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橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

定伸出端为圆锥台，则其重量为 ：
n=(0.1~0.7)n 临 ，n 临 =141.3398.98 r/min，而又有 n 最
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佳 =c/D -1/2 。根据实际要求，c 取最小值 550，则 n 最佳 = G=π(D +D S )Lγ×10 -3
58 r/min，取螺杆工作转速为 50 r/min。 式中： L— 螺杆的工作长度； R— 螺杆的材料重度，
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3.2.2 挤出机功率的确定 =7.9g/cm ； D— 螺杆的外径，cm。
由冷喂料挤出机功率计算公式的经验公式得到 [17] ： 代入数据，计算得到 G=49 kg。
-5
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N=D L/Dnk×10 =26.24 kW 重力近似看作作用于 L/2，则 ：
其中 k=5.52~6.73 M w =GL=49×135/2=3 308 kg/cm σ w =M w /W=158
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考虑损耗，取 N=37 kW，根据实际需要，选用 kg/cm W=πD s /32=21 cm 3
Z4-180-11、B35 型直流电动机无级调速。其特点是 按第三强度理论，其强度条件为 [19] ：
启动平稳、结构紧凑、噪音低、易实现自动化控制。 σ 总 ≤ [σ] [σ]=σ τ /n=2 838 kg/cm 2
3.2.3 挤出机生产能力的计算 所以
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其表达式为 [18] :Q=βD Nkg/h σ 总 =2 740.3 kg/cm ≤ [σ]
式中 ： D— 螺杆外径，cm ； N— 转速，r/min ； β— 反映出设计是合理的。
常数，可实际测得，β=3.84。
所以 Q=172.8 kg/h 4 机筒的设计
3.2.4 轴向力的估算 4.1 机筒的形式及机筒与机头的连接方式
P=200×F 采用分段式，能适应螺杆长径比的变换的要求，
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式中 ： F— 螺杆外径投影面积，cm 。 便于单件小批量生产。机筒与机头的连接采用法兰连
P=200×63.1725=12 723.4 kg 接，它较易加工，能保证机头与机筒的同轴度，但装

3.2.5 杆几何参数的确定 拆机头不方便。
设计采用单头不等深矩形断面普通型螺杆，材料 4.2 机筒厚度的确定
38CRMOALA 进行渗氮处理，螺杆头部形状为圆锥 衬套与冷却水套的配合属于过盈配合，可将衬套
形。螺杆导程 t=78 mm，罗纹升角 α=17'42''，螺棱 与冷却水套视为一整体。机筒材料通常选用铸铁或铸
宽 e=5.4~7.2 mm，断面处 r=5 mm，r=8 mm，压缩 钢，此设计选用铸钢 ZG270-500。
比 F=(D-H 1 )H 1 /(D-H 2 )H 2 =1.72，其中 D— 螺杆外径， 由《机械设计手册》 [3~4] ，知 σ s =310 MPa，n=1.5~2。
H 1 — 加料段螺槽深度，H 2 — 挤出段螺槽深度。根据要 [σ]=σ s /n=310/2=105 MPa
求，螺杆分为三段 ： 按照第四强度理论 [20] ：
喂料段 250 mm×11 mm [σ ] 105
δ = R ( − ) 1 + C = 75 ( − ) 1 + 2 . 0 = . 7 27
塑化段 500 mm×9 mm 1 [σ ]− 3P 105− 3× 10
挤出段 330 mm×6 mm Δ=7.5 cm=75 mm
3.2.6 螺杆强度计算 4.3 机筒强度校核
剪应力计算 ： 机筒主要受轴向力 P 的作用，P=35 325 kg。
截面积 ：
扭矩 M k
M k =97 400 N max /n=97 400×37×86.5/55=56 678 F = π (D 外 2 − D 2 )＝ π ÷ ( 300 − 150 2 )＝ 52 987 . 5 mm 2
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kg/cm 2 4 内 4
σ=P/F=35 325/52 987.5=0.667 kg/cm =6.67 MPa
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剪应力
由于 σ<[σ]，满足强度要求，机筒强度合格。
t max =M k /W p D s =61 336 kg/cm 2
4.4 机筒上法兰的强度校核
压应力计算
法兰传递的是轴向力，主要受弯曲作用。根据强
轴向力 p 在螺杆端面上引起压应力，最大压应力 [16]
度公式 ：
发生在螺杆加料段的断面上。即 ：
( 3 D － D )P
δ y =p/F=50 kg/cm 2 σ max = 中 根
π D 根 h 2
螺杆伸出端自重引起的剪应力。为简化计算，假
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