23-SJ90-25擠出機(jī)設(shè)計【3張圖紙】

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Extruder can be used for molding pipes, bars, plates, sheets, film, wire and cable, hollow products, profile, the replica of the. In addition, screw extrusion is also used extensively for the polymer granulation, dehydration, blending, enhancement, reactive extrusion, alloying, feeding and color masterbatch. Based on extrusion and blow molding process to complete the molding process. The use of screw extrusion polymer dating back more than 100 years of history. This processing method plays a very important role in polymer processing industry. According to statistics, more than 60% of the worlds products are processed by screw extrusion process. The production of extruded products is much higher than that of other polymer products. With the rapid development of polymer processing industry, the technology development and progress of the screw extruder has received more attention. Compared with other processing methods, polymer of screw extrusion molding method has some outstanding characteristics, such as continuous production process, high production efficiency and wide application range, which not only can be used for the processing of almost all of the heat plasticity plastic products, but also can some thermosetting material for extrusion. In addition, the screw extrusion device usually has the advantages of simple structure, easy operation, low investment and high efficiency. Therefore, screw extrusion molding method has become the most extensively used a polymer processing methods, screw extrusion equipment have naturally become one of the polymer processing machinery of the most important models.The classification of the extruder is usually divided into: single screw extruder, twin screw extruder and multi - screw extruder. Among them, the former two types are the most widely used at present. Can also be classified according to purpose: granulating extruder, exhaust devolatilization type extruder, feed extruder, transfer mixing extruder, according to the characteristics of the structure is divided into: disc extruder, scientific visualization extruder, electromagnetic dynamic plasticating extruder, self heating type high-speed extrusion machine, vertical extruder, cascade multilevel extruder etc. The above models can also be universal machine and the special machine. Conventional single - screw extruder, easy to operate, low cost, so in the polymer processing industry has a wide range of applications. But it has the effect of mixing, dispersing and homogenization, the material temperature difference is big and difficult to eat powder and so on. Therefore, it is generally only applicable to general granulation and processing of plastic products. At present, such as Europe and the United States in single screw extrusion machine is used, the proportion is: flat die and sheet 10%; profile 20%; foam 30% 40%; film 100%; monofilament was 100%; with mixed 10% of the design is the machine extrusion single spiral series on SJ90-25. In the industrial and laboratory, the screw extruder is widely used and widely used. It is one of the important components of the plastic processing equipment. As the industrial use of single screw extruder, in the design process, the requirements can be completed solid conveying, pressurization, melt, melt conveying and pump pressure and a series of general process. The main root parameters are known as D=90mm, the ratio of length to diameter is 25, and the design of single screw extruder. The design will be the first to select the appropriate motor, and then the reducer for the design calculation, the design of the screw, the cylinder and the box and other parts of the design calculation. Finally, the overall check.Key words: Extruder; Reducer; Screw; Box目 錄 第一章 緒論 1 1.1 設(shè)計初步方案 1 1.2 本次擠出機(jī)設(shè)計布置 2 第二章 擠出機(jī)的主要性能參數(shù) 3 2.1 螺桿轉(zhuǎn)速 3 2.2 擠出機(jī)功率 3 2.3 軸向力P 4 2.4 生產(chǎn)能力Q 4 第三章 電機(jī)的選擇 5 第四章 減速器設(shè)計計算 6 4.1 傳動部分設(shè)計計算 6 4.1.1 傳動比計算 6 4.1.2 各軸轉(zhuǎn)速 6 4.1.3 各軸功率 7 4.1.4 各軸轉(zhuǎn)矩 7 4.2齒輪設(shè)計 8 4.2.1 高速級齒輪傳動 8 4.3 速比齒輪軸及其上軸承的設(shè)計、選擇和校核 12 4.3.1 基本軸徑的設(shè)計 12 4.3.2 高速軸(I軸)的軸徑設(shè)計 12 4.3.3 中間軸(II軸)的軸徑設(shè)計 12 4.3.4 低速軸(III)軸的軸徑設(shè)計 13 4.4 各軸上聯(lián)接齒輪的鍵的選取與校核 24 4.4.1 低速級齒輪的健及其校核 25 4.4.2 中間級齒輪的鍵及其校核 25 第五章 螺桿的設(shè)計與校核 27 5.1 螺桿材料 27 5.2 螺桿形式 27 5.3 螺桿參數(shù) 27 5.4 螺桿結(jié)構(gòu) 27 5.5 螺紋的斷面形狀 28 5.6 校核 28 5.6.1 剪應(yīng)力計算 29 5.6.2 壓應(yīng)力計算 29 第六章 機(jī)筒的設(shè)計及強(qiáng)度校核 30 6.1 機(jī)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇 30 6.3 校核 30 6.3.1 機(jī)筒內(nèi)壁處的工作應(yīng)力 30 6.3.2 機(jī)筒的軸向力 31 6.3.3裝配壓力Pk計 31 6.3.4機(jī)筒內(nèi)壁強(qiáng)度校核 31 7.1 螺桿與軸聯(lián)接處的花鍵的選擇與校核32 7.1.1 花鍵擠壓強(qiáng)度校核 32 7.2 推力軸承的選擇與校核 33 7.2.1 校驗(yàn) 33 7.2.2 壽命計算 33 7.3 聯(lián)軸器的選擇與校核 33 7.4 螺桿與機(jī)筒的組合設(shè)計 34 7.5 機(jī)頭的設(shè)計 34 7.6 箱體的設(shè)計 34 7.7溫度控制 35 7.7.1 溫度傳感器選擇 35 7.7.2 控制調(diào)節(jié)方法 35 總結(jié) 36 參考文獻(xiàn) 37 致謝 38沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論第一章 緒論1.1 設(shè)計初步方案本設(shè)計為SJ-90/25擠出機(jī)，主要用于對塑料進(jìn)行成型加工，根據(jù)需要制品可為半成品或成品，采用加工料是“低密度聚乙烯”。此類型擠出機(jī)采用低溫塑化設(shè)計，能大大保證產(chǎn)品質(zhì)量。擠出機(jī)按其螺桿數(shù)量可進(jìn)行分類，分為單螺桿、雙螺桿以及多螺桿擠出機(jī)，參考有關(guān)知識和資料確定此次設(shè)計螺桿為單螺旋等距突變螺桿。因?yàn)閱温輻U有足夠大的長徑比，物料傳輸產(chǎn)生的熱量于剪切力和軸向力單螺桿都需要承受，故螺桿選擇材料時要強(qiáng)度高，抗摩擦能力強(qiáng)，良好的耐化學(xué)腐蝕性能，良好的機(jī)械加工與抗高溫不變形的性能，所以材料優(yōu)先選擇38CrMoAlA。使用電機(jī)+減速機(jī)構(gòu)+螺桿，讓螺桿獲得轉(zhuǎn)速、扭矩。螺桿所受軸向力由螺桿和機(jī)筒間軸向力軸承傳送。 1 1.2 本次擠出機(jī)設(shè)計布置電動機(jī)-減速機(jī)構(gòu)-螺桿圖1.2 裝配圖沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 擠出機(jī)的主要性能參數(shù) 第二章 擠出機(jī)的主要性能參數(shù)本設(shè)計為SJ-90/25擠出機(jī)，選取加工材料為“低密度聚乙烯”。根據(jù)中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可知本擠出機(jī)設(shè)計的主要參數(shù)：螺桿直徑：D=90mm螺桿長徑比：L/D=25mm螺桿最高轉(zhuǎn)速：nmax=100r/min最高產(chǎn)量：Qmax=280kg/h螺桿的幾何壓縮比：i=32.1 螺桿轉(zhuǎn)速為螺桿轉(zhuǎn)速不能進(jìn)料的臨界轉(zhuǎn)速為nmax=100r/min所以螺桿的工作轉(zhuǎn)速n=（0.20.7) nmax所以取n=55r/min2.2 擠出機(jī)功率 公式: （2.1）K:計算系數(shù)=0.00354 （D90mm K=0.00354 ，D90mm K=0.008）D：螺桿直徑 D=90mm=9cm N：螺桿轉(zhuǎn)速n=55r/min所以N=15.7707kw減速器設(shè)計為二級斜齒減速器取聯(lián)軸器=0.99 軸承=0.99 齒輪=0.97 總=0.904 N電=N/總=17.4454kw2.3 軸向力P 因?yàn)镻=200F F=所以P=12717kg 2.4 生產(chǎn)能力Q Q= （2.2） 計算系數(shù) 取0.0030.007 n轉(zhuǎn)速 n=55r/min Q=0.0059355= 200.475 kg/h沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電機(jī)的選擇第三章 電機(jī)的選擇根據(jù)9025擠出機(jī)的參數(shù)選取電機(jī)：封閉式三相異步電動機(jī)Y280S-4額定功率：75kw 轉(zhuǎn)速：1480r/min電流：140A 效率：92.7%此電動機(jī)軸直徑D電 =75mm外伸E=140mm 中心距H=mm沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 減速器設(shè)計計算 第四章 減速器設(shè)計計算4.1 傳動部分設(shè)計計算4.1.1 傳動比計算由選取電機(jī)及擠出機(jī)尺寸此電動機(jī)軸直徑D電 =75mm外伸E=140mm 中心距H=mm可得：減速器總傳動比: I總=27查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊得：I1=（1.31.5）I2 I1=1.4I2 則I總=I1I2=1.4所以I1=6.104 I2=4.364.1.2 各軸轉(zhuǎn)速設(shè)傳動裝置由電機(jī)到工作機(jī)工三個軸，依次為軸軸軸n1=r/min； n2=r/min；n3=r/min （4.1）n0電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n0=1480r/minn1，n2，n3分別為軸的轉(zhuǎn)速 單位（單位r/min）I0 ，I1 ，I2分別為電動機(jī)至高速軸：至軸；至軸間的傳動比 n1=1480r/min n2=242r/min n3=55r/min4.1.3 各軸功率 P1=Pd聯(lián)軸器齒輪=750.990.99=73.50kw P2=P1軸承齒輪=73.500.990.97=70.58kw P3=P2軸承齒輪=70.580.990.97=67.77kwPD電動機(jī)輸出功率 PD=N驅(qū)=75kwP1，P2，P3各軸輸入功率4.1.4 各軸轉(zhuǎn)矩 TD=9550=9550=483.95Nm T1=9550=9550=480.72Nm T2=9550=9550=2785.28Nm T3=9550=9550=11767.33Nm軸號功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳動形式傳動比73.501480480.72聯(lián)軸器軸承6.1044.3670.582422785.28齒輪軸承67.775511767.33齒輪軸承表4.14-14.2齒輪設(shè)計4.2.1 高速級齒輪傳動N驅(qū)=75kw，n1=1480r/min，I1=6.1，工作時長15年，300天正常工作，帶式輸送機(jī)，平穩(wěn)，專項(xiàng)不變。 選擇齒輪樣式，齒數(shù)，材料，精度等級。 查機(jī)械設(shè)計選定大、小齒輪都是以40Cr為材料，在調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，齒面硬度為4855HRC。 精度等級：7 小齒輪齒數(shù)Z1=24 Z2=I124=147 螺旋角=14 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計查機(jī)械設(shè)計 D1t （4.2） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 a.K1=1.6b.選區(qū)域系數(shù) ZH=2.433c.查得a1=0.78，a2=0.9 a=1.68d.小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1=2.910-5Nmme.選取寬齒系數(shù)d=0.8f.查材料的彈性影響系數(shù):ZE=1.89.8MPag.查齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限：Hlim1=Hlim2=1100MPah.計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): N1=60n1jLh=6014801（2830015）=6.39109 N2=1.05109 i.查接觸疲勞壽命系數(shù)：KHN1=0.9 ，KHM2=1.02 j.計算接觸疲勞許用力：（取失效概率為10，安全系數(shù)為S=1） H1=990MPa H2=1122MPa H3=1056MPa 計算：a.小齒輪分度圓直徑 d1t=54.3mmb.圓周速度 V=4.21m/s c.計算齒寬b及模數(shù)mnt b=0.854.3=43.44mm mnt=2.19mm h=2.25mmt=2.252.19=4.9275mm =8.82 d.計算縱向重合度e b =0.318Z1tan=0.3180.834tan14=2.16 e.計算載荷系數(shù) K 由表 10-2 查得使用系數(shù) Ka=1根據(jù) V=4.14，7級精度動載系數(shù) KV =1.16KH=KF=1.2用插值法查得 7 級精度小齒輪相對支撐點(diǎn)非對 稱布置時KH 1.288故載荷系數(shù) K=KAKVKHKHb=11.041.21.305=1.63KF=1.28 f.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓的直徑，由式 10-10a 得： d1 =d1t=54.3=54.64 g.計算模數(shù)mn mn=1.56mm 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 mn （4.3） 確定計算參數(shù) a、計算載荷系數(shù) K= KAKVKFKFb = 11.041.21.295=1.63b、由圖 10-20d 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：dFE1=FE2 =620MPa c、由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 =0.88,KFN 2=0.91 d、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 由式 10-12 得： =389.7MPa =430MPa e、根據(jù)縱向重合度 =2.16，得螺旋角影響系數(shù) Y=0.88f、計算當(dāng)量齒數(shù) ZV1=37.25 ZV2=191.14 g、齒形系數(shù) YF1 =2.43 , YF2 =2.13h、應(yīng)力校正系數(shù) YS1 =1.58 , YS2 =1.83i、計算大、小齒輪的并且加以比較 =0.0103 =0.0097小齒輪的數(shù)值大 設(shè)計計算 mn=3.84mm取mn=5mm d1=126.96mm Z1=24.63取 Z1 =26，則 Z2 =I1Z1 =133.64取 Z2 =134 幾何尺寸計算 計算中心距 a=412.37mm將中心距圓調(diào)整為412mm 中心距修正螺旋角 =13.86因值改變不多，故參數(shù)等不必修改。 計算大、小齒輪的分度圓直徑 d1=133.9mm d2=690.1mm 計算齒輪寬度 b =d d1 =0.8133.9=107.12mm圓整后取 B2=110mmB1=115mm4.3 速比齒輪軸及其上軸承的設(shè)計、選擇和校核4.3.1 基本軸徑的設(shè)計 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來估計軸的直徑 =T/Wr 對于實(shí)心軸d （4.4）對于空心軸d，通常取=0.50.64.3.2 高速軸（I 軸）的軸徑設(shè)計 材料選擇為40Cr 查機(jī)械設(shè)計手冊第三版，第二卷，第 6 篇表 6-1-2 選取 A0 =110則=9550000/（0.21103）=35.88MPa d1=110=34.1mm由于連接聯(lián)軸器的軸段上有一個鍵槽，軸徑應(yīng)增大5% d130(1+5%)=35.81mm取d1=40mm4.3.3 中間軸（II 軸）的軸徑設(shè)計 材料選擇為 40Cr 查機(jī)械設(shè)計手冊第三版，第二卷，第6篇表 6-1-2 選取 A0 =115 =9550000/（0.21153）=34.1MPa d2=115=67.87mm由于連接齒輪的軸段上有一個雙鍵槽，軸徑應(yīng)增大 7% d2 67.87 (1+7%)=72.62 mm取d2 =75mm4.3.4 低速軸（III 軸）的軸徑設(shè)計 材料選擇為 40Cr 查機(jī)械設(shè)計手冊第三版，第二卷，第 6篇表 6-1-2 選取 A0=99 =9550000/（0.2993）=49.21MPa d3=99=97.32mm由于連接齒輪的軸段上有一個雙鍵槽，軸增大7% d397.32（1+7%）=104.13mm軸的校核、選取軸承及所選軸承的校核 高速軸的校核及所選軸承的校核 第軸的轉(zhuǎn)矩為:T=2.85105Nmm齒輪1的圓周力為： Ft1=1.65103N軸向力：Fa1=Ft1tan=1.65105tan15.2=4.12103N徑向力：FV1=Ft1tan/cos=1.65105tan20/cos15.2=6.26103N軸向力矩：Ma1=Fa1=4.12103=1.69105Nmm 計算支承反力圖4-1 水平受力圖由水平受力圖a RaH=4.08103N RbH=12.71103N圖4-2 水平受力圖由上圖b，得： RaV=2.4103N RbV= =4.12103N圖4-3 水平受力圖水平彎矩：MH =RaH82.3=7.75105Nmm垂直彎矩：MV1 =RaV82.3=4.32105Nmm MV2 =RbV293.3=2.62105Nmm圖4-4 水平受力圖合成彎矩： M1=9.3105Nmm M2=8.26105Nmm按脈動循環(huán)處理取=0.6 Mca1= =1.263106Nmm按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由于截面是軸上承受最大計算彎矩的截面，軸截面承受的小 但是軸徑比較小，所以要校核、軸截面強(qiáng)度a、截面計算： =23.88MPa因此軸為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)得許用彎力=60MPa S1 所以右緊左松 A1 =S2+Fa1=9.49103+3.64103=13.6103N A2 =S2=9.49103計算當(dāng)量動載荷 P: =2.941e取X1=0.4 Y1=0.7 =0.76e 取X2=1 Y2=0 P1=X1R1 +Y1A1=0.44.62103 +0.713.28103 =11.37 103N P2 =X2R2+Y2A2 =13.28103N計算軸承壽命選取預(yù)期軸承壽命為L10h =20000h因?yàn)?P1 L10h故合格。 (2) 中間軸的校核及所選軸承的校核 軸的轉(zhuǎn)矩為 T=1413Nm=1.413106Nmm軸的受力如下圖所示：圖4-6 水平受力圖中間大齒輪:圓周力：Ft2=Fa1=Ft1tan=1.65105tan15.2=4.12103N軸向力：Fa2=Fa1=Ft1tan=1.65105tan15.2=4.12103N徑向力：Fr2=Fr1=Ft1tan/cos=1.65105tan20/cos15.2=6.26103N向心力：Ma2=Fa2=4012103=0.965106Nmm中間軸小齒輪：圓周力：Ft3=3.51104N軸向力：Fa3=Fr3tan=1.96104tan13.86=1.38104N徑向力: Fr3=Ft3tan/cos=1.96104tan20/cos13.86=2.08104N軸向力矩：Ma3=Fa3=1.38104=0.92106Nmm計算支承反力：由上圖中c得： RaH=4.03104N RbH=3.22104N由上圖中d，得： RaV =1.92104N RbV =-Fr2+Fr3-FaV=-0.64104N畫彎矩圖，扭矩圖，計算彎矩：水平彎矩：MH1=RaH75=2.45106Nmm MH2=RbH100=4.03106Nmm垂直彎矩：MV1=RaV75=-0.29106Nmm MV2=RbV304+Fr3d3/2-Fa2d2/2=0.73106Nmm MV3=-RbV100=1.88106Nmm MV4=RaV261.5+Fr2164.5-Fa3d3/2-Fa2d2/2=0.96106Nmm合成彎矩：M3=2.86106Nmm M4=4.65106Nmm按脈動循環(huán)處理，=0.6 Mca2= =3.32106Nmm Mca4= =5.06106Nmm 由圖知剖面計算彎矩最大，但直徑不是最大，剖面直徑最小，計算彎矩較 大，所以這兩個剖面比較危險，因此校核這兩個剖面。剖面的計算應(yīng)力=37.36MP剖面的計算應(yīng)力=24.65MP因齒輪軸的材料為 40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表 17-2，查 =60MPa S1=1.48104 ，所以右緊左松。故取 A1= 2.164N, A2=S2=1.16104N計算當(dāng)量動載荷P：=0.47e取X1=0.4，Y1=1.4 =0.36P2 ,所以按 P1 ,計算，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)式16-3，查表16-8 和表16-9，ft=1.0 fp=1.5 Lh=36768hL10h故合格。 (3) 低速軸的校核及所選軸承的校核 第三軸的轉(zhuǎn)矩為：T=9.71106Nmm低速軸大齒輪：圓周力：Ft4=Ft3=2Td3=21.96106133.9 =3.51104N軸向力：Fr4=Fa3=Ft3tan=1.96104tan13.86=1.38104N 徑向力：Fr3=Ft3tann cos= 1.96104 tan20 cos13.86=2.08104N軸向力矩：Ma4=Fa4=1.38104N=4.09106Nmm a、計算支承反力圖4-8 支撐反力示意圖由支撐反力示意圖-2，得： RaH=2.25104N RbH=3.98104N 圖4-9 支撐反力示意圖由支撐反力示意圖-3，得 -RaV=-2.41104N RbV=(RaV+Fr4)=0.28104N b、畫彎矩圖，扭矩圖，計算彎矩：圖4-10 彎矩圖水平彎矩：MH=RbH 136.5=3.83106Nmm垂直彎矩：MV1=RaV254.5=- 4.23106Nmm MV2=RbV136.5=0.31106Nmm M2圖4-11 彎矩圖合成彎矩： M1= =5.25106Nmm M2= =3.45106Nmm按脈動循環(huán)處理，取=0.6 Mca1=1.095107Nmm Mca2=T=9.54106Nmm c、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由于截面是軸上承受最大計算彎矩的截面，截面承受的計算彎矩不是最大，但是其軸徑較小，故需要校核、截面的強(qiáng)度截面的計算應(yīng)力為 =19.87MPa截面的計算應(yīng)力為 =25.63MPa因齒輪軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表 17-2，查得=60MPa S1 所以右緊左松因FA+S2=1015104NS1 故取A1=2.53104N,A2=S2=1.15 104N 計算當(dāng)量動載荷 P： =0.85e，取X1=0.4，Y1=1.4 =0.31 P2 ，所以按 P1 計算，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)式 16-3，查表 16-8 和表 16-9，ft =1.0,fp=1.5 ，有 Lh=303069hL10h故合格。4.4 各軸上聯(lián)接齒輪的鍵的選取與校核4.4.1 低速級齒輪的健及其校核 選用普通平鍵 A 型 其中：L=56mm；b=28mm；h=16mm；t=10；t1=6.4 校核對于平鍵通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行條件性強(qiáng)度校核。通過條件為=120MPa按壓力強(qiáng)度校核： （4.7）T：轉(zhuǎn)矩T=6.47106NmmD：軸的直徑D=110mmh：鍵高h(yuǎn)=16mm l：鍵的工作長度，本設(shè)計采用雙鍵聯(lián)接，相隔180 布置，l=125mm =117.64MPa因?yàn)? 120MPa所以平鍵合格。4.4.2 中間級齒輪的鍵及其校核 選用普通平鍵 A 型 其中：L=28mm；b=20mm；h=12mm；t=7.5；t1=4.9 校核：對于平鍵通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行條件性強(qiáng)度校核。通過條件為=120MPa按壓力強(qiáng)度校核 （4.8） T：轉(zhuǎn)矩 T=1.314106NmmD：軸的直徑 D=70mm H：鍵高 h=12mmL：鍵的工作長度，本設(shè)計采用雙鍵聯(lián)接，相隔 180 布置，l=56mm =111.73MPa因?yàn)?120MPa，所以平鍵合格。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 螺桿的設(shè)計與校核第五章 螺桿的設(shè)計與校核5.1 螺桿材料螺桿材料需要強(qiáng)度、抗磨能力高、耐化學(xué)腐蝕性能、好的機(jī)械加工、熱處理以及高溫下不變形的性能。螺桿材料優(yōu)先選用38CrMoAlA，用38CrMoAlA 制造的螺桿，0.30.6是其氮化深度，硬度為740HV。當(dāng)其經(jīng)滲氮處理后會在螺桿表面形成壓應(yīng)力，疲勞極限可提高25%35%。耐腐蝕性也會增加。5.2 螺桿形式本設(shè)計為 SJ-90/25 擠出機(jī)，加工物料為低密度聚乙烯。查資料得： 螺桿形式是等距突變（35D）型單螺桿5.3 螺桿參數(shù) 螺桿直徑D D=90mm 螺桿長徑比 L/D=25 螺桿長=1750mm 螺桿螺紋開程I I=70mm 螺桿的螺紋升角 =1742 取18 螺紋寬度e （0.080.12D） 取e=5mm5.4 螺桿結(jié)構(gòu)螺桿工作部分大概分為加料段，熔融段，均化段。a、加料段此段是用來是咬入和輸送物料。從加料口加入物料，旋轉(zhuǎn)螺桿開始工作，物料被咬入螺槽內(nèi)，形成大大小小的塑料團(tuán)，這些團(tuán)在前進(jìn)時也轉(zhuǎn)動。L加 =30%65%L=5251137.5，本設(shè)計取 700mm。H加: 在螺桿中三段的螺紋升程相同，所以螺棱寬度也相同。 i= （5.1）查塑料機(jī)械設(shè)計表 1-3-1 取 i=3 H加=iH3=33=9mmb、熔融段也叫為壓縮段。塑料團(tuán)進(jìn)入此段，會被慢慢壓縮，由于螺桿的旋轉(zhuǎn)，物料會被攪拌、切碎最后塑化。 L塑=35D H塑=漸變c、均化段也叫計量段。在熔融段傳送過來的物料在均化段繼續(xù)受到切割和塑化，螺桿擠壓、呈液態(tài)的物料在一定的壓力和溫度通過機(jī)頭，擠壓成所需形狀的半成品。 L擠=20%25%L H擠=0.0250.06DH擠取3mm5.5 螺紋的斷面形狀本設(shè)計使用矩形斷面。螺紋推料表面和螺桿根徑表面垂直，采用小圓弧r=（0.060.12）D；螺紋背面有較大的過度圓弧 R，這使得螺槽中的塑料加快進(jìn)行橫流，使進(jìn)料均勻混煉和塑化，防止局部焦燒。R=（0.120.18）D。5.6 校核近似認(rèn)為螺桿只受扭，彎，壓的聯(lián)合作用。5.6.1 剪應(yīng)力計算扭矩：根據(jù)公式 (5.2)Nmax：電機(jī)最大功率Nmax=30KWNmax: 電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 nmax=1480r/miny：機(jī)械傳動效率（y取0.70.9）取y=0.8最大剪應(yīng)力： 加料段初始位置最容易扭斷，則抗扭截面模量近似為： Wn=3.14/1493=143.07kgcm則=16.34N/cm25.6.2 壓應(yīng)力計算 P=200F=2003.14152/4 =3533kg =P/F =35334/3.14122 =31.25kg/cm螺桿自重引起的彎曲應(yīng)力比剪切應(yīng)力和壓應(yīng)力小很多，可以忽略不計，需要按第三強(qiáng)度理論公式計算： =26.23N/cm2查得=163MPa，所以此螺桿強(qiáng)度合格。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 機(jī)筒的