螺杆长径比    16,18,21
2.3.2  螺杆长径比L/D
长径比:机镗内后沿至出口端的螺杆长度与螺杆直径(大径)之比。食品膨化机一般为15~25:1,水产饲料一般为10~16:1.
近年来,双螺杆挤出机的长径比有不断加大的趋势。但是,相对单螺杆来说,双螺杆长径比仍是比较短的。一般认为:在双螺杆上L/D=10左右即可达到单螺杆L/D=20左右的塑化效果,因此也没有必要将长径比设计得太大。当然,L/D增大后由于加工装配精度要求增高、材料的耐磨性也要加强,因此机器的成本也必然增大【10】。
查阅塑料行业异向双螺杆挤出机的标准,长径比L/D已达16~30。此外,参考当前主流产品的长径比系列,如Wenger公司湿法双螺杆挤压机,其典型长径比:7.5:1、10.5:1、13.5:1、19.5:1、25.5:1。在参考的同时考虑到主电机50kW的额定功率属中小功率范围,故长径比不宜过大。综上,取L/D=16。
2.3.3  螺杆额定转速n
由于“压延效应”的存在,螺杆啮合过程中物料的压入会使螺杆倾斜并压向机筒内表面,对螺杆、机筒产生磨损。这种磨损会随着螺杆转速的升高而迅速增加。螺杆直径越大,最高转速越低。因而反向旋转式双螺杆的转速受到限制,一般设计在较低的转速范围工作,如最高转速为35~45r/min。
如最高转速过低则传动装置的传动比会过大,这会增加减速器部分的传动级数,使传动装置空间变大,且不利于每级传动中的齿轮受力。故取螺杆额定转速为45r/min。
2.3.4  挤出机产量Q
表 2.3 Wenger湿法双螺杆挤压机技术参数
型号    螺杆直径/mm    配备动力/kW    生产能力/t/h
TX-57    57    30    0.075~0.6(0.99)
TX-85    85    110    0.4~2.0(2.8)
TX-115    115    185    0.8~4.0(6.8)
TX-144    144    185~300    1.2~9.0(13.2)
TX-178    178    300~500    2.5~17.0
分析上表,大径同为144mm的产品配备动力185~300kW,而配备动力相似的TX-57型机器,螺杆直径仅为57mm。为解决这一矛盾,同时参考表2.2,D=140mm时,产量为500kg/h。取产量值为介于TX-57与TX-144之间,且近500kg/h。本文中令Q=350kg/h。
2.4  传动系统设计
2.4.1  总体传动方案的确定
传动装置的作用是驱动螺杆,提供螺杆在工作过程中所需的扭矩和转速。近代的双螺杆挤出机的齿轮箱一般分为两部分,第一部分主要起减速作用,第二部分主要起扭矩分配作用,如图2.4所示。
 
1.第一齿轮箱(减速箱) 2.第二齿轮箱(扭矩分配箱)
图 2.4 双螺杆挤出机齿轮箱
在双螺杆挤压机的传动系统中,配比齿轮和推力轴承的布置是比较复杂的一项工作。双螺杆中心距受螺杆啮合条件的限制,使安装配比齿轮和推力轴承遇到了空间不足的困难。一方面要减轻配比齿轮和轴承的负载,另一方面要提高齿轮和轴承的承载能力。这使得双螺杆挤压机在相当长的一段时间内,长径比停留在8~11范围内,因为随着螺杆长度的增加,要求向螺杆传递的扭矩也增大,而配比齿轮的强度受螺杆中心距的限制难以增大。直到三轴传动系统出现,在减轻负载方面才取得了突破【11】。
综上,本传动系统采用图2.4所示的布置形式,其中减速箱采用二级齿轮减速,扭矩分配箱则应用三轴传动系统。传动装置的示意图如图2.5所示。
 
图 2.5 传动装置示意图
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