螺杆设计.doc

· 4.主要技术参数的设计:
 ①螺杆直径:
 原螺杆直径是150mm,最大生产PE料为9770克,要生产出18000克PE料,螺杆直径(ф)为:
 ф2:1502=18000:9770
 ф2=41453
 ф=203.6(mm)
取整后为205mm.
 ②注射压力
 原螺杆直径为205mm后,注射压力(F)为:
 F=1640x(1502/2502)=878kgf/cm2
 该参数达到生产地台板的要求.
5.设计限制:
( 1 )由于注射座油缸长度的限制,螺杆料筒只能加长 2 0 0 mm 普通螺杆的长径 比为 1 6 —2 0 ，原螺杆的长径比为 1 7 ． 8 5 ， 现在增大了螺杆的直径 ， 螺杆长度不能相应增长， 按原来的长径比17.85计算， 要增长 9 8 1 mm， 现只能增长 2 00 mm， 因此新螺杆的长径 比减少了，只达到 1 4 ，会影响到螺杆 的塑化效果 。 
( 2 )由于塑化液压马达的限制，螺杆尾部直径不能大于 1 3 0 mm由于使用原来的塑化马达 ， 不能改变油马达 的轴 孔 尺 寸 ，螺杆尾部直径不能大于1 3 0 m m，所以螺杆强度大大地削弱了，螺杆很容易被扭断。 
( 3 )由于注射座安装料筒 的孔径的限制,料筒尾部直径不能大于 3 0 0 mm 由于使用原来的注射座， 不能改变注射座的安装孔,料筒的尾部直径不能大于 3 0 0 mm，因此螺杆的危险断面直径只有 3 1 5 m m， 螺杆壁厚只有 5 5 m m， 注射时容易破裂。 
6. 螺杆各段参数的设计
①长径比和分段原螺杆设计参数为：直径150 ，螺杆总长3738 ， 螺纹长度为2678 ，长径 比为17.85， 新螺杆设计参数为 ：直径 205 ，因受注射座油缸长度的限制，螺杆只加长 2 0 0 mm，所以螺杆总长3938， 螺纹长度为2878， 长径 比为 1 4 。 我公 司主要生产的原料 为 P E、 P P 、 A B S， 为能都生产以上材料， 决定采用通用型螺杆 ， 通用型螺杆设计分段为 ： 加料段为 4 5—5 0 ％， 压缩段为 2 0 3 0 ％， 均化段为 2 0—3 0 ％。新螺杆三段 比例为 4 5 ％： 3 5 ％： 2 0 ％。 
②螺槽深度和螺杆压缩比均化段的螺槽深度 由加工塑料的比热、 道热性稳定性、 粘度和塑化的压力等因素决定。 一般取0.04 一0.07。大直径螺杆不宜超过5 -6 m m， 考虑到新螺杆长径比较少 ， 为提高塑化质量取 5 mm， 并在均化段采用分离型双螺纹结构 。 对 P E、 P P料 ， 压缩比一般取3.0 - 3.5， 我公司以生产以上两种材料为主， 故取压缩比一
般取3.5。 
加料段槽深 ： 由均化段的螺槽深和压缩比可算出加料段槽深为17.5 mm。 
7.强度校核
( 1 ) 注射量 ： 新螺杆注射量为 1 8 K G， 达到新地台板 的重量要求。 
( 2 )注射压力 ：新螺杆注射压力878kgf/cm2。达到新地台板的生产要求。 
( 3 ) 液压马达的扭矩 ： 
Mt =ADs M  
Mt ： 螺杆扭矩( k g f *m) 
Ds ： 螺杆的直径( mm ) 
A： 比例常数
M：由树脂性能而定的指数 ，M=2.5 – 3,取M=3, 
所以： Mt (205 )=( 205／150 )3 ×Mt ( 150) 
 Mt ( 205 )=2.55×Mt ( 150 ) 
因扭矩与液压系统的压力成正 比，塑化时 ， 3 2号机上的系统压力为 5 0 k g f ／ c m2 ， 折算到新螺杆上 ， 系统压力为127.5 k g f/cm2， 低于最高系统压力175kgf/cm2加上我厂使用的液压马达有三级扭矩可调 ，现使用扭矩最低的一级新螺杆设计螺距较少 ，只取 1 7 0 mm，小于正常设计的 2 05 mm， 约可较少扭矩 2 0 ％。估计新螺杆塑化时系统压力少于100kgf/cm2.
( 4 ) 螺杆强度 ： 
螺杆尾部直径为 d l =119mm的断面为危险断面 ， 使用材料为 3 8 C r Mo A 1 ， 螺杆最大驱动功率为 N=1 6 5 K W， 螺杆转速为 n=3 0转／分 ， 传动部件的总效率 g =0 ． 9 ， 2 个注射缸直径为 DO=3 9 0 mm， 注射缸轴直径 d O=1 6 0 mm。 
Mt ： 螺杆扭矩( k g f ／ c m2 ) 
Ws ： 危险断面抗扭模数 ( c m3 )
P 0 ： 塑化时背压 ， 取 p 0=2 0 k g f ／ c m2 
材料的屈服限为 8500kgf/cm2
螺杆的扭应力为 ： 
T=Mt ／Ws =97360N*g ／( 0.2*dl3 *n) = 97360*165*0.9/(0.2*11.93*30)=1430kgf/cm2
螺杆的压应力为 ： 
Qc=2*D02/dl2*p0=2*3602/2052*20=430kgf/cm2
螺杆危险断面合应力 Qr 为 ： 
Qr2=T2+4*Qc2
Q r =1670kgf/cm2
安全系数为 ：5.1， 故螺杆安全
( 5 ) 料筒强度
料筒危险断面的外径 DO=315 mm，内径d 0=2 0 5 ，摄 氏 3 0 0度 时 材 料 的 屈 服 限 为 5 7 5 0 k g f ／c   ，常数 K=DO ／d O ，最大注射应力 P=8 7 8 k g f ／ c ~ 。 料筒总应力 为 ： 
Q r=1.732*K2*p/(K2-1)=1.732*(315/205)2878/[(315/205)21]=2638kgf/cm2
安全系数为 ：2.2 ， 故料筒安全。( 一般取1.5-2 ) 综合以上验算 ， 新螺杆的设计满足使用要求 。 
8. 存在的问题： 
①螺杆料筒强度较低 ：因位置限制而设计使螺杆料筒强度较低，为保证螺杆料筒正常使用， 严禁料筒未加够温度就塑化， 正常停机前一定要清理干净料筒里的塑料。 
②塑化效果较差 ：因受长度限制而设计的螺杆长径 比较小， 为提高塑化效果 ， 防止生料，在均化段取了较少的槽深， 并参考了 日本东芝机的设计 ， 在均化段加了一条短的分离型双螺纹,也取了较少的螺距。 
③螺杆注射压力较低 ：螺杆注射压力在9 0 0 k g f ／c   左右 ，可生产地台板 ，但生产深腔产品如垃圾桶等有一定困难。 
9、螺杆料筒造价：
 1 0万元人民币。 
10、效果
设计完毕后 ， 我们委托加工螺杆经验较丰富的宁波金海螺杆制造厂为我们加工螺杆料
筒 ，于 2 0 0 2年 5月生产出 l 7． 2公斤的货架地台板 ( 六号地台板) ， 经测试 ， 地台板完全达到使用要求。 六号地台板的工艺参数如下页表。 
螺杆设计图：