本发明涉及挤出机技术领域，特别是涉及一种螺杆驱动系统和挤出机。
背景技术：
螺杆在挤出时，为消除在挤出成型产品上出现的流痕、发麻、焦烧以及欠胶等严重影响产品合格率、质量和能耗的现象，需要在轴向和周向方向上设置产生振动。
现有技术中，为使得螺杆在轴向和周向方向上设置产生振动，一般分别设置轴向振动装置和周向振动装置，这种方式结构复杂，不便于实现；且这种方式的振动强度有限，应用在中大型挤出机时，对于质量较大的螺杆起到的轴向振动效果和周向振动效果均有限。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种结构较为简单、便于实现，且振动强度大，能够适用于中大型挤出机的螺杆驱动系统和应用该螺杆驱动系统的挤出机。
为实现上述目的，本发明第一方面提供一种螺杆驱动系统，包括左锥齿轮、右锥齿轮、中间锥齿轮、第一驱动机构以及第二驱动机构；左锥齿轮用于与驱动螺杆转动的驱动轴同轴设置并驱动所述驱动轴转动；所述左锥齿轮绕第一轴线设置，且所述左锥齿轮上设有用于与所述驱动轴连接的第一配合部；右锥齿轮与所述左锥齿轮同心设置；中间锥齿轮分别啮合于所述左锥齿轮和所述右锥齿轮；所述中间锥齿轮绕第二轴线设置，所述第一轴线和所述第二轴线垂直；第一驱动机构与所述中间锥齿轮连接并用于驱动所述中间锥齿轮绕所述第一轴线公转以带动所述左锥齿轮自转；第二驱动机构与所述右锥齿轮连接并用于通过驱动右锥齿轮和中间锥齿轮控制所述左锥齿轮自转的速度呈周期性变化。
进一步地，所述中间锥齿轮设有多个，多个所述中间锥齿轮绕所述第一轴线环向间隔设置。
进一步地，所述第一驱动机构包括绕所述第一轴线设置的第一转盘、绕所述第一轴线设置的第二转盘、一端连接在所述第一转盘上且另一端连接在所述第二转盘上的筒体，以及用于驱动所述筒体绕所述第一轴线旋转的第一电机；所述第一转盘、第二转盘以及筒体围成容置空间，所述左锥齿轮、中间锥齿轮以及右锥齿轮均设于所述容置空间内，所述中间锥齿轮转动连接在所述筒体的内壁上；所述第一转盘上设有与所述容置空间连通并用于供所述驱动轴穿过的第一通孔。
进一步地，所述第一驱动机构还包括预定锥齿轮；所述第一转盘上设有锥形齿，所述第一转盘上的锥齿轮处于所述筒体的外侧；所述预定锥齿轮与所述第一转盘上的锥形齿啮合；所述第一电机与所述预定锥齿轮连接并通过驱动所述预定锥齿轮以驱动所述筒体旋转。
进一步地，所述右锥齿轮上设有第二配合部，所述第二转盘上设有与所述容置空间连通的第二通孔；所述第二驱动机构包括第二电机和连接在所述第二电机上的第二输出轴，所述第二输出轴穿过所述第二通孔并与所述第二配合部连接。
进一步地，所述第二配合部为多边形孔，所述第二输出轴的端部上设有与第二配合部适配的多边形块，所述第二输出轴的端部嵌于所述第二配合部内。
进一步地，还包括柱体、第一紧固件以及第二紧固件；所述筒体的外侧面上设有弧形槽，所述弧形槽的一侧延伸至所述筒体的一侧端面上，所述弧形槽的另一侧延伸至所述筒体的另一侧端面上；所述第一转盘上设有与所述弧形槽连通的第一过孔，所述第二转盘上设有与所述弧形槽连通的第二过孔；所述柱体嵌设于所述弧形槽内，所述柱体的一端穿过所述第一过孔并通过所述第一紧固件与所述第一转盘固定连接，所述柱体的另一端穿过所述第二过孔并通过所述第二紧固件与所述第二转盘固定连接。
进一步地，所述柱体、第一紧固件、第二紧固件、弧形槽、第一过孔，以及第二过孔分别设有多个；多个所述柱体、第一紧固件、第二紧固件、弧形槽、第一过孔，以及第二过孔一一对应。
进一步地，所述第一配合部为与所述驱动轴的端部形状适配的多边形孔。
本发明实施例一种螺杆驱动系统与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明实施例的螺杆驱动系统，在具体的传动过程中：
首先，第一驱动机构启动，驱动中间锥齿轮绕第一轴线公转，此时，由于中间锥齿轮分别啮合左锥齿轮和右锥齿轮，因此，中间锥齿轮3在第一驱动机构作用下绕第一轴线公转时，不会产生自转，同步驱动左锥齿轮和右锥齿轮向第一方向以相同的角速度旋转，此时左锥齿轮1产生第一个旋转。
而后，第二驱动机构启动，中间锥齿轮在第一驱动机构的作用下向第一方向旋转的状态下，受第二驱动机构的作用，与左锥齿轮产生相对转动，由此，中间锥齿轮在左锥齿轮和右锥齿轮之间的角速度差作用下绕中间锥齿轮自身轴线，即第二轴线，自转，进而驱动左锥齿轮产生第二个旋转。
由此，左锥齿轮最终的旋转速度由第一个旋转和第二个旋转叠加而来，由于第二驱动机构对左锥齿轮施加的第二个旋转呈周期性变化，因此左锥齿轮最终的旋转速度同样产生周期性的变化，通过驱动轴带动螺杆以周期性变化的速度旋转。
螺杆在挤压物料时，物料的输送轨迹呈螺旋状，螺杆的旋转速度产生周期性变化时，物料在沿螺旋状的轨迹输送的速度将产生周期性变化；当物料的输送速度变化率较大时，物料受到的螺杆对其的作用力大小变化率较大，此时螺杆振动物料，物料在沿物料的输送方向上产生振动，该振动能够被分解为轴向振动和周向振动。
本实施例的螺杆驱动系统相比于现有技术，其主要通过调整螺杆的旋转速度，使螺杆的旋转速度产生周期性变化，使得物料的输送速度产生周期性变化，进而实现对物料产生沿物料输送方向的振动，物料能够同时产生轴向振动和周向振动，结构简单，便于实现，振动强度大，能够适用于中大型挤出机。
附图说明
图1是本发明实施例的挤出机的俯视图。
图2是本发明实施例的螺杆驱动系统的俯视图。
图3是本发明实施例的图2中的a处放大图。
图4是本发明实施例的挤出机的另一视图。
图5是本发明实施例的螺杆驱动系统的另一视图。
图6是本发明实施例的螺杆驱动系统中的左锥齿轮、右锥齿轮、驱动轴以及第二输出轴的连接结构图。
图7是本发明实施例的螺杆驱动系统中的左锥齿轮、右锥齿轮、驱动轴以及第二输出轴的另一种连接结构图。
图中，1、左锥齿轮；11、第一配合部；2、右锥齿轮；21、第二配合部；3、中间锥齿轮；4、第一驱动机构；41、第一转盘；411、第一过孔；42、第二转盘；421、第二过孔；43、筒体；431、弧形槽；44、第一电机；45、预定锥齿轮；46、换向部；47、中转轴；48、连接柱；5、第二驱动机构；51、第二电机；52、第二输出轴；6、螺杆；61、驱动轴；7、保护壳；8、台座；9、导向部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明优选实施例的第一方面提供一种螺杆驱动系统，包括如下实施例1至实施例9的实施方式。
实施例1：
请参阅图1至图7，本实施例提供一种螺杆驱动系统，包括左锥齿轮1、右锥齿轮2、中间锥齿轮3、第一驱动机构4以及第二驱动机构5；左锥齿轮1用于与驱动螺杆6转动的驱动轴61同轴设置并驱动所述驱动轴61转动；所述左锥齿轮1绕第一轴线设置，且所述左锥齿轮1上设有用于与所述驱动轴61连接的第一配合部11；右锥齿轮2与所述左锥齿轮1同心设置；中间锥齿轮3分别啮合于所述左锥齿轮1和所述右锥齿轮2；所述中间锥齿轮3绕第二轴线设置，所述第一轴线和所述第二轴线垂直；第一驱动机构4与所述中间锥齿轮3连接并用于驱动所述中间锥齿轮3绕所述第一轴线公转以带动所述左锥齿轮1自转；第二驱动机构5与所述右锥齿轮2连接并用于通过驱动右锥齿轮2和中间锥齿轮3控制所述左锥齿轮1自转的速度呈周期性变化。
本实施例中，使用时，螺杆驱动系统通过驱动驱动轴61进而驱动螺杆6旋转，螺杆6旋转以将物料挤出成型。
在具体的传动过程中：
首先，第一驱动机构4启动，驱动中间锥齿轮3绕第一轴线公转，此时，由于中间锥齿轮3分别啮合左锥齿轮1和右锥齿轮2，因此，中间锥齿轮3在第一驱动机构4作用下绕第一轴线公转时，不会产生自转，同步驱动左锥齿轮1和右锥齿轮2向第一方向以相同的角速度旋转，此时左锥齿轮1产生第一个旋转。
而后，第二驱动机构5启动，中间锥齿轮3在第一驱动机构4的作用下向第一方向旋转的状态下，受第二驱动机构5的作用，与左锥齿轮1产生相对转动，由此，中间锥齿轮3在左锥齿轮1和右锥齿轮2之间的角速度差作用下绕中间锥齿轮3自身轴线，即第二轴线，自转，进而驱动左锥齿轮1产生第二个旋转。
由此，左锥齿轮1最终的旋转速度由第一个旋转和第二个旋转叠加而来，由于第二驱动机构5对左锥齿轮1施加的第二个旋转呈周期性变化，因此左锥齿轮1最终的旋转速度同样产生周期性的变化，通过驱动轴61带动螺杆6以周期性变化的速度旋转。
螺杆6在挤压物料时，物料的输送轨迹呈螺旋状，螺杆6的旋转速度产生周期性变化时，物料在沿螺旋状的轨迹输送的速度将产生周期性变化；当物料的输送速度变化率较大时，物料受到的螺杆6对其的作用力大小变化率较大，此时螺杆6振动物料，物料在沿物料的输送方向上产生振动，该振动能够被分解为轴向振动和周向振动。
本实施例的螺杆驱动系统相比于现有技术，其主要通过调整螺杆6的旋转速度，使螺杆6的旋转速度产生周期性变化，使得物料的输送速度产生周期性变化，进而实现对物料产生沿物料输送方向的振动，物料能够同时产生轴向振动和周向振动，结构简单，便于实现，振动强度大，能够适用于中大型挤出机。
实施例2：
本实施例基于实施例1进行改进，请参阅图1至图7。
所述中间锥齿轮3设有多个，多个所述中间锥齿轮3绕所述第一轴线环向间隔设置。实施时，第一驱动机构4分别驱动多个中间锥齿轮3绕第一轴线公转，保证传动稳定性，使得左锥齿轮1和右锥齿轮2能够稳定绕第一轴线旋转。
优选地，中间锥齿轮3设有两个，两个中间锥齿轮3分别绕第二轴线设置，即，两个中间锥齿轮3环向间隔180°设置。进一步地，两个中间锥齿轮3之间设有连接柱48，所述连接柱48的一端与其中一个中间锥齿轮3转动连接，所述连接柱48的另一端与其中另一个中间锥齿轮3转动连接。
实施例3：
本实施例基于实施例1进行改进，请参阅图1至图7。
所述第一驱动机构4包括绕所述第一轴线设置的第一转盘41、绕所述第一轴线设置的第二转盘42、一端连接在所述第一转盘41上且另一端连接在所述第二转盘42上的筒体43，以及用于驱动所述筒体43绕所述第一轴线旋转的第一电机44；所述第一转盘41、第二转盘42以及筒体43围成容置空间，所述左锥齿轮1、中间锥齿轮3以及右锥齿轮2均设于所述容置空间内，所述中间锥齿轮3转动连接在所述筒体43的内壁上；所述第一转盘41上设有与所述容置空间连通并用于供所述驱动轴61穿过的第一通孔。
本实施例中，第一驱动机构4工作时，第一电机44启动，第一转盘41旋转，由于第一通孔不起装配作用，因此第一转盘41旋转不会对驱动轴61产生影响，第一转盘41旋转后，带动筒体43和第二转盘42旋转，筒体43旋转能够带动中间锥齿轮3绕第一轴线公转，第一驱动机构4实现驱动中间锥齿轮3绕第一轴线公转的效果。
本实施例中，第一驱动机构4中，由于第一转盘41和驱动轴61同轴设置，即第一转盘41与左锥齿轮1同轴设置，第二转盘42与右锥齿轮2同轴设置，能够减小第一驱动机构4设置所需的空间，进而便于第一驱动机构4的设置。
具体地，中间锥齿轮3上设有沿第二轴线设置的第一装配孔，筒体43上设有与第一装配孔连通的第二装配孔，螺杆驱动系统还包括套筒和连接轴；套筒依次穿设在第一装配孔和第二装配孔内，连接轴穿设在套筒内，中间锥齿轮3依次通过连接轴和套筒与筒体43固定连接。
实施例4：
本实施例基于实施例3进行改进，请参阅图1至图7。
第一驱动机构4还包括预定锥齿轮45；所述第一转盘41上设有锥形齿，所述第一转盘41上的锥齿轮处于所述筒体43的外侧；所述预定锥齿轮45与所述第一转盘41上的锥形齿啮合；所述第一电机44与所述预定锥齿轮45连接并通过驱动所述预定锥齿轮45以驱动所述筒体43旋转。
本实施例中，由于第一转盘41与驱动轴61同轴设置，因此本实施例的第一电机44通过锥形齿的相互啮合，向第一转盘41的外围施加驱动力驱动第一转盘41转动，避免第一电机44设置时与驱动轴61产生干涉，提高空间利用率。
进一步地，第一驱动机构4还包括换向部46，第一电机44上连接有第一输出轴，第一输出轴啮合于换向部46，换向部46上连接有中转轴47，预定锥齿轮45设于中转轴47的端部，从而使得第一输出轴能够平行于第一轴线，避免第一驱动机构4与挤出机的其它部件产生干涉，提高空间利用率。
实施例5：
本实施例基于实施例3进行改进，请参阅图1至图7。
所述右锥齿轮2上设有第二配合部21，所述第二转盘42上设有与所述容置空间连通的第二通孔；所述第二驱动机构5包括第二电机51和连接在所述第二电机51上的第二输出轴52，所述第二输出轴52穿过所述第二通孔并与所述第二配合部21连接。
本实施例中，第二转盘42旋转时，由于第二通孔不起装配作用，因此第二转盘42旋转不会对第二输出轴52产生影响，第二电机51驱动时，第二输出轴52与第二转盘42同步转动。
本实施例中，第二转盘42与第二输出轴52同轴设置，即第二转盘42与有锥齿轮通州设置，能够减小第一驱动机构4设置所需的空间，进而便于第二驱动机构5的设置。
进一步地，在一种实施方式中，还包括保护壳7；保护壳7内设有预定空间，第一转盘41、筒体43、第二转盘42、左锥齿轮1、右锥齿轮2以及中间锥齿轮3均处于预定空间内，驱动轴61穿过保护壳7延伸至预定空间内，第二输出轴52穿过保护壳7延伸至预定空间内。
实施例6：
本实施例基于实施例5进行改进，请参阅图1至图7。
所述第二配合部21为多边形孔，所述第二输出轴52的端部上设有与第二配合部21适配的多边形块，所述第二输出轴52的端部嵌于所述第二配合部21内，结构简单且能够保证第二输出轴52与第二转盘42能够同步旋转。
实施例7：
本实施例基于实施例3进行改进，请参阅图1至图7。
螺杆驱动系统还包括柱体、第一紧固件以及第二紧固件；所述筒体43的外侧面上设有弧形槽431，所述弧形槽431的一侧延伸至所述筒体43的一侧端面上，所述弧形槽431的另一侧延伸至所述筒体43的另一侧端面上；所述第一转盘41上设有与所述弧形槽431连通的第一过孔411，所述第二转盘42上设有与所述弧形槽431连通的第二过孔421；所述柱体嵌设于所述弧形槽431内，所述柱体的一端穿过所述第一过孔411并通过所述第一紧固件与所述第一转盘41固定连接，所述柱体的另一端穿过所述第二过孔421并通过所述第二紧固件与所述第二转盘42固定连接。
本实施例中，通过设置柱体、第一紧固件和第二紧固件，能够保证第一转盘41、第二转盘42以及筒体43之间的连接，从而保证第一驱动机构4能够稳定驱动中间锥齿轮3绕第一转轴公转。
实施例8：
本实施例基于实施例7进行改进，请参阅图1至图7。
所述柱体、第一紧固件、第二紧固件、弧形槽431、第一过孔411，以及第二过孔421分别设有多个；多个所述柱体、第一紧固件、第二紧固件、弧形槽431、第一过孔411，以及第二过孔421一一对应，以进一步地保证第一转盘41、第二转盘42以及筒体43之间的连接。
实施例9：
本实施例基于实施例1进行改进，请参阅图1至图7。
所述第一配合部11为与所述驱动轴61的端部形状适配的多边形孔，结构简单且能够保证驱动轴61与第一转盘41能够同步旋转。
本发明优先实施例第二方面提供一种挤出机，请参阅图1至图7，挤出机包括螺杆6、与所述螺杆6同轴连接的驱动轴61，以及实施例1至实施例9任一所述螺杆驱动系统；所述驱动轴61与所述第一配合部11连接；所述螺杆驱动系统通过所述驱动轴61驱动所述螺杆6以周期性变化的速度旋转。
进一步地，在一种实施方式中，挤出机还包括台座8；所述螺杆驱动系统固定在所述台座8上。
进一步地，在一种实施方式中，挤出机还包括导向部9；台座8上设有与导向部9配合的活动部；所述台座8能够在导向部9的作用下沿螺杆6的延伸方向前后移动。在非工作状态时台座8可以前后移动从而方便故障检修或者清洁维护等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
1.一种螺杆驱动系统，其特征在于，包括：
左锥齿轮，用于与驱动螺杆转动的驱动轴同轴设置并驱动所述驱动轴转动；所述左锥齿轮绕第一轴线设置，且所述左锥齿轮上设有用于与所述驱动轴连接的第一配合部；
右锥齿轮，与所述左锥齿轮同心设置；
中间锥齿轮，分别啮合于所述左锥齿轮和所述右锥齿轮；所述中间锥齿轮绕第二轴线设置，所述第一轴线和所述第二轴线垂直；
第一驱动机构，与所述中间锥齿轮连接并用于驱动所述中间锥齿轮绕所述第一轴线公转以带动所述左锥齿轮自转；以及
第二驱动机构，与所述右锥齿轮连接并用于通过驱动右锥齿轮和中间锥齿轮控制所述左锥齿轮自转的速度呈周期性变化。
2.根据权利要求1所述的螺杆驱动系统，其特征在于，所述中间锥齿轮设有多个，多个所述中间锥齿轮绕所述第一轴线环向间隔设置。
3.根据权利要求1所述的螺杆驱动系统，其特征在于，所述第一驱动机构包括绕所述第一轴线设置的第一转盘、绕所述第一轴线设置的第二转盘、一端连接在所述第一转盘上且另一端连接在所述第二转盘上的筒体，以及用于驱动所述筒体绕所述第一轴线旋转的第一电机；
所述第一转盘、第二转盘以及筒体围成容置空间，所述左锥齿轮、中间锥齿轮以及右锥齿轮均设于所述容置空间内，所述中间锥齿轮转动连接在所述筒体的内壁上；
所述第一转盘上设有与所述容置空间连通并用于供所述驱动轴穿过的第一通孔。
4.根据权利要求3所述的螺杆驱动系统，其特征在于，所述第一驱动机构还包括预定锥齿轮；
所述第一转盘上设有锥形齿，所述第一转盘上的锥齿轮处于所述筒体的外侧；所述预定锥齿轮与所述第一转盘上的锥形齿啮合；所述第一电机与所述预定锥齿轮连接并通过驱动所述预定锥齿轮以驱动所述筒体旋转。
5.根据权利要求3所述的螺杆驱动系统，其特征在于，所述右锥齿轮上设有第二配合部，所述第二转盘上设有与所述容置空间连通的第二通孔；
所述第二驱动机构包括第二电机和连接在所述第二电机上的第二输出轴，所述第二输出轴穿过所述第二通孔并与所述第二配合部连接。
6.根据权利要求5所述的螺杆驱动系统，其特征在于，所述第二配合部为多边形孔，所述第二输出轴的端部上设有与第二配合部适配的多边形块，所述第二输出轴的端部嵌于所述第二配合部内。
7.根据权利要求3所述的螺杆驱动系统，其特征在于，还包括柱体、第一紧固件以及第二紧固件；
所述筒体的外侧面上设有弧形槽，所述弧形槽的一侧延伸至所述筒体的一侧端面上，所述弧形槽的另一侧延伸至所述筒体的另一侧端面上；所述第一转盘上设有与所述弧形槽连通的第一过孔，所述第二转盘上设有与所述弧形槽连通的第二过孔；
所述柱体嵌设于所述弧形槽内，所述柱体的一端穿过所述第一过孔并通过所述第一紧固件与所述第一转盘固定连接，所述柱体的另一端穿过所述第二过孔并通过所述第二紧固件与所述第二转盘固定连接。
8.根据权利要求7所述的螺杆驱动系统，其特征在于，所述柱体、第一紧固件、第二紧固件、弧形槽、第一过孔，以及第二过孔分别设有多个；
多个所述柱体、第一紧固件、第二紧固件、弧形槽、第一过孔，以及第二过孔一一对应。
9.根据权利要求1所述的螺杆驱动系统，其特征在于，所述第一配合部为与所述驱动轴的端部形状适配的多边形孔。
10.一种挤出机，其特征在于，包括螺杆、与所述螺杆同轴连接的驱动轴，以及权利要求1至9任一所述螺杆驱动系统；
所述驱动轴与所述第一配合部连接；
所述螺杆驱动系统通过所述驱动轴驱动所述螺杆以周期性变化的速度旋转。
技术总结