塑料管材擠出機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本科論文目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1058摘要 I28277Abstract II27861引言 1319681塑料管材擠出機(jī) 286211.1擠出機(jī)介紹 243941.2擠出機(jī)分類(lèi) 3212451.3擠出機(jī)的現(xiàn)狀及研究趨勢(shì) 378901.4研究?jī)?nèi)容 42122塑料管材擠出機(jī)整體設(shè)計(jì) 5240602.1塑料管材擠出機(jī)工作原理及其特性 54952.2塑料管材擠出機(jī)主要技術(shù)參數(shù)和規(guī)格 5217662.3塑料管材擠出機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)思 729103塑料管材擠出機(jī)主要零部件設(shè)計(jì) 8215453.1擠出機(jī)電機(jī)的選擇 815983.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 868613.3齒輪減速器設(shè)計(jì) 10113053.4螺桿設(shè)計(jì) 22237233.5機(jī)筒設(shè)計(jì) 28267063.6料斗設(shè)計(jì) 30197164塑料管材擠出機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31108604.1加熱系統(tǒng) 31185364.2電氣控制系統(tǒng) 314545數(shù)字化建模 3214825結(jié)論 3719008參考文獻(xiàn) 3832426致謝 40本科論文摘要在塑料制品成型加工工業(yè)中，塑料擠出機(jī)是其中重要組成部分之一，應(yīng)用廣泛，具有廣闊的發(fā)展前景。擠出作為一種聚合物加工技術(shù)出現(xiàn)在十九世紀(jì)初，通過(guò)連續(xù)加熱、加壓使塑料成為熔融狀態(tài)，然后通過(guò)機(jī)頭擠出成型的技術(shù)。本文介紹了一種熱塑性擠出機(jī)的設(shè)計(jì)步驟、工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)三維建模的方式直觀的展示塑料管材擠出機(jī)的傳動(dòng)方式，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用學(xué)生自制的機(jī)器介紹聚合物加工技術(shù)，介紹制造原理。作為工業(yè)上使用的塑料管材擠出機(jī)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要選擇擠出機(jī)擠出所用的原材料，以此來(lái)進(jìn)行擠出機(jī)設(shè)計(jì)。除了加壓、熔融、泵壓等一系列通用工藝外，還要考慮到最重要的成本效益原則。通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選取，減少螺桿和機(jī)筒的損耗，提高效益。關(guān)鍵詞：擠出機(jī)；設(shè)計(jì)；三維建模；塑料

AbstractTheplasticextruderisoneoftheimportantpartsintheplasticproductsformingandprocessingindustry.Extrusionasapolymerprocessingtechnologyappearedintheearly19thcentury,throughcontinuousheating,pressuretomakeplasticintoamoltenstate,andthenthroughtheheadextrusionmoldingtechnology.Thispaperintroducesthedesignprocedure,workingprincipleandstructuredesignofathermoplasticextruder.Thepurposeofthisdesignistointuitivelydisplaythetransmissionmodeandstructuralcharacteristicsofplasticpipeextruderbymeansof3Dmodeling,introducepolymerprocessingtechnologyandmanufacturingprinciplebyusingthemachinemadebystudents.Asaplastictubeextruderusedinindustry,itisnecessarytoselecttherawmaterialusedbytheextruderinthedesignprocesssoastocarryoutthedesignoftheextruder.Inadditiontoarangeofcommonprocessessuchaspressurization,meltingandpumping,themostimportantcost-benefitprinciplemustbeconsidered.Throughreasonablestructuraldesignandmaterialselection,thelossofscrewandbarrelcanbereducedandthebenefitcanbeimproved.Keywords:extruder;design;three-dimensionalmodeling;plastic引言在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中聚合物都被大量使用，為了最求更高的效率，導(dǎo)致了對(duì)材料的均質(zhì)化、熔融和混合需求表的不斷提高。要實(shí)現(xiàn)這些需求，擠出機(jī)無(wú)疑是一好的選擇。近幾年，隨著工業(yè)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，塑料制品已經(jīng)深深的融入居民生活的當(dāng)中[1]。塑料制品不僅在城市當(dāng)中使用廣泛，而且伴隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)塑料制品的需求大大增加，呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，而擠出成型的塑料制品占整個(gè)塑料制品行業(yè)有一半之多，所占的市場(chǎng)份額相當(dāng)巨大。因此塑料管材擠出機(jī)有很廣闊的發(fā)展及應(yīng)用前景。擠出機(jī)在塑料制品的成型加工工業(yè)中占有很重要的地位，具有高產(chǎn)、節(jié)能、連續(xù)成型等特點(diǎn)，可使投資者以較低的投入獲得較大的產(chǎn)出和高額的回報(bào)，擠出機(jī)的應(yīng)用也正在向各個(gè)行業(yè)延伸。擠出機(jī)提供了一種更高效、快捷的聚合材料混合手段，事實(shí)上，這只是一個(gè)起點(diǎn)，未來(lái)對(duì)這樣的機(jī)器的需求巨大，因此，建議加強(qiáng)對(duì)擠出機(jī)的改進(jìn)是很有必要的。擠出機(jī)無(wú)疑是聚合物加工工業(yè)中最重要的機(jī)械設(shè)備。1塑料管材擠出機(jī)1.1擠出機(jī)介紹擠出機(jī)是第一次工業(yè)革命產(chǎn)物，被發(fā)明創(chuàng)造于18世紀(jì)末，世界上第一臺(tái)擠出機(jī)被公認(rèn)為是由英格蘭科學(xué)家JosephBramah于1795年所制造。但擠出作為一種聚合物加工技術(shù)它的發(fā)展壯大是在十九世紀(jì)。1818年，McPhearson發(fā)明了螺旋壓力機(jī)，隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，螺旋壓力機(jī)得到了很大的改進(jìn)[2]。1879年，MatthewGray發(fā)明了螺桿擠出機(jī)，徹底改變了聚合物工業(yè)。RobertoColombo發(fā)明了雙螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)經(jīng)過(guò)百年的發(fā)展，各種各樣的機(jī)型被創(chuàng)造出來(lái)，被應(yīng)用于各行各業(yè)，單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)是最廣泛使用的擠出機(jī)[3]。一臺(tái)完整的擠出機(jī)設(shè)備主要由四個(gè)系統(tǒng)組成，分別為擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)[4]。擠壓系統(tǒng)：由螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)頭、模具組成。塑料顆粒被擠壓系統(tǒng)加熱，加壓變成熔融狀態(tài)。螺桿是擠出機(jī)最重要的部件之一。常規(guī)擠出機(jī)螺桿有3個(gè)不同的區(qū)：進(jìn)給區(qū)、壓縮區(qū)和均化區(qū)。螺桿的內(nèi)徑在壓縮區(qū)增大，從而減小了熔融聚合物材料所在的空間，導(dǎo)致壓力增大?？梢哉f(shuō)，塑料管材擠出機(jī)的升級(jí)改進(jìn)，就在于其關(guān)鍵零件——螺桿的發(fā)展進(jìn)步。塑料工業(yè)中使用的擠出機(jī)筒相當(dāng)復(fù)雜和昂貴。擠出機(jī)筒體在進(jìn)料喉部附近有冷卻管路，以避免顆粒在料斗內(nèi)熔化。如果塑料顆粒在進(jìn)料段熔化，就會(huì)形成顆粒集料，堵塞料斗，從而阻止顆粒到達(dá)擠出機(jī)筒和螺桿。傳動(dòng)系統(tǒng)：傳動(dòng)系統(tǒng)是任何機(jī)械設(shè)備的重要組成部分，有了傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械設(shè)備才能正常運(yùn)行。在塑料管擠出機(jī)中，傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)螺桿，為螺桿在擠出過(guò)程中提供所需的力矩和轉(zhuǎn)速[5]。傳動(dòng)系統(tǒng)的合理性，直接影響設(shè)備的擠出產(chǎn)量，因此，有必要對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。熱冷卻系統(tǒng)：加熱和冷卻是塑料擠出的必要條件?，F(xiàn)在的擠出機(jī)一般通過(guò)高效的熱敏電阻，進(jìn)行電加熱。加熱裝置安裝在機(jī)筒的各個(gè)部位，外部的加熱裝置加熱筒內(nèi)的塑料顆粒，融化塑料顆粒所需的溫度[6]。冷卻裝置是為了控制工藝溫度。具體來(lái)說(shuō)，它是為了消除多余的熱量，可以快速的控制溫度變化，只有一個(gè)加熱裝置不容易控制溫度。控制系統(tǒng)：主要由儀表、調(diào)速器。溫控器組成。用于實(shí)現(xiàn)加熱溫度控制，顯示進(jìn)料和出料之間的平衡，調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)速。圖1.1塑料管材擠出機(jī)1.2擠出機(jī)分類(lèi)經(jīng)過(guò)百年的發(fā)展，擠出機(jī)衍生出了眾多的類(lèi)型。擠出機(jī)按照不同的分類(lèi)方式，有不同的類(lèi)型，具體分類(lèi)方法如表1.1所示：表1.1擠出機(jī)分類(lèi)分類(lèi)方式類(lèi)型螺桿的位置立式擠出機(jī)、臥式擠出機(jī)是否排氣排氣擠出機(jī)、無(wú)排氣擠出機(jī)有無(wú)螺桿螺桿擠出機(jī)、無(wú)螺桿擠出機(jī)螺桿的數(shù)量單螺桿擠出機(jī)、多螺桿擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速普通擠出機(jī)、高速擠出機(jī)、超高速擠出機(jī)用途混合造粒擠出機(jī)、產(chǎn)品擠出機(jī)1.3擠出機(jī)的現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)聚合物作為世界四大材料體系之一，應(yīng)用廣泛，各行各業(yè)都有涉及。而通過(guò)擠出成型這一技術(shù)制造的塑料制品約占行業(yè)總產(chǎn)量的50%。此外，在聚合物的生產(chǎn)中，如填充、混合、改性等，擠出螺桿在很大程度上頂替了傳統(tǒng)的壓制、精煉等工藝，實(shí)際上，對(duì)于聚合物有公司而言擠出機(jī)是所有設(shè)備中最基本的設(shè)備之一。擠出機(jī)有如此發(fā)展趨勢(shì)主要原因?yàn)椋簲D出機(jī)可以減少生產(chǎn)設(shè)備，一臺(tái)現(xiàn)代擠出機(jī)可以代替數(shù)條舊型生產(chǎn)線。一些由多臺(tái)經(jīng)典化工裝備組成的生產(chǎn)線正在逐步被螺桿擠出機(jī)取代，提高了生產(chǎn)效率，減少了能耗，降低了生產(chǎn)成本[7]。在擠出機(jī)中，有著越來(lái)越多的物理技術(shù)，化工技術(shù)被采用，百年來(lái)一直在發(fā)展進(jìn)步。而且這種擠出技術(shù)不僅可以用于聚合物加工，也可用于建材、食品、紡織、軍工和造紙等方面[8]。1.4研究?jī)?nèi)容目前在工業(yè)生產(chǎn)中，聚合物的應(yīng)用范圍非常廣泛。但聚合物的種類(lèi)眾多，一種擠出機(jī)是無(wú)法加工所有種類(lèi)的聚合物。經(jīng)過(guò)考慮，決定設(shè)計(jì)一臺(tái)主要用于生產(chǎn)以HDPE為主要原材料的塑料管材擠出機(jī)。然后就是擠出機(jī)類(lèi)型的選擇，目前工業(yè)中常用的擠出機(jī)是單螺桿式和雙螺桿式。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，這兩種類(lèi)型的擠出機(jī)已經(jīng)極為成熟了。經(jīng)過(guò)選擇本文設(shè)計(jì)的塑料管材擠出機(jī)是一臺(tái)單螺桿擠出機(jī)。該機(jī)操作簡(jiǎn)便，螺桿上裝有加熱元件，并設(shè)有恒溫器來(lái)控制和確定筒體內(nèi)的溫度，確保更好的融化均勻性，低融溫和更高產(chǎn)量。2塑料管材擠出機(jī)整體設(shè)計(jì)2.1塑料管材擠出機(jī)工作原理及其特性設(shè)計(jì)的擠出機(jī)的工作原理如下：（1）擠出機(jī)通過(guò)裝有碎料或顆粒的料斗口進(jìn)料。（2）螺桿通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將塑料送入機(jī)筒。（3）由于加熱系統(tǒng)使熱塑性材料熔化并擠出到模具上，生成塑料管材。該模具還包含一個(gè)閥門(mén)，可用于在機(jī)筒內(nèi)增加壓力，從而增加熔體的均勻化。擠出成型是塑料加工的一個(gè)重要成型方法，大部分的熱塑性塑料都可以用該技術(shù)加工[9]。在生產(chǎn)的連續(xù)產(chǎn)品截面不變的情況下，理論中是可以生產(chǎn)無(wú)限長(zhǎng)的產(chǎn)品。在工業(yè)操作中塑料管材擠出機(jī)需要承擔(dān)輸送、塑化、混合和混煉聚合物的工作。聚合物擠出工藝可與金屬棒材擠出工藝相比較。金屬棒是在高溫下制造的，這是一個(gè)不連續(xù)的過(guò)程，而聚合物材料是在較低溫度下連續(xù)擠壓的過(guò)程。擠出過(guò)程是應(yīng)用最廣泛的聚合物加工技術(shù)，它涉及到聚合物熔體的熔化、均勻化和加壓，然后將其擠出到預(yù)定的空腔中，從而形成最終的產(chǎn)品形狀。如果為了保持?jǐn)D出聚合物產(chǎn)品的尺寸一個(gè)專(zhuān)門(mén)的冷卻裝置冷卻產(chǎn)品，有必要校準(zhǔn)一個(gè)尺寸。聚合材料擠塑制品的例子包括管材、片材、電線絕緣、PVC型材[10]。進(jìn)料系統(tǒng)由本機(jī)的料斗和機(jī)筒上的一個(gè)小開(kāi)口組成，原材料由此進(jìn)入。原材料是由熱塑性聚合物材料制成的顆粒，然而在回收應(yīng)用中，它可以是粉碎的產(chǎn)品，這是由于熱塑性材料具有良好的加工性能和力學(xué)性能，85-90%的聚合物產(chǎn)品都是HDPE、LDPE、PET、PVC、PP、PS。由于加熱系統(tǒng)和槍管內(nèi)產(chǎn)生的摩擦，聚合物變成熔化狀態(tài)。在棒的末端有一個(gè)壓力傳感器提供反饋機(jī)構(gòu)的輸入，該反饋機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)螺桿的加熱和速度。然后通過(guò)模具將熔化的塑料形成所需的形狀。2.2塑料管材擠出機(jī)主要技術(shù)參數(shù)和規(guī)格（1）螺桿直徑指螺桿的螺紋部分外圓外徑，屬于螺桿的基本參數(shù)，用D表示，單位為mm。對(duì)于擠出機(jī)的一些基本參數(shù)在設(shè)計(jì)之前就可以通過(guò)相關(guān)的表來(lái)確定。擠出機(jī)的產(chǎn)量和螺桿息息相關(guān)，可以通過(guò)擠出機(jī)的產(chǎn)量來(lái)確定螺桿的直徑。因此可得生產(chǎn)以聚乙烯（HDPE）為主料的復(fù)合塑料，最高產(chǎn)量77Kg/h，最高轉(zhuǎn)速為85r/min。根據(jù)我國(guó)聚乙烯（HDPE）制品擠出成型用擠出機(jī)基本參數(shù)（JB/T?8061—1996）和螺桿直徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取螺桿公稱(chēng)直徑：D=70mm。表內(nèi)部分內(nèi)容如表2.1所示：表2.1聚乙烯（HDPE）制品擠出成型用擠出機(jī)基本參數(shù)（JB/T?8061—1996）螺桿直徑D/mm長(zhǎng)徑比L/D螺桿最髙轉(zhuǎn)速N/(r/min)最高產(chǎn)量Q(kg/h)電機(jī)功率/Kw比流量q/[(kg/h)/(r/min)]機(jī)筒加熱功率/kW≤7020~258577370.90617螺桿的長(zhǎng)徑比用（L/D）來(lái)表示，是指螺桿的螺紋部分長(zhǎng)度與螺桿直徑的比值。在長(zhǎng)徑比范圍確定的情況下，適當(dāng)?shù)脑黾勇輻U長(zhǎng)徑比可以提高塑料制品的塑化質(zhì)量，利于管材的成型、提高擠出量。同理根據(jù)我國(guó)聚乙烯（HDPE）制品擠出成型用擠出機(jī)基本參數(shù)（JB/T?8061—1996）表，顯示生產(chǎn)能力為77kg/h的螺桿擠出機(jī)螺桿長(zhǎng)徑比L/D=20~25，所以應(yīng)取L/D=24。螺桿的轉(zhuǎn)速范圍用~表示，指螺桿工作時(shí)的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速值，單位r/min。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，不同的的原料所需的轉(zhuǎn)速不同，需要保持進(jìn)料與出料之間的平衡，因此螺桿轉(zhuǎn)速是可變的。不同尺寸的螺桿有不同的轉(zhuǎn)速范圍。本設(shè)計(jì)的螺桿屬于較大類(lèi)型的，所以螺桿轉(zhuǎn)速不應(yīng)過(guò)大，否則塑料的塑化不均，容易分解。本設(shè)計(jì)已確定螺桿的最高轉(zhuǎn)速為85r/min，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，擠出機(jī)的調(diào)速范圍在1:5左右，因此確定螺桿轉(zhuǎn)速范圍為：n=17~85r/min。（2）擠出機(jī)功率的確定指螺桿工作旋轉(zhuǎn)所需的電動(dòng)機(jī)功率，用P表示，單位為千瓦（kw）。擠出機(jī)的功率消耗是多方面的，因此擠出機(jī)的功率選擇與電機(jī)的類(lèi)型選擇是需要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)我國(guó)聚乙烯（HDPE）制品擠出成型用擠出機(jī)基本參數(shù)（JB/T?8061—1996）表，理應(yīng)選取擠出機(jī)的主電機(jī)恰當(dāng)功率為：P=37kw。（3）擠出機(jī)機(jī)筒加熱功率的確定即為擠出機(jī)加熱功率，一般用E表示，單位為（kw）。由擠出機(jī)上的加熱裝置提供，它可以使在料筒和螺桿之間的塑料顆粒成為熔融狀態(tài)，便于螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，根據(jù)我國(guó)聚乙烯（HDPE）制品擠出成型用擠出機(jī)基本參數(shù)（JB/T?8061—1996）表，E=17kw。2.3塑料管材擠出機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)思減速器帶傳動(dòng)電機(jī)減速器帶傳動(dòng)電機(jī)螺桿螺桿擠出擠出圖2.1設(shè)計(jì)構(gòu)思3塑料管材擠出機(jī)主要零部件設(shè)計(jì)單螺桿擠出機(jī)具有不同的形狀和尺寸，確定單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)個(gè)體的物理特性進(jìn)行匹配是非常重要的[11]。因此有必要對(duì)現(xiàn)有的部件如螺桿、機(jī)筒、調(diào)速器、料斗、電動(dòng)機(jī)、支架等進(jìn)行改進(jìn)和開(kāi)發(fā)，這需要共同努力才能提供現(xiàn)實(shí)的經(jīng)驗(yàn)。然而，單螺桿擠出機(jī)設(shè)計(jì)用于混合、加熱和擠出的特點(diǎn)有所不同。單螺桿擠出機(jī)具有小料斗和輕型機(jī)架結(jié)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)榛旌系臎_擊和應(yīng)力水平大大低于擠出機(jī)。塑料單螺桿擠出機(jī)的使用周期、每周使用次數(shù)、預(yù)存效果、原料重量和長(zhǎng)期混合目標(biāo)等因素影響塑料單螺桿擠出機(jī)的適用性，必須予以深入考慮。本研究的目的在于設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)一臺(tái)用于復(fù)合聚合物與塑料管材擠出機(jī)。3.1擠出機(jī)電機(jī)的選擇在選擇好的17r/min~85r/min的調(diào)速范圍。直流電機(jī)相對(duì)于交流電機(jī)較為適合工廠生產(chǎn)設(shè)備，便于調(diào)速，因此選擇直流電機(jī)作為擠出機(jī)電機(jī)。根據(jù)我國(guó)聚乙烯（HDPE）制品擠出成基本參數(shù)（JB/T?8061—1996）選取擠出機(jī)主電機(jī)功率為：P=37KW。擠出機(jī)電機(jī)選擇直流電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Z4-200-12/11，其主要技術(shù)參數(shù)為：額定功率為40.5KW，額定轉(zhuǎn)速為900/min，工作電壓400v。3.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）確定功率由于原電機(jī)是在額定功率的情況下工作的，所以設(shè)計(jì)的帶傳動(dòng)功率為電機(jī)的額定功率：P=40.5KW。選取帶型根據(jù)P=40.5KW，小帶輪轉(zhuǎn)速，可選擇Z型V帶。確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速。初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)比需要，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑208mm。（2）驗(yàn)算帶速（3-1）因?yàn)?m/s<v<30m/s，固帶速合適。計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑（3）確定帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)式，初定中心距a0=400mm。帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如3.1所示：圖3.1帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖由式計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1379mm（3-2）選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度按式計(jì)算實(shí)際中心距（3-3）中心距的變化范圍為398.7~462.6mm。（4）驗(yàn)算小帶輪上的包角（3-4）計(jì)算帶的根數(shù)z計(jì)算單根V帶的額定功率由和查得根據(jù)，和Z型帶查得查得，查得，于是kw（3-5）計(jì)算V帶的根數(shù)z取4根（5）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下所示：基準(zhǔn)寬度；基準(zhǔn)線上槽深；基準(zhǔn)線下槽深；槽間距；第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離；帶輪寬；外徑；；（3-6）輪槽角φ1=38°；φ2=38°（6）設(shè)計(jì)結(jié)論選用Z型普通帶輪4根，。帶輪基準(zhǔn)直徑=208mm，=516mm，中心距控制在。3.3齒輪減速器設(shè)計(jì)3.3.1傳動(dòng)方案的確定選取的直流電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為900r/min，擠出機(jī)設(shè)計(jì)的螺桿最高轉(zhuǎn)速為85r/min，經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)后，轉(zhuǎn)速變?yōu)?50r/min。要達(dá)到螺桿所需轉(zhuǎn)速需要再次衰減轉(zhuǎn)速。所需傳動(dòng)比為，因此需要在螺桿之前設(shè)置一個(gè)二級(jí)減速器[12]。二級(jí)減速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.2所示：圖3.2二級(jí)減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.3.2齒輪參數(shù)第Ⅰ減速級(jí)齒輪（1）為齒輪選擇材料，確定應(yīng)力選用滲碳淬火的材料制成的齒輪許用接觸應(yīng)力由式接觸疲勞極限齒輪接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)設(shè)計(jì)的壽命為10年，工作300天/年，每天工作時(shí)間24h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N（3-7）查接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)圖表得11接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)許用彎曲應(yīng)力由式彎曲疲勞極限查彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)圖查彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)圖（假設(shè)模數(shù)小于5mm）彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)則（2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度先估取圓周速度=2.4m/s，然后確定小輪分度圓直徑，由式來(lái)計(jì)算。小齒輪齒數(shù)在推薦值20～40中取=23大齒輪齒數(shù)圓整選取=55齒數(shù)比

u傳動(dòng)比誤差小齒輪轉(zhuǎn)矩=1050500N·mm（3-8）載荷系數(shù)K=材料彈性系數(shù)查材料彈性系數(shù)表=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)表重合度系數(shù)由推薦值0.85~0.92=0.88故：=70.74mm（3-9）齒輪模數(shù)==3.08按漸開(kāi)線齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表圓整故小輪分度圓直徑：大輪分度圓直徑：圓周速度標(biāo)準(zhǔn)中心距==156mm 齒寬（3-10）大齒輪齒寬取=57mm小齒輪齒寬取=65mm（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由式查表的齒輪的齒形系數(shù)齒形系數(shù)小輪大輪應(yīng)力修正系數(shù)小輪大輪重合度（3-11）重合度系數(shù)==（3-12）（4）齒輪其他主要尺寸計(jì)算齒根圓直徑（3-13）齒頂圓直徑（3-14）第Ⅱ級(jí)減速齒輪（1）選擇齒輪材料，確定應(yīng)力選用滲碳淬火制作齒輪許用接觸應(yīng)力由式接觸疲勞極限接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)設(shè)計(jì)的壽命為10年，工作300天/年，每天工作時(shí)間24h。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N（3-15）三個(gè)齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)都大于，查接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)圖表得11接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)許用彎曲應(yīng)力由式彎曲疲勞極限，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，查彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)圖彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查圖彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)則（3-16）（2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度估取圓周速度=2.1m/s小輪分度圓直徑，由式假設(shè)模數(shù)為3，則齒輪的分度圓直徑最大為79mm，此時(shí)齒輪齒數(shù)為26.3，取。配位齒輪分度圓直徑小齒輪齒數(shù)齒數(shù)比u傳動(dòng)比誤差小齒輪分度圓直徑取大圓齒數(shù)大齒輪的分度圓直徑：查表選取=0.8小齒輪轉(zhuǎn)矩==525250N·mm載荷系數(shù)K=載荷系數(shù)KK===1.44（3-17）材料彈性系數(shù)查材料彈性系數(shù)表=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)表重合度系數(shù)由推薦值0.85~0.92=0.88故：=25.2mm（3-18）因此滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度圓周速度（3-19）第一級(jí)傳動(dòng)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距==156mm第二級(jí)傳動(dòng)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距==145.5mm（3-20）齒寬取大齒輪齒寬小齒輪齒寬取=68mm配位齒輪齒寬（3）齒輪其他主要尺寸計(jì)算齒根圓直徑（3-21）齒頂圓直徑（3-22）3.3.3齒輪軸的確定優(yōu)先計(jì)算軸II軸II的計(jì)算（1）計(jì)算軸轉(zhuǎn)矩軸Ⅱ的輸出功率：=55×0.97×0.99=52.82KW轉(zhuǎn)速：=208.3r/min求軸上轉(zhuǎn)矩=1940119N·mm（3-23）（2）求作用在齒輪上的力（3-24）（3）初步估算軸直徑選取38GrMoAlA作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。由式估算軸的直徑，查表取A=90得：軸Ⅰ的計(jì)算（1）求軸Ⅰ轉(zhuǎn)矩軸Ⅰ的輸出功率：轉(zhuǎn)速：求輸入軸上轉(zhuǎn)矩:==1050500N·mm（3-25）（2）計(jì)算作用在齒輪上的力（3-26）（3）初步估算軸直徑選取38GrMoAlA作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。由式計(jì)算軸的最小直徑查表取A=90，得：螺桿齒輪軸段計(jì)算（1）計(jì)算軸轉(zhuǎn)矩每根螺桿的輸出功率：=50.72×0.97×0.99=24.4KW轉(zhuǎn)速：=260r/min求軸上轉(zhuǎn)矩=896230.8（3-27）（2）計(jì)算作用在齒輪上的力（3-28）（3）初步估算軸直徑螺桿的材料為38GrMoAlA，調(diào)質(zhì)處理。由式估算軸的直徑，查表取A=90得：螺桿的軸向力。軸Ⅲ的計(jì)算（1）計(jì)算軸轉(zhuǎn)矩軸Ⅲ的輸出功率：轉(zhuǎn)速：求軸上轉(zhuǎn)矩（3-29）（2）計(jì)算作用在齒輪上的力（3-30）（3）初步估算軸直徑選取38GrMoAlA作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。由式計(jì)算軸的最小直徑并加大3%考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的影響。查表取A=90，得：。3.3.4軸承壽命校核在設(shè)計(jì)的壽命為1年，每年大約工作300天，每天工作24小時(shí)的情況下，經(jīng)過(guò)估算預(yù)期壽命小時(shí)數(shù)為8760h。軸Ⅰ軸承壽命計(jì)算選用的軸承為22215C/W33其額定載荷(GB/T288-1994)轉(zhuǎn)速軸承工作時(shí)無(wú)沖擊，載荷系數(shù)當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命軸承壽命校核合格（3-31）軸Ⅱ軸承壽命計(jì)算該軸選用的軸承為22212C/W33,其額定載荷(GB/T288-1994)。該軸的轉(zhuǎn)速軸承工作時(shí)無(wú)沖擊，載荷系數(shù)當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命（3-32）軸承壽命校核合格軸Ⅲ軸承壽命計(jì)算該軸選用的軸承為22215C/W33額定載荷(GB/T288-1994)該軸的轉(zhuǎn)速軸承工作時(shí)無(wú)沖擊，載荷系數(shù)當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命（3-33）螺桿軸承壽命計(jì)算選用的軸承為22215C/W33其額定載荷(GB/T288-1994)。該軸的轉(zhuǎn)速軸承工作時(shí)無(wú)沖擊，載荷系數(shù)當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命軸承壽命校核合格（3-34）3.3.5鍵的校核軸Ⅰ上的鍵校核軸直徑為A型普通平鍵尺寸b×h=14×9鍵長(zhǎng)轉(zhuǎn)矩許用擠壓應(yīng)力則有：（3-36）因此，該鍵可以安全使用。軸Ⅱ上的鍵校核（1）大齒輪鍵校核軸直徑為A型普通平鍵尺寸b×h=20×12鍵長(zhǎng)轉(zhuǎn)矩許用擠壓應(yīng)力則有：（3-37）因此，該鍵可以安全使用。（2）小齒輪鍵校核軸直徑為A型普通平鍵尺寸b×h=18×11鍵長(zhǎng)轉(zhuǎn)矩許用擠壓應(yīng)力則有：（3-38）軸Ⅲ上的鍵校核直徑為A型普通平鍵尺寸b×h=22×14鍵長(zhǎng)轉(zhuǎn)矩許用擠壓應(yīng)力則有：=（3-39）因此，該鍵可以安全使用。螺桿上的鍵校核軸直徑為A型普通平鍵尺寸b×h=14×9鍵長(zhǎng)轉(zhuǎn)矩許用擠壓應(yīng)力則有：（3-40）因此，該鍵可以安全使用。3.3.6箱體設(shè)計(jì)減速器的齒輪結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，減速器的箱體設(shè)計(jì)包括減速器的諸多附件，如窺視孔、窺視孔蓋、放油孔、放油螺塞等[13]。減速器箱體具體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表3.1所示。表3.1箱體參數(shù)名稱(chēng)尺寸箱座壁厚11箱蓋壁厚11箱座上凸緣厚度12箱蓋凸緣厚度16.5底座凸緣厚度27.5地腳螺栓直徑20地腳螺栓數(shù)目6軸承旁連接螺栓直徑20蓋和座連接螺栓直徑12檢查孔蓋螺釘直徑8定位銷(xiāo)直徑83.4螺桿設(shè)計(jì)螺桿是擠出機(jī)最重要的部件之一。世界上有很多種類(lèi)的塑料可以用于擠出機(jī)的擠出成型，但不可能用一種螺桿對(duì)所有種類(lèi)塑料進(jìn)行擠出成型。在設(shè)計(jì)螺桿時(shí)，要根據(jù)塑性加工的特點(diǎn)設(shè)計(jì)螺桿，確定螺桿三部分的長(zhǎng)度和深度。應(yīng)考慮螺桿的運(yùn)行速度、筒體溫度、生產(chǎn)率、熔化和能耗。螺桿的塑化能力取決于螺桿的轉(zhuǎn)速和機(jī)筒溫度，以及筒體溫度和尺，因此螺桿的設(shè)計(jì)至關(guān)重要[14]。常規(guī)擠出機(jī)螺桿有3個(gè)不同的區(qū)域:進(jìn)料區(qū)、壓縮區(qū)和均化區(qū)。螺桿的內(nèi)徑在壓縮區(qū)增大，從而縮小了熔融聚合物所在的空間，導(dǎo)致壓力的增加。出于成本效益原則考慮，采用普通螺桿。3.4.1螺桿的基本尺寸初步確定螺桿的螺紋長(zhǎng)度為：L=24D=24×70=1680mm螺桿的長(zhǎng)度可以分為三段，分別為：加料段、壓縮段和即計(jì)量段。加料段：通過(guò)加料漏斗加料，負(fù)責(zé)材料的推擠及預(yù)熱，使材料在料筒和螺桿之間均化。壓縮段：負(fù)責(zé)材料的加壓，使材料熔解，逐步進(jìn)入熔融狀態(tài)，但不一定均勻混合。計(jì)量段：材料在此區(qū)域已經(jīng)充分熔融，并完全均勻混合。具體的長(zhǎng)度分配如表3.2所示：表3.2長(zhǎng)度分配表塑料類(lèi)型加料段壓縮段計(jì)量段非結(jié)晶型塑料10%~25%L55%~65%L22%~25%L結(jié)晶型塑料40%~60%L20%~30%L30%~45%L加料段=（40%~60%）L，取=660mm壓縮段=（20%~30%）L，取=420mm計(jì)量段=（30%~45%）L，取=600mm螺桿壓縮比壓縮比的確定非常復(fù)雜，沒(méi)有準(zhǔn)確的公式來(lái)確定，大多時(shí)候需要經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。不過(guò)可以計(jì)算一個(gè)大概的值：壓縮比等于加料段最后一個(gè)螺紋槽深度與計(jì)量段最后一個(gè)螺紋槽深度的比值[15]。設(shè)計(jì)的螺桿用于聚乙烯的擠出，所以壓縮比約等于3。計(jì)螺旋角影響著物料的塑化質(zhì)量，物料形狀的不同值也有所不同。但對(duì)加工而言，的不同也比較困難。因此，一般的取值為。3.4.2螺桿材料的選擇螺桿不僅扭矩大，而且在高溫和高溫下工作，它還受機(jī)械摩擦磨損、摩擦塑性摩擦的影響。一些塑料可能含有嚴(yán)重的腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，會(huì)對(duì)螺桿造成不同程度的損害[16]。例如，螺桿可能會(huì)產(chǎn)生輕微扭曲以及由于磨損的嚴(yán)重性而增加與筒體的距離導(dǎo)致擠出機(jī)的生產(chǎn)能力減弱。因此根據(jù)螺桿的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，必須選擇合適的材料，保證螺桿的正常運(yùn)行。對(duì)材料性能的要求是：良好的機(jī)械性能、良好的耐磨性、良好的耐腐蝕性[17]。高級(jí)氮化鋼具有良好的性能，在擠出機(jī)螺桿應(yīng)用中應(yīng)用最廣泛，因此選用高級(jí)氮化鋼作為螺桿材料。3.4.3螺桿設(shè)計(jì)計(jì)算到此已知螺桿參數(shù)為：最高轉(zhuǎn)速：最高產(chǎn)量：G=77Kg/h螺桿直徑：D=70mm螺距S：S=60mm長(zhǎng)徑比：L/D=24螺槽法向?qū)挾龋篍=17.7mm螺槽軸向?qū)挾龋築=40.6mm螺棱法向?qū)挾龋篹=30mm螺棱軸向?qū)挾龋篵=31.4mm螺紋升角：=查表得:聚氯乙烯（PVC）的堆積密度為固相密度液相密度熔池溫度（1）計(jì)算熔融速率取螺桿轉(zhuǎn)速85r/min下擠出機(jī)的產(chǎn)量為：G=77Kg/h=固體總面積A：熔融速率：（3-41）（2）計(jì)量段螺槽深度在設(shè)計(jì)中，為了保證螺桿的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)波動(dòng)，應(yīng)取較小的值，所以由得：=由于是雙螺桿，則有：取（3-42）（3）驗(yàn)算計(jì)量段長(zhǎng)度螺桿的剪切速率為：=當(dāng)溫度為時(shí)，由流變曲線得：有上文可知：=令=，由式：得：=（3-43）377.5mm>94.7mm合格（4）確定加料段螺槽深度。根據(jù)常用塑料的幾何壓縮比表，取：ε=3則加料段螺紋槽深度為：==5.72mm取=5.7mm驗(yàn)算壓縮比=2.99（3-44）正確（5）驗(yàn)算壓縮段長(zhǎng)度。塑料顆粒減小的速率,塑料顆粒在壓縮段中的移動(dòng)速率不能大于否則導(dǎo)致進(jìn)料和出料的不平衡。流動(dòng)速率：=則壓縮段展開(kāi)的長(zhǎng)度=則壓縮段的最小長(zhǎng)度為==295mm（3-45）由于420mm>295mm合格（6）螺桿中心距的確定。取螺桿的中心距a：a==70.7mm（7）歸納設(shè)計(jì)結(jié)果。加料段長(zhǎng)度：=259mm加料段螺槽深度：=5.7mm壓縮段長(zhǎng)度：=1404mm計(jì)量段長(zhǎng)度：=497mm計(jì)量段螺槽深度：螺槽軸向?qū)挾龋築=40.6mm螺棱軸向?qū)挾龋篵=31.4mm螺桿中心距a：a=70.7mm3.4.4螺桿的強(qiáng)度校核與計(jì)算本設(shè)計(jì)中進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的零部件只選取螺桿和機(jī)筒這兩個(gè)相對(duì)重要的。（1）機(jī)頭壓力的確定根據(jù)查資料，正常情況下產(chǎn)量為77kg/h的擠出機(jī)的機(jī)頭壓力一般為，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選?。海?）螺桿軸向力的確定螺桿軸向力可按下式計(jì)算：式中——物料作用在螺桿端面上的總壓力，單位為N；=1式中——螺桿端部的物料壓力，單位為MPa——?jiǎng)虞d荷產(chǎn)生的附加壓力的沿軸向的力的分量約為的1/8~1/5，即=（0.125~0.2）取：=0.2所以有：=1.2（3-46）（3）螺桿強(qiáng)度的計(jì)算由軸向力產(chǎn)生的壓應(yīng)力：=69.5式中——軸向力產(chǎn)生的壓應(yīng)力，MPa；——螺桿的最小內(nèi)徑端面直徑，mm；——螺桿冷卻水孔直徑，mm。P——物料壓力——克服物料阻力所需的扭矩G——螺桿自重——螺桿所受徑向力——螺桿所受軸向力為由扭矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力：=35.8（3-47）——主電機(jī)的最大傳遞功率，KW;——螺桿的最高轉(zhuǎn)速，r/min；——電動(dòng)機(jī)傳遞效率，此時(shí)校核取1；C——；——螺桿的剪切應(yīng)力，MPa；由螺桿自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：==（3-48）式中L——螺桿的有效長(zhǎng)度，mm；——螺桿材料密度，，鋼取7.85；——由自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，單位MPa；螺桿的合成應(yīng)力查表得的屈服極限：=有：=71.2MPa<=833MPa（3-49）結(jié)果合理，符合要求螺桿無(wú)齒端只受扭矩的作用。查表的剪切疲勞極限=288由得：=25.6mm（3-50）3.4.5螺桿的技術(shù)要求材料為采用高級(jí)氮化鋼，對(duì)材料表面進(jìn)行氮化處理，處理深度為0.2~0.5mm。螺桿外圓硬度>60HRC螺桿的上、下偏差分別為：上偏差：es=下偏差：ei=螺桿的直線度公差值為：3.5機(jī)筒設(shè)計(jì)塑料工業(yè)中使用的擠出機(jī)筒相當(dāng)復(fù)雜和昂貴。該機(jī)在進(jìn)料口處設(shè)有冷卻管路，防止顆粒在料斗內(nèi)熔化。如果塑料顆粒在進(jìn)料段融化，就會(huì)形成顆粒集料，堵塞料斗，從而阻止顆粒到達(dá)出料筒和螺桿。3.5.1機(jī)筒的結(jié)構(gòu)類(lèi)型選擇及特性機(jī)筒的結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為：分段式、整體式和雙金屬料筒。整體式機(jī)筒：是在整體的材料上加工出來(lái)，加工精度以及裝配精度容易滿(mǎn)足，傳動(dòng)誤差小、零件數(shù)量少；而且機(jī)筒受熱均勻和結(jié)構(gòu)加熱不受限制，適合對(duì)加熱系統(tǒng)要求高的設(shè)計(jì)。相應(yīng)的整體式機(jī)筒加工難度大，磨損后內(nèi)表面難以修復(fù)。分段式機(jī)筒：如字面意思所述就是把機(jī)筒分為多個(gè)加工段，分別進(jìn)行加工，然后由多個(gè)加工段由法蘭加工連接。該機(jī)筒加工簡(jiǎn)單，能滿(mǎn)足多種長(zhǎng)徑比的要求，便于改裝。但由于分段加工，所以加工精度比不上整體式機(jī)筒。而且熱損大，加熱起來(lái)容易受熱不均[18]。大多數(shù)情況下是用在實(shí)驗(yàn)性的擠出機(jī)上。雙金屬機(jī)筒：其結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是澆鑄式，另一種是襯套式。襯套式具有更換方便、使用壽命長(zhǎng)、等優(yōu)點(diǎn)，不同的機(jī)型其設(shè)計(jì)也不盡相同。澆筑式的優(yōu)點(diǎn)是合金層與機(jī)筒相結(jié)合，融為一體不分離、不開(kāi)裂，耐磨性好，壽命長(zhǎng)。但這兩種都有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是成本高。綜上所述可了解各個(gè)類(lèi)型機(jī)筒的優(yōu)缺點(diǎn)，由于本設(shè)計(jì)屬于實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的，對(duì)機(jī)筒的精度要求并不高，所以選擇分段式機(jī)筒。3.5.2機(jī)筒的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)機(jī)筒壁厚h為：h=30mm機(jī)筒的內(nèi)徑機(jī)筒的外徑機(jī)筒總長(zhǎng)度L的確定因?yàn)槁輻U的長(zhǎng)度L為：L=2160+7+40+30=2237mm所以取機(jī)筒長(zhǎng)度L=2240mm3.5.3機(jī)筒的材料選擇普通的機(jī)筒材料為45號(hào)鋼，如果要提高機(jī)筒的耐磨性、耐腐蝕性可以采用高級(jí)氮化鋼制造，其強(qiáng)度要超出45號(hào)鋼。因?yàn)檫@次實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的，這里我們選擇40Cr鋼作為機(jī)筒的制造材料。機(jī)筒的強(qiáng)度計(jì)算用壁厚圓筒理論來(lái)對(duì)機(jī)筒進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)厚壁圓筒理論，當(dāng)機(jī)筒內(nèi)壁P的作用時(shí)，會(huì)出于三向應(yīng)力狀態(tài)。分別為：徑向應(yīng)力，軸向應(yīng)力，切向應(yīng)力。徑向應(yīng)力：切向應(yīng)力：=63.1MPa軸向應(yīng)力為：=11.6MPa（3-51）由于設(shè)計(jì)的擠出機(jī)適用于聚乙烯這一材料屬于熱塑性材料，厚壁圓筒理論進(jìn)行計(jì)算和強(qiáng)度校核。機(jī)筒壁厚的強(qiáng)度條件為：查表得40Cr的屈服強(qiáng)度極限為540MPa,則：，有：=89.3MPa<（3-52）綜上所述機(jī)筒校驗(yàn)合格機(jī)筒設(shè)計(jì)的技術(shù)要求材料：45號(hào)鋼。3.5.4螺桿與機(jī)筒的配合要求(1)配合間隙螺桿與筒體連接間隙的大小影響螺桿的能耗、生產(chǎn)能力、使用壽命、加工成本等，數(shù)值過(guò)大，加工裝配簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)能力下降[19]。在機(jī)器中很難控制停留時(shí)間，這也可能導(dǎo)致熱分解。如果數(shù)值太高會(huì)造成加工、裝配困難，螺桿和機(jī)筒容易損壞，從而導(dǎo)致擠出機(jī)的壽命下降[20]。所以設(shè)計(jì)的塑料管材擠出機(jī)的螺桿和機(jī)筒的間隙：。(2)對(duì)中性與螺桿與筒體的中性相比，螺桿中心線的設(shè)計(jì)與筒體中心線重合，但制造和裝配過(guò)程中產(chǎn)生的螺桿定位面與螺桿中心線不一致，機(jī)筒與設(shè)備的偏差不一致，螺桿的徑向偏差、螺桿的橫截面受力和螺桿的中心線不垂直，這些影響影響著螺桿和機(jī)筒的對(duì)中性，一般應(yīng)采取以下措施改善螺桿和機(jī)筒的對(duì)中性：選擇有效的定位基準(zhǔn)和合理的連接方式；提高工件加工裝配精度，減少工件數(shù)量[21]。3.6料斗設(shè)計(jì)在塑料擠出過(guò)程中，復(fù)合原料通常以小顆粒的形式存在。并且經(jīng)常使用添加劑、色素和紫外線抑制劑，與復(fù)合原材料混合，通過(guò)進(jìn)料口（靠近機(jī)筒后部的開(kāi)口）進(jìn)入，并與螺桿接觸。4塑料管材擠出機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1加熱系統(tǒng)擠出機(jī)機(jī)筒由五個(gè)加熱單元加熱，每個(gè)加熱單元的功率為4千瓦，直徑為35毫米。溫度控制由PIC控制器實(shí)現(xiàn)，輸入信號(hào)由兩個(gè)熱電偶產(chǎn)生。四個(gè)加熱單元通過(guò)繼電器(SSR-4028ZA2)連接到兩個(gè)溫度控制器，允許供應(yīng)440伏的加熱單元，因?yàn)閺目刂破鞯妮敵鍪?伏。擠出機(jī)的加熱控制電路用一個(gè)小開(kāi)關(guān)代替原來(lái)的保險(xiǎn)絲。如同保險(xiǎn)絲一樣，在過(guò)載和短路的情況下可以自動(dòng)斷開(kāi)，但不需要如同保險(xiǎn)絲屬于一次性，排除故障后可以重新接通繼續(xù)使用[22]。設(shè)計(jì)的加熱裝置采用電阻加熱，機(jī)筒有五個(gè)加熱單元，采用先進(jìn)的電阻材料，具有熱容量大、壽命長(zhǎng)、使用方便、安全優(yōu)點(diǎn)。五個(gè)加熱單元同時(shí)具有散熱裝置。整個(gè)加熱系統(tǒng)的額定功率為17kw。4.2電氣控制系統(tǒng)電控部分主要包括兩個(gè)部分，一個(gè)是直流加速控制系統(tǒng)，另一個(gè)是加熱控制系統(tǒng)。加熱控制系統(tǒng)連接在機(jī)筒外部的加熱裝置上[23]。直流加速控制系統(tǒng)所采用的的電機(jī)為直流電機(jī)，型號(hào)Z4-200-12/11，其主要技術(shù)參數(shù)為：額定功率為40.5KW，額定轉(zhuǎn)速為900/min，工作電壓400v。直流電動(dòng)機(jī)的速度控制可以通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電感兩端的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)[24]。將差分值輸入速率調(diào)節(jié)器，將速率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的輸出電壓（指定為小閉合電流周期的電流值，從傳感器中提取電流反饋信號(hào)，并將電流反饋信號(hào)與規(guī)定的電流值進(jìn)行比較[25]。速度控制系統(tǒng)采用新一代的硅調(diào)壓器。速度控制回路擴(kuò)大可變速范圍，保持恒定的運(yùn)行速度。在電動(dòng)閥電壓波動(dòng)的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)矩的快速平衡是在不改變轉(zhuǎn)速的情況下保證的。5數(shù)字化建模設(shè)計(jì)的電機(jī)三維模型如圖5.1所示：圖5.1電機(jī)三維模型帶傳動(dòng)的三維模型如圖5.2所示：圖5.2帶傳動(dòng)三維模型齒輪傳動(dòng)的三維模型如圖5.3所示：圖5.3齒輪傳動(dòng)三維模型減速器的整體的三維模型如圖5.4所示：圖5.4齒輪減速器的三維模型螺桿的三維模型如圖5.5所示：圖5.5螺桿的三維模型機(jī)筒的三維造型如圖5.6所示：圖5.6機(jī)筒的三維模型料斗三維模型如圖5.7所示：圖5.7料斗的三維模型機(jī)筒的加熱裝置三維模型如圖5.8所示：圖5.8機(jī)筒加熱裝置三維模型由于塑料管材擠出機(jī)的零件眾多，如果一個(gè)個(gè)零件進(jìn)行裝配過(guò)于麻煩，所以在做零部件的三維模型的時(shí)候，會(huì)將總裝配體分成幾個(gè)小裝配體，如減速器、擠出機(jī)構(gòu)等。這樣做便于修改零件，減少裝配時(shí)的錯(cuò)誤。首先用SolidWorks新建一個(gè)裝配體文件打開(kāi)底座造型，之后加入電機(jī)和減速器模型，用自動(dòng)判斷中心軸的命令將電機(jī)和減速器連接到底座上，之后用接觸命令，將擠出機(jī)的外殼接觸到底座的測(cè)表面上；之后添加帶傳動(dòng)的組件，用同樣的方法將擠出機(jī)構(gòu)安裝到減速器上，以此類(lèi)推，安裝料斗和眾多的標(biāo)準(zhǔn)件。塑料管材擠出機(jī)的總裝配如圖5.9所示：圖5.9塑料管材擠出機(jī)總裝配圖結(jié)論經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，我最終完成了塑料管材擠出機(jī)的設(shè)計(jì)。針對(duì)塑料管材擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，構(gòu)建了塑料管材擠出機(jī)的三維模型。設(shè)計(jì)出了用于聚乙烯這一塑料材質(zhì)的專(zhuān)用螺桿，傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)行的重要零部件的校核。由于擠出機(jī)相關(guān)技術(shù)不了解的原因，我開(kāi)始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)，查看相關(guān)的資料和書(shū)籍。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受。在設(shè)計(jì)這臺(tái)設(shè)備的過(guò)程中，作為一名學(xué)生，已經(jīng)在三維模型領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了我的設(shè)計(jì)，改進(jìn)了結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)設(shè)計(jì)缺陷。但由于本人知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)必然存在缺陷，還請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)[1]馬紅梅.機(jī)械加工精度的影響因素及提高措施[J].技術(shù)與市場(chǎng),2019,26(12):154+156.[2]陳卜寧.卡扣式絕緣護(hù)套擠出成形工藝研究及模具優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].長(zhǎng)春理工大學(xué),2019.[3]馬媛媛.塑料擠出機(jī)加熱冷卻系統(tǒng)節(jié)能的研究進(jìn)展[J].合成樹(shù)脂及塑料,2018,35(05):100-102.[4]于強(qiáng)強(qiáng).電線電纜生產(chǎn)線線徑控制系統(tǒng)研究[D].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué),2017.[5]張鵬.基于專(zhuān)家系統(tǒng)的塑料擠出機(jī)組智能生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].廣東工業(yè)大學(xué),2017.[6]劉光朋.塑料垃圾裂解機(jī)理及實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)研究[D].青島科技大學(xué),2017.[7]王偉,王斌,楊雯婷,孫俊蘭,焦麗麗.基于Teamcenter的產(chǎn)品級(jí)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程,2016(08):89-94.[8]王天鵬.擠出機(jī)發(fā)展歷史分析[J].南方農(nóng)機(jī),2017,48(24):60.[9]李采文,石營(yíng).水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕分析與研究[J].科技資訊,2016,14(09):47-48.[10]邊靖.錐形雙螺桿擠出機(jī)螺桿結(jié)構(gòu)對(duì)制品性能的影響[D].北京化工大學(xué),2016.[11]楊勇.直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性分析及調(diào)速方法[J].黑龍江科技信息,2014(28):9.[12]夏志民.新型單螺桿擠出機(jī)齒輪箱研究[J].中國(guó)高新科技,2018(07):80-81.[13]江帥.單螺桿擠出過(guò)程聚合物顆粒輸送行為研究[D].北京化工大學(xué),2013.[14]王黎,藺琎.一種對(duì)金屬熔化的新型加熱方式[J].山西冶金,2012,35(04):13-14+18.[15]周延軍.高性能耐磨錫青銅合金及其先進(jìn)制備加工技術(shù)研究[D].河南科技大學(xué),2012.[16]何家波.泥料在雙螺桿擠出機(jī)中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究[D].景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院,2012.[17]余忠.微孔塑料連續(xù)擠出成型的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D].南昌大學(xué),2011.[18]AttilaGyárfás,AttilaGergely.TheDesignofaSmall-scalePlasticExtruderMachine[J].Sciendo,2019,11(1).[19]類(lèi)成玲.變頻螺旋壓力機(jī)的力能效率研究[D].山東理工大學(xué),2009.[20]韓國(guó)亮,楊成德.塑料擠出機(jī)螺桿與機(jī)筒間隙的影響[J].塑料制造,2015(04):62-64.[21]張蕓.塑料擠出機(jī)螺桿的設(shè)計(jì)與修復(fù)工藝初探[J].福建輕紡,2009(03):43-45.[22]馬媛媛.塑料擠出機(jī)加熱冷卻系統(tǒng)節(jié)能的研究進(jìn)展[J].合成樹(shù)脂及塑料,2018,35(05):100-102.[23]李洪飛,苑會(huì)林,王婧.吹塑成型PVF薄膜工藝研究[J].塑料工業(yè),2005(10):28-30.[24]王紅玉.塑料擠出生產(chǎn)線溫度集中控制系統(tǒng)的研究[D].北京化工大學(xué),2004.[25]聞娜,劉成偉,劉青川.擠塑機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制研究[J].塑料工業(yè),2018,46(01):67-70.致謝匆匆歲月轉(zhuǎn)眼即逝，畢業(yè)時(shí)刻來(lái)的這么快，讓人不禁有些失措?；厥淄簦蠋熗瑢W(xué)的音容相貌在腦海中接連浮現(xiàn)，有萬(wàn)千思緒，千言萬(wàn)語(yǔ)卻不知道從何說(shuō)起，留下的只有衷心的感激。直到現(xiàn)在才明白昔日教室里老師的辛勤教導(dǎo)是多么的珍貴。感謝姜嬌、薄磊兩位導(dǎo)師對(duì)我的言傳身教，在給我的論文寫(xiě)作帶來(lái)許多幫助。正是有兩位老師的答疑解惑，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能如期完成。感謝諸位老師同學(xué)，感謝你們四年來(lái)的厚愛(ài)，謝謝你們?。?！

論文的研究方法和手段有哪些

（1）調(diào)查法

調(diào)查法是科學(xué)研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計(jì)劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對(duì)象現(xiàn)實(shí)狀況或歷史狀況的材料的方法。一般是通過(guò)書(shū)面或口頭回答問(wèn)題的方式獲得大量數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)調(diào)查中收集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較、總結(jié)歸納，為人們提供規(guī)律性的知識(shí)。

（一）典型例子

調(diào)查法中最典型的例子是問(wèn)卷調(diào)查法。它是通過(guò)書(shū)面提問(wèn)收集信息的一種方法，即調(diào)查人員編制調(diào)查項(xiàng)目表，分發(fā)或郵寄給相關(guān)人員，詢(xún)問(wèn)答案，然后收集、整理、統(tǒng)計(jì)和研究。

（二）研究步驟

1.確定調(diào)查課題

確定題目時(shí)要注意選題是否具有研究的必要性和可能性，同時(shí)要注意選題切忌太大，也要避免無(wú)意義的重復(fù)勞動(dòng)。

2.制定調(diào)查計(jì)劃

要明確調(diào)查課題、調(diào)查目的、調(diào)查對(duì)象、調(diào)查范圍、調(diào)查手段、調(diào)查步驟、時(shí)間安排。

3.收集材料

收集材料時(shí)要盡可能保持材料的客觀性，盡可能采取多種手段或途徑。

4.整理材料

將收集到的材料進(jìn)行整理，以便后續(xù)總結(jié)歸納、形成結(jié)論。

5.總結(jié)研究

對(duì)整理完的材料進(jìn)行分析、總結(jié)、歸納，得出一般性的結(jié)論。

（三）特點(diǎn)

調(diào)查法相對(duì)其他研究方法來(lái)說(shuō)較為耗時(shí)耗力，但也有其優(yōu)勢(shì)，即獲得的一手資料信息真實(shí)具體，能夠?qū)ρ芯繉?duì)象有更加準(zhǔn)確、清晰的認(rèn)識(shí)。

（2）觀察法

觀察法是指人們有目的、有計(jì)劃地通過(guò)感官和輔助儀器，對(duì)處于自然狀態(tài)下的客觀事物進(jìn)行系統(tǒng)考察，從而獲取經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的一種科學(xué)研究方法。

（一）典型例子

皮亞杰的兒童認(rèn)知發(fā)展理論就是通過(guò)觀察法提煉總結(jié)出來(lái)的；兒童心理學(xué)創(chuàng)始人——普萊爾，也是在一次次地使用觀察法后，提出了兒童心理學(xué)領(lǐng)域中的諸多理論。

（二）研究步驟

1.明確觀察對(duì)象

在選擇和確定研究問(wèn)題的基礎(chǔ)上確定觀察者與觀察對(duì)象。

2.制定觀察計(jì)劃

在觀察計(jì)劃中要規(guī)定明確的觀察目的、重點(diǎn)、范圍以及要搜集的材料。

3.做好觀察準(zhǔn)備

觀察準(zhǔn)備是否充分，往往影響觀察的成敗。

4.做好記錄

在觀察過(guò)程中要時(shí)時(shí)記錄，不放掉任何一個(gè)關(guān)鍵信息。

（三）特點(diǎn)

觀察法具有拓展人們的感性知識(shí)、啟發(fā)思想等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其強(qiáng)調(diào)研究要在自然環(huán)境下進(jìn)行，且不允許摻雜個(gè)人的偏見(jiàn)，確為實(shí)際操作帶來(lái)了一定困難。

（3）實(shí)驗(yàn)法

實(shí)驗(yàn)法是指經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，在高度控制