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同向双螺杆挤出机-----扭矩分配齿轮传动系统

同向双螺杆挤出机-----扭矩分配齿轮传动系统

发布时间：

2020-08-13 09:55

摘要：

【摘要】在开发高性能同向双螺杆挤出机过程中，需要对它其中的多种小型机齿轮传动设计方案进行研究，并再在此基础上考虑同向双螺杆中输出轴径的齿轮接触强度、疲劳强度等等问题。所以本文中就主要介绍了同向双螺杆挤出机中的典型传动系统及其相应特点，同时构建优化数学模型，求解计算过程，确保整个扭矩分配齿轮优化设计有效到位。【关键词】同向双螺杆挤出机；扭矩分配齿轮传动系统；数学模型；计算求解中图分类号： TQ05 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）28-0093-002 DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.28.038 同向双螺杆挤出机其整体结构与单螺杆挤出机结构相似，组成部分中包括了主机、机头以及辅机部分。它本身具有输送效率高、自洁性好、分散混合能力强等等优势特点，可被广泛应用于聚合物合金、改性、填充以及反应挤出等高级工艺中。目前的同向双螺杆挤出机在功能、生产速度、扭矩、产量、能耗等等方面都表现出了较优秀的性能水平，所呈现出的生产水平也越来越高。 1 同向双螺杆挤出机扭矩分配齿轮优化设计概述当前的同向双螺杆挤出机扭矩分配齿轮优化设计一般追求高转速、高扭矩齿轮啮合传动作用，当然这也是整个设备设计的难点问题，因为如果设计不到位会直接影响到挤出机的正常工作状态，这也成为业界技术向前发展的重大瓶颈。为了解决这一问题，需要思考结合同向双螺杆挤出机设计减速分配箱，利用减速分配箱中的两根并列轴与输出轴将两螺杆相互连接，再将转速与扭矩分别传递到螺杆位置。当然这种设计针对小型同向双螺杆挤出机不利，因为可能会出现齿轮箱齿轮分配空间不足的情况，具体来说就是小型同向双螺杆挤出机中心距只有 20～30mm 左右距离，为了满足减速箱的高扭矩、高转速、大功率设计要求，需要在仅有的空间中保证齿轮拥有足够的弯曲强度、接触强度，即需要对扭矩分配齿轮进行优化设计，例如可建立三轴式分配齿轮优化设计模型。 2 典型传动系统及特征分析同向双螺杆挤出机传动系统拥多个分支系统，其中就包括了分离齿轮传动系统，如图 1。如图 1 所呈现的是同向双螺杆挤出机扭矩分离式传动系统，它通过一根主轴配合双齿轮（2、3）将扭矩传直接传递到螺杆驱动齿轮（1、4）。在该过程中会产生分离齿轮增速比，而主轴的扭矩也会同时变大，这也是同向双螺杆传动系统的特色之一。以他的三轴传动系统为例，在系统中总扭矩的一半会直接作用于一根螺杆驱动轴上，而另一半则会由齿轮辅助作用于轴间位置并传递到双螺杆的另一分支驱动轴上，呈现完整的传动系统运作流程。细致来讲首先第一部分可起到减速作用，第二部分可起到扭矩分配作用，两部分分别由联轴器连接，如图 2。如图 2，整个系统对轴、齿轮以及推力轴承的受力状态进行了调整，其中负责总功率传递的为主轴 1，它的速度运转与双螺杆一致。在分离式传动系统中，它的传递功率会受到扭矩影响，与辅助轴之间产生较大距离，此时轴承的承载能力变高且推力轴承的外径大径向尺寸增大，整个三轴传动系统的工作效率、能力与寿命都会有所提升。总体来讲，同向双螺旋挤出机中所拥有的传动系统种类丰富，特点鲜明，无论是分离式还是三轴式传动系统都表现出了较为简单的传动形式，加工更加方便且装配更简单。当然在扭矩分离齿轮优化设计过程中还需要结合传动箱两侧的出轴中心对双螺杆的中心距进行测量和限制处理，确保箱内有限空间设计合理化，同时保证齿轮强度设计合理，有效解决分齿轮设计中所存在的载荷较大、空间较小矛盾问题。而从科学合理优化设计的角度来讲，还需要对分配齿轮实施优化设计[1]。 3 优化数学模型的构建本文针对三轴式传动系统的分配齿轮优化展开设计，为其构建优化数学模型。 3.1 优化数学模型构建条件提出该优化数学模型构建的主要已知条件内容包括了主轴传动功率 P1、主轴转速 N1、双螺杆驱动轴中心距 C1、螺杆最高转速 NR。 3.2 优化设计变量选择在分配齿轮传动过程中涉及诸多设计变量，因此需要围绕三根轴功率（P1、P2、P3）与转速 n1、n2、n3 对三轴式传动系统中的啮合齿轮模数、齿宽、齿轮所用材料与应力进行分析，分别分析它的三周转速，灵活设计减速部分齿轮，确保两落干驱动轴可实现同步运转，即要达成条件： n1=N1=NR=n1=n2 在该优化过程中，还必须考虑到齿轮材料应力影响因素相对偏多，不容易实现优化控制，需要以常作常量的形式予以处理，优化设计变量可定性为两队啮合齿轮齿数、模数与螺旋角相互一一对应，再建立目标函数。目标函数主要根据具体的分配齿轮优化设计需要展开，例如针对两对齿轮的体积最小与中心距之和最小进行分析，并在两对齿轮中心距最小位置建立目标函数如下：结合这一目标函数建立不等式约束条件，分别对齿轮无根切、合理螺旋角保证条件进行计算分析，确保保证齿轮传动端面的重合度 >1.2。再者就是要对齿轮的齿根圆、齿顶圆约束条件进行分析。由整体结构设计就可以了解到齿根圆的直径会受到轴强度限制影响，所以由此可计算其最小值。而齿顶圆直径则会受到双螺杆中心距限制影响，由此可计算出其最大值。上述设计计算也是为了确保齿轮接触强度到位，满足三轴式传动系统的扭矩分配齿轮优化设计要求。 3.3 建立等式约束条件最后要建立等式约束条件，针对双螺杆三轴式传动系统中的两对传动齿轮进行分析，主要是围绕其中心距双螺杆中心距限制进行分析，得到两对齿轮中心距之差应该如下[2]：上述为两对齿轮中心距之差的等式约束函数。 4 求解计算过程分析首先，需要结合已知条件对同向双螺杆挤出机的扭矩分配齿轮减速箱部分进行设计，确保完成减速齿轮设计，并对其塑化部分的分配齿轮设计参数进行分析。比如说，它的主轴传递功率应该在为： P1=12kW 这代表三轴式传动系统中两根螺杆的驱动轴功率应该分别为 6kW 和 6kW。而两螺杆的驱动轴中心距离 CL 应该在 30±0.05mm 范围内。从整个计算过程来看，该同向双螺杆系统的扭矩分配优化设计采用到了不等式约束配合优化子程序混合函数算法，它们围绕目标函数展开计算，可确保计算结果精确。具体来说其计算步骤主要包含以下 5 步骤[3]：第一，选取初始点以便于减少计算时间，加速迭代过程。可采用常规设计方法进行参数设计。第二，计算迭代系数，采用缩减系数与收敛精度等重要指标进行计算。第三，构造目标函数，对目标函数的无约束极值进行计算，获得目标函数坐标点。第四，判别迭代函数收敛值，要求满足收敛条件，此时迭代计算中止，获得约束最优解。第五，迭代计算正式结束。再转第三步继续构造目标函数进行下一轮计算过程。最后将优化计算结果纳入到常规设计方法中，分析同向双螺杆的常规设计变量情况，确保减速分配箱结构设计紧凑，降低制造生产成本[4]。 5 总结本文基于科学角度探讨了同向双螺杆挤出机扭矩分配齿轮优化设计的整个过程，基于优化设计数学模型与减速分配箱系统对优化结果进行计算分析，希望全面提高双螺杆挤出机扭矩分配齿轮的生产效率，保证系统在最优化状态下平稳运行。

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如何选择双螺杆挤出机的型号？

发布时间：

2020-08-12 19:33

摘要：

选择双螺杆，最好的方式是看实际的产品以及生产需求，然后确定自己的需求点，比如：开合方式，温区，加热方式，加热功率，是否通冷却介质螺杆直径，长径比，捏合块形状，排列组合方式，确认物料耐磨性，是否需要特殊镀层处理，确认物料螺杆中的状态，选择合适功率主机，根据生产工艺确认加料口，出料口设计等等

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双螺杆挤出机这么选

发布时间：

2020-08-10 12:16

摘要：

一般说的自动上料机多是真空上料机，多适用于颗粒料或含有少数粉尘，这种经济实用。它是让压缩空气在泵体内形成高速气流，大家知道，气体的流动速度越高，当地的气体压力就越低（从柏努利方程可以得出），因此就具有越强的抽吸能力。真空发生器就是利用这种原理制成的。正因为如此，在同等真空抽气量的情况下，真空发生器体积小，基本不用维护，真正的无油，是一种既可靠效率又高的真空泵

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与挤出机有关的二三事儿....

发布时间：

2020-08-01 19:24

摘要：

1、问：挤出机的产量怎么看？答：通常每小时产量20公斤~1000公斤不等。产量高低主要由机器大小决定，机器的大小由螺杆的直径决定，螺杆的直径数字代表了机器的型号。比如，主机螺杆直径为50mm，那么这台造粒机的机型代号就应该为SHJ50或SJ50。不同挤出机生产厂家的机器，即便型号相同，因技术和工艺标准差别较大，产量差别可能非常大。同一型号机，产量差甚至可能达到2～3倍。因此，客户在咨询机器时，要以自己需要的产量为标准，而不要以型号为标准。 2、问：挤出机有哪些切粒形式？如何选择？答：通常，切粒形式的选择是根据塑料或原料特性来定的。绝大多数塑料（如ABS,LDPE）都可以采用水冷拉条切粒。冷却固化较快的，不能接触水的塑料（如LCP）可以采用风冷拉条。粘性不大，自收缩性强的塑料（如PVC）可以采用风环切粒。具有一定粘性，不能拉条，或拉条出料效果不好的（如HDPE,黑色母）可以采用水环模面热切。粘性介于风环热切和水环热切之间的塑料（如PVC膜）可以采用水雾造粒。粘性很大，但自收缩性好的塑料（如TPU）可以采用水下切粒。 3、问：挤出机的耗电量怎么看？答：挤出机的耗电量跟装机总容量有关。装机总容量是以机器全部电机功率和加热功率简单相加得出。每小时耗电量可以用0.3～0.55耗电系数来概略推算。比如装机总容量为120kw，小时耗电量0.3*120kw-0.55*120kw即36度-66度。实际电耗跟原料情况，机械设计和使用操作有关。原料的含水率，含杂质情况是影响电耗的主要因素。机械设计得好、加工装配精度高，加装变频器，合理使用加热器元件等都可以节省电耗。采用全天侯不停机生产，技术熟练的工人，合理的温控设置，也可以有效地节省电能。另一种简单实用的电耗表示方式为，吨电耗。不同塑料吨电耗一般在280度到600度之间。多数塑料造粒挤出机吨电耗在300度左右。杰亚双螺杆挤出机，秉持技术优势，积极探索节能节电挤出机的研发，力行节能环保的理念，真正为客户提供高效节能的生产/实验设备。

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提升双螺杆挤出机性能的实用技巧

发布时间：

2020-08-06 19:16

摘要：

双螺杆挤出机的设备维护和操作规范是用户普遍关心的问题，今天小编就为大家介绍一些这方面的小细节。设备维护一、用酸冲洗冷却水道水冷的挤出机机筒实际就是一个热交换器，像所有的热交换器一样，水道易于结垢而变坏。许多操作人员注意到，一个新挤出机的冷却性能要比使用三、四年的挤出机好很多。老机器有一层水垢附着在水道内表面，影响传热效率。采用一定浓度的酸液清洗机筒可以清理掉水垢，保持机筒良好的传热效果。二、使用合成齿轮油齿轮箱是双螺杆挤出机的心脏。因此我们要防止齿轮箱出问题，使用合成齿轮油可以更好的保护齿轮。合成齿轮油忧点：更加滑腻，导致较小的摩擦；齿轮、轴承和密封将更持久；齿轮运转温度更低，更安静；合成油不因为机器剪切而损失粘度；它在高温下维持较高的粘度。三、经常清洗机器清机的目的在于清除挤出机和口模内残留的材料，它避免了耗时的拆机清洗。清机材料常分成两类：化学清洗剂和机械摩擦清洗剂。许多清洗剂同时具有化学和摩擦功能。化学清洗剂会与塑料残渣发生反应使其脱离机械表面。机械摩擦清洗的原理是从金属表面摩擦和冲刷掉残留材料，使用的是摩擦和剪切的方式。加工者通过多次试验才能找到合适的清洗材料和方法。没有一种清洗材料对所有材料都有清洗效果。加工者需要廉价而有效地清洗材料。比如，在美国中西部许多操作者使用玉米作为清洗机器的材料，因为它容易得到且对机器有好的清洁作用。下面介绍两种较为有效的清洗剂： 1#混合物：50%HDPE＋50%硅藻土 2#混合物：HDPE＋水＋去污粉。将HDPE以通常速度在熔融温度下加入螺杆。将去污粉用水在桶里搅拌成浆液，从主喂料口慢慢加入浆液。这些浆液因为发泡而冲击、摩擦、清洗螺杆。操作规范一、切换颜色和材料的正确方法搞挤出的人总是想把机器开得长一些时间。但是在现实中，由于客户的需求，我们常常需要不断切换，生产80公斤产品A，然后再生产200公斤的产品B，等等。 1、产品的批量要与机器大小相对应。这似乎是不言而喻的。但是许多加工者排产无计划，用75机生产500磅的单子，结果产生了300磅的废料 2、写出生产每个产品的清机或拆机的程序，这有助于操作人员计划时间，消除他们关于会产生多少机头料的争论。 3、帮助操作人员，把清洁的操作工具摆放在挤出机周围，如果频繁换料，那就在挤出机周围搞一个工作台，把需要的东西都准备好。 4、研究原材料和成品流进流出操作现场的顺序。安排好以使操作人员花费较少的精力在移动运输工具上。 5、清除下一个产品对机器清洁程度的要求。假如你知道下一个产品要求彻底的手工清机，那就不要浪费时间和材料来糊弄清机。 6、假如可能，要按照减少清机的顺序排产。这就意味着要从浅色做到深色。反之，你不得不进行多次拆机。二、挤出机开机和停机的正确方式常见操作方式：操作人员习惯早晨到工厂就把挤出机开着，但却去忙其它事情。使挤出机加热到满量程闲置数小时。这样做将使聚合物粘附到螺杆和机筒上，随后这些聚合物材料将持续降解和炭化。清机无法去除这些材料，更糟糕的是一旦机器生产产品，黑点将周期性地从螺杆和机筒里跑出来，污染产品，引起客户抱怨。正确的开机方法：计划好什么时候真正要操作挤出机，然后开始加热，只需温度达到预定值，然后进行机筒充料。正确的关机方法：在停机之前，最大限度地在挤出机里填充惰性聚合物（如HDPE）来密封机器的缝隙。HDPE赶走氧气，涂覆在金属表面，极大地降低了碳的氧化物的形成。在挤出机被“密封”后，最好急冷挤出机，而不是放在空气中冷18个小时。所谓急冷，就是把所有温度设定为零，打开全部冷却水阀。开着冷却水泵，使冷却水通过所有的筒体部位，快速降温。快速降温将可以避免聚合物降解和炭化。

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双螺杆挤出机的工艺要点有什么？它的问题可以这样来分析！

发布时间：

2020-07-23 10:18

摘要：

　　对于很多朋友来说，双螺杆挤出机都是一个很熟悉的机器了，在很多化工企业，都需要用到这个机器，而且由于它良好的工作性能以及高效的工作效率，使它受到了很多企业的青睐。那么大家对于它还有哪些了解呢？在这篇文章中，小编给大家详细地介绍了双螺杆挤出机的工艺要点，以及在使用过程中的问题分析。如果大家对它还不够了解的话，那就一起来文章中看看吧！

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