膠冷喂料擠出機螺桿三功能段構(gòu)型之分析.doc

1、橡膠冷喂料擠出機螺桿三功能段構(gòu)型分析鞏家偉 呂賢濱 范之海 呂柏源(青島科技大學(xué)高分子材料加工機械研究所，山東，青島，266042）摘要：螺桿是冷喂料擠出機的一個核心部件，它在擠出機的性能參數(shù)中起著決定性的作用。本文將螺桿從宏觀功能上分成三個功能段，依據(jù)擠出理論結(jié)合生產(chǎn)實踐分別對螺桿的喂料功能段、塑化功能段和擠出功能段的各種螺桿構(gòu)型進行了較詳盡較系統(tǒng)的分析，以便更容易理解和掌握各種螺桿構(gòu)型的工作原理，希望對螺桿設(shè)計和選型有所幫助.關(guān)鍵詞:橡膠，擠出機,螺桿，構(gòu)型，分析中圖文類號： 文獻標(biāo)識碼： 文章編號：Cold Feed Rubber Extruder Screw Three Functio

2、n Section Configuration AnalysisABSTRACT： Screw is a core component of cold feed extruder。It plays a decisive role in extruder performance parameters. In this paper， screw is divided into three functional segment from the macro function.And we carry out a more systematic analysis of all kinds of scr

3、ew configuration of screws functional feeding section , plasticizing function of segment and extrusion feature segment, according to extrusion theory and production practice 。 To make it easier to understand and master a variety of screw configuration works。we hope it can give help for screw design

4、and selection.個人收集整理，勿做商業(yè)用途個人收集整理，勿做商業(yè)用途Keywords : rubber，extruder, screw， configuration，analysis1. 前言在橡膠工業(yè)中，螺桿擠出機是橡膠加工的重要設(shè)備，它廣泛應(yīng)用在輪胎制造、膠管制造、密封膠膠條制造、電線電纜和防水材料制造等等。在擠出機中,螺桿是一個核心部件，它在擠出機的性能參數(shù)中起著決定性的作用。從擠出機的發(fā)展史中就充分證明了這一點：最早使用的是短長徑比的等距不等深或收斂螺桿，因沒有塑化功能，只能用在橡膠制品的壓型功能上，即出現(xiàn)了最早的熱喂料擠出機;由于熱喂料擠出機需要龐大的供膠設(shè)備,既浪費能源

5、，浪費占地面積，勞動強度大，擠出制品質(zhì)量低等問題，因此,加大了螺桿的長徑比,提高了膠料在擠出過程中的剪切歷程，以便提高螺桿的塑化能力，出現(xiàn)了大長徑比的普通螺紋螺桿，即從熱喂料擠出機發(fā)展到普通冷喂料擠出機；由于普通冷喂料擠出機的螺桿沒有塑化元件結(jié)構(gòu)，塑化能力達不到擠出工藝要求，在此背景下,螺桿的塑化段增加了主副螺紋結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了主副螺桿（即強力剪切）冷喂料擠出機;主副螺紋擠出機雖然解決了塑化能力問題,但它只是簡單的剪切作用，對塑化和混合作用還滿足不了高質(zhì)量橡膠制品的要求，因此，又將螺桿的塑化段發(fā)展成機筒銷釘螺桿，則出現(xiàn)了銷釘冷喂料擠出機。并為此，先后出現(xiàn)了繁多的擠出機品種,如：擋板擠出機、傳遞型擠

6、出機，銷釘/主副螺紋型擠出機等等。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請勿用作商業(yè)用途個人收集整理，勿做商業(yè)用途在擠出機中，機筒/螺桿系統(tǒng)有三大作用：一是輸入膠料的作用，即為擠出機的喂料段.它是決定擠出機生產(chǎn)能力的前提，只有吃料多，才能輸出得多；但是吃料多必須給予消化，則機筒/螺桿系統(tǒng)第二個作用就是塑化作用，此段即為擠出機的塑化段；在擠出過程中膠料通過喂料段、塑化段,至此膠料已完成了塑化作用，為了獲得制品穩(wěn)定的質(zhì)量,機筒/螺桿系統(tǒng)第三個作用就是穩(wěn)定擠出作用，即計量作用，此段稱擠出段。我們根據(jù)螺桿在機筒的輔助組合下，把螺桿分成三個功能段，一是喂料段，二是塑化段，三是擠出段。為了便于分析和應(yīng)用，我們將螺桿構(gòu)型分解成

7、上述三個功能段的構(gòu)型并進行分析，以便更容易理解和掌握螺桿構(gòu)型的設(shè)計原理，希望對螺桿設(shè)計有所幫助。2. 喂料段螺桿構(gòu)型分析喂料段螺桿主要有兩個作用：一是能最大限度和最快速度吃進膠料；二是保證吃進的膠料能有效地迅速輸送到塑化段。對于前者主要采用旁壓輥喂料裝置以及新近出現(xiàn)的螺旋嚙合喂料裝置,主要考慮螺桿的構(gòu)型和與之相配合的機筒結(jié)構(gòu)。喂料段的膠料主要還是呈現(xiàn)粘彈態(tài)，比較符合擠出理論中的固體輸送理論，有如下公式1： (1)（式中符號意義參見文獻1P266269）移動角的大小是擠出機生產(chǎn)能力高低的一個決定因素。當(dāng)=0，生產(chǎn)能力為0；當(dāng)=90時，生產(chǎn)能力達到最大值。最終必須使膠料的摩擦系數(shù)減小，而與機筒的摩

8、擦系數(shù)增加。根據(jù)上述原理出現(xiàn)了許多類型喂料段螺桿構(gòu)型,分類如下:機筒螺桿普通螺紋螺桿多頭螺紋螺桿等距等深螺桿等距不等深螺桿收斂螺桿簡單多頭螺紋螺桿復(fù)合多頭螺紋螺桿軸向溝槽機筒螺旋溝槽機筒喂料段螺桿構(gòu)型2。1喂料段機筒構(gòu)型2。1.1軸向溝槽機筒構(gòu)型如圖1所示為軸向溝槽的機筒構(gòu)型.它主要是通過各種形狀的軸向溝槽提高膠料與機筒的摩擦系數(shù)，以便提高生產(chǎn)能力。在機筒襯套設(shè)置溝槽的尺寸見表1，本表尺寸適用于塑料擠出，對橡膠擠出而言，其槽深可作較大增加.圖1 軸向溝槽機筒構(gòu)型表1機筒襯套設(shè)置溝槽尺寸螺桿直徑D，mm456090120150溝槽數(shù)Z4681216橫寬B,mm88101010槽深H，mm3344

9、42.1。2螺旋形溝槽機筒構(gòu)型根據(jù)研究，在喂料段機筒襯套內(nèi)壁開設(shè)螺旋形溝槽以代替軸向溝槽，其吃料和輸送效果更好，注意螺旋形溝槽的方向要與螺桿螺紋旋向相反，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在150銷釘擠出機喂料段襯套上有四條來復(fù)線溝槽,槽寬60mm，槽深5mm,導(dǎo)程480mm。來復(fù)線狀的溝槽圖2 螺旋溝槽機筒設(shè)計從喂料口的底部開始,向機頭方向推進，在螺槽收尾處,采用較平緩的斜坡過渡線圓弧過渡。2。2喂料段螺桿構(gòu)型2.2.1喂料段普通螺桿構(gòu)型喂料段普通螺桿構(gòu)型有三種結(jié)構(gòu)。如圖3a所示為等距等深螺桿，這種結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，但沒有壓縮比，在普通冷喂料擠出機不宜使用，因為不容易建立擠出壓力和剪切功能較弱，但在銷釘擠

10、出機中，也常常采用這種螺桿構(gòu)型，因為銷釘擠出機塑化功能很強,對擠出機喂料段螺桿的剪切功能沒有特殊要求.如圖3b所示為等距不等深螺桿，他克服了等距等深螺桿上述的缺陷，但在小規(guī)格擠出機中，螺桿的根部的強度與剛度不好保證,容易產(chǎn)生墊桿現(xiàn)a 等距等深螺桿(t1=t2,h1=h2）b 等距不等深螺桿(t1=t2，h1h2)c等深不等距螺桿(t1t2，h1h2）圖3 喂料段普通螺桿構(gòu)型象.如圖3c所示為等深不等距螺桿(收斂螺桿)，它既克服了上述兩種螺桿的缺點，同時它更符合擠出過程膠料變化狀態(tài),有利于喂料段溝槽體積的擴展，進而提高吃料能力，這種螺桿按傳統(tǒng)方法加工比較困難，一般需用專用數(shù)控螺桿加工機床。2.2

11、.2喂料段多頭螺紋螺桿構(gòu)型喂料段多頭螺紋螺桿構(gòu)型包括普通多頭螺紋螺桿和復(fù)合多頭螺紋螺桿。如圖4所示為普通多頭螺紋螺桿構(gòu)型。這里多頭一般指四條螺紋，它主要是為了提高喂料時的吃料頻率，使吃料比較均勻,進而保證擠出過程的穩(wěn)定性。但是如果螺紋頭數(shù)的增加會影響螺槽的有效容積，削弱吃料能力,因此往往設(shè)計成螺紋升角較大的構(gòu)型。圖4 喂料段普通多頭螺紋螺桿構(gòu)型 如圖5所示為喂料段復(fù)合多頭螺紋螺桿構(gòu)型.它由二種不同導(dǎo)程的螺紋復(fù)合而成：其中二條螺紋為主螺紋有相同的導(dǎo)程,另兩條螺紋均布設(shè)置在主螺紋中，其導(dǎo)程不同于主螺紋的導(dǎo)程，因此在加工中，主輔螺紋產(chǎn)生干涉,產(chǎn)生不規(guī)則螺紋形狀，同時由于副螺紋高度比主螺紋低,而且高度

12、都是遞減的，從而形成了螺棱寬度、螺槽深度和螺棱形狀不規(guī)則的螺桿構(gòu)型。這種構(gòu)型的設(shè)計目的是為提高吃料效率、吃料性能和穩(wěn)定喂料段的輸送性能。在傳統(tǒng)的銷釘擠出機中，一般都采用這種喂料段螺桿構(gòu)型，加工比較困難.在螺旋嚙合冷喂料擠出機中,上述功能都可以得到滿足，因此可以采用普通螺紋螺桿代替這種復(fù)合多頭螺紋螺桿。 圖5 喂料段復(fù)合多頭螺紋螺桿構(gòu)型3.塑化段螺桿構(gòu)型分析塑化段螺桿構(gòu)型要達到如下三個主要功能：一是能將從喂料段輸送來的膠料，最大限度地實現(xiàn)均化作用,所謂均化是指膠料溫度的均化，門尼粘度的均化以及各配合劑的補充混合均勻，并使膠料達到按工藝要求的門尼粘度和可塑度,即塑化程度；二是最大限度地提高輸送能力

13、，即生產(chǎn)能力；三是塑化段螺桿構(gòu)型必須具有自潔性。塑化段的膠料在接近喂料段的膠料以呈現(xiàn)粘彈態(tài)為主，在接近擠出段以呈現(xiàn)粘流態(tài)為主。從宏觀來看塑化段的膠料總的趨勢還是呈現(xiàn)粘流態(tài).因此，塑化段應(yīng)用擠出理論的粘流輸送理論比較接近實際，在設(shè)計塑化段螺桿的幾何參數(shù)時可應(yīng)用粘流輸送理論作為指導(dǎo)。下面就塑化段的螺桿構(gòu)型作一分類：等距等深螺桿塑化段螺桿構(gòu)型普通螺紋螺桿構(gòu)型主副螺紋螺桿構(gòu)型銷釘螺桿構(gòu)型擋板螺桿構(gòu)型傳遞螺桿構(gòu)型復(fù)合型螺桿構(gòu)型等距不等深螺桿等深不等距（收斂）螺桿一段主副螺紋螺桿二段主副螺紋螺桿機筒銷釘螺桿桿體銷釘螺桿高剪切擋板螺桿低剪切擋板螺桿普通傳遞螺桿空穴傳遞螺桿銷釘/主副螺紋螺桿銷釘/擋板螺桿3.

14、1塑化段普通螺紋螺桿塑化段普通螺紋螺桿主要有三種：一是等距等深螺桿,其結(jié)構(gòu)如圖6a所示,這種螺桿結(jié)構(gòu)簡單,加工容易,但沒有壓縮比，對膠料剪切效果差，影響塑化質(zhì)量，在冷喂料擠出機很少采用。二是等距不等深螺桿,這種螺桿克服了等距等深螺桿剪切效果差的缺陷，同時加工比較容易，因此長期以來在傳統(tǒng)的冷喂料擠出機中得到較為廣泛的應(yīng)用，但是由于這種螺桿其螺槽沒有任何塑化元件，只靠螺桿/機筒系統(tǒng)的簡單剪切作用對膠料塑化，其塑化效果滿足不了擠出工藝的要求,同時在螺槽的膠料始終處于層流狀態(tài),無論是軸向方向還是徑向方向運動的膠料均存在“死區(qū)”,因此,這種螺桿構(gòu)型滿足不了塑化要求，將為新的構(gòu)型螺桿所代替.三是等深不等距

15、螺紋螺桿,即收斂型螺桿,這種螺桿螺紋是收斂型結(jié)構(gòu)，它具 a等距等深螺紋螺桿(t1=t2，h1=h2）b等距不等深螺紋螺桿（t1=t2,h1h2）c 等深不等距螺紋螺桿(t1t2,h1<h2)圖6 塑化段普通螺螺紋螺桿構(gòu)型有較好的塑化能力和較強的輸送能力，在傳統(tǒng)的冷喂料擠出機中也得到了較為廣泛的應(yīng)用,但是由于這種螺桿構(gòu)型在螺槽中同樣沒有塑化元件，也存在塑化的“死區(qū)"問題，因此，這種螺桿也將為新的構(gòu)型螺桿所代替,不過這種螺桿構(gòu)型作為新螺桿的基本構(gòu)型將得到應(yīng)用,如銷釘螺桿和主副螺紋螺桿的基本結(jié)構(gòu)將會仍然采用這種結(jié)構(gòu)。3.2塑化段主副螺紋螺桿3。2。1一段主副螺紋螺桿塑化段一段主副螺紋

16、螺桿，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。這種螺桿結(jié)構(gòu)是在雙頭螺紋螺桿結(jié)構(gòu)上進行演變，其中一條作為主螺紋,它的升角（導(dǎo)程）一直從喂料段螺紋加以延續(xù)，并一直延伸到擠出段，而另一條作為副螺紋，它的升角（導(dǎo)程）比主螺紋大,并且把此條螺紋在塑化段的始端和終端與原螺紋斷開，由于它的升角較大，形成此副螺紋的始端與終端均與主螺紋相交，相當(dāng)于在主螺紋中間設(shè)置了一道封閉主螺紋螺槽的“壩”，如果從喂料段輸送來的膠料進入此塑化段主螺紋螺槽時，膠料就會被堵死，為了讓膠料越過副螺紋，則將其螺棱切去一定高度,使螺紋與其形成了一個高低差，通常用于塑料擠出機的高低差取0。40。8mm，用于橡膠擠出機取12。5mm,從而形成與機筒的間隙，這樣在

17、主螺紋槽的膠料就可以通過副螺紋的頂部進入下一段螺槽，這時膠料就實現(xiàn)了強力剪切，因為所有在主螺紋槽的膠料要進入下一螺槽，其必須通過副螺紋頂部間隙，因此膠料不但能受到強力剪切，而且沒有任何死區(qū)，這樣就獲得了塑化質(zhì)量好的膠料,提高了擠出制品的質(zhì)量。圖7 塑化段一段主副螺紋螺桿3。2.2二段主副螺紋螺桿主副螺紋螺桿的塑化功能類似開煉機的塑化功能，膠料不可能通過一次輥距的剪切達到塑化要求,因此一段主副螺紋產(chǎn)生的剪切量仍然不足，則出現(xiàn)了二段或三段主副螺紋結(jié)構(gòu)。如圖8所示為二段主副螺紋螺桿。二段主副螺紋螺桿的結(jié)構(gòu)與一段主副螺紋螺桿結(jié)構(gòu)相似，不同之處只是在塑化段設(shè)置了兩條主副螺紋，這兩條主副螺紋的布列可以是串

18、聯(lián)排列也可以圖8塑化段二段主輔螺紋螺桿是串并排列，主要由塑化段的長度和膠料通過副螺紋的通流截面的大小來確定。副螺紋的段數(shù)增加有利于膠料的塑化功能，但由于其是強力剪切,隨著副螺紋段數(shù)的增加擠出溫度將隨著增加，這在設(shè)計時是務(wù)必注意的。3。3塑化段銷釘螺桿主副螺紋螺桿雖然能對膠料產(chǎn)生均勻的強烈剪切，對塑化效果有顯著的改善，但是由于局部的強力剪切作用，容易導(dǎo)致溫度的升高，限制了擠出效率的提高。在上世紀(jì)70年代出現(xiàn)了銷釘螺桿，解決了局部強烈剪切的溫升問題。銷釘螺桿主要有兩種形式，一是機筒銷釘結(jié)構(gòu)，一是桿體銷釘結(jié)構(gòu)。3.3.1塑化段桿體銷釘螺桿桿體銷釘螺桿是在普通螺桿塑化段適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)置銷釘.其主要結(jié)構(gòu)

19、形式有：將銷釘直接設(shè)置在普通螺桿的螺槽上；將螺紋按周向切成溝槽再安裝上一排或若干排銷釘;在塑化段某一段位置去掉其中一條螺紋并按一定規(guī)律裝上一組銷釘.前兩種形式的銷釘結(jié)構(gòu)雖能圖9 塑化段桿體銷釘螺桿提高塑化和混煉效果，但對生產(chǎn)能力影響較大,一般很少采用；第三種結(jié)構(gòu)形式由于銷釘不影響料流的通流截面積，使阻力大大減少,能提高膠料的塑化效果和混煉效果，也能提高生產(chǎn)能力，其結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，自潔性能好。圖9所示為這種桿體銷釘結(jié)構(gòu)圖。3。3.2塑化段機筒銷釘螺桿 機筒銷釘螺桿是在螺桿的塑化段設(shè)置機筒銷釘,螺桿的螺紋在對應(yīng)機筒的銷釘位置上有多圈切槽，將銷釘通過機筒分別插入螺桿切槽中。膠料在螺桿轉(zhuǎn)動往前輸送

20、到達和充滿銷釘區(qū)域時，膠料產(chǎn)生了復(fù)雜的復(fù)合作用：螺桿的剪切作用,銷釘?shù)耐弦纷饔?、攪拌作用和分流作用等，因此能獲得高質(zhì)量的擠出物，雖然膠料受到復(fù)雜的復(fù)合作用，但這些作用沒有急劇的局部強烈剪切，避免單位膠料剪切量的無謂增加而使擠出物溫度增加。正因為銷釘螺桿對膠料作用的這種機理，使得機筒銷釘螺桿在相同的條件下,其擠出溫度比主副螺紋螺桿要低，同時生產(chǎn)效率也得到很大的提高，因此這種機筒銷釘螺桿得到了廣泛的應(yīng)用.如圖10所示為機筒銷釘結(jié)構(gòu)圖。 圖10 塑化段機筒銷釘螺桿3.4塑化段擋板螺桿擋板（剪切分流合型）螺桿是擠出機螺桿的一個類型。它既有強力剪切型螺桿對膠料的強力剪切作用的特點，也有分流型螺桿對膠料進

21、行分流混合作用的特點。同時這兩種作用是在同一過程復(fù)合地實現(xiàn)的。由于剪切分流型螺桿同時具有剪切分流作用，所以能得到高質(zhì)量的混煉膠料。剪切分流型螺桿主要有高剪切擋板螺桿和低剪切擋板螺桿兩種類型。3.4。1高剪切擋板螺桿 高剪切擋板螺桿結(jié)構(gòu)如圖11所示.它的塑化段是一多頭螺紋螺桿，并在螺紋與螺紋之圖11 塑化段高剪切擋板螺桿間設(shè)置了橫向擋板和縱向擋板，同時由橫向擋板與縱向擋板組成了分流點.其工作原理如圖12所示.當(dāng)從喂料段輸送過來的膠料通過分流點時，一方面為分流點所分流，實現(xiàn)組分原圖12 高剪切擋板螺桿工作原理圖（展開）來的單元體和各組分的單元體重新組合成新的單元體，在多個分流點的作用下，使膠料得到

22、很好的混合；另一方面，這些膠料在分流過程中，同時被強制通過按一定規(guī)律具有高低差的橫向擋板、縱向擋板與機筒形成的窄縫而受到強力剪切,使膠料得到很好的塑化。因而，擋板螺桿能得到混煉質(zhì)量高的膠料，從而提高半成品質(zhì)量.高剪切擋板螺桿的種類也是多種多樣的，但它們的工作原理是相同的。在設(shè)計時有一條原則,就是膠料在擠出過程中，膠料的各質(zhì)點運動的行程可以不同,但它們經(jīng)過縱向擋板或橫向擋板的數(shù)目應(yīng)該相同，以便使各質(zhì)點在擠出過程中受到的機械剪切作用相同，混合作用也相同，保證混煉質(zhì)量的均勻性.高剪切擋板螺桿由于有數(shù)量眾多的橫向擋板、附加擋板和縱向擋板，不但輸送能力和自潔能力受到一定影響，而且加工也顯得困難。但混煉質(zhì)

23、量還是比較高的，目前主要用在連續(xù)混煉擠出機上。3.4.2低剪切擋板螺桿低剪切擋板螺桿的工作原理和高剪切擋板螺桿基本上是相同的。但它的結(jié)構(gòu)比較簡單.混煉段是八條大升角的等距螺紋，沒有附加擋板和縱向擋板，只有橫向擋板,在每條螺棱中有高低相同的節(jié)段，節(jié)段的交點與橫向擋板的一段相聯(lián)，構(gòu)成分流節(jié)點，低剪切擋板螺桿的結(jié)構(gòu)如圖13所示。圖13 塑化段低剪切擋板螺桿圖14所示為低剪切擋板螺桿混煉段的展開圖。由此圖來說明這種螺桿的工作原理.從喂料段輸送來的膠料分成八部分進入混煉段的始端螺槽，膠料一方面經(jīng)節(jié)點分流成兩部分：一部分繼續(xù)在同一螺槽往前輸送，并與下一螺槽來的膠料混合，使膠料得到充分的混合；另一方面，膠料

24、在分流的同時，被強制越過橫向擋板和低棱節(jié)段，使膠料得到充分的機械剪切。因而，低剪切擋板螺桿既能得到充分的混合作用又能同時獲得充分的剪切作用，從而獲得高圖14 混煉段展開圖及其工作原理質(zhì)量的混煉膠料。這種構(gòu)型的螺桿在設(shè)計上要求高棱節(jié)段長度的總和與低棱節(jié)段長度的總和近似相等，因而,混煉段有足夠低棱節(jié)段的長度，使膠料能平穩(wěn)緩和地通過低棱段實現(xiàn)低剪切，由此也可以實現(xiàn)膠料在較低的溫度下擠出.低剪切擋板螺桿結(jié)構(gòu)比較簡單,而且能在保證混煉質(zhì)量的前提下實現(xiàn)低剪切,這種螺桿的構(gòu)思比高剪切擋板螺桿有獨到之處。所以本螺桿有它的廣泛應(yīng)用價值，可以用它加工塑料、天然橡膠和其它彈性體材料。在混煉效果方面，雖然剪切分流型螺

25、桿比起其它螺桿有它的優(yōu)越性。但是，由于剪切分流型螺桿對料流的方向仍然影響不大，并沒有使料流轉(zhuǎn)過一個足夠大的角度，因此,混煉效果并不是很理想的。在這方面?zhèn)鬟f型螺桿有它的獨特優(yōu)點。3.5 塑化段傳遞型螺桿傳遞型螺桿的形式可歸納為兩種：普通傳遞型螺桿和空穴傳遞型螺桿.傳遞型螺桿的特點是要求機筒有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)配合，在工作過程中實現(xiàn)膠料從螺桿逐漸傳遞到機筒，又從機筒逐漸傳遞到螺桿。在這個過程中不斷改變料流的方向和獲得剪切。由此獲得高質(zhì)量的混煉膠料.3.5。1普通型傳遞螺桿 普通型傳遞螺桿的特點是螺桿和機筒都有螺紋，且螺紋方向相反，螺桿上的螺槽是由深到淺再由淺到深變化的，而機筒則是由淺到深再由深到淺變化的，

26、整個螺桿和機筒系統(tǒng)一般有24個這樣的變化區(qū)段。其結(jié)構(gòu)如圖15所示.在工作時，螺桿傳動，螺桿槽內(nèi)的膠料沿 圖15 塑化段普通傳遞螺桿螺槽向前輸送,由于螺桿螺槽由深逐漸變淺而被連續(xù)地擠壓到機筒的螺槽內(nèi)，直至全部膠料被擠入機筒螺槽內(nèi)。然后進入下一傳遞周期，膠料的傳遞運動恰恰相反，其沿機筒螺槽向前輸送的同時被逐漸擠壓到螺桿的螺槽中，膠料經(jīng)如此反復(fù)傳遞，一方面獲得充分的剪切，另一方面獲得充分的混合，從而獲得混煉質(zhì)量高的膠料。 圖16 剪切和膠料置換示意圖普通型傳遞螺桿擠出過程的剪切作用是在機筒和螺桿的分界面上獲得的，而且剪切面在不斷變化，如圖16所示.若把螺槽和機筒之間的相對運動看作是兩個相交的楔形槽的

27、相對運動，在兩個楔形槽的相交位置處形成一個長方體，它的容積為一個常數(shù)，在不同的位置相交時，長方體中的分界面是不斷變化的，這意味著膠料從螺槽向機筒螺槽傳遞的過程中，受剪面是不斷變化的。因此膠料所受到的剪切作用是很均勻的。普通型傳遞螺桿擠出過程膠料的混合作用是在螺桿與機筒傳遞過程中獲得的。假設(shè)螺桿和機筒的螺槽均是四頭，則螺桿的每一條螺槽是與機筒的四條螺槽相交于四點（因為機筒和螺桿的螺紋方向相反），在不同的運動時刻，這些交點的位置是不同的。對第一段螺槽，膠料是從螺桿的螺槽傳遞到機筒的螺槽,這相當(dāng)于同一螺桿的螺槽內(nèi)的膠料總是分成四份，分別向四個不同的螺桿螺槽。在第二段中膠料從機筒傳遞到螺桿螺槽,而一個

28、螺桿螺槽中的膠料又來自四個不同的機筒螺槽。同一螺槽中的膠料是既分割又匯合，在此過程中，不斷地變換各部分膠料的相互位置，從而使膠料獲得交叉混合作用，因此膠料得到很好的混合效果。由于普通的傳遞螺桿和機筒開了方向相反的螺槽，螺桿和機筒之間的接觸面積比其它類型擠出機少得多，因此即使在高速下工作,螺棱間隙處的剪切區(qū)也不會使膠料產(chǎn)生局部過熱。另一方面，由于機筒開了螺槽,增加了散熱面積，因此有利于膠料較低的溫度擠出。傳遞型螺桿和機筒由于形狀復(fù)雜，因而加工比較困難。3。5。2空穴型傳遞螺桿通過上面各種螺桿的分析，我們可以看到：膠料在普通螺桿螺槽中向前的主運動是層流狀態(tài)的。觀察其橫斷面,其在螺槽中按螺旋形式流動

29、，其中在邊緣處的剪切速率最大，而在螺槽寬度中點和螺槽深度2/3處剪切速率幾乎為0，成為“死區(qū)".對于深槽螺桿，這一點因遠(yuǎn)離周圍的機筒表面，其傳熱性很差，結(jié)果導(dǎo)致這一區(qū)域的膠料溫度一致性也很差.因此,應(yīng)采用某些措施使膠料外層和里層相互交換,這樣就可以改善其均勻性，主副螺紋螺桿實現(xiàn)了這一功能，螺槽中所有膠料，都必須越過副螺紋，才能進入相鄰的下一螺槽。實現(xiàn)膠料相互交替的另一方法是在螺槽附近附加擋板或設(shè)置銷釘直至在機筒設(shè)置機筒銷釘?shù)取Ｈ欢羞@些改進分布混煉或均勻性的方法，都只能沿軸線改善其混合效能。雖然層流也能被中斷，但未能轉(zhuǎn)過足夠大的角度，因而混煉效果仍然受到限制.近年來出現(xiàn)的空穴型傳遞

30、螺桿可以解決這一存在的問題。空穴型傳遞螺桿其結(jié)構(gòu)如圖17所示。它也和普通型傳遞螺桿一樣需要與特殊形狀結(jié)構(gòu)圖17 空穴型傳遞螺桿的機筒配合。其不同之處是螺桿不是螺紋槽，機筒也不帶螺紋槽，而是又許多按一定規(guī)律排列的半圓球空穴.空穴型傳遞螺桿擠出機在擠出過程中，膠料可以從螺桿上的空穴轉(zhuǎn)移到機筒上的空穴,也可以從機筒的空穴轉(zhuǎn)移到螺桿上的空穴。在這個過程中，當(dāng)膠料在一個空穴里時,它經(jīng)歷了一次純剪切作用，而膠料傳遞至下一個空穴時就被切割并轉(zhuǎn)移過90度角，如圖18所示。圖18 空穴型傳遞擠出的混煉原理 因此，起到了類似于開煉機切割和折卷膠料的作用,從而獲得按指數(shù)效果的混煉作用。所以空穴型傳遞螺桿擠出能獲得高

31、質(zhì)量的膠料。這種結(jié)構(gòu)的螺桿在實際使用時將空穴的桿體設(shè)置在常規(guī)螺桿的末端,而其剖分式的空穴筒體則接到常規(guī)的機身上。由于其工作過程膠料是靠螺紋段的螺桿輸送的，空穴段并沒有輸送作用，當(dāng)膠料一旦脫離螺紋段時，膠料不再往前輸送，即自潔性能差。這一點在應(yīng)用時是應(yīng)該注意的.空穴型傳遞螺桿的最大特點是能得到高質(zhì)量和溫度一致性好的混煉膠料。但由于其結(jié)構(gòu)的限制，在生產(chǎn)能力和自潔性方面仍存在某些問題。如果我們要利用它的優(yōu)點，必須進一步完善它的結(jié)構(gòu)、解決它的存在問題。3。6 塑化段復(fù)合型螺桿3.6.1塑化段銷釘/主副螺紋型螺桿銷釘/主副螺紋型螺桿是在主副螺紋螺桿的基礎(chǔ)上在塑化段增加了若干排機筒銷釘,這種構(gòu)型結(jié)合了銷釘螺桿能對膠料產(chǎn)生復(fù)雜復(fù)合作用:螺桿的剪切作用，銷釘?shù)耐弦纷饔谩嚢枳饔煤头至髯饔?，又結(jié)合了主副螺紋螺桿能對膠料進行強力