材料成形设备第四章作业

4.1塑料挤出机一般有那几个部分组成？每部分的作用是什么？答：塑料挤出机一般由主机（挤出机），辅机和控制系统组成。1）主机：①挤压系统：主要由料筒和螺杆组成。塑料通过挤压系统塑化成均匀的熔体，并这一过程中所建立的压力下，连续地被螺杆定压定量定温地挤出机头。②传动系统：给螺杆提供所需的转矩和转速。③加热冷却系统：通过对料筒(或螺杆)进行加热和冷却，保证成型过程工艺要求的温度范围内完成。2)辅机：①机头:制品成型的主要部件，熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸。②定型装置:是将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来，并对其进行精整，从而得到更为精确的截面形状、尺寸和光亮的表面。通常采用冷却和加压的方法达到一目的。③冷却装置:定型装置出来的塑料在此得到充分的冷却，获得最终的形状和尺寸。④牵引装置:作用为均匀地牵引制品，并对制品的截面尺寸进行控制，使挤出过程稳定地进行。⑤切割装置:作用是将连续挤出的制品切成一定长度或宽度。⑥卷取装置:作用是将软制品(薄膜、软管、单丝等)卷绕成卷。3）控制系统：控制系统的组成：由各种电器、仪表和执行机构组成。根据自动化水平的高低，可控制挤出机的主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油(汽)缸和其他各种执行机构按所需的功率、速度和轨迹运行以及检测。控制主辅机的温度、压力、流量，最终实现对整个挤出机组的自动控制和对产品质量的控制。控制系统的功能：①控制挤出设备主、辅机的电动机，使其满足工艺条件所需的转速和功率。②控制主、辅机的温度、压力、流量，保证制品质量。③实现整个挤出机组的自动控制，保证主、辅机协调地运行。4.2国产塑料挤出机如何分类？答：1.按有无螺杆分：螺杆挤出机，无螺杆挤出机；2.按螺杆数目分：单螺杆挤出机，双螺杆挤出机，多螺杆挤出机；3.按螺杆位置分：立式挤出机，卧式挤出机；4.按可否排气分：排气式挤出机，非排气式挤出机；5.按转速分：普通挤出机，高速挤出机，超高速挤出机；6.按装配结构分：整体式挤出机，分开式挤出机。4.3挤出机的工作性能通常用以下的几个主要技术参数表示？答：1、螺栓直径D，指螺杆的外圆直径；2、螺杆的长径比L/D，指螺杆工作部分长度与外圆直径比；3、螺杆的转速范围nmin~nmax；4、主螺杆的驱动电机功率P；5、挤出机生产能力Q；6、料筒的加热功率E；7、机器的中心高度H，指螺杆中心线到地面的高度；8、机器的外形尺寸（长X宽X高）。4-4.如何确认挤出机型号？答：我国生产的塑料挤出机的主要参数已标准化。一些国产挤出机的主要技术参数见表4-1.表中字母为汉语拼音的缩写，其中“SJ”表示塑料挤出机，“Z”表示造粒机，“W”代表喂料机，数字代表螺杆直径和长径比，“A”和“B”表示机器结构或参数改进后的标记{机型}。例如，SJ-150表示螺杆外圆直径为150mm的塑料挤出机。挤出机的工作性能特征通常用以下几个主要技术参数表示：1.螺杆直径D，指螺杆外圆直径；。2.螺杆的长径比L/D，指螺杆工作部分长度与外圆直径比；3.螺杆的转速范围nmin~nmax；4主螺杆的驱动电动机功率P；5挤出机生产能力Q；6料筒的加热功率E；7机器的中心高度H，指螺杆中心线到地面的高度；8机器的外形尺寸（长×宽×高）。表4-1国产挤出机的主要技术参数型号螺杆直径D/mm螺杆长径比L/D螺杆转速n/（r/min）生产能力Q/(kg/h)主电动机功率P/kw加热功率E/kw加热段数机器中心高度H/mmSJ－30/20302011~1000.7~6.31~33.331000SJ－30/25B302515~2251.5~225.54.831000SJ－45/20B452010~902.5~22.55.55.831000SJ－65/20A652010~906.7~605~151231000SJ－65/20B652010~906.7~60221231000SJ－Z－90/30903012~12025~2506~603061000SJ－90/20B902014~7230~902.4~241641000SJ－120/20D120208~4825~15018.3~5537.551100SJ－Z－150/271502710~6060~20025~7571.561100SJ－65/20DL652010~10010~700~1712.531000SJ－150/20DL150207~4220025~7572611004-5、挤出理论是研究哪些内容的？答：挤出理论是研究物料在螺杆和口模中运动、变化规律的基本理论。包括1、固体输送理论；2、熔融理论；3、熔体输送理论4-6提高固体输送率的主要途径是什么？答：固体输送率611210tantantantan)(eWWhDDnhQbbs故要提高固体输送率只需：1、增大螺杆与料筒间的相对转速n2、增大螺槽深度1h（即增大bD或减小sD）3、增大螺槽平均宽度W4、减小螺棱法向宽度e5、在90~0内增大固体输送角4-7.螺杆熔融区的长度主要受哪些因素的影响？答：螺杆熔融区长度主要受到物料性能，工艺条件，螺杆的集几何参数的影响物料性能队融融区长度影响主要反映为：比热容小，导热系数大，密度高，融融潜热和熔融温度低的物料融融较快，则所需的熔融区长度较小，或则在相同的融融区长度下能获得较高的生产率。工艺条件队熔融区长度的影响主要反映在：挤出量G的增加使熔融的发生和结束均延迟，且末端温度波动幅度增大。因此其他条件不变时，随着挤出量的增加，产品质量变坏。转速N增加时，若无背压控制，由于G随之增加，结果熔融区长度加长，不利于熔融。若有被压控制，则可控制挤出量G的增加，从而有利于熔融。这就是提高转速时需增加背压控制的原因。此外，适当提高料筒温度和物料初温，有利于对物料供热加速融融过程。螺杆几何参数队融融区长度影响主要反映在：在其他条件相同的情况下，螺槽的渐变度起着加速熔融的作用。这是由于螺槽变浅，是固体床变薄，预加热料筒的接触增加，熔融加快。螺纹与料筒间隙增大使熔模厚度加大，不利于传热并降低了剪切速度，因而不利于熔融。4-8、熔体在螺槽内流动有几种形式？造成这几种流动的主要原因是什么？答：熔体在螺槽内有以下四种流动形式及主要原因：1、正流，正流是熔料沿螺槽向机头方向的流动，是料筒表面作用到熔体上的力而产生的流动。2、逆流，也叫压力流，方向与正流相反，是由机头、分流板、过滤网等对流体熔体的反压力引起的流动。3、横流，是一种与螺纹方向垂直的流动，这种流动到达螺纹侧面时被挡回，便沿着螺槽侧面向上流动，又为料筒所挡，再作与螺纹方向垂直相反的流动，形成环流；4、漏流，由机头、分流板、过滤网等对熔体的反作用力引起的流动。4-9、何谓挤出机综合工作点？挤出机的流率与螺杆、机头有何关系？如何提高挤出的流率？答：螺杆特性线与口模特性线的交点称综合工作点，如图中C点；挤出机的流率与螺杆、机头的关系：当转速不变时，随着机头压力的升高，挤出量降低，挤出机的流率减少，而降低的快慢决定于螺杆特性线的斜率。对给定口模来说,压力越高，流过口模的流量越大，即挤出机的流率越大。提高挤出的流率，Q=QZ-QP-QL，可采取提高螺杆转速，加大螺杆直径，增大均化段长度和螺棱宽度，减少料筒和螺杆间隙等方法。4-10、渐变型和突变性螺杆有何区别？它们各适合哪类塑料的挤出？为什么？答：渐变型螺杆大多用于非结晶型塑料的加工，它对大多数物料能提供较好的热传导，对物料的剪切作用较小，而且可以控制，适用于热敏性塑料，也可用于结晶型塑料。突变型螺杆由于压缩段较短，一般（3~5）D，有的只有（1~2）D，对物料能产生较大的剪切作用，故适用于粘度较低、具有突变熔点的结晶型塑料，如尼龙、聚烯烃等。对于高粘度塑料易引起局部过热，不宜使用，故不适于聚氯乙烯。4.11、常规全螺纹三段螺杆存在什么问题？与普通螺杆相比，新型螺杆有哪些优点？答：常规全螺纹三段螺杆存在的问题：固体输送效率低，熔融效率低且不彻底，塑化混炼不均匀，压力、温度和产量波动大，不能充分满足生产要求。新型螺杆的优点：新型螺杆在不同方面和不同程度上克服了普通螺杆所存在的问题，提高了挤出量改善了塑化质量，减少产量波动。4-12挤出机受压力影响，哪些部位最容易出现问题？答：螺杆、料筒最容易被损坏！4-13如何选择螺杆的转速答：对挤出机螺杆转速的要求有两个方面：一是能无级调节；二是有一定的调节范围。前者是为了控制挤出质量及与辅机的配合一致；后者是为了挤出机适应各种加工情况。例如，加工某些热稳定性差、粘度高的塑料时，挤出机的转速一般较低，而加工低粘度或热稳定性较好的塑料时，可选较高的转速。对大多数通用挤出机来说，调速比在6：1以下，小规格的挤出机的调速范围要大些，专用挤出机的调速范围要小些。我国挤出机系列标准推荐的螺杆转调速范围可参考相关表。螺杆转速和螺杆的圆周线速度的关系为v=πDn，其中v为螺杆的线速度，D为螺杆直径，n为转速。据统计，目前国内生产下列几种产品所采用的螺杆线速度为：硬聚氯乙烯管、板v=3——6m/min，软聚氯乙烯管、板、丝v=6——9m/min，薄膜v=16——18m/min；螺杆直径大，选小值；产品截面大，选大值；增塑剂用得多的制品，选大值。为了提高挤出机的成产能力，挤出机的转速有逐步提高的趋势。因为在螺杆设计得合理的情况下，加大螺杆的转速是提高单机产量的一种可行的办法。4-14、挤出机的加热冷却系统有何作用？为什么加热冷却系统多是分段设置的？答：作用：使料筒和螺杆具有适当的温度分布，保持在工艺要求的范围之内，从而保证制品的质量因为不同位置要求热量不同：加料段：螺槽深、物料散、摩擦少，靠外热升温；均化段：螺槽浅、料温高、摩擦热多，有时还需降温；压缩段：介于二者之间；加料口：为使此处料流顺利，常采取冷却4-15挤出机的冷却系统有哪些形式?一般都设置在哪些部位?答:挤出机的冷却形式有两种:风冷和水冷。一般设置在料筒、螺杆,有时还设在加料段和料斗座。4-16、挤出辅助机有何作用？一般由哪几个部分组成？答：作用：辅机的作用是将从机头连续挤出并已获得初步形状和尺寸的高温熔体冷却，并在一定的装置中定型，再通过进一步冷却，使之由高弹态最后转变为室温下的玻璃态，达到一定的表面质量，成为符合要求的制品或半成品。组成部分：冷却定型（吹胀）装置—冷却装置—牵引装置—切割装置—卷取（堆放）装置。4-17、如何选择管材的定径方法？答：定径方法的选择主要决定于管子的尺寸是以外径还是内径为标准。4-18、排气挤出机与普通非排气挤出机相比，有何优缺点？试述排气挤出机的工作原理？答：排气式挤出机的优点：1、比普通挤出机排气能力强，使挤出制品质量更好。2、无需加干燥设备。排气式挤出机的缺点：1、有2级压缩段，消耗的比功率大。排气式挤出机原理：排气式挤出机螺杆由两根常规三段螺杆串联而成；在两根螺杆连接处设置排气口。排气口前面的一段螺杆叫作一阶螺杆，由加料段、第一压缩段、第一均化段组成；排气口后面的一段螺杆叫作二阶螺杆，由排气段、第二压缩段、第二均化段组成。塑料从加料口到第一均化段，达到基本塑化状态，物料中所含的一部分气体因物料被压实而从料斗中逸出。基本塑化的物料进入排气段后，由于螺槽突然加深（是第一均化段螺槽深度的几倍），加上排气口通真空泵，压力骤降至零压或负压，因此物料中的一部分受压缩的气体和汽化的挥发物直接逸出；还有一部分包括在熔体中的气体和汽化挥发物使熔体发泡，在螺纹的搅动下气泡破裂，这些气体也从排气口被真空泵抽走。脱除气体和挥发物的熔体被第二压缩段重新压缩，在第二均化段进一步均化，最后被定量定压定温地挤入机头而获得制品。如果是多阶排气挤出机，则物料还可再经一次或者多次的排气和塑化后才进行基础，从而达到更好的排气效果。