塑料机械知识—-单螺杆挤出机的结构

挤出机的结构2．1单螺扦挤出机的结构单螺杆挤出机的结构组成，有挤压系统、加料系统、传动系统、加热冷却系统和控制系统五大部分组成。大要零件位置名称见图2—1(1)挤压系统挤压系统中螺杆和机筒是主要零件，另外还有分流板和过滤网配合工作，其功能就是把投人到机简中的粉体或粒状料，在螺杆转动和机简温度的作下，塑化成熔融状态，挤山成型制品。(2)传动系统传动系由电屯动机、皮带轮、减速箱和螺杆的轴承座等部件组成它们之间的联动，驱动螺杆在机筒内旋转，保证螺杆有一定的转动扭矩和相稳定的转速：(3)加料系统加料系统中有料斗、加料器和上料设备。二者协调配合工作作，保证加料器在料斗中定时、定量的向机筒内供料。(4)加热冷却系统加热系统是按工艺要求，给机筒一定的热量装置。冷却系统是降低机筒温度的装置这两个部分间断性的工作，控制稳定机简的各部位在工艺给定的温度范围内。(5)控制系统控制系统按工艺条件要求、控制挤出机的电动机转速和加热冷却系统工作，执行工艺条件规定的各参数。保证挤比机生产正常、稳定地进行工作。[塑料挤出机及制品生产故障与排除]2．1．1挤压系统挤压系统主要由螺杆和机筒组成：拉挤出机的不同用途，挤压系统可配置排气装置、调压装置、换网装置、多机头用挤出分流装置、还有静态混合器和计量泵等。2．1．1．1螺杆螺朴是挤压系统中的主要冬件它的各部分几何形状的变化．直接影响螺仔的引：作忻能效果。对期料制品的产量和质量，都省非常重大影响。1、螺杆的T作性能指标评定(1)型化质贵按专业标渺规定制造的挤出帆，挤塑今扩：的塑料制品巴应是符合质量标准。螺杆处挤烟土严影响产品质量的关键冬件，物料的混介质虽、印化的是否均习、柳树的径向温差是否较小、压力红均衡、能量消托些比较低、／4：严令的提高，这边都受螺杆上作质数的影响、(2)比流量这个比值大，说明这d1螺杆的塑化能力强t量的单仆为(Ldll)／(r／min)(3)比功率这个价小，说明小广；问佯质量的朗料制品消耗少．比功率的单价为kW／(岭h)。、(4)1ijd州：指螺杆能食道应挤竣4；问的竣料，能在不问塑料制品机头队力下[．作。(5)经济性制造机械加工比较容易，工作寿命比较长c2．螺杆的选用原则(I)校塑料的制品种类选择塑料的种类很多，有结晶型和非结晶型．它们在被挤那牛产制品时，对温度条件要求及本身的粘度、稳定性和流动性能都有差别。所以，生产不同种类塑料制品时，应该选样不问类型螺杆。(2)机头模具的阻力对螺杆结构尺寸的影响螺杆螺纹的均化段的螺槽深浅与机头阻力大小要匹配选取，机头阻力大，这段螺纹槽要浅些；反之，当阻力小时，螺槽就府深一些。对于排气式挤出机，要求朔二阶螺杆的均化段螺槽深度要比第一阶螺杆的均化段螺纹槽要深此，否则排气口处易溢料。(3)技挤出机的川途选择4＼同用途的挤出机，根据工作性质和挤塑塑料品种来选pl螺杆。如果只崩1：种塑料制死的挤出．可按该螺料产品的要求，门伯专用螺杆挤出视。如果挤出机要挤绍不向材料的多种制品时．就应考虑选用的螺仟有较大的通用件；3．螺杆的分类按照螺杆的结构和螺杆螺纹部分的几何形状，RJ分为普通螺仟、新型螺杆和排气螺仟‘：(1)普通螺扑普通螺杆挤出机足EI刷‘泛应用的挤出机，能挤塑粉料和粘料c这种螺秆螺纹部分可分为加料段、翅化段和均化段。普通螺扦与新则螺仟比较，有许多)T；足之处，有逐渐被新型螺仟取代的趋势普通煤扦按炽趴和螺槽探泼，义可分为等螺纹处不等深螺杆、等螺槽深木等螺纹距螺杆训不等螺纹gF不等螺纹深嫁杆。(2)新型螺扦与普通螺扑比较，就是在螺杆的不向部位上设冒71F螺纹几件(恢阅销订)，以改进塑料的混合、熔融塑化质量和缩短挤塑生产时[1d。(3)排气螺仟在挤塑物料的过程47．为能够排除物料中的空气、挥发物气体印水蒸气，W专门设计的蝶杆‘，4．普通螺杆的结构利各部位几何尺寸的确定(1)普通螺杆的螺纹类型普通螺杆的螺纹形式有多种，见图2—2‘、有螺纹队不相等型螺杆、螺纹距相等但螺槽深不相等型螺杆，还有螺纹槽深逐渐变化相突然变化型螺杆等。0螺纹距不相等螺杆。这种螺杆的螺纹趴不相等，在一根螺朴上：不同的功能段有不同的螺距。一根螺树：的螺纹距不相等，在机械0螺纹距不相等螺杆。这种螺杆的螺纹趴不相等，在一根螺朴上：不同的功能段有不同的螺距。一根螺树：的螺纹距不相等，在机械加工小比较困难。所以，这种螺杆应用较少。③螺纹距相等但螺纹槽诛不相等螺杆。螺纹距相等但螺纹槽深不相等的螺杆应用比较多。因为这种螺杆的机械加工较容易。这种螺杆的螺纹深度变化又分两种，一种是螺纹深度逐渐变化，一种是螺纹深度交然变化。③螺纹深度逐渐变化螺杆。螺纹深度逐渐变化的螺杆又分为两种，一种是由进料段的深螺纹逐渐变浅；另—种是加料段螺纹深度和均化段的螺纹深度不变，而塑化段的螺纹榴深度变化，由深逐渐变浅。这种螺杆适合加工则、赐等非结晶型塑料的挤塑成型。④螺纹槽深度突然变化螺杆。这种螺杆是指螺杆的加料段和均化段的螺纹槽深度相等，在很短的塑化段上螺槽的深度突然由深变浅。这种突变型螺杆适合于挤塑聚烯烃等结晶型塑料。(2)螺仟各部位几何尺寸螺杆各部位几何尺寸见图L30囚十J田竹阐首即1YJL仙K1双11亏①螺杆占径‘螺杆直径尺寸表不挤出机的规格大小。在选择挤出机的规格型创十，要根据塑料制品的尺寸选择。螺杆直径与塑料制品的尺寸关系见表2—1。③长径比。螺什的螺纹部分长与螺什的出径比值，即L／Do在招／T801—19N专业标准中规定、螺杆的长径比为贝—30。对于4；易挤朗的物料取大值、挤颐聚烯烃类型料制品时．长径比一般取25—30、较大的氏径比他，能够保证构料在挤塑过程中充分塑化、螺杆也dJ尚速旋转．达到提高产经酌E1的：但是长径比加大．螺秆的长度增加．造成制造的困难，机械加上的费用增加。这种大长径比螺杆g：作的，消耗功率要大．还钉可能内于螺杆的变形弯曲，造成在转动时与机简内壁的摩擦、对于热敏感的塑料，采用长行比恢较小的螺杆。聚氯乙烯类塑料制品，在挤塑时通常采用长径比为20—25。合理的选择挤出机燥杆的长径比，对塑料制品的制造成本有—‘定的影响。③螺杆螺纹部分的分段n根据螺杆1“作运转时各部分功能作用，把螺纹部分分为加料段、塑化段、均化段＝部分。·加料段——接受料4“供给的物料．然后输送给塑化段。·塑化段——接受加料段送过来的物料，么此段逐渐压实，熔融塑化后冉经螺纹推给均化段。这个绍化段也叫压塑段。·均化段——物料到这里进一步得到塑化，然后等压、等量在稳定的温度条件下．把均匀塑化奸的焙融料推向机头。这三段长度的分配，是在长径比值确定的前题下，来解决三段长度的关系。塑化段长度的确定．要符合理料的熔融速率，与螺杆的压缩比有关*对非结晶型塑料，通常取螺纹全长的45％—犯％。对结晶型塑料，如聚烯烃，取(3—5)D、对于尼龙可取(1—2)0。均化段长时，可减少温度、压力和产量的波动。但过长又会使螺杆加长，减少塑化段和加料段长度的比例分配。逐化段被减小了，不利于塑料的塑化。它们三者之间—‘定要综合考虑。三段长度分配参照表2—20①螺纹部分几何尺寸：螺纹部分几何尺寸*是指螺杆卜的螺纹别而几何图形的各部价尺沙，见图2—4(心、(N所示n“压缩比一这个数值的选择对塑料的挤期工艺控制很重要。不问翅料由它的物理性能来决定，选取它的最佳挤塑压缩比。不同塑料挤塑用螺杆的压缩比见表230压缩比，就是加料段对难料斗口的那个螺槽深(或是螺纹槽容A，与均化段末端螺槽深A2(或是个螺纹槽容积)之比值。对于等距不等深螺纹来讲，如果螺纹棱宽相等，则压缩比：E＝＆?／A3式中：AL——加抖段螺纹深A、——均化段末端螺纹深·螺距——一般等螺距不等深螺力的螺纹距和螺杆的直径相等，则螺杆的螺纹升角是17042‘。实践经验让HJj，挤塑粉料时取螺纹升角3r，挤型粒料时取升角17。．方形料取升角15。为最好。螺杆螺纹截面的几何形状有矩形和锯齿形。矩形螺纹截面根部圆弧很小，容积大，适合于加料段。锯齿形螺纹截面的推力面与螺杆轴线垂自，另—面为斜面与轴线钉一灾角，这个夹角一般取wo推力面根部圆弧半径RI：(1／2—2／3)·A3，斜面根部圆弧半径R：＝(2—3)·月?。锯齿形螺纹提高了螺纹的工作强度，能够承受更大的机头模具阻力造成的物料前移的反移动力，有利于物料的混合、熔融和不易行料。锯齿形螺纹适合于塑化段和均化段‘，螺杆在实际制造n、r，一般都采用矩形截面螺纹：·螺纹棱宽———螺纹棱宽‘值过大．挤出机的挤出量会减小ce值取太小，挤塑时易产生涡流，也会降低螺纹的推力强度，一般经验取c＝o．100螺纹头数挤出机螺村：螺纹头数．一股多数足一个头：为了提高螺什型化物料的质量，在粟一段螺纹区域pJ用多头螺纹。为了提高产虽，在挤出机挤酮造粉时，可JfJ多头螺纹。挤塑生产板材N，用的饥头分旧螺杆也可用多头螺纹多头螺纹有它的缺点，就足挤出的料量4＼稳定．容易严生脉冲。⑥螺杆头部结构形状‘、塑化纤的焙础料被转动的螺杆螺纹推出均化段店，料的流动方式从螺旋带状变成直线流动，此时应注意防止塑化料局邻过热。螺杆的头部结构型式的选择，就是从这—点考虑。螺杆的头部形状有多种，选择时要根据机头流道的形状和分流板的位置综合考虑。螺杆头部结构见凶2—5[(a)—(k)1。阁2—5，1—r螺杆头部较钝的圆弧形状，用在流动性较好的烯烃类利尼龙，这种结构形式的螺扦的阿，一般都仑分流板和过滤网，螺杆头部锥角较小的锥型螺杆头，适合十挤期聚氯乙烯，一般不用分流板和挝滤网．目的是减少物料的滞留R引可，能尽快挤出机头模具成型e5．新型螺杆由于塑料品种的增加，用普通螺杆挤出帆已经不能满足多种塑料的挤出成型要求：科技人员在普通螺杆的基础上，研究设汁了多种新型螺杆，以适应不向塑料工艺要求，完成挤塑成型加工工作。(1)普通螺杆与新型螺杆比较普通螺杆产量与新型螺杆的产量相比较，低于新型螺杆。普遍螺仟的热传导方式，主要是来源于机简和料在机简Il’受挤压、剪切、摩擦产牛的热，来熔融物料。由于高聚物的热传导系数较低，所以，料的熔融速度缓慢。再—点是螺杆的秆向混合能力差，个能很好地实现料流方向混合。如果为了提高产星16提高螺槽深利加大长径比．都是不可取的。这样做会加大挤出机的制造成伞，增加挤出机工作时的功率消耗。从而也提高了题料制抓的制造成本。新型螺仟的特点，是在螺纹的止常走向处，设置一些销钉和开设一部分非常规螺纹段，用来变化螺仟：t1物料的输送状态，从顺提高了物料的混炼能力，加快丁塑料的熔融速度，使塑料能更好的均(2)新型螺仟的种类新型螺杆有多种站构形式，日前我们应用比较多的有屏障型螺杆、分离型螺扦和分流型螺杆。01／阵地螺朴‘J4降型蝶村是指在织补的均化段末端设置屏障段，见团2—6‘它是在均化段末端外任等于螺补商径的圆柱J：，开小数量士宽度相等的进心料槽，料槽沿着螺杆的轴线开。进料槽的比门在软向端足判闭的．出料槽在进[啪轴向也是封闭的。进L．I料伯，州t11料稻间问棱朗鱼：径与机筒内冲队顺大—小等数量分开，小间隙灶指螺杆外衫幻机简内径间隙，大间隙约在o．38。064删间。物料进入进料槽后，出于前端出口封闭，只好越过较大间隙的棱面而进入出料恢，经出料槽前端出口巾流出屏障段进入机头。而没有塑化奸的颗粒．它不能通过问隙，例洋障段的进料槽内受前端封闭影响，而成旋转涡流．得到进一步型化，待成为熔融状态时才能通过大间隙，进入出料槽后被挤出。屏障型螺杆毛与轴线平行的直槽型．见图2—6。或开成三角型民暗4—M间17⑦分离型螺仟。分离型螺秆的结构特点，足公螺杆螺纹的熔化段螺槽小，再附加一条螺纹。这条附加螺纹的外径小于原螺纹外径．螺距包小于原螺纹螺距，见图2—81出十两螺纹的螺gb个相等，所以附图2—8附加螺纹与原螺纹位置示意图加螺纹的Jf始与终止必与原螺纹相交，生附加螺纹内的物料即被破坏了原前移的路线，移到交接处父不能通过，它只能越过附加螺纹外径进入原螺纹槽前移。没有塑化好的不能越过问隙者，待塑化好再通过问隙，进入均化段。这个附加螺纹外径与机简内径间隙在o．2—o．4Mb附加螺纹的螺纹棱‘；(()仍—o．佃)“D。这两个数由螺杆直径的大小决定。大直径螺杆取大