Page 121 - 《橡塑技术与装备》2025年1月

产品与设计
PRODUCT AND DESIGN

双螺杆挤出机齿轮箱效率计算

1
1
2
1
张军 ，邬明均 ，嵇耀 ，毕超 ，何智聪 2
(1. 南京高精齿轮集团有限公司，江苏 南京 211103 ；
2. 北京化工大学，机电工程学院，北京 100029)
摘要 ： 为提高齿轮箱的传动效率，降低功率损耗，提出了一种齿轮箱传动效率的仿真计算方法。基于 KISSsys 建立齿轮箱系
统的传动模型，计算齿轮、轴承、轴封等损耗，并应用于双螺杆挤出机齿轮箱的传动效率分析，通过加载试验得到齿轮箱的效
率数值，并与理论仿真计算的结果进行对比，结果表明仿真计算与试验结果的最大偏差为 0.28%，提出的仿真计算方法能够很好
的预测双螺杆挤出机齿轮箱的效率 ；并分析齿轮的压力角和润滑油类型对传动效率的影响，KISSsys 分析结果显示齿轮压力角从
20° 增大到 25°，齿轮的负载损耗降低了 22.26%，传动效率提高了 0.24% ；使用聚乙二醇类合成润滑油，齿轮负载损耗平均降低
了 28.83%，轴承损耗平均降低了 19.68%，传动效率平均提高了 0.59%。
关键词 ： 双螺杆挤出机 ； KISSsys ；齿轮损耗 ；轴承损耗 ；效率
中图分类号 ： TH132.46 文章编号 ： 1009-797X(2025)01-0071-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.01.015

0 引言
同向平行双螺杆挤出机是目前高分子材料加工领
域，应用最广泛的挤出、共混装备 [1~3] 。该设备具有
良好的混炼性能和自洁性能 [4~5] 。值得注意的是，在
该类设备的开发中，特别是高比扭矩机型的开发中，
传动系统好坏关系到挤出机的性能能否完全发挥 [6~8] 。
不仅如此，在设备运行过程中，齿轮箱效率又是影响
设备运行能耗的核心指标 [9~10] 。因此对双螺杆挤出机
齿轮箱的效率进行研究非常有必要。

图 1 双螺杆齿轮箱计算模型
1 齿轮箱功率损耗计算
1.1 仿真模型 式中 ： P VZ0 为齿轮空载损耗（W），P VZP 为齿轮负
采用 KISSsys 软件建立齿轮箱的计算模型如图 1 载损耗（W），P VL0 为轴承空载损耗（W），P VLP 为轴
所示。 KISSsys 是 KISSsoft 旗下的一款系统仿真软件， 承负载损耗（W），P VD 为油封损耗（W），P VX 为辅传
模型中的轴尺寸、齿轮参数、轴承类型及约束方式均 损耗（W）。
与试验用某型号的双螺杆齿轮箱图纸一致，齿轮的啮
1.2.1 齿轮负载损耗 P VZP
合相位和油位与实际情况一致，箱体参考外形图给出 齿轮的负载损耗可表示为 [12] ：
简化的长方体结构，花键结构采用铰接模型建立。 (2)
1.2 计算方法 0.2
0.05
0.045
齿轮箱的损耗主要来源于齿轮啮合、轴承、油封 作者简介 ：张军（1992-），男，硕士，机械工程师，主要
Σ ∙
和辅传等几个部分 [11] ： 从事机械仿真计算方面的研究。
1
基金项目 ：2022 年大型挤压造粒机用高扭同向平行双螺杆
P V =P VZ0 +P VZP +P VL0 +P VLP +P VD +P VX (1) 1 2 2
齿轮箱开发及产业化项目（TC220A04W-4）。 2
1
∙
1 ∙
年
2025 第 51 卷 0 1 2 0 ∙ 2 ·71·
4ℎ , 1.5 2ℎ
3ℎ ∙ ℎ
3
ℎ 1 ℎ 2
1 0.063 0.012 8
ℎ 0 0
ℎ 1 ℎ 2
2 80ℎ 0 0.2
∙
0.6
ℎ

S1 S1
η 2 1.379
0.4 5 2 1.093 10 7 2 3
η

η 2 1.379
4 4 2 1.093 10 7 2 3
η