双螺杆挤出机的结构设计.docx

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双螺杆挤出机的结构设计

本科学生毕业设计

双螺杆挤出机的结构设计

系部名称：

机电工程学院

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

职称：

TheGraduationDesignforBachelor'sDegree

Thestructuredesignoftwinscrewextruder

Candidate：

Specialty：

Class：

Supervisor：

摘要

本篇毕业设计论文主要是双螺杆挤出机进行研究，从传动系统，挤出机的机构，加热冷却系统，控制系统方面进行研究。

双螺杆挤出机是通过电机将动力传给带轮，经过两级减速器减速，通过双联齿轮的变速传给螺杆。

为了满足变速范围的要求，采用的是普通电机变频无机调速。

此设计在传动比的分配，齿轮和轴的选择，带轮的选择，螺杆选择等方面进行了计算和研究。

从技术经济学的角度保证了造价的便宜。

关键词：

双螺杆挤出机；控制系统；挤压系统；传动系统；加热冷却系统

Abstract

Twin-screwextruderisresearchedinthisgraduationpaper,fromwhichismainlyaboutthetransmissionsystem,theorganizationofextrudingmachine,theheatingandcoolingsystemandthecontrolsystem.Thepowerofthetwin-screwextruderistransferredtothescrewrodbythebandpulleyfirstfromtheelectricalmachinery,thenbytwodeceleratinggears,andfinallybythetwinspeedchanginggearInordertomeettherequirementofspeedchangingscope,theordinaryelectricalmachineryisusedtochangethefrequencyandspeed.Fortheeaseofdisassembling,thecylinderisarrangedinhalftypestructureanddividedintothreesectionstoheatandcool.Thesolenoidvalveandthesensorisappliedtocontrolthespeedofthecoolingwater,whichkeepsthetemperatureintheworkingrange.Thepaperhasdonesomeresearchandcalculationinthevelocityratioassignment,theselectionofgears,axes,bandpulley,andscrewrod,whichmakesthecostoftheconstructionleastfromthepointviewoftechnicaleconomics.

Keywords：

twin-screwextruder;controlsystem;extrusionsystem;drivesystem;heating

andcoolingsystem

第1章绪论

1.1挤出机的介绍

视频挤压概括的说就是将食品物料置于挤压机的高温高压状态下，然后突然释放至常温常压，使物料内部结构和性质发生变化的过程。

由于此机器是用于食品挤出，因此在压力要求方面小于塑料挤出机，在满足功能的前提下，要求结构简单，拆卸清理方便。

同时要求造价便宜，节省空间。

随着聚合物加工业的发展，作为聚合物加工主要设备之一的双螺杆挤出机，在聚合物加工行业已经得到、并将进一步得到越来越广泛的应用，而且在其它行业也将得到更多的应用随着聚合物加工业的发展，作为聚合物加工主要设备之一的双螺杆挤出机，在聚合物加工行业已经得到、并将进一步得到越来越广泛的应用，而且在其它行业也得到了更多的应用。

尤其在食品行业，双螺杆挤出机被广泛用于淀粉膨化食品、蛋白挤压食品、膨化饲料的生产，还被用作特殊的化学或生化反应器。

近年来，随着聚合物改性材料的不断发展，其对混炼设备的要求也越来越高。

双螺杆挤出机是连续混炼机中应用最多的一种设备，理所当然，也就受到大家的广泛关注，围绕它的研究也就越多。

目前，根据国内外的发展趋势，双螺杆挤出机主要是向高速、大扭矩、大挤出量及低能耗转方面发展。

所以，双螺杆挤压机的设计对于发展我国的食品工业以及其它运用双螺杆挤压技术的行业有着重要的意义。

1.2挤出机的现状及发展趋势

一个世纪以来,食品挤压工艺在不断的实践中得到发展与提高。

双螺杆挤出机发展至今，已在食品加工中居重要地位，而且大有应用越来越广泛之势。

双螺杆挤出机是随着聚合物加工业及食品加工业的发展而出现和发展的；而在聚合物加工中真正应用的双螺杆挤出机是在20世纪30年代，首先在意大利研制成功。

第二次世界大战前后，双螺杆挤出机发展较快；现在双螺杆挤出机是在20世纪60年代末和70年代初发展起来的。

更准确的说，现代啮合异向双螺杆挤出机是随RPVC制品的发展而发展的，啮合同向双螺杆挤出机则是在聚合物改性的推动下发展的。

在双螺杆挤出机的发展过程中，就制造方面而言，遇到的困难比单螺杆挤出机多得多。

除了螺杆元件及螺杆构型的研制外，最重要的就是止推轴承和传动箱设计制造问题。

因为双螺杆挤出机的两螺杆中心距确定后，其承受巨大轴向推力的止推轴承的安装空间有限，要设计制造出性能良好的能承受轴向和径向轴承，及能均载的轴承组合结构是比较困难的。

早期的推力轴承不能强固到足以提供给双螺杆传动箱良好的机械可靠性。

20世纪60年代，开发出一种特别适用于双螺杆挤出机应用的特殊推力轴承后，双螺杆挤出机的可靠性才可与单螺杆挤出机相比，但双螺杆挤出机仍没有像双螺杆挤出机那样高能力的推力轴承。

另外，双螺杆挤出机传动箱的设计和制造也比单螺杆挤出机的困难、复杂的多。

在两螺杆中心距确定后，要在有限的中心距内传递很大的扭矩，并把这很大的扭矩相等的分配到两根螺杆上去，在设计、制造及材质选择、热处理上都遇到很多问题。

自然，随着机械设计水平、机械加工水平的提高及整体工业配套的发展，上述问题已逐渐得到解决，从而使双螺杆挤出机得到飞速发展。

1.3双螺杆挤出机的组成

不论何种双螺杆挤出机，其整体结构组成与单螺杆挤出机组差不多，由主机，机头和辅机组成。

其中主机，就是通常所说的双螺杆挤出机。

在实际应用中，双螺杆挤出机必须配以机头和辅机才能完成预定的任务，这就是所谓双螺杆挤出机组。

双螺杆挤出机（主机）是双螺杆挤出机组的核心组成部分。

从总体组成上看，双螺杆挤出机和单螺杆挤出机差不多，由传动系统、挤压系统、加热冷却系统、控制系统等组成。

1.4双螺杆挤出机的主要技术参数

螺杆直径（D）---双螺杆挤出机的螺杆直径是一个基本而重要的参数，螺杆直径的大小在很大程度上反映了挤出机规格的大小，生产能力的大小，因为挤出机的生产能力与螺杆直径的平方成正比。

其它参数也都与它有关。

：

传动系统输出轴（与螺杆相连）及有关齿轮的尺寸；

螺杆的外径和根径、两螺杆的啮合程度，螺杆槽深度和双螺杆挤出机的最大理论输送量。

长径比（L/D）---螺杆长度与螺杆直径的比值，这也是一个重要的参量，在一定程度上反映出双螺杆挤出机的规格及其性能。

螺杆转速范围---这是一个很重要的特征参数，在一定程度上反映了双螺杆挤出机的挤出能力和混炼能力。

双螺杆挤出机的螺杆转数，除了像单螺杆挤出机那样取决于对挤出量的要求，被加工物料的特征和最终制品的质量以外，还受螺杆旋转方向的影响。

挤出量（Q）---挤出量就是所谓的产量，它是一个重要的参数，它表征机器生产能力大小，是用户选择双螺杆挤出机规格时的重要依据之一。

最大理论挤出量等于无机头压力下，单位时间内螺杆转数与一个C型小室（啮合型双螺杆挤出机）体积的2倍的乘积再乘上螺纹头数。

第2章方案确定

2.1设计的任务

双螺杆挤出机的直径为45mm，长径比为25，变频无级变速；转速范围是15—150rpm，双螺杆转动方向为同向，要求按已知条件设计出双螺杆同向挤出机。

2.2方案的拟定及确定

2.2.1整体方案的拟定

螺杆类挤出机的应用都是以机组形式出现，挤出机组包括主机（即通常所说的挤出机）机头和辅机。

因此就双螺杆挤出机的设计而言，它可以包括主机（双螺杆挤出机），机头和辅机的设计，也可单指主机的设计。

本设计就是针对主机的设计。

而双螺杆主机的设计应当包括双螺杆挤出机的类型的确定，挤压系统的设计，传动系统的设计，加料系统的设计，加热冷却系统的设计，控制系统的设计。

双螺杆挤出机的类型确定之后，要进行整体设计。

这里所谓整体设计，除了下面将要详细的双螺杆挤出机的主要技术参数的确定之外，还应包括以下几个问题：

是整体式还是积木式？

是开式还是闭式？

整个主机是一阶还是二阶？

如果是二阶，第一阶、第二阶是双螺杆挤出机，还是单螺杆挤出机？

在挤压系统中要不要串接齿轮泵？

机筒是整体封闭的，还是剖分的？

这些问题都带有全局性，它们会对双螺杆挤出机的设计带来很大影响，必须根据需要及经济性、技术上的可行性来选择确定。

下面就其中的几个问题进行简单讨论。

开式设计和闭式设计，所谓开式设计，一般指双螺杆挤出机的挤压系统，冷却加热系统都裸露在外面。

这种设计的优点是各部分出现故障时，检查、维修及拆装比较方便，也一目了然，但有人觉得其外观比较零乱。

啮合同向双螺杆挤出机大多采用这种设计。

所谓闭式设计，与开式设计相反，其挤压系统，冷却加热系统的外面装有罩子，其余的部分有时也封闭起来。

这种设计看上去外形比较整齐，但检修不太方便。

锥形双螺杆挤出机多采用这种结构。

一阶机和二阶机，所谓一阶机，指主机只有一个挤压系统，包括一套螺杆、机筒和传动箱；而二阶机，是指主机有两个挤压系统，包括两套螺杆、机筒和传动箱，柔性串起来组成主机。

就目前见到的、用于成型制品的双螺杆挤出机组的主机多是一阶的，如啮合平行异向旋转双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机。

用于配混料造粒的啮合同向双螺杆挤出机有的情况下设计成二阶的，其第一阶用来塑化、混合物料，第二阶用来建压、挤出造粒。

很多情况下，第一阶一般用啮合同向双螺杆挤出机，第二阶用单螺杆挤出机。

若采用二阶式，有二阶平行一上一下布置和水平成T型布置两种形式。

整体式和积木式，一般啮合异向旋转双螺杆挤出机（也有例外）和锥形双螺杆挤出机都是整体式，即其各大组成部分（螺杆、机筒、减速箱）在使用中不再拆开并进行重新组合安装。

而国内外流行的啮合同向双螺杆挤出机绝大多数设计成积木式，即其机筒、螺杆由若干元件组成，可根据使用需要进行重新组合安装。

螺杆是组合式外，其扭矩分配器和齿轮箱也做成积木式，通过更换扭矩分配器可以将双螺杆挤出机改变成异向旋转或同向旋转；去掉扭矩分配器，其齿轮箱还可与单螺杆挤压系统相接，组成单螺杆挤出机。

积木式啮合同向双螺杆挤出机在制造上也省工省时，降低成本。

机筒是封闭式和部分式，上述介绍的双螺杆挤出机，有的机筒由若干段组成，有的是整体的，但机筒均不能打开分成二半，它们是封闭的。

因此，要想了解挤出过程中物料沿螺杆的输送、混合、反应情况，只有停转将机筒通水骤冷，然后把螺杆抽出来才能看清。

这样很不方便，有时还会破坏过程的原貌。

为了克服上述缺