螺旋啮合冷喂料挤出机的组合设计分析

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1、螺旋啮合冷喂料挤出机的组合设计研究IV青岛科技大学研究生学位论文符号说明广螺棱法向宽度；舻—．平均螺旋升角；0_牵引角；缈一螺槽法向宽度矿—．平均螺槽宽度；D一螺杆顶径；i—螺纹头数；日广艰料段螺槽深度；胁一均化段螺槽深度；以一机筒与胶料的摩擦系数；Z一固体塞与螺杆底面之间的摩擦系数；Z一沿螺槽方向的固体输送段长度；p，一固体输送段结束处的压力；‰一固体输送段开始处的压力；编一螺槽中的物料粘度；772一螺杆和机筒之间间隙中的物料粘度；g一生产能力；卜顶径尺寸；r底径尺寸；，7一机械传动效率；，一螺纹的导程，mm；z～螺纹头数；P一螺距，mm；Q一轴向载荷，N

2、；口一梯形螺纹的螺旋升角：，吼一当量摩擦角，‰=口rctg—匕；COSP厂一螺纹副摩擦系数；∥一梯形螺纹牙顶角；Rrp一螺旋的中经，mm；Ⅳ一电机功率，Kw；VII螺旋啮合冷喂料挤出机的组合设计研究扰一转矩，Ⅳ。肌；Ⅳ。一轴传递功率，Kw；刀一电机转速，r／mln；n2—输出轴转速，r／rain；，．一轴半径，胁所；kn一电机的过载系数，其值等于堵转转矩与额定转矩的比值，尼。=4～5；M一—工作时的最大转矩，N‘朋；f一传动比；刁—传动效率；d2一螺旋中径，m肌；d3一螺旋小径，mm；Dl一螺母小径，mm；D2一螺母中径，，，z加；D4一螺母大径，聊m；Jj

3、l一螺纹的工作高度，mln；vIII青岛科技人学研究生学位论文1绪论1．1课题的提出、目的、意义挤出机在橡胶工业中的应用已有100多年的历史了，是橡胶加工中最重要的成型设备之一，其在橡胶工业中的应用越来越广泛。上世纪40年代，国际上许多工业发达国家便先后开发出冷喂料挤出机，冷喂料挤出机的出现带来的是挤出设备革命性的进步Ⅲ。早期的热喂料挤出机加工要求先将胶料经过热炼加工达到工艺要求的温度和可塑度才能挤出成型心1。而冷喂料挤出机的出现简化了生产工艺，胶料可以不需热炼即进行生产加工得到不同形状的制品胶坯。在使用冷喂料挤出机进行生产加工的工艺过程中，胶料在室温条件下

4、喂入挤出机喂料口。从喂料段丌始由于热水循环温控装置m1和摩擦作用使胶温得到提高后进入塑化段，在塑化段对物料进行充分塑化和混炼后进入挤出段，可以根据挤出制品的不同要求，在挤出段设定不同的温度和挤出压力，设计不同的机头和口型，挤出得到制品胶坯晗1。由工艺过程的分析可见，冷喂料挤出机完全可以替代热喂料挤出机，结束热喂料挤出机在橡胶工业挤出领域近百年的统治，其进步意义是显著的。经过20世纪60年代开的推广和普及以及80年代的发展，冷喂料挤出机逐渐成为主流H1。到目前为止，冷喂料挤出技术已在世界各国橡胶工业的各个领域都得到了广泛的应用。冷喂料挤出机可以挤出的胶料多种多

5、样，如电缆、胶管、轮胎的胎面胎侧等，并可用于混炼胶的热炼和胶料造粒等工艺操作。现在工业发达的国家如同本、美国、英国、德国和意大利等国生产的挤出机有95％是冷喂料挤出机‘51。目前，冷喂料挤出机(如销钉机筒冷喂料挤出机和销钉传递冷喂料挤出机等)已经达到很高的水平。然而以往冷喂料挤出机的发展主要集中在提高塑化能力和混合能力方面，喂料方法和装置一直没有什么变化⋯。挤出机问世初期采用的是自由喂料方法，这一方法的弊端是常常由于机头的反压作用导致喂料口堆积胶现象或者喂料不足的现象以及胶条产生打滑的现象№1。这些现象的出现既影响了挤出机的工作效率，又影响了挤出的稳定性。因

6、此人们就想办法在喂料口处设置了旁压辊喂料装置，早期应用于热喂料挤出机上，后来应用于冷喂料挤出机上。这种喂料装置可以缓和胶料的堆积，克服胶料的打滑现象，对提高生产能力和挤出稳定性起到了一定的作用。但是，这种结构的旁压辊喂料装置容易产生漏料现象呻1，胶料容易进入旁压辊两端的轴承中，导致机械故障的发生。后来又出现了一种力矩喂料装置，这种装置的作用是将胶条导入喂料口内，当胶料过多时，胶料就对喂料辊产生一个反力矩，如果反力矩达到一定值时，力矩喂料装置就停止螺旋啮合冷喂料挤出机的组合设计研究喂入胶料；当喂料辊胶料逐渐减少达到一定值时，力矩喂料装置又继续喂入胶料∞3。这种

7、结构也可以一定程度稳定和提高挤出生产能力。但是，这些装置的弊端也是明显的：①喂料装置容易产生机械故障而失效；②结构复杂化；⑧喂料段机加工难度大，加工工序复杂。一些研究人员试图摒弃旁压辊和力矩喂料装置，引入塑料挤出机喂料段中的轴向沟槽结构和螺纹沟槽结构，但效果甚微。因此，改进提高传统的旁压辊结构成为当下提高喂料能力和挤出稳定性最有效的途径之一。本课题正是在以上的现状基础上同时结合了青岛科技大学高分子材料机械加工研究所长期以来的研究和现有的项目的条件下提出的。螺旋啮合冷喂料挤出机，将普通冷喂料挤出机和螺旋啮合喂料装置揉和在一起设计开发，并应用于生产实践当中，其生

8、产效率和稳定性高，经济效益明显。在螺旋啮合冷喂料挤出