异向双螺杆挤压膨化机三维设计与性能分析(7)
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