目录目录 0第一章绪论 01.1 销钉式冷喂料挤出机的发展历程 01.2 冷喂料挤出机的结构及其工作原理 01.3 本设计研究的内容 (1)第二章挤出机的总体布置及轴向力的传递方式 (2)2.1 挤出机的总体布置 (2)2.1.1 冷喂料挤出机的布置顺序 (2)2.1.2电动机的安放位置 (2)2.1.3 轴的连接形式 (2)2.2 轴向力的传递方式 (2)2.3 减速器主轴轴承的布置形式 (2)第三章电动机的选择 (3)3.1 功率计算 (3)3.2选择电机 (3)3.2.1 电机功率 (3)3.2.2 确定电机转速 (3)第四章螺杆的设计 (4)4.1 概述 (4)4.2 螺杆设计 (4)4.2.1 螺杆转速的确定; (4)4.2.2 挤出机功率的确定; (4)4.2.3 挤出机生产能力的计算， (5)4.2.4 轴向力的估算; (5)4.2.5 螺杆几何参数的确定: (5)第五章机筒的设计 (7)5.1 机筒的形式及机筒与机头的连接方式 (7)5.2 机筒厚度的确定 (7)5.3 机筒强度校核 (7)5.4 机筒上法兰的强度校核 (8)5.5 机筒与减速器之间的联接螺钉的强度校核 (8)5.6 冷却水道的设计 (8)5.7 销钉的设计 (9)第六章螺杆与机筒内壁的组合设计 (9)6.1 螺杆与机筒内壁处的间隙值 (9)第七章机头的设计 (10)7.1 机头的作用 (10)7.2 材料与技术要求 (10)7.3 机头强度校核 (10)结论 (11)参考文献 (12)第一章绪论1.1 销钉式冷喂料挤出机的发展历程70年代末，国外出现了新颖的销钉机筒冷喂料橡胶挤出机（以下简称销钉挤出机)。

因为该机器具有一系列的优异技术特性，所以它得到了迅速的推广应用，也强烈地冲击了我国的橡胶机械市场。

早在1984年，我院就基于我国橡胶工业发展的需要，开始了对苷通型橡胶冷喂料挤出机和销钉挤出机的开发和研究工作。

现已开发成功了几种规格的销钉挤出机，并完成了系列化产品的设计，已有部分系列化产品投放市场，经鉴定达到了已国外同类产品的技术水平。

本机开发时期，在北京化工学院协作下，把普51冷喂料挤出机改造成为销钉机简冷喂料挤出机的试验机台，并对两种型式挤出机的出性能进行了对比研究，机型的螺杆长径比 12；螺杆构型一段主到螺纹结构；试验胶料轮胎胎面胶；螺杆转速45r/min；挤出机头Φ16棒机头等均相同。

销钉挤出机压出质总是好于普通型，工作情况也明显优于苷通型。

通过开发试验，发现销钉挤出机相比普通冷喂料挤出机具有很明显的优越性。

除上述优点之外，还具有工艺适应性广（可加工不同品种、配方的混炼胶），压出胶料的塑化质量好，自洁性好，更换胶料品种方便，无须抽出螺杆即进行清理等优点。

1.2 冷喂料挤出机的结构及其工作原理销钉结构不阻使其保留了通用挤出机螺杆与机筒对胶料的剪切，塑化怍用，而且由于销钉的插入改变了常规挤出机螺槽中胶料的运动状态和剪切生热的过程，它有规律地阻止并改变了胶流的运动方向。

首先是使得胶流在螺槽中突然改变流向，并被销钉切割分统，同时流过销钉两彻1面的胶料被挤压拉长使其呈扇形面延伸展开，将胶料翻转出新的表面；在同一截面内如果有8个销钉，则胶流被同时分割成16股，然后再汇合到一起，当进入第二截面的销钉组时，又被重新进行分割，如此反复前进反复分合翻傥地流过所有截面的切割，使胶料多次分统、混合、剪切和搅拌，显著提髙了胶料的塑化程度和塑化均勾性。

另外，常规挤出机处于横流中心昀胶束住住得不到分流翻搅而形成一个既冷而硬的层浼死区，且难以改变这种状态，加之该胶束外的胶料因摩擦生热过大而易于聚热成为烧焦的危险引料。

而销钉机筒的胶料流变情况是当插人销钉后，因上述的层流死区被销钉不断分浼、翻搅而使其与外缘的胶科不断换位，从而消灭了这种死区，随之胶流与螺杆、机筒、销钉之间产生相对运动，进柠多维切剪，使胶流通过一排排销钉而逐渐加深塑化和匀化程度。

同时胶料剪切摩擦所产生的热量可被销钉、机筒和螺杆迅速传走，从而大大减小了胶料的热聚积，因此能在获得均勾塑化效果的同时避免过度的温升。

由于采用了钻孔冷却技术，促使冷却介质在机筒壁内加快流动，冷却介质与机简的换热面积增大，大大提髙了机筒的热交换效率，对控制机筒内壁表面温度、降低胶温起了重要作用。

销钉的塑化作用使得单纯螺杆本身塑化能力的不足得到了补充，可将原来冷喂料挤出的复杂结构构形的螺杆简化设计成适合于销钉挤出的螺杆，这不仅大大改善了常规冷喂螺杆与胶料在机筒中的髙剪切、高生热的受力情况，也大大降诋了螺杆的加工难度，降低了动力消耗；常规冷喂料挤出的螺杆结构为强化塑化效果不但致使胶料局部生热过大，而大大限制了螺槽的深度，从而限制了挤出的产量。

而销钉式螺杆的螺槽深度要比常规冷喂料机深得多，加上销钉能有效地阻止胶浼在机筒内壁打滑的现象从而大大提髙了挤出的产量。

销钉结构使嫘杆设计简化，并使加工区段的塑化压力相应减小。

1.3 本设计研究的内容本设计主要对Φ90机筒销钉式冷喂料挤出机的传动系统和挤压系统进行了着重介绍，对加热冷却系统、电气控制系统和机头作了简要的说明。

主要对电动机的选择、联轴器的选择、齿轮的设计与校核、轴的设计与校核、轴承的设计与校核以及键的选择与校核、加料口、螺杆、机筒、销钉以及冷却水道的设计。

第二章挤出机的总体布置及轴向力的传递方式2.1 挤出机的总体布置2.1.1 冷喂料挤出机的布置顺序直流电机→弹性柱销联轴器→减速器→挤出部分→机头2.1.2 电动机的安放位置选用电动机放在箱体的后部，优点是安装检修方便，且它可以改善电动机散热条件，但结构不紧凑。

2.1.3 轴的连接形式减速器的输出轴与螺杆连接方式选用分开式，特点部件的制造、安装和维修方便，为多数挤出机所采用。

电动机的输出轴和高速轴之间用联轴器连接。

2.2 轴向力的传递方式胶料对螺杆的轴向力→螺杆→止推轴承套→止推轴承→与减速器连接的机筒→连接螺栓→前段机筒→连接螺栓→后段机筒→连接螺栓→机头→胶料，轴向力的传递是封闭的，符合要求。

2.3 减速器主轴轴承的布置形式由于主轴受到轴向力和径向力的双重作用，一般在主轴与减速器的输出轴上配置一个止推轴承和两个径向轴承，选用止推轴承放在两个径向轴承的左侧，有如下优点：①止推轴承不直接安装在减速器的箱壁处，而安装在加料座与箱壁之间的过渡套上，箱体不受力。

②止推轴承在减速箱壁之外，润滑方便。

第三章 电动机的选择3.1 功率计算由经验公式kW 10/52-⨯⋅⋅/⋅=K N D L D N (3-1)式中D =90 mm =9cm D L =12N 临螺杆转速N=（0.2-0.7）N 临 N 取50m in rK=5.52～6.73 取 6则：N=9³×12×50×6×10-5kW =26.24kW3.2 选择电机3.2.1 电机功率由3.1且通过国产冷喂料销钉挤出机的主要性能参数的类比 电机功率a W d P P η= (3-2)式中W P =26.24kW2231ηηη⋅=a =0.963×0.992×0.97=0.84∴d P =26.24/0.84=34.35kW3.2.2 确定电机转速根据有关材料推荐的传动比合理范围即二级齿轮减速器i=8-40。

故电机转速的可选范围为：i N N d ⋅=螺杆=50×（8-40）=400-2000r/min取额定转速N d =1000r/min 额定功率37kW按工作要求和条件：选用直流电机根据功率和转速选：Z4-180-11 B35型直流电动机第四章 螺杆的设计4.1 概述销钉机桶冷喂料挤出机先进与普通冷喂料挤出机，有产量大成本低的特点。

该设计为φ90机桶销钉式冷喂料挤出机，主要由螺杆、机桶、机头、及传动部分组成，水冷系统采用钻孔式。

4.2 螺杆设计螺杆直径为D =90mm ，取长径比D L =12，则D =1080mm .螺杆动力参数的确定：4.2.1 螺杆转速的确定;由于min /r 33.141min /r /4242/1==-D n 临,从而得到螺杆的转速n （0.1-0.7）min /r 93.9813.14-=临n ,而又有最佳n = 2/1/-D c 根据实际要求，c 取最小值550，则最佳n = 58min /r ,取螺杆工作转速为50min /r 。

4.2.2 挤出机功率的确定;由冷喂料挤出机功率计算公式的经验公式得到：kW 24.2610/53=⨯⋅⋅=-k n D L D N ,其中K =5.52—6.73考虑损耗，取N =37Kw ，根据实际需要，选用Z4—180—11、B35型直流电动机无级调速。

其特点是启动平稳、结构紧凑、噪音低、易实现自动化控制。

4.2.3 挤出机生产能力的计算，其表达式为N D Q 3β=公斤/时 （9-1） 式中 D —螺杆外径，分米；N —转速，转/分β—常数，可实际测得，取β=3.84所以Q =172.8公斤/时4.2.4 轴向力的估算;2cm F F 200螺杆外径投影面积—，=Pkg 4.127231725.63200=⨯=P4.2.5 螺杆几何参数的确定:设计采用单头不等深.矩形断面普通型螺杆,材料38CRMOALA 进行渗氮处理,螺杆头部形状为圆锥形.螺杆导程mm 78=t ，罗纹升角2471'''=α，螺棱宽mm 2.74.5—=e ， 断面处mm 8mm 5==r r ，,压缩比()()D H H D H H D f 其中,72.1/2211=--=—螺杆外径，1H —加料段螺槽深度，2H —挤出段螺槽深度。

根据要求，螺杆分为三段， 长⨯深喂料段 250×11塑化段 500×9挤出段 330×64.2.6 螺杆强度计算1．剪应力计算 扭矩MkMk =97400n /Nmax =97400×37×86.5/55=56678公斤/厘米剪应力Wp Mk t /max =2cm /kg 2cm /kg 61336,=Ds Wp* 压应力计算 轴向力P 在螺杆端面上引起压应力，最大压应力发生在螺杆加料段的 断面上。

即 Fp y =δ=2cm /kg 50 （9-2） * 螺杆伸出端自重引起的剪应力 为简化计算，假定伸出端为圆锥台， 则其重量为：G =32210)(8-⨯+γπL D D S （9-3） 式中 L —螺杆的工作长度R —螺杆的材料重度，=7.9克/立方厘米D —螺杆的外径，厘米代入数据，计算得到kg 49=G重力近似看作作用于L/2，则cm /kg 33082/13549=⨯=⋅=L G M W 333cm 2132,cm /kg 158====S W W D W W M πσ按第三强度理论，其强度条件为[]στσσ≤+=224总，[]2cm /kg 2838==n τσσ （9-4）所以 222cm /kg 3.27404)(=++=τσσσw y 总[]σ≤反映出设计是合理的。