化為電機(jī)輸出功率實(shí)際測量中增壓倉里壓力遠(yuǎn)小于5.5mpa 。所以物料擠壓力也不能對(duì)齒輪產(chǎn)生彎曲損壞。綜上，參考表3.1 選用材料主要力學(xué)性能。齒根彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)小于齒輪材料的彎曲許應(yīng)力。彎曲強(qiáng)度足夠。346 主動(dòng)齒輪軸分析主動(dòng)齒輪軸選45號(hào)鋼，為提高其耐腐蝕，防止其表皮脫落,外露部分包裹不銹鋼層。設(shè)計(jì)選用主動(dòng)齒輪軸尺寸如圖3.8下圖3.8 主動(dòng)齒輪軸 軸直徑其中l(wèi)1段接齒輪。軸主要受剪切應(yīng)力影響。若設(shè)計(jì)合格。則最大

53、剪切應(yīng)力應(yīng)該滿足下面計(jì)算軸的剪切應(yīng)力實(shí)心圓軸理想化考慮電動(dòng)機(jī)傳遞功率軸的最大剪切應(yīng)力軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩p軸所傳遞的功率 軸的的抗扭截面系數(shù) n 軸的轉(zhuǎn)速=143mpa 參考 表3.1 選用材料主要力學(xué)性能則 滿足設(shè)計(jì)要求。由于整個(gè)傳動(dòng)軸只受扭轉(zhuǎn)作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以整個(gè)軸的危險(xiǎn)截面不要校核。討論軸在扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。 傳動(dòng)軸的應(yīng)力分析1 傳動(dòng)軸的應(yīng)力分析2圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，在橫截面的邊緣處切應(yīng)力最大，其數(shù)值為在圓軸的表層，按圖a所示的方法取出單元體abcd，單元體各面上的應(yīng)力如圖b所示，由公式，得又由公式，得

54、以上結(jié)果表明，從軸量起，由（順時(shí)針方向）所確定的主平面上的主應(yīng)力為，而由所確定的主平面上的主應(yīng)力為。按照主應(yīng)力的記號(hào)規(guī)定， 所以，純剪切的兩個(gè)主應(yīng)力的絕對(duì)值相等，都等于主應(yīng)力，但一為拉應(yīng)力，一為壓應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)變形的標(biāo)志是兩個(gè)橫截面部繞軸線間的相對(duì)轉(zhuǎn)角，亦即扭轉(zhuǎn)角。軸類零件除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，一般還不應(yīng)有過大的扭轉(zhuǎn)變形，所以要限制某些軸的扭轉(zhuǎn)變形。由公式得表示相距為的兩個(gè)截面之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角。上式中，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)， 得所以該傳動(dòng)軸滿足抗扭轉(zhuǎn)變形的強(qiáng)度。表3.1 選用材料主要力學(xué)性能材料牌號(hào)抗拉強(qiáng)度極限屈服強(qiáng)度極限彎曲疲勞極限剪切疲勞極限許用彎曲應(yīng)力mpa2cr1383563539523075 4564035527515560第四章 新型造粒機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用及其產(chǎn)品生產(chǎn)前景41 新型造粒機(jī)主要技術(shù)參數(shù)200型高壓擠出造粒機(jī)主要規(guī)格技術(shù)參數(shù)見附表4.1。附表4.1 200型高壓擠出造粒機(jī)主要規(guī)格技術(shù)參數(shù)新型造粒機(jī)型號(hào)200型備注電壓（v）380功率（kw）15+11+1.5=27.5左右主軸及齒輪泵電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速