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CN101300120A - 多轴挤出机 - Google Patents

多轴挤出机 Download PDF

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Abstract

一种挤出机，其毂类零件(1)的横截面包括一由圆弧围成的轮廓，该轮廓中各圆弧的直径分别对应于毂类零件(1)的最大直径、毂类零件(1)的根部直径及相邻两毂类零件(1)的中心距离，毂类零件(1)横断面上与根部直径相对应的圆弧所在的薄壁区域与主轴的联接面为未设置轴毂联接的光滑面配合并且/或者毂类零件端部设有加强部(13、14)。

Description

多轴挤出机
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前叙部分所述的具有至少两主轴的多轴挤出机。
背景技术
将主轴与配置其上的螺旋进给器或类似用途的毂类零件以不可相对转动的连接方式进行联接，多种方法均可实现。
德国专利DE-C813154公开了一种使用双轴的机器，其轴与毂的联接方式即轴毂联接采用滑键或方形键齿来实现。另一份德国专利DE7701692U1公布公开了一种利用花键进行轴毂联接的方式；另外，德国专利DE2750767A1公布和欧洲专利EP0001970A1公布中公开了一种使用三个均匀布置的独立嵌入键来定位轴和毂的技术，欧洲专利EP0330308A1公布中公开了一种采用两个不均匀布置的键来联接轴和毂的技术。但目前德国国内主要使用德国工业标准DIN5480中规定的渐开线轴。
而且，根据Konstruktionsbücher(Springer-Verlag，1984年版第210至211页)所描述的，设计机器时各种轴毂联接(直接或间接)均应考虑疲劳切口因子和疲劳强度的基本原理。但以上公开的技术实施例中毂的壁厚为均匀等厚的某一数值。权利要求1中所描述的一种挤出机，其螺旋进给器或类似用途的毂类零件在整个圆周上可紧密啮合，毂类零件横断面的轮廓由三段连续的圆弧封闭而成，该三段圆弧的直径分别由螺旋进给器的外径、螺旋进给器的根部直径以及相邻两轴之间的中心距来确定定(可与EP0002131B1中的联接方式比较)。
最经济的螺旋进给器是在最大输入转矩条件下可产生最大的输送量。螺旋进给器系统的横断面轮廓受到其安装孔直径大小及相邻两安装孔距离大小的制约。根据技术要求、可行性和实际需要，其必须按比例地分成四个部分。为了能传输待加工原料，畅通自由的传输面必不可少，传输面由螺旋进给器的外径及螺旋片深度决定，这样一来也就确定了螺旋进给器根部直径和两螺旋进给器主轴之间的中心距离；其次，主轴上需要有与毂类零件联接的接触面，该接触表面能承受额定载荷并能完成转矩的传递；再次，螺旋进给器上有关的结构面也需考虑其承受载荷的能力；最后，必须考虑与主轴联接的毂类零件横断面需有足够大的横截面积。
每根主轴的长度至少为螺旋进给器安装孔的20倍，主轴上安装有多个毂类零件，各毂类零件紧靠一起安装定位。传递到螺旋进给器上的最大转矩决定了挤出机工作能力。
因此，挤出机的效率和经济效益决定于其保持最大产出量时能承受的长时间最大允许转矩。
Kunststoffe，2/2005，第75页中描述，制约双螺旋进给器挤出机性能的因素主要是螺旋进给器根部直径的大小。螺旋片切得越深(即螺旋片的摄入量增大)，螺旋进给器横断面的横截面积相应就越小，从而使安装该毂类零件的主轴的直径也需变小。这样一来，DIN标准中规定的齿形或类似结构的齿根强度就会出现问题。因此，均匀布置键齿可较好改善受力状况及内部应力分布状况。对称布置的键齿需要精确加工，挤出机的性能和效率可进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于在输入转矩相同的情况下，大幅提高挤出机的生产输出量。
本发明权利要求1中描述的技术方案实现了这一目的。更进一步的实施例在本发明的从属权利要求中描述。
根据本发明，当轴毂之间以高转矩输入时，可增大螺旋进给器或毂类零件的螺旋片深度来加大进给量。也就是说，在两主轴中心距相同的情况下，毂类零件外径增大且根部直径变小，从而大幅增大螺旋进给器自由传输螺旋面或螺旋加工面的面积，达到提高挤出机性能的目的。
因此，毂类零件可以这样改进：1)在直径等于螺旋进给器根部直径的圆弧处，与主轴的联接不设置任何键齿而是光滑的面联接；2)在螺旋进给器的两端部设置加强部。
毂类零件根部直径壁厚度最小，其硬度和抗扭刚度比主轴均较高。当主轴传递转矩时，主轴扭转的变形量大于毂类零件的变形量。毂类零件上相应的区域承受住该外力，此时，毂类零件端部的薄壁处产生最大的强度应力。
因此，在毂类零件根部的壁厚必须能承受上述强度应力并尽量做到最小壁厚。
本发明的技术方案解决了上述问题，即在薄壁处不设置键齿之类的轴毂联接，而是采用光滑的面联接，这样可减小毂类零件根部的直径，因此就可增加螺旋片的深度，同时也不削弱与之联接的主轴的强度。
既然主轴的横截面直径dTi不发生减小，所以其传递转矩的能力也不会减小。
本发明中的主轴可以通过简单的加工方式进行加工制造，如在常用的按DIN5480标准所加工的主轴的基础上去掉与毂类零件根部直径对应的薄臂处的键齿即可，除去键齿的方式可以采用磨削加工方式。
毂类零件根部直径对应的薄壁处与主轴联接的联接面可采用截面为圆弧的弧面配合，也可采用截面为直线的平面配合。
另外，对于采用单头螺纹的螺旋进给器的情况，可在毂类零件的端部增加一加强部来增大转矩传递过程中两端部薄壁处的强度应力的能力，作为优选方案，本发明在其端部增设环状加强部。
如果螺旋进给器端部有加强环，会影响该零件的生产速度，但是影响的程度是比较小的，可以不予考虑。
根据计算及试验，本发明的多轴挤出机在相同扭力输入情况下可增加30％的产出量。
而且，本发明的多轴挤出机增加了密封面来避免原料在进给器之间或进给器和主轴之间被碾碎。
作为优选方式，本发明的多轴挤出机采用的轴毂联接是利用渐开线形键齿、锯齿形键齿或花键来实现轴与毂类零件之间的联接。特别合适的联接方式是毂类零件的键槽或键齿边角处打磨成圆角。
本发明的多轴挤出机至少包括两个主轴，实际应用中主轴的数量可以更多。例如，挤出机有至少三个主轴，各主轴安装在呈圆形布置或圆弧形布置的安装孔中，各安装孔等中心角分布，安装孔为轴线平行于主轴轴心的圆形孔，毂类零件安装至主轴后可在其中旋转，各主轴的各安装孔内所安装的主轴的外壳分别位于安装孔的内外两侧。欧洲专利EP0788867B公布中公开了一种有多个主轴且安装孔呈环形布置的实施例。
毂类传输件包括一个螺旋进给器，毂类加工件可以是具有相反方向螺纹的回馈螺旋零件、捏合机转芯、带突起或锯齿的圆盘等。本发明所述的毂类零件还可以是既包含有传输部分又包含有加工部分的毂类零件。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
图1为本发明的双轴挤出机两毂类零件啮合时的横截面视图；
图2为图1中毂类零件的侧视图；
图3为图1中毂类零件的端面视图；
图4为本发明实施例另一毂类零件的立体示意图；
图5为图4中毂类零件的端面视图；
图6为本发明实施例又一毂类零件的侧视图；
图7为图6中毂类零件的端面视图；
图8为图6中毂类零件的立体示意图。
具体实施方式
参照图1，分别套装在两主轴4上的毂类零件1相互啮合在一起，毂类零件1的横断面包括一由圆弧A-B、E-F和A-E围成的封闭区域2。圆弧A-B的直径与毂类零件1的最大外径DA相同，圆弧E-F的直径与毂类零件1根部直径Dk相同，而圆弧A-E的直径不超过两相互啮合的毂类零件的中心距离。
主轴4的轴表面设有外键齿5，毂类零件1中心孔内表面设有可与外键齿5配合的内键齿3。毂类零件1上设有供传输之用的自由传输面6，传输面6的形状由毂类零件1的外径DA大小及毂类零件1外表的螺旋片深度来决定。此外，主轴4与毂类零件1之间的轴毂联接配合面7是必需的，其由尺寸dTA和dTi的大小来确定。
参照图2和图3，毂类零件1为一螺旋杆，其中心孔内表面也设有与外键齿5配合的内键齿3，外键齿5布置在主轴4与毂类零件1的整个配合面上。内、外键齿3、5的齿廓为渐开线齿形。毂类零件1的端部分别设有环状的加强部8、9。
参照图4和图5，其为本发明中毂类零件的另一实施例，毂类零件1为双螺旋的螺旋杆，毂类零件1横断面上圆弧E-F对应的薄壁区域11、12处的内表面上未设置键齿。在该薄壁区域，毂类零件1与主轴4之间为光滑的面配合。内键齿3的齿槽设置在毂类零件1横断面上圆弧A-E和A-B所对应的厚壁区域，从一端延伸至另一端。因此，薄壁区域11、12处的结构强度由于没有加工齿槽而不会降低。本实施例中，对应于薄壁区域11、12的两侧均设置有四个键齿，主轴4上对应于毂类零件1两侧的圆弧A-B分别设置有相应的五个键齿。传递转矩时，转矩通过主轴4与毂类零件1之间的两组键齿即两键齿组和对应的齿槽来实现，两键齿组之间的距离大于任一组内两键齿之间的距离。
参照图6至图8，其为本发明中毂类零件的又一实施例，毂类零件1为单螺旋的螺旋杆，毂类零件1横断面上圆弧E-F对应的薄壁区域11、12处的内表面上未设置键齿，毂类零件1的两端部分别设置有圆形加强部13、14，加强部13、14为同心的两圆环。此外，轴毂联接的中心与主轴4的轴心重合，如图4和图5中所示。主轴4上与毂类零件1光滑面配合之处需完全对应以保证配合的可靠性。

Claims (9)

1.一种多轴挤出机，包括至少两平行主轴(4)，主轴(4)上套装有作为传输和/或加工用途的毂类零件(1)，毂类零件(1)与主轴(4)之间形成轴毂联接，相邻主轴上的毂类零件(1)相互啮合，毂类零件(1)横断面包括一由圆弧(A-E、E-F、A-E)围成的封闭区域(2)，圆弧(A-E、E-F、A-E)的直径分别对应于毂类零件(1)的最大直径(D)、根部直径(d)及不超过相邻两毂类零件中心距离(Ax)的一数值，其特征在于：毂类零件(1)横断面上与根部直径(d)相对应的圆弧(E-F)所在的薄壁区域与主轴(4)的联接面为未设置轴毂联接的光滑面配合；毂类零件(1)与主轴(4)的联接面上设有两组供传递动力之用的键齿组，所述各键齿组包含至少两个键齿，两键齿组之间的距离大于任一组内两键齿之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种多轴挤出机，其特征在于：所述各键齿组包含至少三个键齿。
3.根据权利要求1或2所述的一种多轴挤出机，其特征在于：毂类零件(1)与主轴(4)联接面上未设置轴毂联接的光滑配合面为圆弧形成的弧形面或直线形成的平面。
4.根据权利要求1所述的一种多轴挤出机，其特征在于：所述毂类零件(1)的端部设有加强部(8、9；13、14)，加强部(8、9、13、14)为环形结构。
5.根据权利要求4所述的一种多轴挤出机，其特征在于：加强部(8、9)为同心的圆环结构；加强部(13、14)为凸轮状喇叭口形。
6.根据权利要求1所述的一种多轴挤出机，其特征在于：所述轴毂联接为渐开线齿形的键齿联接或锯齿形键齿联建或花键轴联接。
7.根据权利要求1所述的一种多轴挤出机，其特征在于：所述作为传输用途的毂类零件(1)即毂类传输件为一螺旋进给器，作为加工用途的毂类零件(1)即毂类加工件为一具有相反方向螺纹的回馈螺旋零件、捏合机转芯、带突起或锯齿的圆盘。
8.根据权利要求1所述的一种多轴挤出机，其特征在于：仅在部分圆周上起作用的多键齿轴联接用于转矩的传递。
9.根据权利要求1所述的一种多轴挤出机，其特征在于：所述毂类零件(1)的端部设有的加强部(8、9；13、14)的直径大于毂类零件(1)的根部直径(Dk)并且不超过相互配合的两毂类零件的中心距离(Ax)。
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