Page 96 - 《橡塑技术与装备》2025年3期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

同向双螺杆挤出机传动箱输出轴

强度分析及优化

张晓，马永寿，梁晓刚
( 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730060)

摘要 ： 双螺杆挤出机传动部分将高转速低扭矩值通过减速转换成低转速高扭矩值，进而带动螺杆挤出物料向前输送。本文以
SHJ-600 高扭矩同向双螺杆挤出机传动箱箱体的输出轴为研究对象，采用有限元方法进行静力学和疲劳分析，得到了输出轴的变
形量及等效应力应变云图、寿命及安全系数等相关参数，发现输出轴断裂原因为疲劳失效，进而对输出轴的结构和材料进行相应
优化和改进，结果表明优化后的输出轴最大应力降低为原来的 38.8%，安全系数显著提升，优化方案可行可靠并为今后高强度轴
设计与优化提供了思路。
关键词 ： 有限元 ；输出轴 ；静力分析 ；疲劳强度分析
中图分类号 ： TQ330.43 文章编号 ： 1009-797X(2025)03-0050-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.03.012

0 引言 可靠性差以及噪音大等。通过深入分析和研究这些问
挤出机核心技术分传动和挤出模块，传动模块和 题产生的原因和解决方案，可以进一步提高齿轮箱的
挤出模块是其领域内技术创新和更新换代的关键所在 性能和质量，推动挤出机行业的发展和进步。
[1]
。其中传动模块是挤出机的动力源泉，在传动模块 因此，有必要对 SHJ-600 同向双螺杆挤出机传
的设计计算中，要考虑效率、稳定性及可靠性 ；挤出 动箱输出轴进行强度分析及优化。本文利用有限元技
模块由筒体、螺纹元件和芯轴构成。筒体作为物料反 术 [5] ，对传动箱输出轴进行了深入的静力学和疲劳强
应的场所，螺纹元件用来挤压和推送，使其在筒体内 度分析，得到了输出轴的变形量及等效应力应变云图、
完成一系列复杂的反应过程。芯轴位于筒体中心内部， 寿命及安全系数等。根据分析的结果，进一步优化输
为螺纹元件提供支撑和导向作用。 出轴结构设计，增强该部件的可靠性，确保挤出机稳
扭矩分配技术是在一个相对受限的空间内，将动 定高效运行。
力均匀且有效地分配到两根螺杆上 [2] 。不同的扭矩分
配技术，影响齿轮箱的承载能力、甚至整机的寿命和 1 传动箱工作原理
性能 [3] 。为了实现高效的扭矩分配，双螺杆挤出机通 SHJ-600 挤出机传动箱包括主箱体、齿轮、输入
常采用先进的扭矩分配装置。这些装置能够精确地控 轴、输出轴 Ⅰ、输出轴 Ⅱ、轴承、端盖以及盖板等，采
制两根螺杆之间的扭矩分配比例。输出轴也是传动系 用调心滚子轴承。传动箱基本结构如图 1 所示，其中 Ⅰ、
统中重要组成部分。在双螺杆挤出机的工作过程中， Ⅱ、Ⅲ 表示齿轮啮合位置，1~12 表示安装轴承位置。
输出轴需要承受较大的扭矩和冲击载荷 [4] 。 该传动箱为三级减速传动箱。电机功率通过输入
目前广泛应用的螺杆挤出机齿轮箱设计大多是参 轴、中间轴和输出轴的齿轮传动，将扭矩和功率平均
考国外先进技术，尽管这种借鉴在一定程度上推动了 分配到两根输出轴，以相同的转速输出到芯轴上。传
国内齿轮箱技术的发展，但由于在材料选用和制造工
艺上的误差影响因素，国内齿轮箱仍遗留很多问题亟 作者简介 ：张晓（1992-），女，工程师，硕士研究生，主
要从事橡塑机械的研发设计。
待解决，包括冲击力大、功率低、温升高、密封性不好、
项目编号 ：工信部专项 TC220A04W-4
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