平行双螺杆挤出机齿轮箱的研究

摘要：文章介绍了平行双螺杆挤出机齿轮箱的发展现状，对平行双螺杆挤出机齿轮箱齿轮、轴承的选用、箱体的强度、密封结构、输出轴轴系进行了详细的研究与分析，对平行双螺杆挤出机齿轮箱研究与应用具有积极作用。

关键词：平行双螺杆挤出机；齿轮箱；齿轮；轴承；输出轴轴系

中图分类号：TQ320 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）06-0012-02

平行双螺杆挤出机齿轮箱作为平行双螺杆挤出机十分重要的部件，其结构设计好坏直接影响到整台机器系统的正常运行。由于平行双螺杆挤出机齿轮箱靠输出轴大推力来进行炼胶，两螺杆的中心距比较小，而且输出结构要求有很高的回转精度，因此设计和加工该产品难度较大。目前，国内市场上平行双螺杆挤出机齿轮箱的设计大部分是20世纪90年代引进的国外技术，由于材料和生产工艺的差别，普遍存在低功率、低可靠性、大噪音、密封性能不好等缺陷。近年来，为了解决该产品以上缺陷，对平行双螺杆挤出机齿轮箱的研究作为一些高新技术企业和设计院校研究的主要课题。

下面对平行双螺杆挤出机齿轮箱齿轮和轴承的选用、箱体的强度、密封结构、输出轴轴系进行了详细的研究与分析。

1 齿轮设计

我公司通过对国内外图纸的转化、吸收以及研究国内外平行双螺杆挤出机齿轮箱实际工作状况后，研究出了平行双螺杆挤出机齿轮箱特定的工况系数为KA=1.5，同时利用齿轮设计软件GB3480对齿轮强度进行优化设计，使齿轮的许用接触强度安全系数SH≥1.2，许用弯曲强度安全系数SF≥1.6，该系列产品经过用户使用，实践证明完全能够满足用户的使用要求。

2 轴承的选用

为了使平行双螺杆挤出机齿轮箱不出现任何问题，而且能够降低齿轮箱的成本，创造更多的利润，提高该产品在国际市场的竞争力，因此轴承的选用特别重要。平行双螺杆挤出机齿轮箱一般选用球面滚子轴承，能够同时承受轴向载荷和径向载荷。输出轴推力轴承选用球面滚子推力轴承和串列推力圆柱滚子轴承，使其输出轴能够承受30MPa的轴向推力。同时，我们根据用户要求齿轮箱的不同的寿命，选用大小不同的轴承，达到降本增效的目的。

3 箱体的强度

平行双螺杆挤出机齿轮箱箱体的设计也是很重要的。箱体如果设计不当，容易在实际工作过程中产生变形，导致齿轮箱内部齿轮的啮合不好，齿轮箱的噪音将随即产生，不但影响了环境，而且影响了减速箱的使用寿命。因此，我们非常重视箱体的设计，运用了SOLIDE、Proe等软件进行三维建模，在齿轮箱投产前，先设计出箱体三维实体图，使其外形美观，同时对齿轮箱箱体进行有限元分析，使齿轮箱运转更平稳、强度更可靠。

4 密封结构

国内外平行双螺杆挤出机齿轮箱一般的密封是油封密封，因橡胶密封件容易老化，所以齿轮箱运行一段时间后，油封处就开始渗漏油，污染了环境。因此，我们对齿轮箱漏油的问题进行了思考，增加齿轮箱的回油通道、对油封密封面轴颈的粗糙度提出了要求，采用了机械密封加油封密封的方式，使因油封导致的渗漏油问题明显下降。由于结构原因，齿轮箱输出轴部位的轴承很大，齿轮箱内的油位高于输出轴油封低面，使输出轴部位油封浸泡在油里面，现在我们采用加齿轮泵的方式，将该处多余的油及时抽走，这样就不再有高于油封的油存在，轴承的回油通畅，从而保证了输出轴部的油不会由于油过多导致油压升高，产生漏油现象，保证了输出轴头部的油不会泄漏到挤出机机筒内，影响产品的质量。

5 输出轴轴系设计

平行双螺杆挤出机齿轮箱输出轴细而长，轴头带有花键，是齿轮箱的设计制造加工难点之一，一般采取插齿或者滚齿的方法来加工。设计专用夹具要保证花键相位要求和花键的变形现象。

平行双螺杆挤出机齿轮箱输出轴处的形位公差是衡量齿轮箱机械性能的一项十分重要的指标，每个订货厂家都把这一指标作为齿轮箱质量的重中之重，在订货时加以考虑。因为螺杆挤出机机筒与螺杆间的缝隙越小，则胶料工作时泄漏量就越小，产品的质量就越好。从工作原理上分析，螺杆是由齿轮箱输出轴花键定心的，而机筒也安装在齿轮箱箱体输出轴承座的箱体部位。在主机端滚筒安装到减速箱端后，如果齿轮箱输出端处形位公差超差很多，就会引起螺杆与机筒内壁扫镗。为了保证输出轴的回转精度，与轴承外圈配合的箱体轴承孔采用了JS7公差配合，目的是使齿轮箱输出轴与轴承孔的中心线同心。齿轮箱箱体轴承孔的精度要求也非常重要，在箱体镗孔时尽量一刀镗。通过以上结构的改进，基本杜绝了由于齿轮箱输出轴回转精度不够而引起的扫镗机筒的现象。另外，输出轴的轴向间隙也是很重要的，在实际生产应用中螺杆会受到约30MPa压力的作用，使输出轴受一个向后的很大不规律的作用力，如果设计图纸不当或者装配方法不当，使输出轴轴向间隙超差1～3mm，就会造成螺杆相互干涉。因此，我们从设计上考虑满足了实际工作过程中不会出现轴向串动的设计，再一个就是要加强装配质量。

6 结语

平行双螺杆挤出机齿轮箱与单螺杆挤出机齿轮箱相比，设计难点大、制造困难多。因此，在设计中，要综合多种因素，对平行双螺杆齿轮箱各种传动系统结构及零部件进行全方面的分析研究，才能设计出经济实用的平行双螺杆挤出机齿轮箱。

作者简介：王德海（1979-），男，江苏海安人，南京宁嘉机电有限公司技术中心工程师，研究方向：橡胶与塑料齿轮箱、石化齿轮箱设计。