雙螺桿擠出機設(shè)計論文說明書.doc

-1-1雙螺桿擠出機設(shè)計概述1.1雙螺桿擠出機概述塑料擠出成型是在擠出機中通過加熱、加壓而使塑料以及熔融流動狀態(tài)連續(xù)通過口模成型的方法，或簡稱為擠塑。擠出成型是聚合物加工中出現(xiàn)較早的一門技術(shù),在19世紀初已有使用。擠出成型可加工的聚合物種類很多,制品更是多種多樣,成型過程也有許多差異比較常見的是以固體塊狀加料擠出制品的過程。其擠出成型過程為:將顆粒狀或粉狀的固體物料加入到擠出機的料斗中,擠出機的料筒外面有加熱器,通過熱傳導將加熱器產(chǎn)生的熱量傳給料筒內(nèi)的物料,溫度上升,達到熔融溫度。機器運轉(zhuǎn),料筒內(nèi)的螺桿轉(zhuǎn)動,將物料向前輸送,物料在運動過程中與料筒、螺桿以及物料與物料之間相互摩擦、剪切,產(chǎn)生大量的熱,與熱傳導共同作用使加入的物料不斷熔融,熔融的物料被連續(xù)、穩(wěn)定地輸送到具有一定形狀的機頭(或稱口模)中。通過口模后,處于流動狀態(tài)的物料取近似口型的形狀,再進入冷卻定型裝置,使物料一面固化,一面保持既定的形狀,在牽引裝置的作用下,使制品連續(xù)地前進,并獲得最終的制品尺寸。最后永切割的方法截斷制品,以便儲存和運輸。擠出成型加工的主要設(shè)備是擠出機，此外，還有機頭口模及冷卻定型、牽引、切割、卷取等附屬設(shè)備。其擠出制品都是連續(xù)的形體，在生產(chǎn)及應(yīng)用上都具有多方面的優(yōu)點。據(jù)統(tǒng)計，在塑料制品成形加工中，擠出成型制品的產(chǎn)量約占整個塑料制品的50以上。所以，擠出成型在塑料制品成型加工工業(yè)中占有重要地位。塑料在擠出機內(nèi)熔融塑化，通過口模成為所需要的形狀，經(jīng)冷卻定型而得到與口模斷面形狀相吻合的制品。擠出成型是塑料加工工業(yè)中最早的成型方法之一。早在19世紀初期，擠出機就用于生產(chǎn)鉛管、面條。早期的擠出機是柱塞式的，直到1936年才研制成功電加熱的單螺桿擠出機，這就是現(xiàn)代塑料擠出機的起源。-2-同其他成型方式相比，擠出成型具有以下突出優(yōu)點。1.設(shè)備成本低，制造容易，因此投資少，見效快，占地面積小，生產(chǎn)環(huán)境清潔。2.生產(chǎn)效率高。擠出機的單機產(chǎn)量較高。特別適合于較長的尺寸的制品。如制造較長的管材，板材、型材、薄膜等，而且產(chǎn)品質(zhì)量均勻、密實。其生產(chǎn)效率的提高比其它成型方法快。3.擠出成型可以實現(xiàn)連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。生產(chǎn)操作簡單，工藝控制容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。4.可以根據(jù)產(chǎn)品的不同要求，改變產(chǎn)品的斷面形狀。其產(chǎn)品為管材、棒材、片材、板材、薄膜、電纜、單絲、中空制品及異型材等。5.應(yīng)用范圍廣。只要改變螺桿及輔機，就能適用于多種塑料及多種工藝過程。例如，可以加工大多數(shù)熱塑性塑料及部分熱固性塑料，也能用擠出法進行共混改性、塑化、造粒、脫水和著色等。6.可以進行綜合性生產(chǎn)。擠出機與壓延機配合，可以喂料生產(chǎn)壓延薄膜，與油壓機配合生產(chǎn)各種模壓制品。隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)展，作為聚合物的主要加工設(shè)備之一的擠出機得到了飛速發(fā)展，并以其優(yōu)異的加工性能得到了越來越廣泛的應(yīng)用。一套完整的擠出設(shè)備由主機和相應(yīng)的輔機以及其它控制系統(tǒng)組成。通常這些組成部分統(tǒng)稱為擠出機組。它主要包括擠出系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。1.擠出系統(tǒng)它由料斗、螺桿和機筒組成，是擠出機工作的核心部分。其作用是使塑料塑化成均勻的熔體，并在此過程中建立壓力，再被螺桿連續(xù)、定壓、定溫、定量地擠出機頭。2.傳動系統(tǒng)它由電機、調(diào)速裝置及傳動裝置組成。其作用是驅(qū)動螺桿，并保證供給螺桿在工作過程中所需的扭矩和轉(zhuǎn)速。3.加熱冷卻系統(tǒng)它由溫度控制設(shè)備組成。其作用是通過對機筒進行加熱和冷卻，保證擠出系統(tǒng)的成型在工藝要求的溫度范圍內(nèi)進行。4.控制系統(tǒng)它主要由電器、儀表和執(zhí)行機構(gòu)組成。其作用是調(diào)節(jié)控制螺桿的轉(zhuǎn)速、機筒溫度、機頭壓力等。-3-在擠出成型中，應(yīng)用得最廣的是單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出機是在擠出機機筒中并排地安裝兩根螺桿的一種擠出機，它是在單螺桿擠出機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。最初的雙螺桿擠出機是20世紀30年代后期在意大利開發(fā)的。RotertoColombo開發(fā)了同向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿擠出機，CarloPasqutti開發(fā)了異向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿擠出機。單螺桿擠出機易于加工粒料，對粉料則不易加工。對那些形狀不規(guī)則的或是含濕度很大的懸浮料、乳劑料或分子量很高因而粘度很高的料等，實際上無法加工。單螺桿擠出機對于加入無機填料的適應(yīng)能力也是差的，且混煉效果較差。與單螺桿擠出機相比，雙螺桿擠出機具有一系列的優(yōu)點，如雙螺桿擠出機可以用在混煉、排氣、脫水、造粒粉料直接擠出以及玻璃纖維或其他填料的填充增強改性等方面。據(jù)資料介紹，近年來西歐工業(yè)國家的雙螺桿擠出機的數(shù)量已達到擠出機臺數(shù)的40%左右。特別是在成型加工中，應(yīng)用更多、更廣。例如，在管材和造粒中幾乎全部使用雙螺桿擠出機，在板材和型材的成型中，雙螺桿擠出機約占8090%。尤其對RPVC粉料、LDPE塑料的加工，雙螺桿擠出機更是具有極大的優(yōu)越性。因為其剪切速率較低（主要指異向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機）、自潔性好、在機筒中物料停留時間短。此外，雙螺桿擠出機還具有剪切力大、傳熱面積大、計量準確、回流少、供料性能好、混煉效果好、塑化效果好等優(yōu)點。目前，雙螺桿擠出機主要用作成型加工、預塑混煉、聚合反應(yīng)以及廢料處理方面。近幾年來，我國在雙螺桿擠出機的生產(chǎn)和應(yīng)用方面同樣也都得到了迅速的發(fā)展。目前，雙螺桿有許多種類型，其主要可以分為：1.從螺桿軸線是否平行可分為平行式和錐形式雙螺桿；前者兩根螺桿的軸線互相平行，后者兩螺桿的軸線相交成一角度。平行雙螺桿擠出機相比較于錐形雙螺桿基礎(chǔ)機的優(yōu)點是：平行雙螺桿擠出機具有壓延長度較大，壓延有強烈的塑化與均化能力的效果，而且螺桿平均直徑小，轉(zhuǎn)速較低，因此，平均剪切速率也較低，壓延頻率高，有效停留時間并-4-不低于錐形螺桿。2.從兩根螺桿的相對位置又可以分為嚙合型和非嚙合型，嚙合型又可以分為部分嚙合和全嚙合型。非嚙合型的一根螺桿的螺棱不伸到另一根螺桿的螺槽中去，而非嚙合型則是兩根螺桿的軸線分開的距離小于兩根螺桿外半徑之和，即一根螺桿的螺棱插到另一根螺桿的螺槽中去。根據(jù)嚙合程度（即一根螺桿的螺棱插到另一根螺桿的螺槽中的深淺程度），嚙合型又可以分為部分嚙合和全嚙合型。3.從螺桿旋轉(zhuǎn)方向的不同，可以分為同向旋轉(zhuǎn)與反向旋轉(zhuǎn)。顧名思義，同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的兩根螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相同，異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的兩根螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反。它可以是向內(nèi)旋轉(zhuǎn)或向外旋轉(zhuǎn)。1.2擠出機整體方案設(shè)計近年來，雙螺桿擠出機得到了迅速的發(fā)展，但由于雙螺桿擠出機的復雜性和種類的多樣性，以及雙螺桿理論的不成熟，所以至今還沒看到有關(guān)雙螺桿擠出機參數(shù)設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的比較系統(tǒng)的文獻，因此對雙螺桿擠出機的設(shè)計更多地只能停留在經(jīng)驗設(shè)計的水平上。當然，經(jīng)驗設(shè)計是必須服從擠出工程的基本規(guī)律的，所以由此所進行的有關(guān)雙螺桿擠出機的設(shè)計是具有一定的科學性與理論性的。雙螺桿擠出機的應(yīng)用，都是以機組的的形式出現(xiàn)。擠出機組包括主機（即通常說的擠出機）、機頭和輔機。因而就雙螺桿擠出機的總體設(shè)計而言，它可以包括主機（螺桿擠出機）、機頭和輔機的設(shè)計，也可以單指主機的設(shè)計。因此雙螺桿擠出機的設(shè)計應(yīng)當包括雙螺桿擠出機類型的確定、整體方案的確定、主要技術(shù)參數(shù)的確定、擠