SJ高速高效單螺桿擠出機(jī)成型傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、摘 要 在塑料工業(yè)?中，螺桿擠出機(jī)?幾乎能成型?所有的熱塑?性塑料和部?分熱固性塑?料，用于成型管?材、棒材、板材、薄膜、電線電纜、異型材等，也可以用于?塑料的混合?、造粒及塑料?的共混改性?，以擠出為基?礎(chǔ)，配合吹塑、拉伸等工藝?的擠出—拉幅可成型?中空制品和?雙向拉伸膜?等。擠出機(jī)是塑?料成型的最?重要的方法?之一，目前擠出機(jī)?成型的制品?約占熱塑料?制品的50?%。 另外螺桿擠?出機(jī)在橡膠?工業(yè)中和合?成纖維工業(yè)?中也發(fā)揮的?很大的作用?。 擠出機(jī)是擠?出成型生產(chǎn)?線中的主機(jī)?，它的作用是?塑化、運(yùn)輸物料，并提供制品?成型所需要?的壓力。 擠出機(jī)作為?加工聚合物?的主要設(shè)

2、備?而存在，在許多國(guó)家?包括我國(guó)的?機(jī)械工業(yè)化?中已經(jīng)成為?系列化、規(guī)格化的一?類(lèi)機(jī)械產(chǎn)品?。 本設(shè)計(jì)是關(guān)?于SJ70?-28系列的?單螺桿擠出?機(jī)。主要是根據(jù)?已知參數(shù)：D=70mm,長(zhǎng)徑比為2?8，來(lái)設(shè)計(jì)單螺?桿擠出機(jī)。主要設(shè)計(jì)其?動(dòng)力和傳動(dòng)?系統(tǒng)，加熱和冷卻?系統(tǒng)。 Abstr?act In the plast?ics indus?try, the screw? extru?der formi?ng almos?t all therm?oplas?tics and therm?osett?ing plast?ics p

3、arts?For formi?ng pipe, bar, sheet?, film, wire and cable?, profi?le and so on, can also be used for plast?ic mixin?g, granu?latio?n and plast?ics modif?icati?on, to extru?sion-based?, with the blow moldi?ng, stret?ching?, etc. Extru?sion Techn?ology? - tente?r can be molde?d hollo?w produ?cts and t

4、wo-way stret?ch film. Plast?ic moldi?ng extru?der is one of the most impor?tant, the curre?nt extru?sion moldi?ng produ?cts, plast?ic produ?cts accou?nt for about? 50% of heat Anoth?er screw? extru?der in the rubbe?r indus?try and the synth?etic fiber? indus?try has also playe?d a large? role. Ext

5、ru?der extru?sion produ?ction? line is the host, it is the role of plast?ics, trans?porta?tion, mater?ials, and provi?de the requi?red press?ure moldi?ng Polym?er extru?sion proce?ssing? of major? equip?ment as exist?s in many indus?trial?ized count?ries, inclu?ding China?s machi?nery has been a se

6、rie?s, a kind of mecha?nical? produ?cts stand?ardiz?ed This desig?n is on the SJ70-28 serie?s singl?e screw? extru?der. Mainl?y based? on known? param?eters?: D = 70mm, the aspec?t ratio? of 28, to desig?n singl?e screw? extru?der. Main desig?n of its power? and trans?missi?on syste?m, heati?ng and

7、 cooli?ng syste?ms. 目 錄 摘 要 1 Abstr?act 2 第一章 緒論 4 1.1 概述 4 1.2高分子材?料的發(fā)展 4 1.3高分子材?料的分類(lèi) 5 1.4 擠出機(jī)的構(gòu)?成 6 1.4.1擠壓系統(tǒng)? 6 1.4.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 7 1.4.3加熱冷卻?裝置 7 1.5 擠出機(jī)的分?類(lèi) 8 第二章 擠出機(jī)傳動(dòng)?系統(tǒng)的設(shè)計(jì)? 10 2.1傳動(dòng)系統(tǒng)?的設(shè)計(jì)步驟? 10 2.2 電機(jī)的選取? 10 2.3系統(tǒng)傳動(dòng)?方案 11 2.4 V帶傳動(dòng)設(shè)?計(jì) 12 2.4.1 V帶的設(shè)計(jì)?計(jì)算 12 2.

8、4.2 V帶輪的設(shè)?計(jì) 15 第三章 擠出機(jī)的加?熱冷卻系統(tǒng)? 18 3.1 加熱和冷卻?系統(tǒng)的意義?和目的 18 3.2 擠出機(jī)的加?熱系統(tǒng) 19 3.3 擠出機(jī)的加?熱方法 19 3.4 擠出機(jī)的冷?卻系統(tǒng) 20 3.4.1料筒的冷?卻 21 3.4.2 螺桿冷卻 21 3.4.3 料斗座冷卻? 22 3.5 擠出機(jī)的熱?平衡分析 22 3.6 加熱功率的?確定 24 第四章 擠出機(jī)的控?制系統(tǒng) 26 4.1 擠塑機(jī)主機(jī)?的溫度控制? 26 4.2 擠塑機(jī)的壓?力控制 28 4.3. 螺桿轉(zhuǎn)速的?控制 29 4.4 外徑的控制? 29 4.5 收卷要求的

9、?張力控制 29 4.6 整機(jī)的電氣?自動(dòng)化控制? 29 參考文獻(xiàn) 30 致謝 31 第一章 緒論 1.1 概述 擠出成型是?塑料成型加?工的重要成?型方法之一?。大部分熱塑?性塑料都能?用這個(gè)方法?成型，擠出成型是?在擠出機(jī)上?進(jìn)行的，擠出機(jī)是塑?料成型加工?機(jī)械的主要?設(shè)備之一。用擠出成型?生產(chǎn)的產(chǎn)品?廣泛的應(yīng)用?于人們的生?活及農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、石油化工、機(jī)械制造、國(guó)防等工業(yè)?。 塑料制品用?擠出成型方?法成型，在塑料制品?的各種成型?方法中占比?例較大。按照成品的?質(zhì)量計(jì)算，約占塑料制?品總產(chǎn)量的?1/2。由此可見(jiàn)，擠出成型是?塑料制品成?型中一種主?

10、要的成型方?法。用擠出機(jī)可?以擠出大部?分熱塑性塑?料成型制品?。 1.2高分子材?料的發(fā)展 從十九世紀(jì)?開(kāi)始，人類(lèi)開(kāi)始使?用改造過(guò)的?天然高分子?材料?；鸹鹉z和?硝化纖維塑?料（賽璐珞）是兩個(gè)典型?的例子。進(jìn)入二十世?紀(jì)之后，高分子材料?進(jìn)入了大發(fā)?展階段。首先是在1?907年，Leo Bakel?and發(fā)明?了酚醛塑料?。1920年?Herma?nn Staud?inger?提出了高分?子的概念并?且創(chuàng)造了M?akrom?oleku?le這個(gè)詞?。二十世紀(jì)二?十年代末，聚氯乙烯開(kāi)?始大規(guī)模使?用。二十世紀(jì)三?十年代初，聚苯乙烯開(kāi)?始大規(guī)模生?產(chǎn)。二十世紀(jì)三?十年代末，尼龍開(kāi)始生?

11、產(chǎn)。 　　 隨著工業(yè)企?業(yè)現(xiàn)代化的?發(fā)展，設(shè)備的集群?規(guī)模和自動(dòng)?化程度越來(lái)?越高，同時(shí)針對(duì)設(shè)?備的安全連?續(xù)生產(chǎn)的要?求也越來(lái)越?高，傳統(tǒng)的以金?屬修復(fù)方法?為主的設(shè)備?維護(hù)工藝技?術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)?不能滿(mǎn)足針?對(duì)更多高新?設(shè)備的維護(hù)?需求，對(duì)此需要研?發(fā)更多針對(duì)?設(shè)備預(yù)防和?現(xiàn)場(chǎng)解決的?新技術(shù)和材?料，為此誕生了?包括高分子?復(fù)合材料在?內(nèi)的更多新?的維護(hù)技術(shù)?和材料，以便解決更?多問(wèn)題，滿(mǎn)足新設(shè)備?運(yùn)行環(huán)境的?維護(hù)需求。 　　 正基于此，二十世紀(jì)后?期，世界發(fā)達(dá)國(guó)?家以美國(guó)福?世藍(lán)（1st line）公司為代表?的研發(fā)機(jī)構(gòu)?，研發(fā)了以高?分子材料和?復(fù)合材料技?術(shù)為基礎(chǔ)的?高分子復(fù)合?材料

12、，它是以高分?子復(fù)合聚合?物與金屬粉?末或陶瓷粒?組成的雙組?分或多組分?的復(fù)合材料?，它是在高分?子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、膠體化學(xué)和?材料力學(xué)等?學(xué)科基礎(chǔ)上?發(fā)展起來(lái)的?高技術(shù)學(xué)科?。它可以極大?解決和彌補(bǔ)?金屬材料的?應(yīng)用弱項(xiàng)，可廣泛用于?設(shè)備部件的?磨損、沖刷、腐蝕、滲漏、裂紋、劃傷等修復(fù)?保護(hù)。高分子復(fù)合?材料技術(shù)已?發(fā)展成為重?要的現(xiàn)代化?應(yīng)用技術(shù)之?一。 　　 經(jīng)歷了二十?世紀(jì)的大發(fā)?展之后高分?子材料對(duì)整?個(gè)世界的面?貌產(chǎn)生了重?要的影響?！稌r(shí)代雜志》認(rèn)為塑料是?二十世紀(jì)人?類(lèi)最重要的?發(fā)明。高分子材料?在文化領(lǐng)域?和人類(lèi)的生?活方式方面?也產(chǎn)生了重?要的影響?！　? 1.3高分

13、子材?料的分類(lèi) 高分子材料?按特性分為?橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘?劑、高分子涂料?和高分子基?復(fù)合材料等?。 　　 （1）橡膠是一類(lèi)?線型柔性高?分子聚合物?。其分子鏈間?次價(jià)力小，分子鏈柔性?好，在外力作用?下可產(chǎn)生較?大形變，除去外力后?能迅速恢復(fù)?原狀。有天然橡膠?和合成橡膠?兩種。 　　 （2）高分子纖維?分為天然纖?維和化學(xué)纖?維。前者指蠶絲?、棉、麻、毛等。后者是以天?然高分子或?合成高分子?為原料，經(jīng)過(guò)紡絲和?后處理制得?。纖維的次價(jià)?力大、形變能力小?、模量高，一般為結(jié)晶?聚合物。 　　 （3）塑料是以合?成樹(shù)脂或化?學(xué)改性的天?然高分子為?主要成分，再加入填料?、

14、增塑劑和其?他添加劑制?得。其分子間次?價(jià)力、模量和形變?量等介于橡?膠和纖維之?間。通常按合成?樹(shù)脂的特性?分為熱固性?塑料和熱塑?性塑料；按用途又分?為通用塑料?和工程塑料?。 　　 （4）高分子膠粘?劑是以合成?天然高分子?化合物為主?體制成的膠?粘材料。分為天然和?合成膠粘劑?兩種。應(yīng)用較多的?是合成膠粘?劑。 　　 （5）高分子涂料?是以聚合物?為主要成膜?物質(zhì)，添加溶劑和?各種添加劑?制得。根據(jù)成膜物?質(zhì)不同，分為油脂涂?料、天然樹(shù)脂涂?料和合成樹(shù)?脂涂料。 　　 （6）高分子基復(fù)?合材料是以?高分子化合?物為基體，添加各種增?強(qiáng)材料制得?的一種復(fù)合?材料。它綜合了原?有材料

15、的性?能特點(diǎn)，并可根據(jù)需?要進(jìn)行材料?設(shè)計(jì)。 　　 （7）功能高分子?材料。功能高分子?材料除具有?聚合物的一?般力學(xué)性能?、絕緣性能和?熱性能外，還具有物質(zhì)?、能量和信息?的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲(chǔ)存?等特殊功能?。已實(shí)用的有?高分子信息?轉(zhuǎn)換材料、高分子透明?材料、高分子模擬?酶、生物降解高?分子材料、高分子形狀?記憶材料和?醫(yī)用、藥用高分子?材料等。 　　高聚物根據(jù)?其機(jī)械性能?和使用狀態(tài)?可分為上述?幾類(lèi)。但是各類(lèi)高?聚物之間并?無(wú)嚴(yán)格的界?限，同一高聚物?，采用不同的?合成方法和?成型工藝，可以制成塑?料，也可制成纖?維，比如尼龍就?是如此。而聚氨酯一?類(lèi)的高聚物?，在室溫下既?有玻璃態(tài)性?

16、質(zhì)，又有很好的?彈性，所以很難說(shuō)?它是橡膠還?是塑料。 按高分子主?鏈結(jié)構(gòu)分類(lèi)? （1） 碳鏈高分子?：分子主鏈由?C原子組成?，如： PP、PE、PVC 　　 （2）雜鏈高聚物?：分子主鏈由?C、O、N等原子構(gòu)?成。如：聚酰胺、聚酯 　　 （3）元素有機(jī)高?聚物：分子主鏈不?含C原子，僅由一些雜?原子組成的?高分子。如：硅橡膠 按高分子主?鏈幾何形狀?分類(lèi)：線型高聚物?，支鏈型高聚?物，體型高聚物?。 　　 按高分子排?列情況分類(lèi)?：結(jié)晶高聚物?，非晶高聚物?。 1.4 擠出機(jī)的構(gòu)?成 塑料擠出機(jī)?的主機(jī)是擠?塑機(jī)，它由擠壓系?統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和?加熱冷卻系?統(tǒng)組成。

17、1.4.1擠壓系統(tǒng)? 擠壓系統(tǒng)包?括螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)頭、和模具，塑料通過(guò)擠?壓系統(tǒng)而塑?化成均勻的?熔體，并在這一過(guò)?程中所建立?壓力下，被螺桿連續(xù)?的擠出機(jī)頭?。 　　 （1） 螺桿：是擠塑機(jī)的?最主要部件?，它直接關(guān)系?到擠塑機(jī)的?應(yīng)用范圍和?生產(chǎn)率，由高強(qiáng)度耐?腐蝕的合金?鋼制成。 　　 （2） 機(jī)筒：是一金屬圓?筒，一般用耐熱?、耐壓強(qiáng)度較?高、堅(jiān)固耐磨、耐腐蝕的合?金鋼或內(nèi)襯?合金鋼的復(fù)?合鋼管制成?。機(jī)筒與螺桿?配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料?的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實(shí)?，并向成型系?統(tǒng)連續(xù)均勻?輸送膠料，一般機(jī)筒的?長(zhǎng)度為其直?徑的15～30倍，以使塑料得?到充分加熱?和充

18、電線擠?出機(jī)分塑化?為原則。 　　 （3） 料斗：料斗底部裝?有截?cái)嘌b置?，以便調(diào)整和?切斷料流，料斗的側(cè)面?裝有視孔和?標(biāo)定計(jì)量裝?置。 　　 （4） 機(jī)頭和模具?：機(jī)頭由合金?鋼內(nèi)套和碳?素鋼外套構(gòu)?成，機(jī)頭內(nèi)裝有?成型模具，機(jī)頭的作用?是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)?動(dòng)的塑料熔?體轉(zhuǎn)變?yōu)槠?行直線運(yùn)動(dòng)?，均勻平穩(wěn)的?導(dǎo)入模套中?，并賦予塑料?以必要的成?型壓力，塑料在機(jī)筒?內(nèi)塑化壓實(shí)?，經(jīng)多孔濾板?沿一定的流?道通過(guò)機(jī)頭?脖頸流入機(jī)?頭成型模具?，模芯模套適?當(dāng)配合，形成截面不?斷減小的環(huán)?形空隙，使塑料熔體?在芯線的周?圍形成連續(xù)?密實(shí)的管狀?包覆層。為保證機(jī)頭?內(nèi)塑料流道?合理，消除積存塑?料的死角

19、，往往安置有?分流套筒，為消除塑料?擠出時(shí)壓力?波動(dòng)，也有設(shè)置均?壓環(huán)的。機(jī)頭上還裝?有模具校正?和調(diào)整的裝?置，便于調(diào)整和?校正模芯和?模套的同心?度。 　　 1.4.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)的?作用是驅(qū)動(dòng)?螺桿，供給螺桿在?擠出過(guò)程中?所需要的力?矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動(dòng)?機(jī)、減速器和軸?承等組成。在結(jié)構(gòu)基本?相同的前提?下，減速機(jī)的制?造成本大致?與其外形尺?寸及重量成?正比。因?yàn)闇p速機(jī)?的外形和重?量大，意味著制造?時(shí)消耗的材?料多，另所使用的?軸承也比較?大，使制造成本?增加。 1.4.3加熱冷卻?裝置 加熱與冷卻?是塑料擠出?過(guò)程能夠進(jìn)?行的必要條?件。 　　 （1）

20、 現(xiàn)在擠塑機(jī)?通常用的是?電加熱，分為電阻加?熱和感應(yīng)加?熱，加熱片裝于?機(jī)身模具壓?余擠出機(jī)、機(jī)脖、機(jī)頭各部分?。加熱裝置由?外部加熱筒?內(nèi)的塑料，使之升溫，以達(dá)到工藝?操作所需要?的溫度。 　　 （2） 冷卻裝置是?為了保證塑?料處于工藝?要求的溫度?范圍而設(shè)置?的。具體說(shuō)是為?了排除螺桿?旋轉(zhuǎn)的剪切?摩擦產(chǎn)生的?多余熱量，以避免溫度?過(guò)高使塑料?分解、焦燒或定型?困難。機(jī)筒冷卻分?為水冷與風(fēng)?冷兩種，一般中小型?擠塑機(jī)采用? 風(fēng)冷比較合?適，大型則多采?用水冷或兩?種形式結(jié)合?冷卻；螺桿冷卻主?要采用中心?水冷，目的是增加?物料固體輸?送率，穩(wěn)定出膠量?，同時(shí)提高產(chǎn)?品質(zhì)量；但在料斗處

21、?的冷卻，一是為了加?強(qiáng)對(duì)固體物?料的輸送作?用，防止因升溫?使塑料粒發(fā)?粘堵塞料口?，二是保證傳?動(dòng)部分正常?工作。 1.5 擠出機(jī)的分?類(lèi) 塑料擠出機(jī)?分為雙螺桿?擠出機(jī)和單?螺桿擠出機(jī)? 　　 兩種擠出機(jī)?的區(qū)別： 　　 單螺桿的機(jī)?器和雙螺桿?的機(jī)器:一個(gè)是一根?螺桿,一個(gè)是兩根?螺桿.都是用的一?個(gè)電機(jī)帶動(dòng)?的.功率因螺桿?不同而不同?.50錐雙的?功率約為2?0KW,65的約為?37KW.產(chǎn)量與料及?螺桿有關(guān),50錐雙的?產(chǎn)量約為1?00-150KG?/H,65錐雙約?為200-280KG?/H.　　 擠出機(jī)按其?螺桿數(shù)量可?以分為單螺?桿、雙螺桿和多?螺桿擠出機(jī)?。

22、目前以單螺?桿擠出機(jī)應(yīng)?用最為廣泛?，適宜于一般?材料的擠出?加工。雙螺桿擠出?機(jī)由于具有?由摩擦產(chǎn)生?的熱量較少?、物料所受到?的剪切比較?均勻、螺桿的輸送?能力較大、擠出量比較?穩(wěn)定、物料在機(jī)筒?內(nèi)停留長(zhǎng),混合均勻 。 　　 SJSZ系?列錐形雙螺?桿擠出機(jī)具?有強(qiáng)制擠出?、高質(zhì)量、適應(yīng)性廣、壽命長(zhǎng)、剪切速率小?、物料不易分?解、混煉塑化性?能好、粉料直接成?型等特點(diǎn)，溫度自控，真空排氣等?裝置。適用于管、板、異形材等制?品的生產(chǎn)。 　　 單螺桿擠出?機(jī)無(wú)論作為?塑化造粒機(jī)?械還是成型?加工機(jī)械都?占有重要地?位，近幾年來(lái)，單螺桿擠出?機(jī)有了很大?的發(fā)展。目前德國(guó)生?產(chǎn)的大型造?粒用單

23、螺桿?擠出機(jī)，螺桿直徑達(dá)?700mm?，產(chǎn)量為36?t/h。 　　 單螺桿擠出?機(jī)發(fā)展的主?要標(biāo)志在于?其關(guān)鍵零件?——螺桿的發(fā)展?。近幾年以來(lái)?，人們對(duì)螺桿?進(jìn)行了大量?的理論和實(shí)?驗(yàn)研究，至今已有近?百種螺桿，常見(jiàn)的有分?離型、剪切型、屏障型、分流型與波?狀型等。 　　 從單螺桿發(fā)?展來(lái)看，盡管近年來(lái)?單螺桿擠出?機(jī)已較為完?善，但隨著高分?子材料和塑?料制品不斷?的發(fā)展，還會(huì)涌現(xiàn)出?更有特點(diǎn)的?新型螺桿和?特殊單螺桿?擠出機(jī)。從總體而言?，單螺桿擠出?機(jī)向著高速?、高效、專(zhuān)用化方向?發(fā)展。 　　 雙螺桿擠出?機(jī)喂料特性?好，適用于粉料?加工，且比單螺桿?擠出機(jī)有更?好的混煉、排氣、

24、反應(yīng)和自潔?功能，特點(diǎn)是加工?熱穩(wěn)定性差?的塑料和共?混料時(shí)更顯?示出其優(yōu)越?性。近些年來(lái)國(guó)?外雙螺桿擠?出機(jī)已經(jīng)有?很大的發(fā)展?，各種形式的?雙螺桿擠出?機(jī)已系列化?和商品化，生產(chǎn)的廠商?也較多，大致分類(lèi)如?下： 　　 (1)按兩根軸線?相對(duì)位置，有平行和錐?形之分； 　　 (2)按兩根螺桿?嚙合程序，有嚙合型和?非嚙合型之?分； 　　 (3)按兩根螺桿?的旋轉(zhuǎn)方向?，有同向和異?向之分，在異向中又?有向內(nèi)、向外之分；　　 (4)按螺桿旋轉(zhuǎn)?速度，有高速和低?速之分； 　　 (5)按螺桿與機(jī)?筒的結(jié)構(gòu)，有整體和組?合之分。

25、 第二章 擠出機(jī)傳動(dòng)?系統(tǒng)的設(shè)計(jì)? 擠出機(jī)的傳?動(dòng)系統(tǒng)首先?要是螺桿按?照所需的速?度轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿轉(zhuǎn)速的?波動(dòng)會(huì)影響?擠出量的波?動(dòng)，即意味著擠?出制品的尺?寸發(fā)生波動(dòng)?，所以擠出機(jī)?的傳動(dòng)系統(tǒng)?要保持穩(wěn)定?的螺桿轉(zhuǎn)速?。傳動(dòng)系統(tǒng)要?應(yīng)為螺桿的?根部提供所?需的扭矩，滿(mǎn)足在一定?負(fù)載下的轉(zhuǎn)?速需要，在擠出操作?中，不同的物料?，不同的制品?，其他操作因?素變化等，希望螺桿的?轉(zhuǎn)速可調(diào)，因此，傳動(dòng)系統(tǒng)還?應(yīng)在較寬的?范圍內(nèi)改變?速度，并實(shí)現(xiàn)速度?之間的連接?調(diào)節(jié)。 2.1傳動(dòng)系統(tǒng)?的設(shè)計(jì)步驟? 傳動(dòng)系統(tǒng)的?設(shè)計(jì)主要包?括以下幾個(gè)?內(nèi)容： （1）電機(jī)的選取? （2

26、）系統(tǒng)傳動(dòng)方?案比較及傳?動(dòng)比的分配? （3）V帶傳動(dòng)設(shè)?計(jì) （4）減速器設(shè)計(jì)?說(shuō)明 2.2 電機(jī)的選取? 擠出機(jī)驅(qū)動(dòng)?功率的確定? 由國(guó)家塑料?行業(yè)部門(mén)針?對(duì)國(guó)內(nèi)塑料?行業(yè)擠出機(jī)?的驅(qū)動(dòng)功率?統(tǒng)計(jì)得出公?式： N=Kn 式中 N—擠出機(jī)的驅(qū)?動(dòng)功率（KW） 　　　 —螺桿直徑（CM） 　　　 n-螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 　　　 K—系數(shù)（當(dāng)Ｄ〈９０mm時(shí)?，k＝０.００３５４?;當(dāng)Ｄ≥９０mm時(shí)?，k＝０.００8） 螺桿轉(zhuǎn)速：120r/min,D=70mm,長(zhǎng)徑比：30 所以根據(jù)上?面的公式我?們可以計(jì)算?出擠出機(jī)的?驅(qū)動(dòng)功率。

27、即： N=Kn＝0.00354?*7*7*120=20.8 kw 根據(jù)實(shí)際情?況和電機(jī)的?制造標(biāo)準(zhǔn)，選擇22k?w的電機(jī)。 （２）按照實(shí)際情?況查表選擇?Y180L?-4型電動(dòng)機(jī)?，其額定功率?為22kw?，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為?1470r?/min，最大轉(zhuǎn)矩為?2.2 （３） 采用各種電?機(jī)調(diào)速的比?較 一、用三相異步?整流子電機(jī)?實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)? 采用這種電?動(dòng)機(jī)，其工作特征?曲線與擠出?機(jī)的工作特?征曲線很相?似。因此，采用它來(lái)作?原動(dòng)機(jī)時(shí)，能保證有較?高的功率因?素與效率。而且這種電?動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性?能好，故電動(dòng)機(jī)可?以得到較合?理的使用。此外，它運(yùn)轉(zhuǎn)性能?穩(wěn)定，當(dāng)轉(zhuǎn)速固定?后受負(fù)載的?變

28、化的影響?較小。 這種電動(dòng)機(jī)?與直流電動(dòng)?機(jī)比較有低?成本，占地面積小?等優(yōu)點(diǎn)。 二、用直流電動(dòng)?機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)?調(diào)速 直流電動(dòng)機(jī)?的變速范圍?廣，啟動(dòng)也比較?平穩(wěn)。這種電動(dòng)機(jī)?的調(diào)速方法?可以通過(guò)改?變電樞電壓?和激磁電壓?實(shí)現(xiàn)。 使用直流電?動(dòng)機(jī)常需配?備成套的直?流供電裝置?，因而使它的?使用受到限?制。直流電動(dòng)機(jī)?在速度底于?100～200轉(zhuǎn)/分時(shí)有工作?不穩(wěn)定和在?低速時(shí)電機(jī)?風(fēng)扇冷卻性?能下降的缺?點(diǎn)。 三、采用機(jī)械無(wú)?極變速器與?異步電動(dòng)機(jī)?配用進(jìn)行無(wú)?極調(diào)速 由于電機(jī)的?變速范圍不?能達(dá)到設(shè)計(jì)?要求，所以我們采?用了的三中?方法來(lái)實(shí)現(xiàn)?調(diào)速。 在設(shè)計(jì)中，我們采用了?Y

29、系列三相?異步電動(dòng)機(jī)?（ZBK22?007-88）。Y(IP44)系列是供一?般用途的全?封閉自扇冷?式鼠籠形三?相異步電動(dòng)?機(jī)，具有防塵或?其它雜物侵?入之特點(diǎn)，它是我國(guó)最?新設(shè)計(jì)的統(tǒng)?一系列。Y系列電動(dòng)?機(jī)具有高效?、節(jié)能、性能好、噪音低、振動(dòng)小、可靠性高等?特點(diǎn)，安裝尺寸符?合通用標(biāo)準(zhǔn)?，使用維護(hù)方?便。 主要技術(shù)參?數(shù) 電源：380伏 絕緣等級(jí)：B 頻率：50赫茲 接法：P〉3KW，采用三角形?接法 工作方式：連續(xù)（S1） 綜合比較結(jié)?果，根據(jù)國(guó)家行?業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選用Y18?0L-4電動(dòng)機(jī) 2.3系統(tǒng)傳動(dòng)?方案 （1）

30、.傳動(dòng)比的分?配 由于電機(jī)的?轉(zhuǎn)速為14?80轉(zhuǎn)/分,螺桿的轉(zhuǎn)速?為120轉(zhuǎn)?/分 所以：整個(gè)系統(tǒng)的?降速比是i?= nm/nw =1470/120=12.25。 帶傳動(dòng)的傳?動(dòng)比取 i1 = 2.7。 故減速器的?降速比是i?2 = 12.25/2.7 = 4.54 （2）減速器基本?說(shuō)明 查表可得單?級(jí)圓柱齒輪?的減速比為?3-6，故減速器的?降速比為4?.54在此范?圍內(nèi)，可以使用單?級(jí)降速即可?達(dá)到目標(biāo)。 即i2=4.54 各軸轉(zhuǎn)速如?下： 電動(dòng)機(jī)軸為?0軸，減速器高速?軸為1軸，低速軸為2?軸，則： n0=nm=1470r?/min n1=n0/i1=1470/

31、2.7=544r/min n2=n1/i2=544/4.54=120r/min 各軸輸入功?率 按電機(jī)額定?功率Ped?計(jì)算各軸的?輸入功率，即： P0=Ped=22kw P1=P0η1=22*0.96=21.12kw P2=P1η2η?3=21.12*0.99*0.97=20.3kw 各軸轉(zhuǎn)矩 T0 = 9550*P0 / n0 =9550*22/1470 = 143 Nm T1 = 9550*P1 / n1 =9550*21.12/554 = 364 Nm T2 = 9550*P2 / n2 =9550*20.3/120 = 1616 Nm 2.4 V帶傳動(dòng)設(shè)?計(jì)

32、 2.4.1 V帶的設(shè)計(jì)?計(jì)算 1) 確定功率 —工作情況系?數(shù)，查表4.3得k=1.2； —電機(jī)的功率?，kW。 表：工況系數(shù) 工況 空，輕載啟動(dòng) 重載啟動(dòng) 每天工作小?時(shí)數(shù) <10 10~16 >16 <10 10~16 >16 載荷變動(dòng)小? 旋轉(zhuǎn)式泵，發(fā)電機(jī)，帶式輸送機(jī)? 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 所以，=1.222=26.4kw 2) 選定帶型 由于小帶輪?轉(zhuǎn)速為14?70r/min，

33、計(jì)算功率P?d=26.4kw, 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材圖8-11（普通v帶選?型圖）可以確定選?擇普通C型?v帶 3) 確定帶輪的?基準(zhǔn)直徑并?驗(yàn)算帶速 (1) 傳動(dòng)比 i1 = 2.7 (2) 小帶輪的基?準(zhǔn)直徑 查表4.5和表4.6選取: dd1=200mm? 表4.4：V帶的最小?基準(zhǔn)直徑 槽型 A B C D E Y 75 125 200 355 500 20 表4.5：普通V帶輪?的基準(zhǔn)直徑? 帶型 基準(zhǔn)直徑 C 315，355，400，450，500，560，600，630，710,750,800

34、,900,1000, 1120,1250,1400,1600,2000 (3) 驗(yàn)算帶速: (4.20) ,故帶速適合? (4) 大帶輪的基?準(zhǔn)直徑 由表4-5,調(diào)整為d=560mm? 4) 初定軸間距?和基準(zhǔn)長(zhǎng)度? (1) 由中心距條?件: 0.7 計(jì)算得它在?532mm?和1520?mm之間 初取=1000m?m。 (2) 所需基準(zhǔn)長(zhǎng)?度: 基準(zhǔn)長(zhǎng)度 = mm 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-2取=2000m?m. (3) 實(shí)際軸

35、間矩?： 調(diào)整最小軸?間矩： 即中心距的?變化范圍:953mm?～1043m?m 5) 驗(yàn)算小帶輪?包角α1： 6) 計(jì)算V帶根?數(shù)z： 由dd1=200mm?和查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-4a得5.84kw； 由,i=2.7和C型帶?,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-4b得=1.27kw； 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-5得0.95,查表8-2得=0.88。 所以，取皮帶根數(shù)?為5。 6) 單根V帶的?預(yù)緊力： 查表8-3查得C型?帶單位長(zhǎng)度?的

36、質(zhì)量q=0.30kg/m 所以，= 應(yīng)使帶的實(shí)?際初拉力> 7) 作用在軸上?的力 其力的最小?值為: 2.4.2 V帶輪的設(shè)?計(jì) V帶輪設(shè)計(jì)?要求 設(shè)計(jì)V帶輪?時(shí)應(yīng)該滿(mǎn)足?：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性?好，沒(méi)有過(guò)大的?鑄造內(nèi)應(yīng)力?。質(zhì)量分布均?勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要?經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡?實(shí)驗(yàn)，輪槽工作面?精細(xì)加工（表面粗糙度?一般為3.2），以減小帶的?磨損，各槽的尺寸?和角度應(yīng)該?保持一定的?精度，以使載荷分?布較為均勻?等。在這個(gè)設(shè)計(jì)?中由于皮帶?輪的直徑比?較大，所以采用輪?輻式結(jié)構(gòu)。 皮帶輪的材?料 帶輪的材料?主要采用鑄?鐵，常用材料為?。 結(jié)構(gòu)尺寸 1.

37、小帶輪直徑? 查表4.10知，ha=4.8mm，由V帶的設(shè)?計(jì)計(jì)算中知?道dd1=200mm? 所以 da1=4.8x2+200=209.6mm 表4.10：輪槽截面尺?寸 槽型 與對(duì)應(yīng)的 = = = = Y 5.3 1.60 4.7 80.3 6 ≤60 >60 Z 8.5 2.00 7.0 120.3 7 ≤80 > A 11.0 2.75 8.7 150.3 9 ≤ > B 14.0 3

38、.50 10.8 190.4 11.5 ≤ > C 19.0 4.80 14.3 25.50.5 16 ≤ > D 27.0 8.10 19.9 370.6 23 ≤ > E 32.0 9.60 23.4 44.50.7 28 ≤ > 2. 大帶輪的直?徑 3. 輪緣寬度 mm 4. A為輪輻數(shù)?，P為傳遞功?率，n為帶輪轉(zhuǎn)?速。 所以: 5. 節(jié)寬 mm, 第三章 擠出機(jī)的

39、加?熱冷卻系統(tǒng)? 擠出機(jī)的加?熱冷卻系統(tǒng)?是為了保證?擠出機(jī)能夠?正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以及保持?jǐn)D?出機(jī)有穩(wěn)定?的工藝溫度?。擠出機(jī)中機(jī)?筒的加熱是?為了使機(jī)筒?受熱達(dá)到一?定的溫度，冷卻是為了?使高溫機(jī)筒?把溫度降下?來(lái)。在擠出機(jī)擠?塑料生產(chǎn)過(guò)?程中，機(jī)筒上有加?熱和冷卻裝?置交替工作?，則使機(jī)筒工?作時(shí)溫度恒?定在一個(gè)擠?出塑料化需?要的工藝溫?度范圍內(nèi)，保證了擠出?機(jī)正常擠塑?制品成型生?產(chǎn)的順利進(jìn)?行。塑料的熔融?主要依靠機(jī)?筒的熱傳導(dǎo)?，所以擠出機(jī)?必須要有足?夠的加熱裝?置功率。機(jī)筒的加熱?方式，可采用電阻?加熱，電感應(yīng)加熱?或者用載熱?體加熱。加熱的控制?有位式控制?和比例控制?。位式

40、控制比?較簡(jiǎn)單，是開(kāi)關(guān)控制?，總是全功率?加熱或者切?斷，溫度波動(dòng)大?。比例控制是?按照實(shí)際溫?度和設(shè)定溫?度差來(lái)自動(dòng)?選擇加熱功?率，因此熱慣性?比較小，溫度波動(dòng)小?。 擠出機(jī)機(jī)筒?的冷卻方式?可以采用風(fēng)?冷和水冷，風(fēng)冷方法是?用電動(dòng)風(fēng)機(jī)?來(lái)吹機(jī)筒需?要降溫的部?位，讓冷風(fēng)帶走?機(jī)筒部分熱?量，以達(dá)到機(jī)筒?降溫目的。風(fēng)冷機(jī)筒的?特點(diǎn)是機(jī)筒?降溫的速度?緩慢。機(jī)筒采用循?環(huán)水冷卻降?溫的速度較?快，但長(zhǎng)時(shí)間使?用容易結(jié)垢?堵塞，因此若要使?用水冷方式?，應(yīng)該選用處?理過(guò)的軟化?水。 3.1 加熱和冷卻?系統(tǒng)的意義?和目的 加熱與冷卻?是塑料擠出?過(guò)程能夠進(jìn)?行的必要條?件。 　　

41、（1） 現(xiàn)在擠塑機(jī)?通常用的是?電加熱，分為電阻加?熱和感應(yīng)加?熱，加熱片裝于?機(jī)身 模具壓余擠?出機(jī)、機(jī)脖、機(jī)頭各部分?。加熱裝置由?外部加熱筒?內(nèi)的塑料，使之升溫，以達(dá)到工藝?操作所需要?的溫度。 　　 （2） 冷卻裝置是?為了保證塑?料處于工藝?要求的溫度?范圍而設(shè)置?的。具體說(shuō)是為?了排除螺桿?旋轉(zhuǎn)的剪切?摩擦產(chǎn)生的?多余熱量，以避免溫度?過(guò)高使塑料?分解、焦燒或定型?困難。機(jī)筒冷卻分?為水冷與風(fēng)?冷兩種，一般中小型?擠塑機(jī)采用? 風(fēng)冷比較合?適，大型則多采?用水冷或兩?種形式結(jié)合?冷卻；螺桿冷卻主?要采用中心?水冷，目的是增加?物料固體輸?送率，穩(wěn)定出膠量?，同時(shí)提高產(chǎn)?品質(zhì)量；

42、但在料斗處?的冷卻，一是為了加?強(qiáng)對(duì)固體物?料的輸送作?用，防止因升溫?使塑料粒發(fā)?粘堵塞料口?，二是保證傳?動(dòng)部分正常?工作。 3.2 擠出機(jī)的加?熱系統(tǒng) 塑料在擠出?過(guò)程中得到?的熱量來(lái)源?有兩個(gè)，一個(gè)是料筒?外部加熱器?供給的熱量?，另一個(gè)是塑?料與料筒內(nèi)?壁、塑料與螺桿?以及塑料之?間相對(duì)運(yùn)動(dòng)?所產(chǎn)生的摩?擦剪切熱。前一部分熱?量由加熱器?的電能轉(zhuǎn)化?而來(lái)，后一部分熱?量由電動(dòng)機(jī)?傳輸給螺桿?的機(jī)械能轉(zhuǎn)?化而來(lái)。這兩部分熱?量所占比例?的大小與螺?桿、料筒的結(jié)構(gòu)?形式、工藝條件、物料的性質(zhì)?等有關(guān)，也與擠出過(guò)?程的階段（如啟動(dòng)階段?，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階?段）有關(guān)。 另外，這兩部分熱?

43、量所占的比?例在擠出過(guò)?程的不同區(qū)?段也是不同?的：在加料段，由于螺槽較?深，物料尚未壓?實(shí)，摩擦熱是很?少的，熱量多來(lái)自?加熱器；而在均化段?，物料已熔融?，溫度較高，螺槽較淺，摩擦剪切產(chǎn)?生的熱量較?多，有時(shí)非但不?需要加熱器?供熱，還需冷卻器?進(jìn)行冷卻。在壓縮段，物料受熱是?上述兩種情?況的過(guò)渡狀?態(tài)，也就是由摩?擦剪切產(chǎn)生?的熱量比加?料段多，而比均化段?少。因此擠出機(jī)?的加努冷卻?系統(tǒng)多是分?段設(shè)置。 從能量的觀?點(diǎn)來(lái)分析。擠出過(guò)程有?一個(gè)熱平衡?問(wèn)題。加熱器供給?的熱和摩擦?剪切而產(chǎn)生?的摩擦熱一?部分用于使?塑料產(chǎn)生物?態(tài)的變化，另一部分損?失掉了。盡管影響這?一平衡的因?素很

44、多，但在穩(wěn)定擠?出的條件下?，這一平衡總?是應(yīng)當(dāng)維持?的。 3.3 擠出機(jī)的加?熱方法 擠出機(jī)的加?熱方法通常?有三種：液體加熱、蒸汽加熱和?電加熱。 （1）液體加熱 原理是先將?加熱介質(zhì)加?熱，再由它們加?熱機(jī)筒。通過(guò)控制介?質(zhì)溫度或恒?溫介質(zhì)的流?量來(lái)間接控?制機(jī)筒熔體?的溫度。加熱系統(tǒng)比?較復(fù)雜。 （2）蒸汽加熱 多用于橡膠?擠出成型的?溫控，塑料擠出較?少用。 （3）電加熱 是目前塑料?擠出機(jī)上應(yīng)?用最多的加?熱方法，包括電阻加?熱和電感加?熱。 電阻加熱：原理是利用?電流通過(guò)電?阻較大的導(dǎo)?線產(chǎn)生大量?的熱量來(lái)加?熱機(jī)筒。這種加熱方?法所用裝置?包括帶狀加

45、?熱器[圖（a）]、鑄鋁加熱器?[圖（b）]和陶瓷加熱?器[圖 (c)]和云母加熱?器[圖（d）]等，帶狀加熱器?和鑄鋁加熱?器應(yīng)用較多?。 圖（a ） 圖（b） 圖（c） 圖（d） 帶狀加熱器?的結(jié)構(gòu)是將?電阻絲包在?云母片中，外面再覆以?鐵皮，然后再包圍?在機(jī)筒上。這種加熱器?的體積小，尺寸緊緊湊?，調(diào)整簡(jiǎn)單，裝拆方便，韌性好。價(jià)格便宜。 鑄鋁加熱器?是將電阻絲?裝在于鐵管?中，周?chē)醚趸?鎂粉填充，彎成一定形?狀后再鑄造?與鋁合金中?。它除具有體?積

46、小、裝拆方便等?優(yōu)點(diǎn)，還節(jié)省去云?母片而節(jié)省?了貴重材料?。 電感應(yīng)加熱?：是利用渦流?在機(jī)筒中遇?到阻力就發(fā)?熱的原理來(lái)?加熱機(jī)筒的?，如圖d。感應(yīng)加熱器?是在機(jī)筒的?外壁上隔一?定間距裝上?幾組外面包?以主線圈的?硅鋼片組成?的。 從以上幾種?加熱方法，可以看出鑄?鋁加熱器成?本最低，而效果也恒?好，所以本設(shè)計(jì)?中擠出機(jī)的?加熱系統(tǒng)選?鑄鋁加熱器? 3.4 擠出機(jī)的冷?卻系統(tǒng) 擠出機(jī)設(shè)置?冷卻系統(tǒng)（和加熱系統(tǒng)?一起）是為了保證?塑料在工藝?要求的溫度?條件下完成?擠出成型過(guò)?程。擠出過(guò)程中?經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生?螺桿回轉(zhuǎn)生?成的摩擦剪?切熱比物料?所需要的熱?量多的現(xiàn)象?，這會(huì)導(dǎo)致料

47、?筒內(nèi)物料溫?度過(guò)高，如不及時(shí)排?出過(guò)多的熱?量，會(huì)引起物料?（特別是熱敏?性塑料）分解，有時(shí)也會(huì)使?成型難以進(jìn)?行。為此。必須對(duì)料筒?和螺桿進(jìn)行?冷卻。 3.4.1料筒的冷?卻 現(xiàn)代擠出機(jī)?的料筒都設(shè)?有冷卻系統(tǒng)?。料筒的冷卻?方法有風(fēng)冷?和水冷。 1、風(fēng)冷 風(fēng)冷比較柔?和、均勻、干凈，在國(guó)內(nèi)外生?產(chǎn)的擠出機(jī)?上應(yīng)用較多?。但風(fēng)機(jī)占的?空間體積大?，如果風(fēng)機(jī)質(zhì)?量不好易有?聲響。一般認(rèn)為用?于中小型擠?出機(jī)較為合?適。 2、水冷 與風(fēng)冷相比?，水冷的冷卻?速度快，體積小，成本低，但易造成急?冷，從而擾亂塑?料的穩(wěn)定流?動(dòng)。如果密封不?好，會(huì)有跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。用水管繞在?料筒

48、上的冷?卻系統(tǒng)，容易生成水?垢面堵塞管?道，也易腐蝕。故完善的水?冷系統(tǒng)所用?的水不是自?來(lái)水，而是經(jīng)過(guò)化?學(xué)處理的水?。軟化水并經(jīng)?過(guò)除氧處理?。一般認(rèn)為水?冷用于大型?擠出機(jī)為好? 3.4.2 螺桿冷卻 （1）、冷卻螺桿目?的： 第一，獲得最大的?固體輸送率? 由固體輸送?理論知，固體輸送率?與物料對(duì)螺?桿的摩擦系?數(shù)和物料對(duì)?料筒的摩擦?系數(shù)的差值?有關(guān)。即料筒與物?料的摩擦系?數(shù)越大，物料與螺桿?的摩擦系數(shù)?越小，越有利于固?體物料的輸?送。除了在料筒?加料段內(nèi)壁?開(kāi)設(shè)縱向溝?槽，提高螺桿表?面光潔度可?以達(dá)到此目?的以外，還可以通過(guò)?控制料筒和?螺桿的溫度?來(lái)實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)椋?/p>

49、固體塑料的? 摩擦性質(zhì)在?不同條件下?受溫度影響?較大。在某些情況?下，對(duì)某種塑料?而言，其摩擦系數(shù)?隨溫度升高?而增加，在另外情況?下則減少，因此，我們可以針?對(duì)某種塑料?（甚至是同種?塑料而牌號(hào)?不同），通過(guò)控制料?筒和螺桿在?固體輸送區(qū)?的溫度而使?料筒和物料?的摩擦系數(shù)?與螺桿和物?料的摩擦系?數(shù)的差值最?大，以獲得最大?的固體輸送?率。 第二，冷卻螺桿以?控制制品質(zhì)?量。 經(jīng)驗(yàn)證明，若將螺桿的?冷卻孔打到?均化段進(jìn)行?冷卻，則物料塑化?較好，可提高制品?的質(zhì)量。但擠出量會(huì)?降低，而且冷卻水?的出水溫度?越低；擠出量越低?。這是因?yàn)槔?卻均化段螺?桿會(huì)使接近?螺桿表面的?物料變得

50、膠?粘不易流動(dòng)?。相當(dāng)于減少?均化段螺槽?的深度。粘度大的物?料要特別注?意掌握冷卻?水出水溫度?不能太低，否則會(huì)產(chǎn)生?螺桿扭斷的?事故。從能量利用?的觀點(diǎn)看，冷卻螺桿要?損失一部分?熱量。 （2）、冷卻介質(zhì) 也有用油和?空氣作為冷?卻介質(zhì)的。油和空氣的?優(yōu)點(diǎn)是不具?有腐蝕作用?，溫控比較精?確，也不易堵塞?管道。但大型擠出?機(jī)用水冷卻?效果較好。 3.4.3 料斗座冷卻? 加料段的塑?料溫度不能?太高，否則會(huì)在加?料口形成“拱門(mén)”，使料不易加?入。為此。必須冷卻加?料斗座。此外，冷卻加料斗?座還能阻止?擠壓部分的?熱量傳往止?推軸承和減?速箱，從而保證了?它們的正常?工作條件

51、。加料斗座的?冷卻介質(zhì)多?用水。 3.5 擠出機(jī)的熱?平衡分析 擠出機(jī)以熱?能（機(jī)筒外部的?加熱）和機(jī)械能（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)?螺桿）供給機(jī)同中?的物料，一方面使物?料升溫、塑化而達(dá)到?工藝操作所?要求的溫度?；另一方面又?使它克服在?工作過(guò)程中?所遇到的各?種阻力（如摩擦阻力?、粘性阻力）而向外擠出?成為制品或?半成品。 這兩種能量?是相互聯(lián)系?的。只要改變一?種能量的供?給速率，就會(huì)使對(duì)另?一種能量的?需要發(fā)生變?化。如外加熱系?統(tǒng)將物料的?溫度升高時(shí)?，黏度就會(huì)降?低，它對(duì)螺桿的?阻力就減小?，因而所消耗?的機(jī)械功就?小。相反，若螺桿供給?物料的機(jī)械?能愈多（如螺桿的轉(zhuǎn)?速高，剪切和擠

52、壓?物料愈強(qiáng)烈?撕），則物料從加?熱裝置中所?要獲取的能?量就愈少。這是因?yàn)槁?桿的機(jī)械能?傳遞于物料?后，在物料中以?熱能的形式?出現(xiàn)，故對(duì)外加熱?能的需要量?就減少. 當(dāng)螺桿達(dá)到?一定的轉(zhuǎn)速?時(shí)，物料所需要?的熱能將完?全從螺桿轉(zhuǎn)?動(dòng)的機(jī)械能?中獲得，而不需要外?部加熱，這就是所謂?的“自熱擠出”。 從以上的分?析可知，擠出機(jī)擠出?過(guò)程中的熱?量來(lái)源與分?配可用下式?表示： （3.1） 式中: ——加熱系統(tǒng)所?提供的能量?； ——傳動(dòng)系統(tǒng)的?機(jī)械能通過(guò)?螺桿對(duì)塑料?的擠壓、剪切和摩擦?等轉(zhuǎn)化成的?熱能；

53、 ——塑料在擠出?過(guò)程中所得?到的熱能； ——在擠出過(guò)程?中的熱損失?，其中包括機(jī)?筒和機(jī)頭周?圍介質(zhì)（空氣）的熱交換（對(duì)流、輻射），冷卻介質(zhì)（水或空氣）從加料斗座?、螺桿、機(jī)筒等處帶?走的熱能。 因?yàn)槭街蟹?映了擠出機(jī)?在工作過(guò)程?中熱能各因?素之間的關(guān)?系，因而又稱(chēng)它?為“熱平衡方程?式”。 供給擠出機(jī)?的兩種能量?的來(lái)源所占?的比例的大?小還與螺桿?與機(jī)筒的結(jié)?構(gòu)形式、工藝條件及?塑料的性能?有關(guān)，而且與擠出?過(guò)程的階段?有關(guān)。如對(duì)普通螺?桿擠出機(jī)來(lái)?說(shuō)，為了使物料?能連續(xù)不斷?的從料斗進(jìn)?入機(jī)筒，在加料斗座?一般要進(jìn)行?冷卻；而在加料段?，因?yàn)槲锪蟿?剛加入且還?未被壓實(shí)，此

54、處的螺槽?較深，則摩擦等產(chǎn)?生的熱是少?的，因此熱能多?來(lái)自外加熱?器（如果是采用?開(kāi)槽并帶錐?度的強(qiáng)化進(jìn)?料套筒時(shí)，因在這一段?將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)?烈的擠壓和?摩擦效應(yīng)而?產(chǎn)生大量的?熱，在這種情況?下，則必須強(qiáng)制?冷卻）；在均化段，因物料已是?溫度很高的?熔融體，此處的螺槽?亦較淺，摩擦和剪切?所產(chǎn)生的熱?量亦較多，加上物料在?此段還受到?最高的反壓?力，且在一般情?況下倒流和?漏流也較大?，這樣也會(huì)產(chǎn)?生大量的摩?擦熱，因此在均化?段所需要的?外部加熱量?不多，有時(shí)甚至?xí)?因自然而引?起溫度超過(guò)?了工藝條所?要求的值而?需要冷卻；在熔融段，因物料所處?的狀態(tài)是上?述兩種情況?的過(guò)渡狀態(tài)?，也就是

55、有摩?擦、剪切所產(chǎn)生?的熱量比加?料段的多而?比均化段的?少。另外，在擠出過(guò)程?中，由于螺桿轉(zhuǎn)?動(dòng)而摩擦、剪切物料所?產(chǎn)生熱量的?速率也會(huì)隨?著物料的向?前輸送而慢?慢加快。 從以上的分?析可以說(shuō)明?，為什么在實(shí)?際操作中，機(jī)筒必須是?分段加熱和?冷卻，而溫度也必?須是分段進(jìn)?行控制的原?因。 機(jī)筒分段加?熱的長(zhǎng)度通?常每段為螺?桿直徑的5?～6倍（大機(jī)為4～5倍）。一般擠出機(jī)?在進(jìn)料處2?～3D的范圍?內(nèi)不設(shè)加熱?裝置。 3.6 加熱功率的?確定 擠出機(jī)加熱?功率的關(guān)系?雖然可以用?上面的公式?來(lái)表示，但因?yàn)橛绊?熱平衡的因?素很多，因此目前一?般不用它來(lái)?進(jìn)行計(jì)算。另一方面，采

56、用它來(lái)精?確計(jì)算加熱?功率在實(shí)用?上往往無(wú)多?大必要。因理論上計(jì)?算得的加熱?功率是按機(jī)?筒的預(yù)熱升?溫來(lái)考慮的?，而且它遠(yuǎn)大?于實(shí)際所需?要的值。這是由于螺?桿的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)?物料的摩擦?和剪切會(huì)產(chǎn)?生熱量（內(nèi)熱），因此，當(dāng)擠出機(jī)工?作穩(wěn)定以后?，一般都不需?要外部加熱?功率來(lái)加熱?，而只是需要?設(shè)計(jì)值的部?分功率來(lái)加?熱。由于這些原?因，塑料擠出機(jī)?機(jī)筒的加熱?所需要的功?率，目前多根據(jù)?經(jīng)驗(yàn)計(jì)算。下面介紹幾?種經(jīng)驗(yàn)計(jì)算?方法。 按機(jī)筒內(nèi)表?面積計(jì)算： （3.2） 式中 H—機(jī)筒加熱功?率（千瓦）； —機(jī)筒內(nèi)徑值?（

57、厘米）； L/DS—螺桿長(zhǎng)徑比?； A—單位面積的?加熱功率（瓦/厘米2）。A的值一般?由經(jīng)驗(yàn)選定?。由于各種塑?料的性能（如熔點(diǎn)、比熱、熱容量和熔?融潛熱等）的不同，在選取A值?時(shí)應(yīng)予以注?意。目前一般取?A3～4瓦/厘米2。 此式未考慮?機(jī)筒的升溫?時(shí)間，為了表明加?熱功率與加?熱部件的總?重量、升溫時(shí)間和?加熱效率之?間的關(guān)系，可由下式計(jì)?算； （3.3） 式中 G——加熱部件（包括機(jī)筒和?螺桿）的重量（公斤）； ΔT——加熱溫度與?加熱部件初?溫之差（）； C——機(jī)筒及螺桿?的比熱。一般取C=0.

58、128千焦?/公斤. ； t——加熱時(shí)間（小時(shí)）； η——加熱效率（一般取0.5）； H——加熱功率（千瓦）。 由于擠出機(jī)?的結(jié)構(gòu)參數(shù)?的不斷發(fā)展?，因此其加熱?功率也相應(yīng)?有所變化。例如排氣擠?出機(jī)的長(zhǎng)徑?比較大，機(jī)筒的增長(zhǎng)?則其加熱功?率也會(huì)相應(yīng)?的增加。因此在設(shè)計(jì)?時(shí)，應(yīng)以近期國(guó)?內(nèi)外同類(lèi)型?機(jī)臺(tái)的加熱?功率作參考?來(lái)確定所需?要的加熱功?率。 如圖5-1所示為目?前國(guó)內(nèi)外不?同直徑的擠?出機(jī)加熱功?率H值的統(tǒng)?計(jì)曲線。圖中Ⅱ——Ⅳ為常用的范?圍（影線部分）；Ⅰ為目前加熱?功率的最大?值，對(duì)于長(zhǎng)徑比?較大的擠出?機(jī)可取這一?范圍的值；下圖中的Ⅳ為我國(guó)

59、系列?推薦的加熱?功率。 我國(guó)系列標(biāo)?準(zhǔn)（JB129?1——73）推薦的擠出?機(jī)的加熱功?率及加熱的?分段數(shù)列于?圖中，可供設(shè)計(jì)時(shí)?參考。 加熱功率H?值的統(tǒng)計(jì)圖? 第四章 擠出機(jī)的控?制系統(tǒng) 塑料擠出機(jī)?的控制系統(tǒng)?包括加熱系?統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及?工藝參數(shù)測(cè)?量系統(tǒng)，主要由電器?、儀表和執(zhí)行?機(jī)構(gòu)（即控制屏和?操作臺(tái)）組成。其主要作用?是：控制和調(diào)節(jié)?主輔機(jī)的拖?動(dòng)電機(jī)，輸出符合工?藝要求的轉(zhuǎn)?速和功率，并能使主輔?機(jī)協(xié)調(diào)工作?；檢測(cè)和調(diào)節(jié)?擠塑機(jī)中塑?料的溫度、壓力、流量；實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)?機(jī)組的控制?或自動(dòng)控制?。 　　 擠出機(jī)組的?電氣控

60、制大?致分為傳動(dòng)?控制和溫度?控制兩大部?分，實(shí)現(xiàn)對(duì)擠塑?工藝包括溫?度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機(jī)筒冷卻、制品冷卻和?外徑的控制?，以及牽引速?度、整齊排線和?保證收線盤(pán)?上從空盤(pán)到?滿(mǎn)盤(pán)的恒張?力收線控制?。 4.1 擠塑機(jī)主機(jī)?的溫度控制? 電線電纜絕?緣和護(hù)套的?塑料擠出是?根據(jù)熱塑性?塑料變形特?性，使之處于粘?流態(tài)進(jìn)行的?。除了要求螺?桿和機(jī)筒外?部加熱，傳到塑料使?之融化擠出?，還要考慮螺?桿擠出塑料?時(shí)其本身的?發(fā)熱，因此要求主?機(jī)的溫度應(yīng)?從整體來(lái)考?慮，既要考慮加?熱器加熱的?開(kāi)與關(guān)，又要考慮螺?桿的擠出熱?量外溢的因?素予以冷卻?，要有有效的?冷卻設(shè)施。并要求正

61、確?合理的確定?測(cè)量元件熱?電偶的位置?和安裝方法?，能從控溫儀?表讀數(shù)準(zhǔn)確?反映主機(jī)各?段的實(shí)際溫?度。以及要求溫?控儀表的精?度與系統(tǒng)配?合好，使整個(gè)主機(jī)?溫度控制系?統(tǒng)的波動(dòng)穩(wěn)?定度達(dá)到各?種塑料的擠?出溫度的要?求。 擠出機(jī)溫度?控制的原理?圖及其其中?電器的符號(hào)?代表的含義?見(jiàn)下圖和表?顯示的是溫?度控制的方?法，使用的儀表?及其特點(diǎn)。 擠出機(jī)的溫?控電器原理?圖 溫度控制的?方法以及所?用儀表的特?點(diǎn) 控制方法 使用儀表 特點(diǎn) 變壓器控制? 變壓器、溫度計(jì) 由操作者調(diào)?整變壓器或?變阻器，直到物料從?幾筒方向所?吸收的熱量?和加熱速度?平衡。此法難于適

62、?應(yīng)塑料所要?求的溫度變?化（如摩擦熱的?變化）。 位式調(diào)節(jié) XCT10?1型 XCT10?2型　動(dòng)圈式溫度? XCT10?3型　調(diào)節(jié)指示儀? 當(dāng)熱電偶測(cè)?得溫度與設(shè)?定的溫度相?同時(shí)，繼電器能立?即切斷加熱?電器，停止加熱（亦可按通冷?卻系統(tǒng)進(jìn)行?冷卻），但由于機(jī)筒?熱慣性的影?響，機(jī)筒會(huì)在設(shè)?定的溫度附?近波動(dòng)。 時(shí)間比例控?制 當(dāng)不考慮控?制冷卻系統(tǒng)?時(shí)，可用XCT?-103，當(dāng)要考慮控?制冷卻系統(tǒng)?時(shí)可用XC?T-141,XCT-141 即是XCT?-103與X?CT101?的綜合 當(dāng)指示溫度?接近設(shè)定溫?度時(shí)，儀表使繼電?器出現(xiàn)周期?性的接通、斷開(kāi)、再接通、再斷開(kāi)的間

63、?歇?jiǎng)幼?。而且，指示指針?接近設(shè)定溫?度指針時(shí)，接通時(shí)間亦?愈縮短，斷開(kāi)時(shí)間愈?長(zhǎng)，因而受儀表?控制的加熱?功率的平均?值與溫度的?偏差成比例?的。當(dāng)溫度達(dá)到?定溫值時(shí)，儀表自動(dòng)接?通冷卻系統(tǒng)?或者完全切?斷加熱系統(tǒng)?。因這種方法?是由于當(dāng)測(cè)?定溫度接近?設(shè)定溫度時(shí)?能自動(dòng)地減?少平均加熱?功率，所以較位節(jié)?式，它的波動(dòng)要?少，但因動(dòng)作頻?繁，壽命較短。 4.2 擠塑機(jī)的壓?力控制 為了反映機(jī)?頭的擠出情?況，需要檢測(cè)擠?出時(shí)的機(jī)頭?壓力，由于國(guó)產(chǎn)擠?塑機(jī)沒(méi)有機(jī)?頭壓力傳感?器，一般是對(duì)螺?桿擠出后推?力的測(cè)量替?代機(jī)頭壓力?的測(cè)量，螺桿負(fù)荷表?（電流表或電?壓表）能正

64、確反映?擠出壓力的?大小。擠出壓力的?波動(dòng)，也是引起擠?出質(zhì)量不穩(wěn)?的重要因素?之一，擠出壓力的?波動(dòng)與擠出?溫度、冷卻裝置的?使用，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)?間的長(zhǎng)短等?因素密切相?關(guān)。當(dāng)發(fā)生異常?現(xiàn)象時(shí)，能排除的迅?速排除，必須重新組?織生產(chǎn)的則?應(yīng)果斷停機(jī)?，不但可以避?免廢品的增?多，更能預(yù)防事?故的發(fā)生。通過(guò)檢測(cè)的?壓力表讀數(shù)?，就可以知道?塑料在擠出?時(shí)的壓力狀?態(tài)，一般取后推?力極限值報(bào)?警控制。 4.3. 螺桿轉(zhuǎn)速的?控制 螺桿轉(zhuǎn)速的?調(diào)節(jié)與穩(wěn)定?是主機(jī)傳動(dòng)?的重要工藝?要求之一。螺桿轉(zhuǎn)速直?接決定出膠?量和擠出速?度，正常生產(chǎn)總?希望盡可能?實(shí)現(xiàn)最高轉(zhuǎn)?速及實(shí)現(xiàn)高?產(chǎn)，對(duì)擠塑機(jī)要?求螺

65、桿轉(zhuǎn)速?從起動(dòng)到所?需工作轉(zhuǎn)速?時(shí)，可供使用的?調(diào)速范圍要?大。而且對(duì)轉(zhuǎn)速?的穩(wěn)定性要?求高，因?yàn)檗D(zhuǎn)速的?波動(dòng)將導(dǎo)致?擠出量的波?動(dòng)，影響擠出質(zhì)?量，所以在牽引?線速度沒(méi)有?變化情況下?，就會(huì)造成線?纜外徑的變?化。同理如牽引?裝置線速波?動(dòng)大也會(huì)造?成線纜外徑?的變化，螺桿和牽引?線速度可通?過(guò)操作臺(tái)上?相應(yīng)儀表反?映出來(lái)，擠出時(shí)應(yīng)密?切觀察，確保優(yōu)質(zhì)高?產(chǎn)。 4.4 外徑的控制? 如上所述為?了保證制品?線纜外徑的?尺寸，除要求控制?線芯（纜芯）的尺寸公差?外，在擠出溫度?、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引裝置線?速度等方面?應(yīng)有所控制?保證，而外徑的測(cè)?量控制則綜?合反映上述?控制的精度?和水平。在擠

66、塑機(jī)組?設(shè)備中，特別是高速?擠塑生產(chǎn)線?上，應(yīng)配用在線?外徑檢測(cè)儀?，隨時(shí)對(duì)線纜?外徑進(jìn)行檢?測(cè)，并且將超差?信號(hào)反饋以?調(diào)整牽引或?螺桿的轉(zhuǎn)速?，糾正外徑超?差。 4.5 收卷要求的?張力控制 為了保證不?同線速下的?收線，從空盤(pán)到滿(mǎn)?盤(pán)工作的恒?張力要求，希望收排線?裝置有貯線?張力調(diào)整機(jī)?構(gòu)，或在電氣上?考慮恒線速?度系統(tǒng)和恒?張力系統(tǒng)的?收卷等等。 4.6 整機(jī)的電氣?自動(dòng)化控制? 這是實(shí)現(xiàn)高?速擠出生產(chǎn)?線應(yīng)具備的?工藝控制要?求，主要是：開(kāi)機(jī)溫度聯(lián)?鎖；工作壓力保?護(hù)與聯(lián)鎖；擠出、牽引兩大部?件傳動(dòng)的比?例同步控制?；收線與牽引?的同步控制?；外徑在線檢?測(cè)與反饋控?制；根據(jù)各種不?同需要組成?部件的單機(jī)?與整機(jī)跟蹤?的控制。 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴，紀(jì)名剛. 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版,西北工業(yè)大?學(xué)機(jī)械原理?及機(jī)械零件?教研室編著? 2005,12 [2] 陳世煌. 《塑料成型機(jī)?械》第一版， 化學(xué)工業(yè)出?版社，2005,2 [3] 鄧星鐘等編?著的《機(jī)電傳動(dòng)控?制》第四版，華中科技大?學(xué)出版社，2006,10 [4] 范欽珊