一種全光滑的雙螺杆擠出機螺杆轉子的製作方法
2023-05-30 04:15:19 4
本發明涉及同向雙螺杆擠出機，特別涉及適用於同向雙螺杆擠出機輸送段的一種全光滑的螺杆轉子。
背景技術：
雙螺杆擠出機是完成物料在熔融狀態下成分均勻化的設備，具有工作可靠性高、自潤滑能力強和混合性能好的優點，主要應用於聚合物加工產業；其輸送段的核心部件是兩個並排安放的螺杆轉子，螺杆轉子的嚙合程度直接影響著擠出機的密封性和力學性能；常規螺杆轉子的截面型線存在不光滑點，工作過程中進行點與曲線的嚙合，在不光滑點處容易產生應力集中、容易發生磨損，導致螺杆轉子壽命降低。同時為了豐富雙螺杆擠出機的螺杆轉子類型，本發明提出一種全嚙合、全光滑的新型螺杆轉子。
技術實現要素：
針對以上問題，本發明提出一種全光滑的雙螺杆擠出機螺杆轉子，其螺杆轉子的截面型線包括6段圓弧，採用4段圓弧將齒頂圓和齒根圓光滑連接，得到了全光滑的螺杆轉子的截面型線。由此螺杆轉子的截面型線所生成的螺杆轉子不但能夠滿足正確的嚙合，而且其齒面能夠實現光滑過渡，提高了螺杆轉子的抗磨損能力，改善了螺杆轉子的熱變形和受力特性，從而提高了螺杆轉子的強度和壽命，使得該螺杆轉子能夠適用於更高轉速的運行工況。所提出的同向雙螺杆擠出機輸送段的螺杆轉子的截面型線對於提高雙螺杆擠出機的性能具有重要意義。
本發明所採用的技術方案是：
一種全光滑的雙螺杆擠出機螺杆轉子，包括：左螺杆轉子(1)和右螺杆轉子(2)；左螺杆轉子(1)的截面型線(201)上各段相鄰曲線間都能實現光滑連接，左螺杆轉子(1)是全光滑的；左螺杆轉子(1)的截面型線(201)包括6段圓弧，按逆時針方向依次為：第一圓弧ab、齒根圓弧bc、第二圓弧cd、第三圓弧de、齒頂圓弧ef和第四圓弧fa；第一圓弧ab的圓心為q點，半徑為r4；齒根圓弧bc的圓心為左螺杆轉子(1)的迴轉中心o點，半徑為r3；第二圓弧cd的圓心為p點，半徑為r4；第三圓弧de的圓心為q點，半徑為r；齒頂圓弧ef的圓心為左螺杆轉子(1)的迴轉中心o點，半徑為r1；第四圓弧fa的圓心為p點，半徑為r；左螺杆轉子(1)的節圓圓心為迴轉中心o點，半徑為r2；齒頂圓弧ef和齒根圓弧bc的圓心角都為α，第一圓弧ab、第二圓弧cd、第三圓弧de和第四圓弧fa的圓心角都為β；f點、p點、o點和c點共線；a點、p點、q點和d點共線；右螺杆轉子(2)的截面型線(202)和左螺杆轉子(1)的截面型線(201)完全相同。
一種全光滑的雙螺杆擠出機螺杆轉子，在工作過程中，在同步同向雙迴轉運動中，左螺杆轉子(1)和右螺杆轉子(2)能夠實現完全嚙合，嚙合關係為：左螺杆轉子(1)的截面型線(201)上的第一圓弧ab、齒根圓弧bc、第二圓弧cd、第三圓弧de、齒頂圓弧ef和第四圓弧fa，分別與右螺杆轉子(2)的截面型線(202)上的第三圓弧de、齒頂圓弧ef、第四圓弧fa、第一圓弧ab、齒根圓弧bc和第二圓弧cd相嚙合。
一種全光滑的雙螺杆擠出機螺杆轉子，左螺杆轉子(1)的截面型線(201)的幾何參數：r2、r1、r3、r4、r、α和β滿足以下關係：
一種全光滑的雙螺杆擠出機螺杆轉子，左螺杆轉子(1)的截面型線(201)的各組成圓弧方程如下：
①第一圓弧ab的方程為：
②齒根圓弧bc的方程為：
③第二圓弧cd的方程為：
④第三圓弧de的方程為：
⑤齒頂圓弧ef的方程為：
⑥第四圓弧fa的方程為：
t—角度參數。
一種同向雙螺杆擠出機，使用所述的一種全光滑的雙螺杆擠出機螺杆轉子。
本發明的有益效果：
①所提出的螺杆轉子的截面型線包括6段圓弧，由此螺杆轉子的截面型線沿軸向作螺旋展開生成的螺杆轉子能夠完全的嚙合，具有很好的混練效果；
②所提出的雙螺杆轉子的截面型線的組成曲線簡單，僅包括圓弧，便於加工製造；
③所提出的螺杆轉子的截面型線沒有不光滑連接點，實現了轉子截面型線上各相鄰弧線間的光滑連接，由此生成的螺杆轉子沒有稜邊，減少了轉子在嚙合中的磨損，提高了螺杆轉子的使用壽命，改善了螺杆轉子的受力特性；
④豐富了同向雙螺杆擠出機的轉子型線類型。
附圖說明
圖1為所提出的螺杆轉子的截面型線圖。
圖2為所提出的螺杆轉子的截面型線的嚙合圖。
圖3為所提出的螺杆轉子的截面型線嚙合過程圖。
圖4為所提出的螺杆轉子的嚙合圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。
如圖1所示，為所提出的螺杆轉子的截面型線圖；由6段曲線組成，包括6段圓弧，且各相鄰曲線光滑過渡，按逆時針方向依次為：第一圓弧ab、齒根圓弧bc、第二圓弧cd、第三圓弧de、齒頂圓弧ef和第四圓弧fa；第一圓弧ab的圓心為q點，半徑為r4；齒根圓弧bc的圓心點為左螺杆轉子(1)的迴轉中心o點，半徑為r3；第二圓弧cd的圓心為p點，半徑為r4；第三圓弧de的圓心為q點，半徑為r；齒頂圓弧ef的圓心為左螺杆轉子(1)的迴轉中心o點，半徑為r1；第四圓弧fa的圓心為p點，半徑為r；左螺杆轉子(1)的節圓圓心為迴轉中心o點，半徑為r2；齒頂圓弧ef和齒根圓弧bc的圓心角都為α，第一圓弧ab、第二圓弧cd、第三圓弧de和第四圓弧fa的圓心角大小都為β；p點、f點、o點和c點共線；a點、p點、q點和d點共線；
節圓半徑r2、r1、r3、r4、r、α和β滿足以下關係：
左螺杆轉子(1)的截面型線(201)的幾何參數r1、r3和r確定後，能夠推導出其它幾何參數，確定截面型線；右螺杆轉子(2)的截面型線(202)和左螺杆轉子(1)的截面型線(201)完全相同。
左螺杆轉子(1)的截面型線(201)的組成曲線的方程如下：
①第一圓弧ab的方程為：
②齒根圓弧bc的方程為：
③第二圓弧cd的方程為：
④第三圓弧de的方程為：
⑤齒頂圓弧ef的方程為：
⑥第四圓弧fa的方程為：
t—角度參數。
如圖2所示，為所提出的螺杆轉子的截面型線的嚙合圖；在工作過程中，左螺杆轉子(1)的截面型線(201)與右螺杆轉子(2)的截面型線(202)上各段曲線的嚙合關係為：左螺杆轉子(1)的截面型線(201)的第一圓弧ab、齒根圓弧bc、第二圓弧cd、第三圓弧de、齒頂圓弧ef和第四圓弧fa分別與右螺杆轉子(2)的截面型線(202)上的第三圓弧de、齒頂圓弧ef、第四圓弧fa、第一圓弧ab、齒根圓弧bc、和第二圓弧cd對應嚙合。
如圖3所示，為所提出的螺杆轉子的截面型線嚙合過程圖；不同相位處左螺杆轉子(1)和右螺杆轉子(2)的截面型線嚙合的嚙合關係為：(a)～(i)圖中各相鄰圖所對應的主軸轉角相錯45°；即(a)圖到(b)圖左螺杆轉子(1)的截面型線(201)逆時針旋轉45°，右螺杆轉子(2)的截面型線(202)逆時針旋轉45°；(b)圖到(c)圖左螺杆轉子(1)的截面型線(201)逆時針旋轉45°，右螺杆轉子(2)的截面型線(202)逆時針旋轉45°；以此類推，由此說明不同相位處左螺杆轉子(1)和右螺杆轉子(2)的截面型線滿足正確的嚙合關係；因此在工作過程中左螺杆轉子(1)與右螺杆轉子(2)滿足正確的嚙合關係。
如圖4所示，為所提出的螺杆轉子的嚙合圖；左螺杆轉子(1)是由左螺杆轉子(1)的截面型線(201)沿螺旋線進行軸向螺旋展開得到，左螺杆轉子(1)的相鄰各齒面光滑過渡，左螺杆轉子(1)與右螺杆轉子(2)完全相同，且能夠實現完全正確嚙合。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。