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【摘要】本文对双螺杆挤出机的传动系统的作用进行了阐述,并对实现传动系统设计目标的两种新型传动方案进行了分析,论述了传动系统驱动方式的选择原则。
【关键词】双螺杆挤出机 传动系统 传动方案
【中图分类号】F416.4 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)02(a)-0145-02
双螺杆挤出机的传动系统是双螺杆挤出机的关键部分之一,它的作用是在设定的工艺条件下,向两根螺杆提供合适的转速范围、稳定而均匀的速度,足够且均匀相等的扭矩(功率),并能承受完成挤出过程所产生的巨大的螺杆轴向力。要实现在规定的螺杆转速、螺杆旋转方向、扭矩均匀分配、轴承合理布置的目标,需要在传动系统的设计中确定合理的传动方案和结构设计。
1 双螺杆挤出机新型传动方案分析
双螺杆挤出机传动系统设计是一个综合性设计,其设计代表整个机型的水平和工作性能。双螺杆挤出机的新型传动系统,使双螺杆挤出机提高使用寿命和大幅度增强双螺杆传动的扭矩力,真正实现双螺杆挤出机的高扭矩、高转速、高产量的“三高”优化。下面就两种双螺杆挤出机新型传动系统的方案进行分析。
1.1 用于高扭矩同向旋转的双螺杆挤出机传动系统
近年来,同向旋转双螺杆挤出机迅猛发展,其产量、扭矩和转速大幅度提高,应用日益广泛。随着同向旋转双螺杆挤出机螺杆直径的增大和生产效率的提高,要求同向旋转双螺杆挤出机具有更大扭矩和更高转速,现有同向旋转双螺杆挤出机传动系统性能难以与之相适应。图1为一种双螺杆挤出机新型传动系统的示意图,这种新型方案解决了适应大扭矩,提高轴的刚度的使用要求,并能实现两输出轴同一转速同一方向的运转。本方案的实现主要采用齿轮轴1和齿轮2啮合,齿轮2安装在中间齿轮轴3上,齿轮4安装在其上的转轴上,齿轮4带动齿轮5、6转动,从而带动两根螺杆输出轴。其特征是惰轮安装在转轴上,惰轮带动并排安装的二根输出齿轮轴,二根输出齿轮轴安装在轴承座内,靠轴承支承、轴承安装在减速箱座内腔。此新型结构简单,缩短了输出轴的长度,有利于加工,从而提高了输出齿轮轴的刚度,达到同一转速,同一方向运转,适用于大功率,高转速输出。
1.2 用于高扭矩的异向旋转双螺杆挤出机传动系统
图2为另一种双螺杆挤出机新型传动系统的剖视图,由图可以看出,在其箱体1中有一根主动轴2,在轴2上的齿轮3同时与一输出轴5上的齿轮4外啮合和一圆柱齿轮6的内齿啮合。圆柱齿轮6又与装在另一输出轴8上的齿轮7内啮合。齿轮4和齿轮7的轴向互相平行偏置。为了承受来自于径向的载荷,在主动轴和两个输出轴与箱体的安装部位都放有径向接触轴承9。同时考虑到轴向载荷在轴5和轴8上还装有轴向接触轴承10。图3为此传动系统的侧视示意图。
这种新型齿轮传动系统其箱体内部由一个主动轴和两个输出轴组成,并且这三个轴在同一个安装平面内旋转运动。箱体内装有一个内齿轮,与三个轴一起旋转运动。三个轴上分别安装一个齿轮,两个输出轴上的齿轮的轴线相互平行。主动轴上的齿轮分别与内齿轮和一个输出轴上的齿轮相啮合,同时内齿轮也与另一输出轴上的齿轮啮合。这种设计的结构特点使主动轴2上引入的扭矩分配给了输出轴5和圆柱内齿轮6,并通过圆柱内齿轮6分配给输出轴8。主动轴上的齿轮齿根没有受到不利的交变应力,反而得到了动力。由于轮齿的受力平衡,使轮齿的变形和主动轴的冲击力很小。因此,可以采用价格低廉的轴承就能保证传动系统的工作性能和寿命。另外,其设计的优点在于结构紧凑,占地面积小；提高了齿轮的承载能力,齿轮接触强度及弯曲强度的安全系数增大,保证双螺杆受力均匀,能满足在有限两螺杆中心距的条件下,大扭矩的异向旋转双螺杆挤出机传动的设计要求。
通过以上分析,我们可以认识到通过对传动结构的创新,提出一种结构设计科学合理的方案,可以满足双螺杆挤出机传动箱的优化设计要求。
2 传动系统驱动方式选择
双螺杆挤出传动系统设计方案的优劣对机器的工作性能好坏和外廓尺寸大小影响很大,在设计传动时需遵循以下原则:
1)传动系统力求结构简单、尽可能减少传动级数和齿轮的数,以减小传动装置的外廓尺寸和提高传动系统的运动精度和效率。
2)在螺杆传动箱中,由于中心距的很小和大的传动扭矩,因此齿宽系数一般都选的较大。
3)选择传动方式必须保证多路驱动扭矩分配与传递的绝对均匀及等效性,否则整个传动系统都要受到影响。
3 结语
提高双螺杆挤出机生产效率、改善产品质量和实现设备的多功能化是实现其高性能化的基本要求,也是研发的难点所在。提高扭矩和转速,需对减速分配箱进行精心设计。要大幅度地提高设备的扭矩指标,必将对传动箱的设计和制造水平提出更高的要求。扭矩越高,传动箱中齿轮、输出轴、轴承等零件的设计、制造精度、材质强度和热处理要求就越高,同时对螺杆的芯轴、螺纹元件和捏合盘等零件的设计制造精度要求也更高。因为要增大螺纹元件的自由容积,在螺杆外径不变的情况下,两螺杆中心距将减小,这必将使配比齿轮和止推轴承安装空间不够的问题变得更为突出。 因此,提出一种结构设计科学合理的方案对双螺杆挤出机传动系统的设计具有重要的现实的意义。
参考文献
[1] 耿孝正.双螺杆挤出机及应用[M].北京:中国轻工业出版社,2003.
[2] 王风霖,嵇仁武.挤出机减速箱[P].中国专利:98225919.01999-05-19.
[3] A.Friedr.Flender A G. Drive for a double screw extruder [P].USP:5,907,982,1999-06-01.
[4] 李世通.双螺杆挤出机传动系统分析及高扭矩设计探讨[J].化工机械.1999(6):23-28.
【关键词】双螺杆挤出机 传动系统 传动方案
【中图分类号】F416.4 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)02(a)-0145-02
双螺杆挤出机的传动系统是双螺杆挤出机的关键部分之一,它的作用是在设定的工艺条件下,向两根螺杆提供合适的转速范围、稳定而均匀的速度,足够且均匀相等的扭矩(功率),并能承受完成挤出过程所产生的巨大的螺杆轴向力。要实现在规定的螺杆转速、螺杆旋转方向、扭矩均匀分配、轴承合理布置的目标,需要在传动系统的设计中确定合理的传动方案和结构设计。
1 双螺杆挤出机新型传动方案分析
双螺杆挤出机传动系统设计是一个综合性设计,其设计代表整个机型的水平和工作性能。双螺杆挤出机的新型传动系统,使双螺杆挤出机提高使用寿命和大幅度增强双螺杆传动的扭矩力,真正实现双螺杆挤出机的高扭矩、高转速、高产量的“三高”优化。下面就两种双螺杆挤出机新型传动系统的方案进行分析。
1.1 用于高扭矩同向旋转的双螺杆挤出机传动系统
近年来,同向旋转双螺杆挤出机迅猛发展,其产量、扭矩和转速大幅度提高,应用日益广泛。随着同向旋转双螺杆挤出机螺杆直径的增大和生产效率的提高,要求同向旋转双螺杆挤出机具有更大扭矩和更高转速,现有同向旋转双螺杆挤出机传动系统性能难以与之相适应。图1为一种双螺杆挤出机新型传动系统的示意图,这种新型方案解决了适应大扭矩,提高轴的刚度的使用要求,并能实现两输出轴同一转速同一方向的运转。本方案的实现主要采用齿轮轴1和齿轮2啮合,齿轮2安装在中间齿轮轴3上,齿轮4安装在其上的转轴上,齿轮4带动齿轮5、6转动,从而带动两根螺杆输出轴。其特征是惰轮安装在转轴上,惰轮带动并排安装的二根输出齿轮轴,二根输出齿轮轴安装在轴承座内,靠轴承支承、轴承安装在减速箱座内腔。此新型结构简单,缩短了输出轴的长度,有利于加工,从而提高了输出齿轮轴的刚度,达到同一转速,同一方向运转,适用于大功率,高转速输出。
1.2 用于高扭矩的异向旋转双螺杆挤出机传动系统
图2为另一种双螺杆挤出机新型传动系统的剖视图,由图可以看出,在其箱体1中有一根主动轴2,在轴2上的齿轮3同时与一输出轴5上的齿轮4外啮合和一圆柱齿轮6的内齿啮合。圆柱齿轮6又与装在另一输出轴8上的齿轮7内啮合。齿轮4和齿轮7的轴向互相平行偏置。为了承受来自于径向的载荷,在主动轴和两个输出轴与箱体的安装部位都放有径向接触轴承9。同时考虑到轴向载荷在轴5和轴8上还装有轴向接触轴承10。图3为此传动系统的侧视示意图。
这种新型齿轮传动系统其箱体内部由一个主动轴和两个输出轴组成,并且这三个轴在同一个安装平面内旋转运动。箱体内装有一个内齿轮,与三个轴一起旋转运动。三个轴上分别安装一个齿轮,两个输出轴上的齿轮的轴线相互平行。主动轴上的齿轮分别与内齿轮和一个输出轴上的齿轮相啮合,同时内齿轮也与另一输出轴上的齿轮啮合。这种设计的结构特点使主动轴2上引入的扭矩分配给了输出轴5和圆柱内齿轮6,并通过圆柱内齿轮6分配给输出轴8。主动轴上的齿轮齿根没有受到不利的交变应力,反而得到了动力。由于轮齿的受力平衡,使轮齿的变形和主动轴的冲击力很小。因此,可以采用价格低廉的轴承就能保证传动系统的工作性能和寿命。另外,其设计的优点在于结构紧凑,占地面积小；提高了齿轮的承载能力,齿轮接触强度及弯曲强度的安全系数增大,保证双螺杆受力均匀,能满足在有限两螺杆中心距的条件下,大扭矩的异向旋转双螺杆挤出机传动的设计要求。
通过以上分析,我们可以认识到通过对传动结构的创新,提出一种结构设计科学合理的方案,可以满足双螺杆挤出机传动箱的优化设计要求。
2 传动系统驱动方式选择
双螺杆挤出传动系统设计方案的优劣对机器的工作性能好坏和外廓尺寸大小影响很大,在设计传动时需遵循以下原则:
1)传动系统力求结构简单、尽可能减少传动级数和齿轮的数,以减小传动装置的外廓尺寸和提高传动系统的运动精度和效率。
2)在螺杆传动箱中,由于中心距的很小和大的传动扭矩,因此齿宽系数一般都选的较大。
3)选择传动方式必须保证多路驱动扭矩分配与传递的绝对均匀及等效性,否则整个传动系统都要受到影响。
3 结语
提高双螺杆挤出机生产效率、改善产品质量和实现设备的多功能化是实现其高性能化的基本要求,也是研发的难点所在。提高扭矩和转速,需对减速分配箱进行精心设计。要大幅度地提高设备的扭矩指标,必将对传动箱的设计和制造水平提出更高的要求。扭矩越高,传动箱中齿轮、输出轴、轴承等零件的设计、制造精度、材质强度和热处理要求就越高,同时对螺杆的芯轴、螺纹元件和捏合盘等零件的设计制造精度要求也更高。因为要增大螺纹元件的自由容积,在螺杆外径不变的情况下,两螺杆中心距将减小,这必将使配比齿轮和止推轴承安装空间不够的问题变得更为突出。 因此,提出一种结构设计科学合理的方案对双螺杆挤出机传动系统的设计具有重要的现实的意义。
参考文献
[1] 耿孝正.双螺杆挤出机及应用[M].北京:中国轻工业出版社,2003.
[2] 王风霖,嵇仁武.挤出机减速箱[P].中国专利:98225919.01999-05-19.
[3] A.Friedr.Flender A G. Drive for a double screw extruder [P].USP:5,907,982,1999-06-01.
[4] 李世通.双螺杆挤出机传动系统分析及高扭矩设计探讨[J].化工机械.1999(6):23-28.