双螺杆挤出机的传动系统的方案设计[摘要] 本文对双螺杆挤出机的传动系统的结构布局进行分析，并对实现传动系统设计目标的各种传动方案进行了讨论，在对双螺杆磨浆机传动系统设计方式分析和比较的基础上，结合具体设计参数要求，提出了最佳的传动方案。
[关键词] 双螺杆挤出机传动系统方案
前言
双螺杆挤出机的传动系统是双螺杆挤出机的关键部分之一，要实现在规定的螺杆转速、螺杆旋转方向、扭矩均匀分配、轴承合理布置的目标，需要在传动系统的设计中确定合理的传动方案和结构设计。
因此，对双螺杆挤出机传动系统的设计具有重要的现实的意义。
一、传动系统的结构布局分析
螺杆挤出机的传动箱由两大部分即减速部分和扭矩分配部分组成，这两部分的功能虽有不同，但它们紧密联系，有时还相互制约。
根据目前流行的结构看，其设计布置大致有两种方案，一种是将减速部分和扭矩分配部分很明显地分开，即所谓分离式；另一种是将二者合在一起。
图1所示为减速部分与扭矩分配部分明显分开的示意图。
右边是减速部分，左边是扭矩分配部分，各自独立成体系，中间用连接套(花键)连接起来。
其特点设计结构简单，对于同样的承载能力，减速部分可适当增大，承载能力也相应的增加，还可以对两部分的
齿轮强度进行分别计算。
但双螺杆传动系统需要承受由机头传来的轴向力，由于输出轴的中心距的限制，承受轴向力的两个止推轴承组，一个在减速部分之前，另一个在减速部分之后，势必造成传动部分输出轴一长一短，并且同时承受扭矩和轴向力，这样对于长轴而言，其受力扭转角增大，挠度增大，同时由于传动装置由两部分组成，增加了装配难度，并且占地面积增加。
此结构使用于大功率且双螺杆中心距较大的机组。
这种布置可能采用标准减速器，因而简化了扭矩分配部分的设计制造工作量，但占用空间体积较大。
图1 减速部分和扭短分配部分分开的传动箱
图2所示为减速部分与扭矩分配部分合一。
由电机传来的扭矩经齿轮zl、z2、z3、z4传至螺杆ⅰ，而经由齿轮zl、z2、z3、z4、z5、z6、z7、z8传给螺杆ⅱ。
由图可见z4、z5、z6、z7、既是扭矩分配齿轮，也是减速齿轮。
总扭矩的一半由齿轮z4直接传给螺杆i．另一半经齿轮z5、z6由辅助轴上的齿轮z7传给与之啮合的齿轮z8，再传给螺杆ⅱ。
其优点是：结构紧凑，占地面积小；可提高齿轮的承载能力，齿轮接触强度及弯曲强度的安全系数增大，保证双螺杆受力均匀；虽然由于结构限制，而增加了设计和加工的难度，但是由于采用单箱设计，可以将两止推轴承尽量靠近，使两轴所受扭矩、挠度变形基本一致。
目前，采用这种布置结构较为普遍。
图2扭矩分配部分和减速部分合在一起的传动箱
二、传动系统各种方式分析
双螺杆传动系统按扭矩分配部分分为分离传动系统、三轴式传
动系统和内齿分配传动系统。
分离齿轮传动系统主要是通过一根传动轴上的两齿轮分别将扭矩传递给两根螺杆输出轴。
此种形式由于结构及布置上的原因，往往带有一定的增速比，主轴的扭矩比较大。
德国berstorff公司早期的ze型同向双螺杆传动系统就属于这种形式。
在三轴式传动系统中，总扭矩的一半直接作用在输出轴上，另一半由齿轮通过辅助轴间接传递到另一根输出轴上。
一般整个传动系统由两部分组成，第一部分主要起减速作用，第二部分起扭矩分配作用。
三轴式传动系统改善了一些轴、齿轮、推力轴承的受力状态，特别是传递总功率的输出轴，它以与螺杆同样的速度运转，与分离式传动系统相比，在同样的功率下，实际承受的扭矩较低。
另外，输出轴与辅助轴的距离增大，可以选用承载能力高、外径大的径向轴承和推力轴承，从而提高了传动系统的工作能力和寿命。
由于以上原因，三轴式传动系统的变速箱占双螺杆变速箱的较大份额。
内齿分配传动系统通过主轴上的两个齿轮将扭矩分配、传递给两个内齿圈，再由内齿圈将扭矩传递给两根输出轴。
该系统结构比较紧凑、节能，能较好地保证两根螺杆的同步运转，且因为采用内啮合齿轮可增大齿轮的重叠系数，有利于提高齿轮承载能力。
如果设计合理，制造精度达到要求，能够较好的保证两根螺杆同步运行，但内齿磨削比较困难，尤其是斜内齿就更加困难。
意大利banderra 公司和德国的leistritz公司zse型都采用内齿分配传动系统。
三、传动系统方案确定
参考国内外同向旋转双螺杆挤出机传动系统的设计参数，本文的设计参数为：
传动系统输出转速：350~370r／min
电动机功率：250kw电动机转速：1490r／min
两螺杆中心矩：195mm
两输出轴同向旋转
根据以上讨论和考虑到设计的实际情况，确定以下为最佳传动路线：
三相异步电动机→联轴器→传动动系统→联轴器→螺杆
鉴于上述的多种传动系统特点，通过对各种类型传动系统地分析比较，螺杆挤出机传动系统采用分离式传动系统驱动方式，并对整个传动系统进行了方案设计，采用减速部分与扭矩部分合一的单箱传动方案，对于止推轴承组则采用圆锥滚子轴承相邻的布置方式，电动机控制系统采用交流变频调速方案。
通过综合分析本传动方案是比较合适的，传动系统体积能够比较小，传动大的功率，过载能力强，运行平稳可靠，预期寿命长。
所以本设计拟采用方案一分离式传动系统，其传动方案展开图如图3。
图3分离式传动系统方案展开图
i-输入轴ii、iii-辅助轴iv、v-输出轴 1、2、3、4、5、6、7-齿轮
四、结束语
双螺杆磨浆机的核心部件是由两个相互平行、彼此啮合、同向旋转的螺杆和与其配合的∞形的机筒组成的机构；螺杆上的螺纹正反向交替，反向螺旋上开有数个斜槽，且反向螺纹与正向螺纹（即输送螺纹）的螺距相反。
而双螺杆磨浆机传动系统设计主要就是双螺杆磨浆机传动箱的结构设计，即选择电动机型号、合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数等。
这些参数设计的基础就是设计要求中最重要的已知条件螺杆的转速大小。
通过电动机功率和输入转速确定各级传动比并进行传动箱的设计计算，这是其设计过程中的关键步骤，在整个传动系统方案拟定后，就要根据设计要求对整个传动装置进行具体设计。
因此传动系统方案确定的合理与否将影响整个传动装置的优劣，为设计出好的传动装置提供前提保证，具有重要的现实的意义。
参考文献：
[1]耿孝正，双螺杆挤出机及应用[m] 北京：中国轻工工业出版社，2003.
[2]丁国强，童立平，双螺杆挤出机传动齿轮布置的两种方案[j]北京化工大学学报，1998（1）：46-52.
[3]娄晓鸣.双螺杆挤出机传动系统及系列化探讨[j].中国塑料,1998(4):30.
作者简介：
李艳霞，女，1978年生，籍贯：天津，讲师，研究方向为机械
制造及自动化。
