一种全光滑的双螺杆挤出机螺杆转子的制作方法

本发明涉及同向双螺杆挤出机，特别涉及适用于同向双螺杆挤出机输送段的一种全光滑的螺杆转子。

背景技术：

双螺杆挤出机是完成物料在熔融状态下成分均匀化的设备，具有工作可靠性高、自润滑能力强和混合性能好的优点，主要应用于聚合物加工产业；其输送段的核心部件是两个并排安放的螺杆转子，螺杆转子的啮合程度直接影响着挤出机的密封性和力学性能；常规螺杆转子的截面型线存在不光滑点，工作过程中进行点与曲线的啮合，在不光滑点处容易产生应力集中、容易发生磨损，导致螺杆转子寿命降低。同时为了丰富双螺杆挤出机的螺杆转子类型，本发明提出一种全啮合、全光滑的新型螺杆转子。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提出一种全光滑的双螺杆挤出机螺杆转子，其螺杆转子的截面型线包括6段圆弧，采用4段圆弧将齿顶圆和齿根圆光滑连接，得到了全光滑的螺杆转子的截面型线。由此螺杆转子的截面型线所生成的螺杆转子不但能够满足正确的啮合，而且其齿面能够实现光滑过渡，提高了螺杆转子的抗磨损能力，改善了螺杆转子的热变形和受力特性，从而提高了螺杆转子的强度和寿命，使得该螺杆转子能够适用于更高转速的运行工况。所提出的同向双螺杆挤出机输送段的螺杆转子的截面型线对于提高双螺杆挤出机的性能具有重要意义。

本发明所采用的技术方案是：

一种全光滑的双螺杆挤出机螺杆转子，包括：左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)；左螺杆转子(1)的截面型线(201)上各段相邻曲线间都能实现光滑连接，左螺杆转子(1)是全光滑的；左螺杆转子(1)的截面型线(201)包括6段圆弧，按逆时针方向依次为：第一圆弧ab、齿根圆弧bc、第二圆弧cd、第三圆弧de、齿顶圆弧ef和第四圆弧fa；第一圆弧ab的圆心为q点，半径为r4；齿根圆弧bc的圆心为左螺杆转子(1)的回转中心o点，半径为r3；第二圆弧cd的圆心为p点，半径为r4；第三圆弧de的圆心为q点，半径为r；齿顶圆弧ef的圆心为左螺杆转子(1)的回转中心o点，半径为r1；第四圆弧fa的圆心为p点，半径为r；左螺杆转子(1)的节圆圆心为回转中心o点，半径为r2；齿顶圆弧ef和齿根圆弧bc的圆心角都为α，第一圆弧ab、第二圆弧cd、第三圆弧de和第四圆弧fa的圆心角都为β；f点、p点、o点和c点共线；a点、p点、q点和d点共线；右螺杆转子(2)的截面型线(202)和左螺杆转子(1)的截面型线(201)完全相同。

一种全光滑的双螺杆挤出机螺杆转子，在工作过程中，在同步同向双回转运动中，左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)能够实现完全啮合，啮合关系为：左螺杆转子(1)的截面型线(201)上的第一圆弧ab、齿根圆弧bc、第二圆弧cd、第三圆弧de、齿顶圆弧ef和第四圆弧fa，分别与右螺杆转子(2)的截面型线(202)上的第三圆弧de、齿顶圆弧ef、第四圆弧fa、第一圆弧ab、齿根圆弧bc和第二圆弧cd相啮合。

一种全光滑的双螺杆挤出机螺杆转子，左螺杆转子(1)的截面型线(201)的几何参数：r2、r1、r3、r4、r、α和β满足以下关系：

一种全光滑的双螺杆挤出机螺杆转子，左螺杆转子(1)的截面型线(201)的各组成圆弧方程如下：

①第一圆弧ab的方程为：

②齿根圆弧bc的方程为：

③第二圆弧cd的方程为：

④第三圆弧de的方程为：

⑤齿顶圆弧ef的方程为：

⑥第四圆弧fa的方程为：

t—角度参数。

一种同向双螺杆挤出机，使用所述的一种全光滑的双螺杆挤出机螺杆转子。

本发明的有益效果：

①所提出的螺杆转子的截面型线包括6段圆弧，由此螺杆转子的截面型线沿轴向作螺旋展开生成的螺杆转子能够完全的啮合，具有很好的混练效果；

②所提出的双螺杆转子的截面型线的组成曲线简单，仅包括圆弧，便于加工制造；

③所提出的螺杆转子的截面型线没有不光滑连接点，实现了转子截面型线上各相邻弧线间的光滑连接，由此生成的螺杆转子没有棱边，减少了转子在啮合中的磨损，提高了螺杆转子的使用寿命，改善了螺杆转子的受力特性；

④丰富了同向双螺杆挤出机的转子型线类型。

附图说明

图1为所提出的螺杆转子的截面型线图。

图2为所提出的螺杆转子的截面型线的啮合图。

图3为所提出的螺杆转子的截面型线啮合过程图。

图4为所提出的螺杆转子的啮合图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，为所提出的螺杆转子的截面型线图；由6段曲线组成，包括6段圆弧，且各相邻曲线光滑过渡，按逆时针方向依次为：第一圆弧ab、齿根圆弧bc、第二圆弧cd、第三圆弧de、齿顶圆弧ef和第四圆弧fa；第一圆弧ab的圆心为q点，半径为r4；齿根圆弧bc的圆心点为左螺杆转子(1)的回转中心o点，半径为r3；第二圆弧cd的圆心为p点，半径为r4；第三圆弧de的圆心为q点，半径为r；齿顶圆弧ef的圆心为左螺杆转子(1)的回转中心o点，半径为r1；第四圆弧fa的圆心为p点，半径为r；左螺杆转子(1)的节圆圆心为回转中心o点，半径为r2；齿顶圆弧ef和齿根圆弧bc的圆心角都为α，第一圆弧ab、第二圆弧cd、第三圆弧de和第四圆弧fa的圆心角大小都为β；p点、f点、o点和c点共线；a点、p点、q点和d点共线；

节圆半径r2、r1、r3、r4、r、α和β满足以下关系：

左螺杆转子(1)的截面型线(201)的几何参数r1、r3和r确定后，能够推导出其它几何参数，确定截面型线；右螺杆转子(2)的截面型线(202)和左螺杆转子(1)的截面型线(201)完全相同。

左螺杆转子(1)的截面型线(201)的组成曲线的方程如下：

①第一圆弧ab的方程为：

②齿根圆弧bc的方程为：

③第二圆弧cd的方程为：

④第三圆弧de的方程为：

⑤齿顶圆弧ef的方程为：

⑥第四圆弧fa的方程为：

t—角度参数。

如图2所示，为所提出的螺杆转子的截面型线的啮合图；在工作过程中，左螺杆转子(1)的截面型线(201)与右螺杆转子(2)的截面型线(202)上各段曲线的啮合关系为：左螺杆转子(1)的截面型线(201)的第一圆弧ab、齿根圆弧bc、第二圆弧cd、第三圆弧de、齿顶圆弧ef和第四圆弧fa分别与右螺杆转子(2)的截面型线(202)上的第三圆弧de、齿顶圆弧ef、第四圆弧fa、第一圆弧ab、齿根圆弧bc、和第二圆弧cd对应啮合。

如图3所示，为所提出的螺杆转子的截面型线啮合过程图；不同相位处左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)的截面型线啮合的啮合关系为：(a)～(i)图中各相邻图所对应的主轴转角相错45°；即(a)图到(b)图左螺杆转子(1)的截面型线(201)逆时针旋转45°，右螺杆转子(2)的截面型线(202)逆时针旋转45°；(b)图到(c)图左螺杆转子(1)的截面型线(201)逆时针旋转45°，右螺杆转子(2)的截面型线(202)逆时针旋转45°；以此类推，由此说明不同相位处左螺杆转子(1)和右螺杆转子(2)的截面型线满足正确的啮合关系；因此在工作过程中左螺杆转子(1)与右螺杆转子(2)满足正确的啮合关系。

如图4所示，为所提出的螺杆转子的啮合图；左螺杆转子(1)是由左螺杆转子(1)的截面型线(201)沿螺旋线进行轴向螺旋展开得到，左螺杆转子(1)的相邻各齿面光滑过渡，左螺杆转子(1)与右螺杆转子(2)完全相同，且能够实现完全正确啮合。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。