CN100551673C - 挤出螺杆、挤出机和轴毂联接 - Google Patents

挤出螺杆、挤出机和轴毂联接 Download PDF

Info

Publication number
CN100551673C
CN100551673C CNB200580037409XA CN200580037409A CN100551673C CN 100551673 C CN100551673 C CN 100551673C CN B200580037409X A CNB200580037409X A CN B200580037409XA CN 200580037409 A CN200580037409 A CN 200580037409A CN 100551673 C CN100551673 C CN 100551673C
Authority
CN
China
Prior art keywords
tooth
outer toothed
toothed portion
screw rod
flank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CNB200580037409XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101052509A (zh
Inventor
P·迪茨
G·舍费尔
I·穆彭德
C·图兰
W·瓦尔特
G·勒杜奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leistritz AG
Original Assignee
LEISTEREDS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LEISTEREDS GmbH filed Critical LEISTEREDS GmbH
Publication of CN101052509A publication Critical patent/CN101052509A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100551673C publication Critical patent/CN100551673C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/67—Screws having incorporated mixing devices not provided for in groups B29C48/52 - B29C48/66
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/256—Exchangeable extruder parts
    • B29C48/2564—Screw parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
    • B29C48/402—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders the screws having intermeshing parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/507—Screws characterised by the material or their manufacturing process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

本发明涉及一种挤出螺杆(11)，它由一螺杆轴(12)和多个可以可拆地套插或套插在所述螺杆轴上的螺杆元件(16a、16b、16c)组成，其中，螺杆轴具有外齿部(16)，而螺杆元件具有与外齿部接合的内齿部(22a、22b、22c)，其中，外齿部和内齿部的齿(28、33)的齿形轮廓是不对称的，其中，相对于挤出螺杆(11)的优选旋转方向(R)，外齿部和内齿部的齿的传递载荷的齿侧(29、34)与旋转轴线(A)的法线(N)成一角度，该角度小于外齿部和内齿部在相应齿上的相对的齿侧(30、35)与法线所成的角度。本发明还涉及一种挤出机和一种轴毂联接。

Description

挤出螺杆、挤出机和轴毂联接
技术领域
本发明涉及一种挤出螺杆，所述挤出螺杆由螺杆轴组成，所述螺杆轴具有多个可以可拆地套装在螺杆轴上或套装在螺杆轴上的螺杆元件，其中，螺杆轴具有外齿部，而螺杆元件具有与所述外齿部接合的内齿部。
背景技术
这种也称为插接螺杆的挤出螺杆是已知的，而且使得挤出螺杆可具有有不同的构造，在所述构造中，可以按照要求的不同，在螺杆轴上按不同的排列顺序布置不同的螺杆元件，其中可能有输送元件、揉捏元件(Knetelement)或混合元件。为了一方面能够进行套插，另一方面能够将运行中所需要的转矩从转矩通过挤出电动机引入其中的螺杆轴传到螺杆元件上，在螺杆轴与螺杆元件之间设置轴毂接合部，也就是说，螺杆轴具有外齿部，而起毂作用的螺杆元件在其孔的内侧具有内齿部，其中，两个齿部彼此啮合。
按照标准DIN 5480、DIN5464或ISO4156，在挤出螺杆中，通常采用渐开线齿形式的轴毂联接。这种形锁合(formschlüssig)的、对称的啮合，使得在可简单地安装和拆卸螺杆元件的同时能够传递大的转矩。
在挤出机中，通常要求尽可能大的功率，这种功率主要在体现在可实现的产量上。这里，在机器设计的范围内，可供使用的转矩—即可有效地通过螺杆轴传至螺杆元件上的转矩、螺杆转速以及由此得到的驱动功率和可供使用的自由螺杆容积是决定性的设计准则。原则上，大的可供使用的转矩是有利的，因为，一方面可实现高的填充度，另外，还可实现较小的平均剪切速度和较低的产品温度。缩短了产品在挤出机中的停留时间，与转矩较小的类似工艺步骤相比，产品负荷(Produktbelastung)整体上较小。总体上，较大的转矩允许有较大的螺杆转速，因而有较大的产量。
但转矩的提高主要通过螺杆轴和螺杆元件的材料特征值和通过由齿部构造确定的元件构形强度来决定，由此最终确定可传递的最大转矩。虽然通过一定的针对材料的后处理还能实现少量的转矩提高，但是，这种提高很小，并且通常还导致高的成本。
提高产量的另一可能性为加大可供使用的容积，所述容积通常用螺杆外径Da与螺杆内径Di之比形式的容积度来描述。例如在按同一方向旋转的双螺杆挤出机中，常见的容积度在1.4至最大1.6的范围内。在轴间距相同时，通过加深螺纹槽(Schneckengang)来加大容积虽然提供改进的拉入和小的剪切，但由于小的能量输入，也只实现较低的材料温度，以便最终可以以提高产量的、高的螺杆转速运行。但此时缺点是，在轴间距相同时，随着容积度的增加，螺杆轴就越来越细，或者螺杆元件的壁变得非常薄。在大的容积度，假设其值＞1.6时，由几何形状导致的情况使得不再能传递大的转矩，这是因为，在转矩从螺杆轴传递至螺杆元件上时所传递的力造成不允许的局部高应力，并最终导致轴毂联接的破坏。
发明内容
由此，本发明的目的是，提供一种挤出螺杆，这种挤出螺杆与上述情况相比得到改进，并通常允许传递很大的转矩，最后，但并非最不重要的是，尤其是在大容积度的螺杆中，允许传递很大的转矩。
为了实现所述目的，按照本发明在前述类型的挤出螺杆中设想，外齿部和内齿部的齿的齿形轮廓(Zahnprofil)是不对称的，其中，相对于挤出螺杆的优选旋转方向，外齿部和内齿部的齿的传递转矩的齿侧与旋转轴线的法线成一角度，该角度分别小于外齿部和内齿部的该齿上相对的齿侧与该旋转轴线的法线所成的角度。
与现有技术不同，本发明推荐使用具有特殊齿侧几何形状的不对称齿部。利用这种不对称的齿部，可以在挤出机的不同使用场合实现明显的转矩提高。本发明以这样的考虑为基础，即挤出螺杆有一突出的优选旋转方向，也就是说，在挤出机运行时，如果应同时输送材料并对其进行加工，则挤出螺杆只沿一个方向转动。相对于此旋转方向，在按照本发明的齿形轮廓中，现在外齿部和内齿部的彼此接合并通过它们从轴的外齿部向毂的内齿部传递转矩的齿侧与旋转轴线的法线有一较小的角。与此相对，相对于轴线法线，不参与转矩传递的相对的齿侧则以明显较大的角度延伸。由于这种不对称性，与只是对称的花键轴齿部相比，按照本发明的齿形轮廓具有宽得多齿根。这种宽的齿根使得可实现明显较大的转矩传递，齿根处可能产生的应力尤其是缺口应力的影响将由此大大变小。由于所选择的、传递转矩的彼此接合的齿侧的斜度，即在前面运行的外齿部齿侧和在后面运行的内齿部齿侧的斜率，传入毂中的径向应力分量也明显减小，而是基本上只或只存在切向应力，这里，该应力分量随着齿侧斜率的加大而加大。由此，明显减小通过受载齿侧传入毂中的扩张力/膨胀力(Spreizkraft)，这将有利于采用对法向应力敏感的材料例如整体硬化的耐磨螺杆元件，而且在没有旋转对称的外轮廓(专门分段地有非常小的壁厚)的毂中，这还对承载性能有非常有利的影响。即，通过按照本发明采用的不对称齿形，可明显改善在传递转矩时产生的应力状况。
不对称齿形的另一特别的优点为，与常用的渐开线齿部相比，可明显提高齿数，由此，可实现较高的承载能力，并同时能传递较大的转矩。如果在常用的渐开线齿部中由于所选的模数迄今设置例如24个齿，则现在当要传递明显较大的转矩时，可以通过相应的模数选择，设置例如36个齿。
由此，与现有技术中单独采用的通常为渐开线齿部形式的对称齿部相比，按照本发明设想的轴毂联接的不对称性可明显地提高由螺杆轴传递至各元件上的转矩。这里，对于任意容积度的螺杆，都可实现这种转矩提高，这是因为，由于载荷和应力优化的齿形轮廓设计，连接区的承载能力根据实际情况得到了优化。即使对于具有较大的容积度的螺杆，即具有Da/Di比＞1.6，对于这种螺杆，由于由较大的螺纹深度得到减小的芯部尺寸或壁厚而得到会限制可传递转矩的几何形状，也可以实现明显的转矩提高，并且即使对于例如为1.65或1.7的容积度时，也可实现迄今为止不能传递的转矩。
在传递转矩的齿侧上较小的角度应在0°与5°之间，也就是说，在0°受载齿侧的情况下，所述角度沿径向朝旋转轴线延伸，并占据非常小的最大为5°的角。较大的角度应当在45°和15°之间。为了进一步优化，较小的角度应当在0°和2°之间，而较大的角度则在25°与35°之间。具体的、特别有利的齿侧几何形状设想为，较小的角度为0°，而较大的角度为30°，也就是说，当前受载齿侧与旋转轴线垂直，而相对的齿侧则与旋转轴线成30°的角。如在少见的特殊情况下为了使卡死的螺杆可以自由转动所要求的那样，在规定的45°～15°的基本区间内尤其是30°左右的接合角使得可以特别有利地使螺杆反向旋转。这里，如在常用的、由于其对称性通常能够沿两个方向具有相同的传递能力的并且通常在两侧都设置30°的齿侧的DIN 5840渐开线啮合那样，30°的齿侧使得能够实现接近相同的转矩传递。在此处应当指出，当然，每个包含在所给出的最大区间中的中间角度，这里也作为本发明的重要内容看作是公开的，尽管并没有明确提到每个角度的值。
考虑到最佳的力矩传递，如还有特别要使在0°受载齿侧时接近零的扩张力或径向力为最小，一种有利的本发明实施形式设想，将彼此相对的齿侧段，包括受载侧和背侧，都设计成平面的。此处，“平面”一词既可以理解为平的，也可以在合理的情况下理解为极小程度的球面。对于外齿部或内齿部的齿顶形状时，这同样适用，它们同样也可以基本是平面的。
本发明的一种特别有利的改进方案设想，在内齿部和/或外齿部的齿顶上，设置这样成形和/或定位的凹座，即，在必要时分别承受载荷的齿侧上留下一齿段。此时，内齿部和/或外齿部的齿顶在表面上通过至少一个凹座这样在表面上形成成型部，即，以使在相应传递转矩的齿侧上留下一突出部或齿段，所述齿段下降至与其相邻的凹座中，最好通过在缺口应力上有利的圆角来下降。由此，可以使形式为彼此接合的、传递载荷的齿侧区中的边缘压力升高的效应最小化。由于留下的齿段或升高部可略微地塑性流动，可以实现在这里产生的力或压应力的降低。也就是说，通过相应的成型部，可以在这里提供与常见的齿截面相比较软的、可以塑性化的区域，该区域用于减少应力。所述在齿顶上的成型部可优选设置在螺杆元件的内齿部上，这是因为，在传递转矩时，最大压应力在传递转矩的齿侧的区域内在朝齿顶露出/悬置的角部处产生。为了优化应力状况，可根据按照本发明设想的成型部有利地降低该应力峰值。这里合理的是，凹座应从成较大角度的齿侧出发，基本平面地沿朝另一齿侧的方向延伸。即，在齿顶上形成一种过渡至与其相比较高的齿段内的平台(Plateau)。所形成的平台地与基本也是平面的齿顶相同当然依从相应元件位置处的外圆半径或内圆半径变化，即同时也可以根据半径略微弯曲。
在现有技术中，对于对称的齿形轮廓，通过通常在齿底处的非常尖锐的齿根倒圆产生的大的缺口作用或缺口应力以及由此引起的极度的载荷过高进一步形成限制转矩传递的核心问题。虽然在ISO 4516中规定了完全齿根倒圆，但是，由于明显减少了轴的芯部横截面或元件壁的横截面，它是有缺点的。这里，ISO 4156和类似的标准规定了不变的倒圆半径。由此，在现有技术中无论如何都限制了可传递的转矩的提高。
与之相反，本发明设想，完全利用优化的半径变化对外齿部和内齿部的齿底进行倒圆。由于齿侧的位置，在按照本发明的不对称的齿形轮廓中，这可以毫无问题地实现。于是，即使是完全倒圆，轴的芯部横截面以及还有元件芯部横截面也只是不明显地减小，这是因为，齿根由于不对称性而较宽，变化的倒圆半径不会引起或只引起其余的横截面极小的减小。此处，这样的情况也起特别的作用，即齿数可明显地加大，同时还可以减小齿距。此时，外齿部的齿底的半径可在0.35m与0.45m之间，尤其是为0.4m，而内齿部的齿底的半径可在0.3m与0.4m之间，尤其是为0.35m。当然，相应选择的半径取决于轴的直径或毂的直径以及所选的模数。
此外，这样来选择外齿部和内齿部的模数/模量(Modul)，即，至少是外齿部的齿至少在齿顶区为弯曲弹性的。至少在齿的上部区域内的轻微弯曲弹性有如下的优点，即齿可以较好地与配对件相匹配。由于不对称，齿宽朝顶部逐渐降低，由此，必要时在利用也存在于齿根区的部分塑性变形的情况下，可以在相应的大模数时实现必然小的弯曲弹性，以用于在齿顶区改进容许偏差(abweichungstolerant)的性能。由于不对称而本来就可以选择得较大的模数与所述弯曲弹性相结合可提供还要高的承载能力，以大大提高可传递的转矩以及优化齿部之间的形锁合。
如果按照本发明的挤出螺杆通过齿段顶部具有径向对中部(Durchmesserzentrierung)，则可以得到进一步的改进。当对同心度容差有特别要求时，可以采用径向对中部。
最后可以设想，螺杆轴至少在外齿部区由可塑性化的材料组成，而螺杆元件至少在内齿区则与其相比较硬。这使外齿部能与其配对件有一定的塑性适配，并因此改善轴毂联接的形锁合和传递性能。
除了挤出螺杆本身，本发明还涉及一种挤出机，它包括一个或多个前述类型的挤出螺杆。所述挤出机可以是单螺杆挤出机，或是同向或反向运行的双螺杆挤出机，或是多轴挤出机。在不同的挤出机类型中都可以相同地实现利用按照本发明的挤出螺杆得到的优点。尤其是在采用按照本发明的挤出螺杆的情况下，可以实现具有很高的容积度＞1.6，即例如1.65～1.7的大功率挤出机，它允许传递非常大的转矩，或实现大的比转矩密度Md/a3(Md＝转矩，a＝轴间距离)以及高的转速，因为轴毂联接在转矩传递和所产生的压应力和缺口应力上得到了优化。
除了包含按照本发明的不对称轴毂联接的挤出螺杆外，本发明还一般地涉及这种轴毂联接，其中，轴具有外齿部，而毂具有与外齿部接合的内齿部。所述轴毂联接的特征在于，外齿部和内齿部的齿的齿形轮廓为不对称的，其中，相对于轴的优选旋转方向，外齿部和内齿部的齿的传递转矩的齿侧与旋转轴线的法线所成的角度小于外齿部和内齿部相应齿上的相对齿侧的角度。如上所述，齿的这种不对称允许沿优选旋转方向传递较大的转矩。按照本发明的轴毂联接或轴毂装置的其它优点可由从属权利要求中得到。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节从下面描述的实施例并参考附图得出。其中：
图1示出一挤出机的原理图，
图2以插接式挤出螺杆的分解视图示出一原理图，
图3示出通过两个处于彼此安装的位置的按照本发明的挤出螺杆的剖视图，该螺杆在工作时同向旋转并彼此啮合，
图4示出螺杆轴的外齿部的放大的图示，
图5示出螺杆元件的内齿部的放大的图示，以及
图6示出两个彼此接合的齿的图示。
具体实施方式
图1示出具有带后接的传动装置3的电动机2和挤出缸4的挤出机，该挤出缸由多个缸段5组成，在所示实施例中，在挤出缸的内部在相应的孔中接纳两个挤出螺杆，所述螺杆通过传动装置3驱动，螺杆通过未详细示出的、但是公知的联接器与传动装置连接。该挤出机例如是同向旋转挤出机。挤出缸4与所有必需的、铺设在相应的标准构件中的冷却剂管路、供电和控制线路一起组装在托架7上，该托架又支承在机座9的壁8上。冷却剂装置和供电装置以及控制装置设置在供电及控制柜10中，通过这些装置对各部件进行供电。这种挤出机的构造是公知的。
如上所述，在由多个彼此可拆地连接的缸段5组成的挤出缸的内部布置两个挤出螺杆。所述挤出螺杆是所谓的插接螺杆，这种螺杆可以考虑要加工的材料或要制造的产品专门构造或配置。必要时可将所述螺杆从挤出缸4中取出。
图2以原理图的形式示出一挤出螺杆11，它包括一轴12，该轴在其后面的较粗的端部处一方面具有第一外齿部13，通过该外齿部所述轴可与传动装置3驱动地接合。一具有外齿部16的轴段15连接在止挡轴环14上。根据要加工的材料或要制造的产品，可在所述轴段15上套插或穿上各种单独的螺杆元件并使其支承在止挡轴环14上。图2示例性地示出三个螺杆元件16a、16b和16c。螺杆元件16a例如可以是输送元件，该元件具有螺纹17，其中，在螺纹槽中输送材料。螺杆元件16b例如可以是同样具有螺纹18的机械元件，但是它具有通孔19。最后，螺杆元件16c可以是揉捏元件，它有相应的揉捏段20。通过这种揉捏元件以高的能量输入处理待加工的材料并根据应用场合例如使其塑性化或熔化。
为了套插在轴段15上，每个螺杆元件16a、16b、16c都具有一中心孔21a、21b、21c，在孔的内侧，即在毂上，分别设置内齿部22a、22b、22c，螺杆元件利用所述内齿部套插在轴段15的外齿部16上，从而内齿部与外齿部彼此接合。这是一种形锁合的轴毂联接，下面将对其进行详细说明。
图3示出两个按照本发明的挤出螺杆23a、23b，它们平行并排地示出，如在挤出缸4中彼此相对定位的那样。螺杆轴24a、24b彼此隔开一轴间距a。此外还示出螺纹外径Da和螺纹底部处的螺纹内径Di。从比值Da/Di得到螺杆或挤出机的容积度，其中，容积度是挤出机的一个特征量。
此外还示出各轴24a和24b的外齿部25a和25b以及在各自的螺杆元件27a和27b的毂上的内齿部26a和26b。如图3所示，所述齿部分别是不对称的齿形轮廓，这种齿形轮廓是专门针对挤出螺杆23a、23b确定的优选旋转方向设计的，该优选旋转方向用两个用R表示的箭头示出。按照本发明的齿部几何形状的细节由图4和5得出。
图4用放大的细部视图的形式示出来自螺杆轴24a的外齿部25a的局部，其中，对于轴24b的齿当然适用同样的结构。齿28用细部视图示出。相对于优选旋转方向R，每个齿28具有一在前的齿侧29，该齿侧与螺杆元件上的内齿部的相应齿侧共同作用或与其接合。相对地是齿28在后的后齿侧30，在沿优选旋转方向运动时，该后齿侧距离内齿部的相应地相对的齿侧通常具有在小于百分之一毫米的范围内的最小间距(侧隙)。
按照本发明的不对称齿形轮廓的特点在于，在前的传递转矩或传递载荷的、至少在其上部到自由的齿顶的区域内设计成平面的齿侧29相对于螺杆轴的旋转轴线A的法线N成0°的角。即，齿侧29在传递载荷的、与相对的齿侧接合的区域内是沿旋转轴线A的径向延伸的。
与此不同，在后的齿侧30与旋转轴线A的法线N成30°的角α。该齿侧30直到至齿底的过渡部是平面的。可以看出，由于这种布置，形成非常宽的齿根Z，因此所述齿侧朝齿底31相互逐渐分开。此外齿底31是完全倒圆的，由于齿根Z的宽度以及由此朝轴的芯部变狭的齿间空间，这是可以实现的。圆角半径r例如为0.35m。齿顶32本身在所示实施例中基本为平面的，它只对应于外齿的外径略成拱形。
在图5中示出的螺杆元件27a的内齿部26a的齿形轮廓以类似的方式设计，其中，相应的构型当然也适用于内齿部26b。此处还示出齿33，其中，每个齿33具有相对于优选旋转方向R在后的、传递转矩或传递载荷的齿侧34，该齿侧在这里与螺杆轴的旋转轴线A的法线N也成0°的角。相对的、沿优选旋转方向R在前的齿侧35在这里也与旋转轴线A的法线N成30°的角α。这就是说，每个齿侧的角度位置一致地对应于外齿部，这使得可以实现良好的形锁合，其中，相应的齿侧在这里当然在贴合区域也设计成平面的。
与常用的对称的花键轴齿部相比，这里还得到非常宽的齿根Z，如上所述，这要归因于朝齿底相互分开延伸的齿侧。齿底36同样完全倒圆，这里半径r约为0.4m。能完全倒圆的可能性这里也是由于非常宽的齿根Z和由此形成的变窄的齿底36。对于螺杆轴和螺杆元件，完全倒圆都有利地导致各自的芯部横截面只是很小地减小。这就是说，在按照本发明的齿形中，可以充分利用由倒圆引起的、在缺口效应上的特别的好处。
与外齿部的齿顶32不同，在内齿中，齿顶37设有成型部。设有凹座38，该凹座从成30°的角的在前齿侧35朝0°的在后受载齿侧34延伸，但是通过一圆角终止，从而留下一朝齿侧34延伸的齿段39。这种通过去除材料产生的齿段39使得可通过齿段材料的塑性流动强烈地减少在传递转矩时特别是在该区域内产生的压应力。由此，由于应力减小，可以有利地使该区域内的边缘压力过高效应最小化。
图6用原理图的形式示出两个彼此接合的齿。螺杆轴24a沿优选方向R旋转，以便实现从0°齿侧29向0°齿侧34的转矩传递。可以看出，由于其平面性和其在所有位置都相同的角度，两个齿侧以大的面积彼此帖靠，从而减少了单位面积压力。单位面积压力的减小也是有用的，这是因为，由于不对称的齿形轮廓相应齿部的齿数可大大提高，也就是说，与类似的对称标准齿形相比，模数/模量可以由于齿形轮廓的不对称而选择(得较小)。
通常0°齿侧允许产生热膨胀，该膨胀最好沿径向平行于受载齿侧作用。此时，还可以进一步无间隙地传递转矩，因此，按照本发明的不对称的齿形轮廓还适用于温度交变负荷。此外，0°齿侧导致毂即螺杆元件的内齿部中的扩张力最小化。这样，由于齿侧的相互位置，几乎只有切向力被导入内齿部相应的齿中，但如常用的花键轴齿形轮廓的情形那样，没有径向力。这使得还可以在内齿部的区域内采用对法向应力敏感的材料，例如整体硬化的耐磨材料，或者采用陶瓷元件。由于扩张力的最小化，尤其在具有有很小的壁厚时，可有利地对毂的承载性能产生影响。
相应齿底31或36中的相应倒圆起特别有利的作用。在每个受载的齿侧29和43至齿底的过渡部处产生最大的应力，因而产生最大的缺口效应。但是，由于完全的齿根倒圆，通过齿底中优化的几何形状，可以明显地减少缺口效应，而且，由于因为齿的中间空间变狭而较小的倒圆半径，同时还留下足够大的轴芯部横截面或螺杆元件上相应的横截面。与具有非常宽的齿中间空间和从齿至齿底非常强烈的过渡部的花键轴不同，由于完全倒圆，高应力的区域比较小，这个区域在图6中示例性地由虚线L1示出。
如上所述，通过齿段39可以实现在所述边缘区域中产生的压应力的减小。由于齿段的塑性性能，压应力被转移，如线L2示出的那样，在齿段39朝凹座38的过渡部内形成一应力中心。
按照本发明的不对称齿形轮廓的另一个优点在于，齿至少在齿顶的上部区域内略有弯曲弹性，因为如图所示，从齿根至齿顶明显地变窄。因此，必要时在利用齿根区的小的部分塑性变形的情况下，弯曲弹性有助于改进容许偏差上的性能。这就是说，由于此弯曲弹性而存在这样的可能性，即在传递转矩时，与对应支承件即内齿部的齿相匹配或补偿可能的容差。通常，尤其是在内齿硬得多，有时用特殊的方式进行表面处理的时候，特别如此。为此，优选选择具有较大的拉伸屈服限性能的螺杆轴材料，这使得即使对于动态载也有高的持久强度。此外，转矩的提高通常例如通过对齿部分以及在外齿部和内齿部的区域内进行喷丸、补充滚压(Nachrollen)、冷轧等来实现。
总之，按照本发明的挤出螺杆或按照本发明的不对称齿形轮廓提供这样的可能性，即可以传递比类似的对称齿形轮廓高得多的转矩，这是从按照本发明的齿形轮廓形状得到的。因此，建议了一种在缺口效应还有压应力上得到优化的几何形状。另一个优点在于存在这样的可能性，即明显地加大齿数，这同样具有有助于提高可传递的转矩的可能性。最后还有这样的特别的优点，即在采用按照本发明的齿形轮廓的情况下，第一次实现了这样的可能性，即，即使在螺杆或挤出机具有处于超过比值Da/Di＞1.6，即例如1.66、1.68或1.70或更大的范围内的非常大容积度的设计情况下，也能提供大的转矩。这使得按照本发明的挤出机的功率效率提高至迄今未能实现的生产量。

Claims (26)

1、挤出螺杆，它由螺杆轴和多个可拆地能够套插或套插在该螺杆轴上的螺杆元件组成，其中，所述螺杆轴具有外齿部，所述螺杆元件具有与外齿部接合的内齿部，其特征为，所述外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的齿(28、33)的齿形轮廓是不对称的，其中，相对于挤出螺杆(12、23a、23b)的优选旋转方向(R)，外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的齿(28、33)的传递转矩的齿侧(29、34)与旋转轴线(A)的法线(N)成一较小的角度，该角度分别小于外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的该齿(28、33)上相对的齿侧(30、35)与旋转轴线的法线所成的较大的角度，所述较小的角度在0°与5°之间，而所述较大的角度在45°和15°之间。
2、如权利要求1的挤出螺杆，其特征为，所述较小的角在0°与2°之间，而所述较大的角在25°和35°之间。
3、如权利要求2的挤出螺杆，其特征为，所述较小的角为0°，而所述较大的角为30°。
4、如前述权利要求之一的挤出螺杆，其特征为，外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的彼此相对的齿侧段是平面的。
5、如权利要求1至3之一的挤出螺杆，其特征为，外齿部和/或内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的齿顶(32、37)基本上是平面的。
6、如权利要求1至3之一的挤出螺杆，其特征为，内齿部(22a、22b、22c、26a、26b)和/或外齿部(16、25a、25b)的齿顶(32、37)设有这样成形和/或定位的凹座(38)，即，相应的承受载荷的齿侧(29、34)上留下一齿段(39)。
7、如权利要求6的挤出螺杆，其特征为，所述凹座(38)从成所述较大的角度的齿侧(30、35)出发，基本上平面地朝另一齿侧(29、34)的方向延伸。
8、如权利要求1至3之一的挤出螺杆，其特征为，外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的齿底(31、36)被倒圆。
9、如权利要求8的挤出螺杆，其特征为，外齿部(16、25a、25b)的齿底(31)中的半径(r)在0.35m至0.45m之间，内齿部(22a、22b、22c、26a、26b)的齿底(36)中的半径(r)则在0.3m和0.4m之间。
10、如权利要求9的挤出螺杆，其特征为，外齿部(16、25a、25b)的齿底(31)中的半径(r)为0.4m，内齿部(22a、22b、22c、26a、26b)的齿底(36)中的半径(r)为0.35m。
11、如权利要求1至3之一的挤出螺杆，其特征为，这样来选择外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的模数，即，至少使外齿部(16、25a、25b)的齿(28)至少在齿顶区(32)为弯曲弹性的。
12、如权利要求1至3之一的挤出螺杆，其特征为，所述螺杆轴(12、24a、24b)至少在外齿部(16、25a、25b)的区域内由可塑性化的材料组成，而螺杆元件(16a、16b、16c、27a、27b)至少在内齿部(22a、22b、22c、26a、26b)的区域内比上述区域硬。
13、包括一个或多个如前述权利要求之一的挤出螺杆(11、23a、23b)的挤出机。
14、如权利要求13的挤出机，其特征为，在采用两个或多个的挤出螺杆(11、23a、23b)时，挤出螺杆(11、23a、23b)同向或反向旋转。
15、轴毂联接结构，在该轴毂联接结构中，轴具有外齿部，而毂具有与所述外齿部接合的内齿部，其特征为，所述外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的齿(28、33)的齿形轮廓是不对称的，其中，相对于挤出螺杆(12、23a、23b)的优选旋转方向(R)，外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的齿(28、33)的传递转矩的齿侧(29、34)与旋转轴线(A)的法线(N)成一较小的角度，该角度分别小于外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的该齿(28、33)上相对的齿侧(30、35)与旋转轴线的法线所成的较大的角度，所述较小的角度在0°与5°之间，而所述较大的角度在45°和15°之间。
16、如权利要求15的轴毂联接结构，其特征为，所述较小的角度在0°与2°之间，而所述较大的角度在25°和35°之间。
17、如权利要求16的轴毂联接结构，其特征为，所述较小的角为0°，而所述较大的角为30°。
18、如权利要求15至17之一的轴毂联接结构，其特征为，外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的彼此相对的齿侧段是平面的。
19、如权利要求15至17之一的轴毂联接结构，其特征为，外齿部和/或内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的齿顶(32、37)基本上是平面的。
20、如权利要求15至17之一的轴毂联接结构，其特征为，内齿部(22a、22b、22c、26a、26b)和/或外齿部(16、25a、25b)的齿顶(32、37)设有这样成形和/或定位的凹座(38)，即，相应的承受载荷的齿侧(29、34)上留下一齿段(39)。
21、如权利要求20的轴毂联接结构，其特征为，所述凹座(38)从成所述较大的角度的齿侧(30、35)出发，基本上平面地朝另一齿侧(29、34)的方向延伸。
22、如权利要求15至17之一的轴毂联接结构，其特征为，外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的齿底(31、36)被倒圆。
23、如权利要求22的轴毂联接结构，其特征为，外齿部(16、25a、25b)的齿底(31)中的半径(r)在0.35m至0.45m之间，内齿部(22a、22b、22c、26a、26b)的齿底(36)中的半径(r)则在0.3m和0.4m之间。
24、如权利要求23的轴毂联接结构，其特征为，外齿部(16、25a、25b)的齿底(31)中的半径(r)为0.4m，内齿部(22a、22b、22c、26a、26b)的齿底(36)中的半径(r)为0.35m。
25、如权利要求15至17之一的轴毂联接结构，其特征为，这样来选择外齿部和内齿部(16、25a、25b、22a、22b、22c、26a、26b)的模数，即，至少使外齿部(16、25a、25b)的齿(28)至少在齿顶区(32)为弯曲弹性的。
26、如权利要求15至17之一的轴毂联接结构，其特征为，所述螺杆轴(12、24a、24b)至少在外齿部(16、25a、25b)的区域内由可塑性化的材料组成，而螺杆元件(16a、16b、16c、27a、27b)至少在内齿部(22a、22b、22c、26a、26b)的区域内比上述区域硬。
CNB200580037409XA 2004-09-03 2005-08-19 挤出螺杆、挤出机和轴毂联接 Active CN100551673C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004042746A DE102004042746B4 (de) 2004-09-03 2004-09-03 Extruderschnecke
DE102004042746.1 2004-09-03
EP05012696.0 2005-06-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101052509A CN101052509A (zh) 2007-10-10
CN100551673C true CN100551673C (zh) 2009-10-21

Family

ID=35431896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB200580037409XA Active CN100551673C (zh) 2004-09-03 2005-08-19 挤出螺杆、挤出机和轴毂联接

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1632331B1 (zh)
CN (1) CN100551673C (zh)
AT (1) ATE390266T1 (zh)
DE (2) DE102004042746B4 (zh)
ES (1) ES2303656T3 (zh)
PL (1) PL1632331T3 (zh)
PT (1) PT1632331E (zh)
RU (1) RU2354553C2 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011112148B4 (de) 2011-09-01 2015-12-24 Kraussmaffei Berstorff Gmbh Extruder und Verfahren zum Herstellen eines Extruders
RU2482357C1 (ru) * 2012-02-02 2013-05-20 Денис Николаевич Мендрух Зубчатое колесо
RU2541657C2 (ru) * 2013-06-26 2015-02-20 Государственное научное учреждение Дальневосточный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ДальНИИМЭСХ Россельхозакадемии) Шнековый экструдер
DE102015005790A1 (de) 2015-05-10 2016-11-10 Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Schnecke zum Einsatz in einem Extruder, Verfahren zum Umrüsten einer Schnecke und Extruder
DE102015006479A1 (de) 2015-05-22 2016-11-24 Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Schnecke zum Einsatz in einem Extruder sowie Extruder
DE102016011978A1 (de) 2016-10-10 2018-04-12 Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Schnecke zum Einsatz in einem Extruder und Extruder
DE102017007117A1 (de) 2016-10-18 2018-04-19 Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Schnecke zum Einsatz in einem Extruder und Extruder
DE102017100944B4 (de) * 2017-01-18 2020-10-01 Leistritz Extrusionstechnik Gmbh Nabenbauteil für eine Welle-Nabe-Verbindung, Welle-Nabe-Verbindung, sowie Verfahren zur Herstellung eines Nabenbauteils
CN112223720A (zh) * 2020-09-28 2021-01-15 南京卓越挤出装备有限公司 一种高槽深螺纹元件

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE6942658U (de) * 1969-03-18 1970-04-09 Spinnerei Karl Marx Veb Vorrichtung zum automatischen fadenumlegen zwischen zwei koxial angeordneten spulkoerpern
US5304000A (en) * 1993-07-28 1994-04-19 Apv Chemical Machinery Inc. Methods of constructing paddle and shaft assemblies for twin screw mixer and/or processors and the resulting apparatus
DE4426441A1 (de) * 1994-07-26 1996-02-01 Werner & Pfleiderer Zwei-Wellen-Schneckenmaschine, insbesondere Zwei-Wellen-Extruder
JPH08326768A (ja) * 1995-05-29 1996-12-10 Toshiba Mach Co Ltd スプラインおよび多軸押出機の回転エレメント用スプライン
US6116771A (en) * 1999-02-05 2000-09-12 Krupp Werner & Pfleiderer Corporation Multi-shaft extruder screw bushing and extruder
JP3718188B2 (ja) * 2002-07-10 2005-11-16 株式会社日本製鋼所 二軸樹脂混練押出機における歯の構造

Also Published As

Publication number Publication date
EP1632331A1 (de) 2006-03-08
DE502005003429D1 (de) 2008-05-08
DE102004042746A1 (de) 2006-03-23
ATE390266T1 (de) 2008-04-15
PT1632331E (pt) 2008-06-23
EP1632331B1 (de) 2008-03-26
DE102004042746B4 (de) 2008-03-27
RU2007112118A (ru) 2008-10-10
CN101052509A (zh) 2007-10-10
PL1632331T3 (pl) 2008-08-29
ES2303656T3 (es) 2008-08-16
RU2354553C2 (ru) 2009-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100551673C (zh) 挤出螺杆、挤出机和轴毂联接
CN101300120B (zh) 多轴挤出机
CN101713447B (zh) 由冠形齿轮和小齿轮组成的齿轮对及差动补偿传动装置
US8678637B2 (en) Extruder screw, extruder and shaft-hub connection
CN110030330B (zh) Ww-ngwn差动式多联行星减速器
CN103154578A (zh) 齿轮和无间隙的齿轮传动装置
CN202149153U (zh) 一种传动轴端面齿突缘叉
CN201795023U (zh) 棘齿轮
CN111416500B (zh) 磁齿轮装置
CN207535676U (zh) 一种电动汽车双电机结构
CN107100961A (zh) 一种功率二分支分汇流传动系统
CN112024633B (zh) 一种复合蜗杆成型方法及其制得的复合蜗杆
CN211423201U (zh) 增程式电动汽车联轴器
CN209344990U (zh) 一种调磁环
CN209344981U (zh) 用于磁齿轮装置的调磁环
CN202926996U (zh) 适用于柴油机的传动齿轮
CN208138303U (zh) 一种装载机用前桥支撑轴
CN207339556U (zh) 电机减速器一体机
CN2752533Y (zh) 一种传动轴端齿突缘叉
CN201110318Y (zh) 轴与轴的连接结构
CN218598755U (zh) 一种差速器及车辆
CN2899941Y (zh) 研磨机的无螺栓衬板
CN209184462U (zh) 磁齿轮装置的调磁环
CN214945685U (zh) 一种增加力传递强度的阶梯轴轮系结构
CN209344982U (zh) 调磁环

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: LUMSTAR LEEDS COMPACTION TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: LEISTEREDS GMBH

Effective date: 20110328

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20110328

Address after: Nuremberg

Patentee after: Leistritz AG

Address before: Nuremberg

Patentee before: Leistereds GmbH