畢業(yè)論文反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機及傳動系統(tǒng)的設(shè)計（含全套CAD圖紙）

1、畢 業(yè)論文任 務(wù) 書一、題目及專題：1、題目反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機及傳動系統(tǒng)的設(shè)計2、專題二、課題來源及選題依據(jù)雙螺桿擠壓機是為解決單螺桿擠壓機的局限性而發(fā)展起來的。與單螺桿擠壓機相比，雙螺桿擠壓機更容易加入帶狀料，分料及玻璃纖維等物料；物料在機筒內(nèi)停留時間短；塑化混合效果優(yōu)良。雙螺桿擠壓機在我國的使用非常普遍，因此對雙螺桿擠壓機的進一步研究對我國的經(jīng)濟發(fā)展有著極其重要的意義。三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求：熟悉反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機的發(fā)展歷程，特別是近十幾年來的發(fā)展；熟悉掌握反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機的工作原理； 熟練反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機傳動箱的設(shè)計方法；熟練繪制擠壓機及傳動系統(tǒng)總裝圖、

2、部件圖和零件圖；能夠熟練使用AUTO-CAD。四、接受任務(wù)學(xué)生： 機械94班 姓名 徐志強五、開始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：指導(dǎo)教師簽名簽名簽名教研室主任學(xué)科組組長研究所所長簽名系主任 簽名2012年11月12日摘 要本文先分析了擠壓機的市場需求和生產(chǎn)現(xiàn)狀，并初步探討了擠壓機生產(chǎn)食品的工藝可行性；提出了用雙螺桿擠壓機生產(chǎn)食品的工藝流程。在現(xiàn)有擠壓機的基礎(chǔ)上，并參考了國內(nèi)外比較成熟的擠壓機設(shè)計方法，根據(jù)各種食品的特性和生產(chǎn)食品的特殊工藝要求，對擠壓機的關(guān)鍵部位進行了相應(yīng)的設(shè)計。本文詳細的介紹了擠壓機的主要零部件傳動箱、傳動系統(tǒng)、機

3、筒等的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進行了相應(yīng)的校核計算；對主要傳動零部件如傳動箱大小齒輪，帶輪，從動軸，鍵等進行了設(shè)計和強度校核，并對軸承承載能力進行了校核計算;本文還涉及了擠壓機一些輔助元件如加料系統(tǒng)，加熱冷卻裝置，模頭的選擇要求,并進行了簡單的設(shè)計。最后，本文介紹了一些關(guān)于擠壓機的安裝，操作，控制和維護等方面的內(nèi)容。關(guān)鍵詞：傳動系統(tǒng)；擠壓混煉；反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓機AbstractIn this page, the market need of the extrusion press and the condition of the production is analyzed first.And from

4、 theoretically, we studied the technique possibility to produce thefoods. We expounded the specialty and working elements of the twin-screw extruder and pointed working flow to produce the foods with twin-screw extruder. In the base of the extruders in existence, we referenced the mature means of ex

5、truder design in our country and abroad and based the characteristic of foods and the special working craftwork requires, then, we designed the key structure of extruder. In this text, we introduced the structure design of extruder in detail, particular to the major parts: assignment tank, screw, ba

6、rrel and systems analysis and calculating. To those important transmission parts: the big gear and the small gears in assignment tank, strip wheel, driving spindle, key, we made a design and check the intensity. And we calculate and check the carrying capacity of the bearing particularly. We also re

7、fer to the choosing requirements of the accessories: heating and cooling system, die, knife equipment, and made a simple design. In the end of the text, the installing, operation, controlling and repairing of the extruder were also introduced.Key words：The transmission system；extrusion mixing and sh

8、aping；Counter-rotation twin-screwextruder目 錄摘要IIIABSTRACTIV目錄V1 緒論11.1 擠壓機技術(shù)應(yīng)用及分析11.2 國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀11.2.1 國內(nèi)發(fā)展11.2.2 國際上主要有以下方面11.3 擠壓機生產(chǎn)食品的可行性分析21.4 擠壓技術(shù)在口香糖加工中的應(yīng)用21.4.1 口香糖的市場需求21.4.2 口香糖的加工工藝21.4.3 擠壓機生產(chǎn)口香糖的可行性42 食品擠壓機擠壓設(shè)備簡介62.1 雙螺桿擠壓機的工作原理62.1.1 擠壓原理62.1.2 擠壓加工系統(tǒng)72.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計73 雙螺桿擠壓機擠壓設(shè)備設(shè)計83.1 傳動系統(tǒng)的設(shè)計及

9、計算83.1.1 傳動系統(tǒng)設(shè)計83.1.2 電動機的選用83.1.3 傳動比分配83.1.4 主要傳動零部件設(shè)計計算和校核93.2 輔助零部件設(shè)計計算203.2.1 加料系統(tǒng)設(shè)計計算203.2.2 加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計223.2.3 潤滑油的選用244 擠壓加工系統(tǒng)的安裝、操作與維護254.1擠壓加工系統(tǒng)的安裝254.1.1 擠壓機的安裝基礎(chǔ)254.1.2 調(diào)整擠壓機水平254.1.3 機筒的安裝254.1.4 螺稈的裝拆254.1.5 模頭的安裝254.2 擠壓加工系統(tǒng)的操作254.2.1 擠壓機的開車254.2.2 開車操作注意事項254.3 擠壓機的維護保養(yǎng)254.3.1 螺桿的保養(yǎng)25

10、4.3.2 機筒的保養(yǎng)254.3.3 擠壓機其它部分的保養(yǎng)264.4 設(shè)計中的幾個問題265 總結(jié)與展望275.1 總結(jié)275.2 展望27致謝28參考文獻291 緒論1.1 擠壓機技術(shù)應(yīng)用及分析擠壓加工技術(shù)作為一種經(jīng)濟實用的新型加工方法廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)中，并得到迅速的發(fā)展。谷物食品的傳統(tǒng)加工工藝一般需經(jīng)粉碎、混合、成型、烘烤或油炸、殺菌、干燥等生產(chǎn)工序，每道工序都需配備相應(yīng)的設(shè)備，生產(chǎn)流水線長，占地面積大，勞動強度高，設(shè)備種類多。采用擠壓技術(shù)來加工谷物食品，在原料經(jīng)初步粉碎和混合后，即可用一臺擠壓機一步完成混煉、熟化、破碎、殺菌、預(yù)干燥、成型等工藝，制成膨化、組織化產(chǎn)品或制成不膨化的產(chǎn)品，

11、這些產(chǎn)品再經(jīng)油炸（也可不經(jīng)油炸）、烘干、調(diào)味后即可上市銷售，只要簡單地更換擠壓模具，便可以很方便地改變產(chǎn)品的造型。與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，擠壓加工極大地改善了谷物食品的加工工藝，縮短了工藝過程，豐富了谷物食品的花色品種，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)費用，減少了占地面積，大大降低了勞動強度，同時也改善了產(chǎn)品的組織狀態(tài)和口感，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 1.2 國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀 國內(nèi)發(fā)展從主機及其塑料制品區(qū)分，中國可以制造的擠出機包括單螺桿擠出機，適合于加工各種材料及各種結(jié)構(gòu)的板、片、膜、絲、棒等產(chǎn)品；平行異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機和錐形異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機，適于加工溫度敏感性材料，如PVC板、管、異型材等；平行同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出

12、機，適于原料共混、填充、脫揮、改性、造料，增加一定裝置如熔體泵，可用于直接成型；適于高填充料生產(chǎn)的磨盤擠出機、往復(fù)螺桿擠出機等。在我國的塑料加工中，幾乎一半的塑料都是由擠出成型來完成的。在常規(guī)但螺旋擠出機組的性能方面，我國已能生產(chǎn)螺桿直徑為12-250的多種規(guī)格，門類齊全的擠出機組長徑比大多為2530。在特種擠出機的研究領(lǐng)域，經(jīng)我國廣大科技工作者的努力已經(jīng)研制出排氣擠出機，電磁動態(tài)塑化擠出機，串聯(lián)式磨盤動態(tài)擠出機，等多種型號，目前已進入系列的研發(fā)階段。 國際上主要有以下方面 新型擠出混煉技術(shù)與設(shè)備的開發(fā)；大口徑管材擠出的導(dǎo)向平行雙螺桿機出組，鋼塑復(fù)合管擠出機組和大型雙壁波紋管擠出成型機組的開發(fā)

13、研究；符合擠出成型和設(shè)備的開發(fā)研究；CAD/CAM/CAE技術(shù)在塑料工業(yè)中的研究；在線檢測機自動控制技術(shù)應(yīng)用。可以預(yù)測，未來擠出成型技術(shù)的發(fā)展方向是：高速、高產(chǎn)化；大型化和精密化；實現(xiàn)擠出成型設(shè)備的大型化可以降低生產(chǎn)成本。模塊化和專業(yè)化；模塊化生產(chǎn)可以縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，爭取更大的市場份額；而專業(yè)化生產(chǎn)對保證整期質(zhì)量、降低成本、加速資金周轉(zhuǎn)都非常有利。智能化和網(wǎng)絡(luò)化；發(fā)達國家的擠出機已普遍采用現(xiàn)代電子和計算機控制技術(shù)，這對保證工藝條件的穩(wěn)定、提高產(chǎn)品的精度都極為有利。高效、多功能化；塑料擠出機的高效主要體現(xiàn)在高產(chǎn)出、低能耗、低制造成本方面。1.3 擠壓機生產(chǎn)食品的可行性分析 本世紀30年代，

14、擠壓技術(shù)開始應(yīng)用于食品加工，它具有集輸送，混煉，剪切，加熱，加壓等多種化工單元操作于一體的高溫短時加工的特點，因此在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣泛。除了谷物及植物組織蛋白擠壓食品以外，從糖果制造到酪蛋白生產(chǎn)，從固體脂肪到風(fēng)味成分的開發(fā)，及至飼料寵物食品加工制造都用到食品擠壓機。 擠壓加工概括的說是將食品物料置于擠壓機的高壓和適當?shù)臏囟鹊臓顟B(tài)下，然后突然釋放到常壓，使膠基和各種調(diào)味料、香料達到充分滲透、混合和輸出的過程。所以用蒸煮擠壓法生產(chǎn)可以取得更好的混合效果，原料利用率高，營養(yǎng)損失小，生產(chǎn)出的食品的口感，香味的持久力都比傳統(tǒng)的加工方法好。 總的來說，用擠壓法生產(chǎn)是現(xiàn)今的發(fā)展趨勢，并且，傳統(tǒng)

15、的加工方法很快也會被擠壓法所取代。1.4 擠壓技術(shù)在口香糖加工中的應(yīng)用 口香糖的市場需求口香糖是一種膠基糖（Chewing gum）,以白沙糖為主料，配以可食用的天藍樹膠和熱塑性樹脂等膠基制成的可咀嚼的休閑糖果?？谙闾鞘且环N目前國際上流行的低熱值食品， 被人們譽為“美容糖果”。通過不斷的咀嚼，可消除口臭，加快口腔內(nèi)血液流動，預(yù)防口腔感染，使面部肌肉增加彈性，不易產(chǎn)生皺紋等效用，因此很受人們的青睞。研究顯示，中國糖果市場正向品味多樣化方向發(fā)展，糖果的功能的多樣化也是影響商家經(jīng)營運作的關(guān)鍵所在，糖果正在改變著只提供熱量的單一功能，朝著具有營養(yǎng)保健作用的方向發(fā)展，口香糖也是如此，而且當前國內(nèi)市場空白

16、點還有很多，尤其是無糖領(lǐng)域，需求量日益擴大，利潤空間廣闊，由于我國人口眾多，同時隨著人民生活水平和生產(chǎn)質(zhì)量日益提高，人們的消費水平也得到了極大的提高，所以口香糖的發(fā)展正朝著多功能的方向發(fā)展，目前市場出現(xiàn)的無糖木糖醇口香糖需求量正在不斷的加大。近年來，中國的口香糖市場以每年百分之十的速度增長，目前的市場規(guī)模已超過二十億元。在樂天進入中國之前，市場上只有口味型口香糖，但我們把功能型口香糖引入中國。事實證明隨著生活水平的提高，人們對于口香糖的要求也在逐漸變化。消費者把注意力從追求口味的多樣化轉(zhuǎn)移到了健齒防蛀等附加功能上來，促成了口香糖由“口味型”向“功能型”的轉(zhuǎn)變,這主要歸功于木糖醇的功能應(yīng)用。在上

17、世紀80年代，國外的木糖醇主要用于生產(chǎn)無糖口香糖。上世紀90年代后，國際市場上的木糖醇需求逐年增加，人們越來越注重保健。我國的無錫利夫糖果有限公司最早將木糖醇用于口香糖中，生產(chǎn)“魄力”無糖口香糖。到目前為止，國內(nèi)已有廣東的“益達”、深圳的“華艾康”等品牌。另外，在國內(nèi)近幾年許多含有木糖醇的保健品，如口服液、保齡參咀嚼片、糕點、餅干也大量投放市場。由于木糖醇的防齲齒作用，在牙膏行業(yè)也有一定的市場?？傊谙闾且殉蔀槿藗兩钪斜夭豢缮俚囊环N休閑食品，且我國人口多，發(fā)展空間極大，口香糖的市場需求量會不斷的提高。 口香糖的加工工藝口香糖主要是由口香糖膠姆基、精幼砂糖或其他添加劑、乳化劑和香料等原料加工

18、而成，將各種原料在約120溫度下加以混合，混合時依一定的次序，先投入已加熱溶解的基質(zhì)，再投入砂糖、葡萄糖、飴糖、香料等，切必須均勻的加以攪拌?；旌虾蟮脑?，其水分應(yīng)保持在3%以下，成型后在溫度為2124、相對濕度為45%50%的調(diào)溫室中保持68h，以后才可包裝?，F(xiàn)在主要是用擠壓加工法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工方法，事實證明，用擠壓加工的口香糖，其清新的薄荷香味在咀嚼中可比原來多保留50%的時間，而由于加工的連續(xù)化并且通過強大的功率將調(diào)料柔和進糖和膠基內(nèi)，加工時間大大縮短，獲得較短的生產(chǎn)周期和減少停工時間。擠壓后的口香糖更有彈性并在擠出是其變性和粘性很小。在口香糖的擠壓加工中，調(diào)料必須在開始段加入，這與生產(chǎn)

19、其他食品不同，這樣可保證其均勻地被吸收并完全與膠基相結(jié)合，以獲得最長的持續(xù)效果，另外，一些其他的活性成分，如高強度甜味劑、藥物成分、尼古丁、尿素、增香劑、可可、咖啡、果酸等，也應(yīng)該在開始段加入，但檸檬酸會在擠壓加工中發(fā)生變性并酸性揮發(fā)，可用酒石酸代替使用。由于膠基在蒸煮擠壓加工中會變脆或變粘，就應(yīng)該選擇合適的增塑調(diào)料溶劑加入，為捕集口香糖內(nèi)的活性成分，可加入一些特別的結(jié)合劑，如將鈣鹽和麥芽糊精與水想調(diào)和進行真空加熱，然后在-10的溫度下進行擠壓成形成異丙醇，使用這種方法可使擠壓物固化并能被進一步加工。如圖1.1為口香糖加工工藝流程圖?？谙闾堑幕窘M分比為：膠基 1820糖 60%左右葡萄糖漿

20、20%左右甘油 0.30.5%圖1.1 口香糖加工工藝流程圖工藝及操作說明： 香口膠生產(chǎn)中多選用商品膠基，在使用時應(yīng)注意酸性膠基和非酸性膠基應(yīng)用范圍的異。膠基啟用時先置于7580下軟化，約需2h。再生膠質(zhì)料為生產(chǎn)過程中的邊角余料，加入量為5%左右。將混和機加熱至4555，并在鏟刀上加一些糖粉。加糖粉是為了避免粘連，故僅在第一道混合作業(yè)時采用?；旌?工序和混和2工序各需5min，混和l工序約需3min，混和5工序約需2min,過分溫和會影響產(chǎn)品質(zhì)量與貯存壽命，混和工序保持在4550之間操作，若混和機連續(xù)使用則毋須每次加熱，因為連續(xù)操作的摩擦熱會使混和機溫度升高?；旌蜁r加入的糖應(yīng)為微細的糖粉，以消

21、除口糙感，糖粉粒度要求在0.01mm0.05mm之間。切割混和好的膠團，每塊4kg，并在30min60min內(nèi)使其冷卻。若成品要求為粒狀，則進入造粒工序；若成品要求為片狀，則進入壓延切片工序。涂層 有關(guān)軟涂料的一些基本方法： 在盤內(nèi)滾動的膠基中，芯上加上足夠的粘性糖漿，確保所有部位均被糖漿所覆蓋，并滾動直到均勻為止。加進足夠的糖粉以吸干表層的水分。要避免糖粉放得過量，因為多余糖粉會與下批加入的粘性糖漿混和結(jié)塊。糖粉粘度大小要求在0.2-0.4mm，當達到要求厚度后，制品必須在盤內(nèi)放置12h。 粘性糖漿配方： a葡萄糖基粘性糖漿：將10kg糖溶于4kg水中煮沸到107.5，然后加10kg80%的

22、葡萄糖漿(右旋)，不需加熱，只需混和。 b.阿拉伯樹膠基粘性糖漿：將7kg的阿拉伯樹膠溶于20kg水中，浸泡24h后再進行進濾：將20kg的葡萄糖漿溶于7kg的水中煮沸到107.5：將10kg的阿拉伯樹膠溶液倒入15kg的糖漿之中。一般廣泛應(yīng)用葡萄糖基粘性糖漿。為了使工作方便且縮短時間，氣源必須進行嚴格的控制，使用的空氣越冷越干焊，則涂層越方便。要在拋光之前獲得更加光滑的表面，在最后一階段可使用稀釋的糖漿。拋光在準備拋光盤時要在其內(nèi)表面粘貼一層帆布并且在其上覆上一層蠟基混和物，配方如下：蜂蠟73%，滑石9%，巴西蠟或鯨腦油脂18%。1.4.3擠壓機生產(chǎn)口香糖的可行性 80年代，研究人員開始把擠

23、壓機與生物，化學(xué)反應(yīng)聯(lián)系起來作為生化反應(yīng)器研究，現(xiàn)已成為擠壓技術(shù)進行工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展最新方向之一。擠壓機作為生化反應(yīng)器具有如下優(yōu)點: 在生化反應(yīng)中，可以使用少量的水分進行干法反應(yīng)，反應(yīng)后不必進行物料與水分的分離，同時反應(yīng)過程中使用了少量的水分，因此可以節(jié)省大量的能源，減少了對環(huán)境的污染; 擠壓機可以作為一臺輸送高粘度介質(zhì)的穩(wěn)壓泵，保證反應(yīng)過程的連續(xù)性，獲得恒定的產(chǎn)量; 與其他反映器相比，擠壓機的熱交換面積相對較大，其作用相當于一臺刮板式熱交換器; 反應(yīng)物在擠壓機的停留時間分布窄，有利于獲得反應(yīng)均勻的產(chǎn)品; 可以根據(jù)反映的要求，通過改變擠壓機結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)調(diào)整反映的程度； 擠壓機作生化反應(yīng)器具

24、有如下不足： 擠壓機的容量有限，因此要求生化反應(yīng)的時間要短，反應(yīng)速度要快，才能獲得經(jīng)濟，可行的反應(yīng)過程; 擠壓機作生化反應(yīng)器受反應(yīng)物的粘度限制，反應(yīng)產(chǎn)物的粘度要求也要足夠高，以保證物料的有效輸送以經(jīng)濟的利用擠壓機。通過對前人研究成果的分析，本課題用雙螺桿擠壓機作為生化反應(yīng)器進行口香糖的研究。其間可能會產(chǎn)生及需解決的問題有： 擠壓機內(nèi)變化過程中以停留時間，溫度，剪切率為主要系統(tǒng)參數(shù)進行研究分析，可不可行？ 擠壓機生產(chǎn)出來的口香糖用常溫還是風(fēng)機或其他辦法冷卻？ 生產(chǎn)過程中的廢氣用何種方法解決，是否有污染問題？ 口香糖在一定溫度下將有粘壁現(xiàn)象，用何種方法解決？ 物料在機筒中輸送時會對機筒產(chǎn)生磨擦，能

25、否避免或者減少其摩擦？總之，本課題采用反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機生產(chǎn)口香糖的工藝是切實可行的。2 食品擠壓機擠壓設(shè)備簡介食品混煉成形的擠壓機一般采用雙螺桿擠壓機，雙螺桿擠壓機的特征是兩根平行的螺桿裝置在具有8字形孔的機筒內(nèi)，螺桿旋轉(zhuǎn)，機筒加熱，完成對物料的加工擠出。2.1 雙螺桿擠壓機的工作原理擠壓原理強制輸送雙螺桿擠壓機按螺桿旋轉(zhuǎn)的方向不同，可分為同向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)兩大類，反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠壓機又可分為向內(nèi)和向外的兩種。根據(jù)雙螺桿的旋轉(zhuǎn)方向，嚙合程度和螺紋參數(shù)的不同，雙螺桿的嚙合部分可構(gòu)成在橫向和長度方向是全開的全閉的，或半開半閉，因而形成的C形小室可以是相互連通的，也可以是完全封閉的。理想的全

26、嚙合反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿的C形小室是完全封閉的，小室中的物料跟著小室一起前移，輸送過程中不會產(chǎn)生倒流或滯流，因此具有最大的強力輸送。為了減少物料和螺桿、機筒的摩擦力，使物料更容易螺旋輸送，本設(shè)計采用向外反向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿。混合作用圖2.1反向旋轉(zhuǎn)，物料在雙螺桿螺槽中的流動情況由于反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合處螺棱和螺槽的速度方向相同，但存在速度差，因此被螺紋帶入嚙合間隙的無聊將受到螺棱和螺槽間的擠壓和研磨，使物料得到混合和混煉。 自潔性能反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，在嚙合處螺紋和螺槽間，存在速度差，在相互擦離的過程中，相互剝離粘附在螺桿上的無聊，使螺桿得到自潔。 壓延效應(yīng) 向外反向旋轉(zhuǎn)的螺桿擠壓機，由于有使物料向上運

27、動的趨勢，因此沒有明顯的壓延效應(yīng)。 擠壓加工系統(tǒng)料倉喂料裝置機筒擠壓加熱與冷卻成型XXING圖2.2 典型食品擠壓加工系統(tǒng)鏈圖如圖2.2所示,典型的擠壓加工系統(tǒng)支鏈圖,其中包括喂料裝置、預(yù)調(diào)質(zhì)裝置、傳動、擠壓、加熱與冷卻、成型、切割、控制等部分組成。2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計螺桿擠壓機總體結(jié)構(gòu)對整機的性能有很大的影響，總體結(jié)構(gòu)包括擠壓系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)和驅(qū)動源的相互位置關(guān)系。由于這些關(guān)系的不同，構(gòu)成了種種不同差別：（見表2-1）表2-1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計分析表總體類型不同類型優(yōu)點缺點外觀形式臥式螺桿擠壓機螺桿在空間呈水平放置，尺寸大小影響占地面積，對空間高度影響不大計量部分的螺桿和機筒易于磨損立式螺桿擠壓機

28、螺桿在空間呈豎直減速箱選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計受限制，空間高度要求高聯(lián)接形式整體式螺桿擠壓機結(jié)構(gòu)緊湊不便于加工和裝拆、維修分段式螺桿擠壓機能夠采用標準減速器，易于裝拆、維修需專門設(shè)置螺桿軸承座及相應(yīng)的潤滑系統(tǒng)動力源和傳動裝置位置電機置于機器旁側(cè)便于電機及機器維修占地面積大電機置于減速箱前部，擠壓系統(tǒng)下部機器結(jié)構(gòu)緊湊，外觀整齊要求設(shè)計帶等傳動系統(tǒng)，傳動效率低結(jié)論：通過以上分析，結(jié)合本課題的實際情況，擬采用臥式分段式結(jié)構(gòu)形式，動力源和傳動裝置位置選用電機置于減速箱前部，擠壓系統(tǒng)下部。3 雙螺桿擠壓機擠壓設(shè)備設(shè)計3.1 傳動系統(tǒng)的設(shè)計及計算傳動系統(tǒng)是擠壓機的主要組成部分之一，它的作用是驅(qū)動螺桿，并使螺桿能在選

29、定的工藝條件下(如溫度、壓力和轉(zhuǎn)速下)獲得所必須的扭矩且能均勻地旋轉(zhuǎn)，以完成對物料的塑化和輸送。 傳動系統(tǒng)設(shè)計如圖3.1所示初步確定擠壓機傳動路線3.1.2 電動機的選用螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是生產(chǎn)食品的一個關(guān)鍵性操作參數(shù)，因此在本設(shè)計中，我們將采用無級調(diào)速電機與有級減速機的組合。采用無級調(diào)速電機，主要是因為其工作特性曲線與擠壓機的工作特性曲線很接近，如圖3.2所示。采用它來作原動機，能夠保證有較高的功率因素與效率(cos0.60.96，5060%)，且啟動性能好，運行穩(wěn)定，可得到較合理的使用。為使螺桿獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，電機調(diào)速不應(yīng)太低，控制在1000r/min左右。采用有級減速機，承擔(dān)大部分的傳動比，

30、可滿足這一要求。為減小整機外形尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊，電機置于下方，通過帶輪傳動帶動減速機。帶輪不僅可以分擔(dān)一定的傳動比，而且還可使整個系統(tǒng)傳動穩(wěn)定，并起到過載保護的作用。由前面電機選用YCT3154A電磁調(diào)速電機3.1.3傳動比分配(1)總傳動比實驗研究表明，擠壓機在螺桿轉(zhuǎn)速40r/min左右時，為滿足一定的螺桿輸入轉(zhuǎn)矩，初取電機工作轉(zhuǎn)速n電機900r/min，擠壓機工作轉(zhuǎn)速n40r/min，則總傳動比 i總n電機n9004022.5(2) 帶輪傳動比由于設(shè)計中選用減速機，而分配箱內(nèi)齒輪又受螺桿中心距限制，傳動比不大，因而減速機將承擔(dān)大部分的傳動比，因此帶輪傳動比可取較小值。同時，這樣也可減小機器

31、尺寸和重量，便于安裝。在設(shè)計中，我們初取帶輪傳動比iV2。(3) 減速機選用參考13，按強度選用減速機。計算功率 PcKAPPP1 kW工況系數(shù)KA按輕微沖擊查表18-40得 KA1減速機傳遞功率PT電×n電max9550×V232×13209550×0.9633.403kW則計算計算功率Pc1×18.17933.403kW選用ZLY140型電機7，其許用輸入功率PP135kW，傳動比i減10。(4) 傳動箱傳動比 根據(jù)上面的分配情況，i分配箱i總iVi減22.52101.125，即傳動箱設(shè)計為減速器。設(shè)計成這一形式，一方面主要是受雙螺桿中心距

32、限制和出于水平平行布置時應(yīng)避免齒輪與軸發(fā)生干涉的考慮，另一方面也是為了在有限的徑向距離內(nèi)增加齒輪的模數(shù)以提高其強度。主要傳動零部件設(shè)計計算和校核.1 V帶傳動設(shè)計計算以下設(shè)計計算參考14。已知：電機輸出功率P232×900955021.864kW，小帶輪轉(zhuǎn)速n1n電900r/min，初定傳動比iV2，載荷變動小，每天工作8h，要求中心距不超過800mm。表3-1 v帶傳動設(shè)計計算計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果定 V 帶 輪 型 號 和 帶 輪 直 徑工作情況系數(shù) 由表11.5 KA1.1計算功率 PcKAP1.1×21.864 Pc24.0504kW選帶型號 由圖11.15

33、選C型小帶輪直徑 由表11.6 D1250mm大帶輪直徑 D2(1)D1 iV(10.02)×250×2490mm(設(shè)2%) (式11.15)取D2490mm大帶輪轉(zhuǎn)速 n2(1) D1 n1D2(10.02)×250×900490 n2=490r/min計 算 帶 長求DmDm(D1D2)2(250490)2 Dm370求(D2D1)2(490250)2 120初取中心距 750mm帶長 L0Dm2a2a。(式11.2)×3702×7501202750 L02681.6mm基準長度 由圖11.4 Ld2800mm求 中 心 距 和

34、包 角中心距 a a0+ (LdL0 )/2 (式11.3 )750(28002681.6)/2續(xù)表3-1809.20mm取a800mm小輪包角 1180°(D2D1) ×60°a (式11.4 ) 180°(490250) ×57.3°800 1162.81°120°求帶根數(shù)帶速 vD1n1(60×1000)×250×1320(60×1000) v17.278m/s傳動比 iV(1) D2D1(10.02)×4902501.9208帶根數(shù)由表133 P06.635

35、kW；由表135 ka0.96由表132 kL0.95；由表134 P00.96kW zPc(P0P0)kkL (式11.22 )24.0504(6.6350.69)×0.96×0.953.6 取z4根求軸上載荷張緊力 F0500Pc(2.5Ka)(vz Ka)qv2500×24.0504×(2.50.96)(17.278×4×0.96)0.17×17.2782 F0329.87N軸上載荷 FQ2zF0sin(2)2×4×329.87×sin(162.812) FQ2609.323N材料與結(jié)構(gòu)帶

36、輪結(jié)構(gòu)小帶輪采用實體式，大帶輪設(shè)計成輪輻式，具體外形結(jié)構(gòu)略帶輪材料大、小帶輪均采用HT200鑄造.2 傳動箱斜齒圓柱輪傳動設(shè)計計算傳動箱的傳動形式如上圖所示，大齒輪帶動一小齒輪，小齒輪再帶動另一小齒輪，因大、小齒輪傳動尺寸受限制，為提高齒輪強度，大小齒輪設(shè)計成齒輪軸形式，且大、小齒輪均采用合金鋼20Cr，滲碳淬火低溫回火，硬度5662HRC(取60 HRC)。 本設(shè)計中采用硬齒面斜齒輪嚙合閉式傳動，其主要失效形式為齒面的疲勞斷裂和磨損，因此其計算原則是：先進行接觸疲勞強度計算，然后再按彎曲疲勞強度進行校核。以下，我們參考14進行齒輪傳動的設(shè)計計算與強度校核。 已知：單個小齒輪輸入功率P21.8

37、64×V×減速機×軸承×齒輪21.864×0.96×0.95×0.99×0.9819.3457kW，轉(zhuǎn)速n240r/min，傳動比 ii總iVi減22.51.9208101.1713，單向轉(zhuǎn)動，載荷變化小，轉(zhuǎn)動較平穩(wěn)，工作時間8小時/天，該機器預(yù)計壽命5年，齒輪非對稱分布,精度6級。表3-2 齒輪傳動的設(shè)計計算與校核計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果確定主要幾何尺寸1.初步估算大齒輪直徑d2由于雙螺桿中心距為80mm，兩大齒輪設(shè)計成一樣，所以大齒輪分度圓直徑為 d280mm模數(shù)mn由于是硬齒面?zhèn)鲃?，為提高齒輪強度取法向模數(shù)m

38、n3大齒輪齒數(shù)z2初估螺旋角15°，則大齒輪齒數(shù)z2d2 cosmn80×cos15°25.929 續(xù)表3-2圓整取z226小齒輪齒數(shù)z1 z1z2i261.171322.19 圓整取z122中心距 amn(z1z2)(2cos)3×(2226)(2×cos15°)73.8mm圓整取a75mm校核螺旋角 arccosmn(z1z2)(2a)arccos3×(2226)(2×75) 18.066°，符合法向嚙合角n 取n20°分度圓直徑d1、d2 d1mn z1cos3×22cos118

39、.066° d168.75mm d2mn z2cos3×26cos15.359° d281.25mm所以雙螺桿中心距為Ad281.25mm A81.25mm齒寬b 為提高配比齒輪的承載能力，取b20 mn20×360為提高齒輪的承載能力取 b=70mm所以取b172mm b270m傳動比i iz2z12622 i1.1818大齒輪轉(zhuǎn)速 n2450101.1818 n238.0775r./min圓周速度 vd2n2(60×1000)3.142×81.25×38.0775(60×1000) v0.162m/s齒面接觸疲

40、勞強度校核使用系數(shù)KA 由表32.132 KA1.35 動載系數(shù)KV由于KVKbKA+ K2（Z1 V100）（U2 / （U2 +1）1/2其中K1、K2 由表32.133 K1 =13.3 K2=0.0087Ft2T2/ d22×461880/81.2511369.35N KA Ftb1.35×11369.3570219.27N/mm100 N/mm所以KV113.3219.27+ 0.0087×（26×0.162100）×（1.17132 / （1.17132 +1）1/21.222 KV1.05齒間載荷分配系數(shù)KH 由表32.136，

41、KH1.1 齒向載荷分配系數(shù)KH 由表32.134，KH1.110.18d212×10-4×b1.110.18×(70/81.25) 2 1210-4×701.541彈性系數(shù)ZE 由表32.137 ZE189.8MPa1/2節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH由圖32.113 ZH2.23重合度系數(shù)Z由圖32.114 1.883.2(1z11z2)cos1.883.2(122126)cos18.066°1.547 bsin/mn70×sin18.066°（3.142×3）2.0791故取1，所以 Z (4)(1)1/2 (式12.31

42、)(1)1/2(11.547)1/20.804 Z0.804 螺旋角系數(shù)Z Z(cos)1/2(cos18.066°)1/2 (式12.32) Z0.98 接觸最小安全系數(shù)SHmin由表32.140 SHmin1.0總工作時間th th5×300×8×0.2 th2400h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL NL260n2 th60×1×38.0775×2400NL25.48316×106續(xù)表3-2NL1NL2·i5.48316×106×1.1713 NL16.4224×106接觸壽命系數(shù)ZN

43、由圖32.130 ZN1ZN21.13 許用接觸應(yīng)力H H1H2Hlim ZN/ SHmin (式12.11)1500×1.13/1.0 H1H21695MPa驗算 H ZEZHZZ(2 KAKVKFKF Ft /bd2)·(u1)/u1/2 (式12.29)189.8×2.23×0.804×0.980×(2×1.35×1.22×1.3276×1.1×11369.35/70×81.25)× (1.17131)/1.17131/2996.43MPa. H11695Mp

44、a 滿足接觸疲勞強度要求齒根彎曲疲勞強度校核齒形系數(shù)YFS ZV1 Z1/（cos3）22/（cos318.066°）25 ZV2 Z2/（cos3）26/（cos318.066°）30由圖32.116 YFS13.82，YFS23.85應(yīng)力修正系數(shù)YST YST1YST22重合度系數(shù)Y av1.883.2(1/ ZV11/ ZV2)cos1.883.2(1/251/30)cos18.066°1.5795 Y0.250.75/av (式12.18)0.250.75/1.5795 Y0.7248螺旋角系數(shù)Y Ymin 10.25 (式12.36)10.25×

45、;10.75 (1.9671，按1計算) Y 1°/120° 1×18.066°/120°0.849> Ymin Y 0.849齒間載荷分配系數(shù)KF KFKH1.1齒向載荷分配系數(shù)KF KFKH1.45彎曲疲勞極限Flim 由圖32.129 Flim1Flim2600MPa彎曲最小安全系數(shù)SFlim SFlim1.25 彎曲壽命系數(shù)YNT由圖32.131 YNT1YNT21.0尺寸系數(shù)YX由圖32.134 YX1.0應(yīng)力修正系數(shù)YST 取YST 2相對齒根圓角表面狀況系數(shù)YRreiT 由圖32.135 取YRreiT 1.04相對齒根圓角

46、敏感系數(shù)YreiT 由圖32.139 取YreiT 1.0許用彎曲應(yīng)力F FFlimYSTYNT YX YRreiT YreiT / SFmin (式12.19)600×2×1×1.04×1.0×1.0/1.25 F1F2998.4MPa驗算 F2 KAKV KFKFFt YFs2 YNT2 YY/bmn (式12.33)1.35×1.222×1.3276×1.1×11369.35×3.85×0.7248×0.849/(70×3) F2102.98MPaF1 F1

47、F2YFs1YNT1 /YFs2YNT2102.98×3.82×1.0(3.851.0) 102.17 MPa F1102.17MPaF2彎曲疲勞強度足夠?qū)⑸鲜鲇嬎愕玫降拇?、小齒輪幾何尺寸列于表中，如表3-3所示，供設(shè)計使用。表3-3 分配箱齒輪傳動幾何參數(shù)表mnnd(mm)da(mm)df(mm)a(mm)b大齒輪3mm20°18°781.2587.2573.75807072小齒輪68.7574.7561.3 軸強度校核計算 由于受到中心距限制，設(shè)計得到的從動軸(即齒輪軸)與主動軸相比軸徑較小，而齒輪大小接近，可認為嚙合時受力相近，相比之下從動軸的強度很有進行校核。另外由于螺桿旋轉(zhuǎn)，使物料向前輸送的同時，螺桿相應(yīng)受到向后的巨大推力，傳至從動軸。因此，相比之下從動軸受力較復(fù)雜，更有進行強度校核的必要。 從動軸主要結(jié)構(gòu)形式如圖15a所示。為簡化計算，在校核時我們暫且忽略螺桿對從動軸的軸向壓力，不考慮其對軸強度校核計算的影響。 由于設(shè)計成齒輪軸形式，因此軸材料亦為20Cr，熱處理方法采用滲碳淬火低溫回火，查12，得B835MPa，S540MPa。表3-4以下是參考14，進行從動軸強度校核的具體計算過程計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果按許用彎曲應(yīng)力校核計算齒輪受力圓周力 Ft2T2d22×46188081.2