第2章塑料擠出機(jī)2

1、 通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握擠出機(jī)的基通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握擠出機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)及部分的功能、特點(diǎn)；熟知擠本組成結(jié)構(gòu)及部分的功能、特點(diǎn)；熟知擠塑機(jī)的工作過程及工作原理；掌握常用擠塑機(jī)的工作過程及工作原理；掌握常用擠塑產(chǎn)品的擠塑輔機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)。了塑產(chǎn)品的擠塑輔機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)。了解新型擠塑機(jī)組的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及作用。解新型擠塑機(jī)組的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及作用。學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求第四章第四章 塑料擠出機(jī)塑料擠出機(jī)一、擠出成型過程一、擠出成型過程第一節(jié)第一節(jié) 擠出成型工作原理及擠出機(jī)組組成擠出成型工作原理及擠出機(jī)組組成l擠出成型擠出成型：是塑料成型加工的重要成型方法之一。是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分

2、大部分熱塑性塑料熱塑性塑料和和橡膠橡膠都能用此法進(jìn)行加工。都能用此法進(jìn)行加工。 l應(yīng)用應(yīng)用：如管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜等如管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜等l熱固性塑料熱固性塑料：僅限于少數(shù)幾種塑料，且擠出制品的僅限于少數(shù)幾種塑料，且擠出制品的種類也有限。種類也有限。 l擠出過程：分為兩個(gè)階段：擠出過程：分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段第一個(gè)階段是使固態(tài)塑料塑化是使固態(tài)塑料塑化( (即變成粘即變成粘性流體性流體) )并在加壓情況下使其通過特殊形狀的并在加壓情況下使其通過特殊形狀的口模而成為截面口模而成為截面與口模形狀相仿的連續(xù)體與口模形狀相仿的連續(xù)體；第二階段第二階段則是用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ㄊ箶D出則是

3、用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ㄊ箶D出的連續(xù)體失去塑性狀態(tài)而的連續(xù)體失去塑性狀態(tài)而變?yōu)楣腆w變?yōu)楣腆w，即得所，即得所需制品。需制品。l塑化的方式：塑化的方式：擠出工藝可分?jǐn)D出工藝可分干法干法和和濕法濕法兩種兩種 ：干法的塑化是靠加熱干法的塑化是靠加熱將塑料變成熔體，將塑料變成熔體，而塑化和加壓可在同一個(gè)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。而塑化和加壓可在同一個(gè)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。 濕法的塑化濕法的塑化則是則是用溶劑將塑料用溶劑將塑料充分充分軟軟化化，因此塑化和加壓必須分為兩個(gè)獨(dú)立的，因此塑化和加壓必須分為兩個(gè)獨(dú)立的過程，而且定型處理必須采用比較麻煩的過程，而且定型處理必須采用比較麻煩的溶劑脫除，同時(shí)還得考慮溶劑的回收。溶劑脫除，同時(shí)還得考慮溶

4、劑的回收。 l加壓方式：加壓方式：分為連續(xù)和間歇兩種。分為連續(xù)和間歇兩種。連續(xù)式所用設(shè)備為螺桿擠出機(jī)。連續(xù)式所用設(shè)備為螺桿擠出機(jī)。間歇式為柱塞式擠出機(jī)。柱塞式擠出機(jī)間歇式為柱塞式擠出機(jī)。柱塞式擠出機(jī)的主要部件是一個(gè)料筒和一個(gè)由液壓操縱的的主要部件是一個(gè)料筒和一個(gè)由液壓操縱的柱塞。柱塞。l螺桿數(shù)量螺桿數(shù)量單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)，使用最多；，使用最多；雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)，使用比較多；，使用比較多；多螺桿擠出機(jī)多螺桿擠出機(jī)，兼有塑煉功能，使用不多。，兼有塑煉功能，使用不多。 l擠出成型的特點(diǎn)擠出成型的特點(diǎn)1 1、因成型過程是連續(xù)的，所以因成型過程是連續(xù)的，所以生產(chǎn)過程是連續(xù)的，生產(chǎn)過程是連續(xù)

5、的，；可連續(xù)化生產(chǎn)可連續(xù)化生產(chǎn)2 2、 生產(chǎn)效率高；生產(chǎn)效率高；3 3、 應(yīng)用范圍廣，應(yīng)用范圍廣，能生產(chǎn)管材、棒材、板材、薄膜、能生產(chǎn)管材、棒材、板材、薄膜、單絲、電線、電纜、異型材，以及中空制品等；單絲、電線、電纜、異型材，以及中空制品等；4 4、 投資少，收效快投資少，收效快 。5 5、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作。、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作。u擠出成型在擠出機(jī)上進(jìn)行擠出成型在擠出機(jī)上進(jìn)行，擠出機(jī)是塑料成型加工擠出機(jī)是塑料成型加工的重要設(shè)備之一。的重要設(shè)備之一。二、二、 擠出機(jī)的組成與分類擠出機(jī)的組成與分類 為使成型過程得以進(jìn)行，一臺(tái)擠出機(jī)一為使成型過程得以進(jìn)行，一臺(tái)擠出機(jī)一般由下列各部分組成：般由下

6、列各部分組成：1.1.主機(jī)主機(jī)2.2.輔機(jī)輔機(jī)3.3.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 1 1、主機(jī)、主機(jī) 擠壓系統(tǒng)：擠壓系統(tǒng)： 主要由料筒和螺桿組成。主要由料筒和螺桿組成。塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立的壓力塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立的壓力下，被螺桿連續(xù)地定壓、定量、定溫地?cái)D出機(jī)頭。下，被螺桿連續(xù)地定壓、定量、定溫地?cái)D出機(jī)頭。 l 傳動(dòng)系統(tǒng)：傳動(dòng)系統(tǒng)： 它的作用是給螺桿提供所需的扭矩和轉(zhuǎn)速。它的作用是給螺桿提供所需的扭矩和轉(zhuǎn)速。 l 加熱冷卻系統(tǒng)：加熱冷卻系統(tǒng)： 其功用是通過對(duì)料筒（或螺桿）進(jìn)行加熱和冷卻，保證其功用是通過對(duì)料筒（或螺桿）進(jìn)行加熱和冷卻

7、，保證成型過程在工藝要求的溫度范圍內(nèi)完成。成型過程在工藝要求的溫度范圍內(nèi)完成。l 加料系統(tǒng)加料系統(tǒng)2 2、輔機(jī)、輔機(jī) 機(jī)頭（口模、芯架等）：機(jī)頭（口模、芯架等）：它是制品成型的主要部它是制品成型的主要部件，熔融塑料通過它獲得一定的幾何截面和尺寸。件，熔融塑料通過它獲得一定的幾何截面和尺寸。 定型裝置：定型裝置：它的作用是將從機(jī)頭中擠出的塑料的它的作用是將從機(jī)頭中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來并對(duì)其進(jìn)行精整，從而得到既定形狀穩(wěn)定下來并對(duì)其進(jìn)行精整，從而得到更為精確的截面形狀、尺寸和光亮的表面。更為精確的截面形狀、尺寸和光亮的表面。通常通常采用冷卻和加壓的方法達(dá)到這一目的。采用冷卻和加壓的方法達(dá)到這

8、一目的。 冷卻裝置：冷卻裝置：由定型裝置出來的塑料在此得到充分由定型裝置出來的塑料在此得到充分的冷卻，獲得最終的形狀和尺寸。的冷卻，獲得最終的形狀和尺寸。 牽引裝置：牽引裝置：其作用為均勻地牽引制品。并對(duì)制品其作用為均勻地牽引制品。并對(duì)制品的截面尺寸進(jìn)行控制，使擠出過程穩(wěn)定地進(jìn)行。的截面尺寸進(jìn)行控制，使擠出過程穩(wěn)定地進(jìn)行。3 3、控制系統(tǒng)（檢測(cè)和控制）、控制系統(tǒng)（檢測(cè)和控制） 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)：它由各種電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。它由各種電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。可控制擠出機(jī)的主機(jī)、輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)油可控制擠出機(jī)的主機(jī)、輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)油泵、油（汽）缸和其它各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)按所需的功泵、油

9、（汽）缸和其它各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)按所需的功率、速度和軌跡運(yùn)行，以及率、速度和軌跡運(yùn)行，以及檢測(cè)、控制檢測(cè)、控制主輔機(jī)的主輔機(jī)的溫度、壓力、流量，溫度、壓力、流量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)擠出機(jī)組的最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)擠出機(jī)組的自動(dòng)控制和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。自動(dòng)控制和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。 我們一般稱由以上各部分組成的擠出裝置為我們一般稱由以上各部分組成的擠出裝置為擠出機(jī)組。擠出機(jī)組。 按工作原理分按工作原理分螺桿式螺桿式無螺桿式無螺桿式單螺桿式單螺桿式雙螺桿式雙螺桿式普通型普通型高速自熱型高速自熱型按排氣狀況分按排氣狀況分排氣式排氣式非排氣式非排氣式4、 擠出機(jī)的分類擠出機(jī)的分類按用途分按用途分造粒擠出機(jī)造粒擠出機(jī)超高分

10、子量擠出機(jī)超高分子量擠出機(jī)混煉擠出機(jī)混煉擠出機(jī)按安裝位置分按安裝位置分立式擠出機(jī)立式擠出機(jī)臥式擠出機(jī)臥式擠出機(jī)目前用的最廣泛的是臥式單螺桿和雙螺桿擠出機(jī)。目前用的最廣泛的是臥式單螺桿和雙螺桿擠出機(jī)。本章重點(diǎn)介紹本章重點(diǎn)介紹臥式單螺桿非排氣式擠出機(jī)臥式單螺桿非排氣式擠出機(jī)( (一一) ) 單螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)單螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù) 單螺桿擠出機(jī)的性能特征通常用以下幾個(gè)主要單螺桿擠出機(jī)的性能特征通常用以下幾個(gè)主要技術(shù)參數(shù)表示：技術(shù)參數(shù)表示： 螺桿直徑：螺桿直徑：指螺桿外徑，用指螺桿外徑，用D D表示，單位毫米。表示，單位毫米。( (美國(guó)美國(guó)max750mm)max750mm) 螺桿長(zhǎng)徑比：螺桿長(zhǎng)

11、徑比：用用L LD D表示。其中表示。其中L L為螺桿的有效長(zhǎng)為螺桿的有效長(zhǎng)度，即有螺紋部分的長(zhǎng)度（工藝上將度，即有螺紋部分的長(zhǎng)度（工藝上將L L定義為由加定義為由加料口中心線到螺紋末端的長(zhǎng)度），料口中心線到螺紋末端的長(zhǎng)度），D D為螺桿直徑。為螺桿直徑。 螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)范圍：螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)范圍：用用n n表示表示, ,單位單位r/minr/min。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：用用P P表示，單位千瓦。德國(guó)表示，單位千瓦。德國(guó)500-500-3600kw 600-5000kw3600kw 600-5000kw 料筒加熱功率：料筒加熱功率：用用E E表示，單位千瓦。表示，單位千瓦。 擠出機(jī)生產(chǎn)率：擠出

12、機(jī)生產(chǎn)率：用用Q Q表示，單位公斤小時(shí)。表示，單位公斤小時(shí)。 機(jī)器的中心高：機(jī)器的中心高：用用H H表示，指螺桿中心線到地面的表示，指螺桿中心線到地面的高度。單位毫米。高度。單位毫米。 機(jī)器的外形尺寸機(jī)器的外形尺寸: :長(zhǎng)、寬、高。單位毫米。長(zhǎng)、寬、高。單位毫米。 螺桿的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)螺桿的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)： D：螺桿外徑；：螺桿外徑； d：螺桿根徑；：螺桿根徑； L：螺桿長(zhǎng)度；：螺桿長(zhǎng)度； ：螺距；：螺距； ：螺槽寬度；：螺槽寬度； /D：長(zhǎng)徑比：長(zhǎng)徑比 ：螺紋寬度：螺紋寬度 ； ：螺槽深度；：螺槽深度； ：螺旋角；：螺旋角； 23擠出機(jī)的型號(hào)表示方法：擠出機(jī)的型號(hào)表示方法： SJ -SJ - -

13、 -/ / 第第1 1位：類代號(hào)（位：類代號(hào)（SJSJ：塑料擠出機(jī)）：塑料擠出機(jī)）第第2 2位：字母，品種代號(hào)（位：字母，品種代號(hào)（Z Z：造粒機(jī)）：造粒機(jī)）第第3 3位：規(guī)格參數(shù)，即螺桿直徑位：規(guī)格參數(shù)，即螺桿直徑第第4 4位：規(guī)格參數(shù)，即螺桿長(zhǎng)徑比位：規(guī)格參數(shù)，即螺桿長(zhǎng)徑比第第5 5位：字母，機(jī)器結(jié)構(gòu)或參數(shù)改進(jìn)后的標(biāo)記。位：字母，機(jī)器結(jié)構(gòu)或參數(shù)改進(jìn)后的標(biāo)記。SJSJ30/25B30/25B 表示擠出機(jī)；表示擠出機(jī)；3030：表示螺桿直徑；：表示螺桿直徑；2525：表示：表示螺桿長(zhǎng)徑比；螺桿長(zhǎng)徑比；B B：表示機(jī)器結(jié)構(gòu)或參數(shù)改進(jìn)后標(biāo)志。：表示機(jī)器結(jié)構(gòu)或參數(shù)改進(jìn)后標(biāo)志。SJWSJW250/10

14、 250/10 螺桿直徑螺桿直徑250mm250mm長(zhǎng)徑比為長(zhǎng)徑比為1010的塑料擠出喂料機(jī)。的塑料擠出喂料機(jī)。SJZ SJZ 90/2090/20 表示螺桿直徑表示螺桿直徑90mm90mm長(zhǎng)徑比為長(zhǎng)徑比為2020的塑料擠出造粒的塑料擠出造粒機(jī)。機(jī)。第二節(jié)第二節(jié) 擠出成型理論簡(jiǎn)介擠出成型理論簡(jiǎn)介螺桿螺桿 1 1. .螺桿的作用：螺桿的作用： a.對(duì)物料進(jìn)行輸送和加壓； b.混合、加熱、塑化； c.定溫、定量、定壓擠出。 2.螺桿形狀螺桿形狀 a.漸變形螺桿：螺槽容積是逐漸變小。分為漸變形螺桿：螺槽容積是逐漸變小。分為等等 距不等深螺桿和等深不等距螺桿。這種螺桿壓縮距不等深螺桿和等深不等距螺桿。

15、這種螺桿壓縮段較長(zhǎng)，螺槽深度逐漸變淺主要用于加工非晶型塑段較長(zhǎng)，螺槽深度逐漸變淺主要用于加工非晶型塑料，如料，如PVC。 b.突變形螺桿：螺槽容積是突然變小。壓縮突變形螺桿：螺槽容積是突然變小。壓縮段較短，螺槽深度變化較大。主要用于加工結(jié)晶型段較短，螺槽深度變化較大。主要用于加工結(jié)晶型塑料，塑料，PP、PE、PA。 2、螺桿的分段及各段的功能：、螺桿的分段及各段的功能： 一般螺桿分為三段，即一般螺桿分為三段，即加料段加料段（供料段）（供料段） 壓縮段壓縮段（熔化段）（熔化段） 均化段均化段（計(jì)量段）（計(jì)量段）加料段（固體輸送段）：加料段（固體輸送段）：靠近料斗附近靠近料斗附近 作用：作用：使塑

16、料受熱前移，將料斗供給的物料使塑料受熱前移，將料斗供給的物料送往壓縮段。送往壓縮段。 物料特征：物料特征：固態(tài)固態(tài) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：等距等深等距等深(0.10-0.15D)，長(zhǎng)度據(jù)情況而，長(zhǎng)度據(jù)情況而定定(L1=4-8D)。要求：要求：固體輸送能力應(yīng)稍高于或等于熔融固體輸送能力應(yīng)稍高于或等于熔融段或均化段的工作能力。段或均化段的工作能力。 壓實(shí)固體顆?；蚍哿?，排出氣體減壓實(shí)固體顆?；蚍哿?，排出氣體減少固體間的縫隙，有利于傳熱。少固體間的縫隙，有利于傳熱。壓縮段（熔融段）：壓縮段（熔融段）：螺桿中部一段（螺桿中部一段（L2=3-15D） 作用：作用： 加熱熔化；加壓壓實(shí)物料；加熱熔化；加壓壓實(shí)物料；

17、 排除空氣。排除空氣。物料狀態(tài)：物料狀態(tài)：液相、固相共存液相、固相共存 要求：要求：物料得到進(jìn)一步壓縮，排出氣體和揮發(fā)物；物料得到進(jìn)一步壓縮，排出氣體和揮發(fā)物；完成由松散料轉(zhuǎn)變成熔體的變化。完成由松散料轉(zhuǎn)變成熔體的變化。均化段均化段(計(jì)量段）：計(jì)量段）：螺桿最后一段螺桿最后一段 作用：作用：使熔體塑化均勻；使料流定量、定壓、定溫使熔體塑化均勻；使料流定量、定壓、定溫?cái)D出。擠出。 物料特征：物料特征：液態(tài)液態(tài) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：等距等深等距等深(H3=0.02-0.06D)，長(zhǎng)度據(jù)情況而定，長(zhǎng)度據(jù)情況而定(L3=6-10D)。一一. . 固體輸送理論固體輸送理論(solid convey)(solid

18、 convey) 由由Darnell和和Mol建立建立 基本假設(shè)基本假設(shè) 螺槽中的物料像固體塞子一樣移動(dòng)，且密度不變，塞子與所有面都接觸，螺槽為等深矩形，并忽略螺棱與料筒間隙，料筒相對(duì)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿不動(dòng)。固體輸送理論 圖中： Vb料筒運(yùn)動(dòng)線速度， Vb=D n Vp料塞沿螺紋方向的速度 Vbp料塞相對(duì)料筒的速度差，Vbp=Vb-Vp 可求得：tgtgtgtgVVbpl固體輸送理論)eWW(tgtgtgtg)hD(DnhQ112s經(jīng)推導(dǎo)可得：經(jīng)推導(dǎo)可得：3.討論討論1.n： Qsn，提高轉(zhuǎn)速可增大產(chǎn)量。但實(shí)際中，提高轉(zhuǎn)速可增大產(chǎn)量。但實(shí)際中， n增大增大一倍，一倍，Qs不一定增加一倍。原因是：不

19、一定增加一倍。原因是： n ，摩擦力，摩擦力，溫度溫度而影響摩擦系數(shù)，而影響摩擦系數(shù)，也就影響到也就影響到Qs。 2.h1、D QsD ，增加螺桿直徑，增加螺桿直徑，Qs增加。增加。 Qsh1螺桿外徑一定時(shí)，增加加料段螺槽深度有利螺桿外徑一定時(shí)，增加加料段螺槽深度有利于提高于提高Qs。)eWW(tgtgtgtg)hD(DnhQ112s3.討論3.固體輸送角固體輸送角 Qs tg tg/(tg+ tg) Qs tg/(tg/tg) +1 若，則tg，而(tg/tg)， (tg/tg)+1 ，即Qs。 Qs)eWW(tgtgtgtg)hD(DnhQ112s Qs與與關(guān)系密切，關(guān)系密切，= 0， Q

20、s= 0， = 90， Qs= Qsmax，摩擦條件，摩擦條件的的影響影響，090其他主要結(jié)論：l 要獲得大的輸送率需要光滑的螺桿表面和軸向摩要獲得大的輸送率需要光滑的螺桿表面和軸向摩擦力很小而且切向摩擦力很大的料筒內(nèi)表面；擦力很小而且切向摩擦力很大的料筒內(nèi)表面；l 固體輸送區(qū)的功率消耗主要消耗在料筒上，主要固體輸送區(qū)的功率消耗主要消耗在料筒上，主要由物料和料筒間的打滑引起；由物料和料筒間的打滑引起；l 在固體輸送區(qū)及早建立壓力有利于擠出，即：早在固體輸送區(qū)及早建立壓力有利于擠出，即：早壓實(shí)、不松散，有利于物料沿螺槽運(yùn)動(dòng)；壓實(shí)、不松散，有利于物料沿螺槽運(yùn)動(dòng)；l 物料的性質(zhì)、幾何形狀，對(duì)物料的性

21、質(zhì)、幾何形狀，對(duì)Qs、壓力、料溫有直、壓力、料溫有直接影響；接影響；l 典型應(yīng)用：在料筒加料段內(nèi)壁開縱向溝槽（帶錐典型應(yīng)用：在料筒加料段內(nèi)壁開縱向溝槽（帶錐度），并對(duì)此段進(jìn)行強(qiáng)力冷卻。度），并對(duì)此段進(jìn)行強(qiáng)力冷卻。二、熔融理論二、熔融理論 研究時(shí)間不長(zhǎng)，仍處于發(fā)展期 目的： 指導(dǎo)螺桿熔融區(qū)的設(shè)計(jì) 預(yù)測(cè)擠出機(jī)的最佳工作條件 理論基礎(chǔ)： 由Madock和Street所作的大量試驗(yàn) 后期由Tadmor和Klein建立起熔融理論 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理： 將著色物料與本色物料混合擠出，穩(wěn)定后將著色物料與本色物料混合擠出，穩(wěn)定后快速停車并驟冷料筒和螺桿，抽出螺桿后，快速停車并驟冷料筒和螺桿，抽出螺桿后，將不同

22、螺距處塑料沿垂直螺棱的方向切片觀將不同螺距處塑料沿垂直螺棱的方向切片觀察察 觀察結(jié)果：觀察結(jié)果： 到第七螺距，出現(xiàn)熔膜到第七螺距，出現(xiàn)熔膜 到第九螺距，出現(xiàn)熔池到第九螺距，出現(xiàn)熔池 到第二十螺距，全部熔融到第二十螺距，全部熔融基本假設(shè)基本假設(shè) 1966年Todmol（塔莫爾）根據(jù)馬多克理論建立了數(shù)學(xué)模型，使熔融理論發(fā)展到理論計(jì)算。基本假設(shè) ： a.熔化過程是穩(wěn)定的過程； b.固相是連續(xù)的均質(zhì)體，而且螺槽的橫截面為矩形； c.塑料的熔融溫度范圍很窄，因此固相與液相分界面很明顯； e. 熱量只在螺槽深度方向傳導(dǎo)，忽略其它方向的熱傳導(dǎo)和對(duì)流； f. 固體的熔化只是在界面處進(jìn)行，熔池對(duì)固體的傳熱忽略不

23、計(jì)； g. 固體床以恒定的速度Vsy進(jìn)入界面； h. 固體床在Y方向上無限深； i. 其它所有物理性能都是常數(shù)。實(shí)驗(yàn)解釋：實(shí)驗(yàn)解釋： 物料物料壓成固體床壓成固體床 與料筒接觸處升溫與料筒接觸處升溫 形形成熔膜成熔膜 到一定厚度被螺棱刮下到一定厚度被螺棱刮下 形成熔形成熔池池 與熔池接觸的粒子熔融與熔池接觸的粒子熔融 熔池?cái)U(kuò)大熔池?cái)U(kuò)大 完全熔融完全熔融 熔融區(qū)從開始熔融區(qū)從開始熔融到固體床熔融到固體床消失的總長(zhǎng)度消失的總長(zhǎng)度 就是熔融區(qū)。就是熔融區(qū)。固體床在螺槽中的分布計(jì)算公式計(jì)算公式 其中：其中：A=(hA=(h1 1-h-h3 3)/L2)/L2)2(1AHZTWXHGW10)(2/)(22

24、smSjmbmbxTTCvTTkv主要結(jié)論：主要結(jié)論： 工藝條件、螺桿幾何參數(shù)、物料性能都有影響。具體表現(xiàn)在： 擠出量的增加使熔融變慢，產(chǎn)品品質(zhì)變差。故生產(chǎn)中：n增加時(shí)，同時(shí)增加背壓，控制G的增加；提高Tb和Ts有利于加速熔融。 增大漸變度、減小間隙，有助于加速熔融 比熱容小、導(dǎo)熱系數(shù)大、密度高、熔融潛熱和熔融溫度低的塑料熔融較快三、熔體輸送理論 基本假設(shè)：基本假設(shè)： 進(jìn)入均化段的物料已全部熔融進(jìn)入均化段的物料已全部熔融 螺槽為矩形等深螺槽，且螺距不變螺槽為矩形等深螺槽，且螺距不變 螺桿不轉(zhuǎn)，料筒反轉(zhuǎn)螺桿不轉(zhuǎn)，料筒反轉(zhuǎn) 流動(dòng)方式：流動(dòng)方式： 正流正流 逆流逆流 橫流橫流 漏流漏流計(jì)算公式計(jì)算公

25、式 均化段的生產(chǎn)率（即擠出機(jī)的生產(chǎn)率）為：均化段的生產(chǎn)率（即擠出機(jī)的生產(chǎn)率）為： Q = Qz Qp Ql 由流體力學(xué)可以導(dǎo)出：由流體力學(xué)可以導(dǎo)出：cossin21322nhDQz)(12sin1231233ppLDhQp)(10123322022ppLetgDQl主要結(jié)論：主要結(jié)論： 提高提高D、n、L3、e3，減小減小，可提高生產(chǎn)率可提高生產(chǎn)率 出口壓力高、熔體粘度小、逆流和漏流增大出口壓力高、熔體粘度小、逆流和漏流增大 均化段螺槽深度的影響，分兩種情況：均化段螺槽深度的影響，分兩種情況： 出口壓力高時(shí)，因?yàn)槟媪鬏^大，降低出口壓力高時(shí)，因?yàn)槟媪鬏^大，降低h3有利于有利于提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率

26、 出口壓力低時(shí)，逆流影響較小，提高出口壓力低時(shí)，逆流影響較小，提高h(yuǎn)3有利于有利于提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率 生產(chǎn)應(yīng)用：品質(zhì)要求高時(shí)生產(chǎn)應(yīng)用：品質(zhì)要求高時(shí)，一般一般p2大大，最好用淺螺最好用淺螺槽螺桿；一般品質(zhì)時(shí)，可減小多孔板和過濾網(wǎng)的阻槽螺桿；一般品質(zhì)時(shí)，可減小多孔板和過濾網(wǎng)的阻力，以提高生產(chǎn)率力，以提高生產(chǎn)率四、擠出機(jī)綜合工作點(diǎn)四、擠出機(jī)綜合工作點(diǎn)（一）螺桿特性線（一）螺桿特性線 對(duì)給定螺桿，對(duì)給定螺桿，、為常數(shù)為常數(shù) 擠出穩(wěn)定后，溫度、擠出穩(wěn)定后，溫度、n n、均不變均不變 說明：擠出量說明：擠出量Q Q與機(jī)頭壓力與機(jī)頭壓力p p為直線關(guān)系為直線關(guān)系 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n增加，曲線平行向上平移增加，

27、曲線平行向上平移pnppnQ)(2121 公式公式Q = Qz Qp Ql可改寫為：可改寫為：QmP螺桿特性線螺桿特性線Q（二）口模特性線（二）口模特性線 一般給定口模，一般給定口模，k 即為常數(shù)即為常數(shù)pkQ由流體力學(xué)，可知：由流體力學(xué)，可知：螺桿、口模特性已知，螺桿、口模特性已知，N選定后，可找出擠出機(jī)工選定后，可找出擠出機(jī)工作點(diǎn)作點(diǎn)C當(dāng)螺桿或口模改變一項(xiàng)，當(dāng)螺桿或口模改變一項(xiàng)，C點(diǎn)改變，可得到點(diǎn)改變，可得到相應(yīng)的熔體輸送速率和機(jī)頭壓力。相應(yīng)的熔體輸送速率和機(jī)頭壓力。（三）擠出機(jī)工作綜合工作點(diǎn)（三）擠出機(jī)工作綜合工作點(diǎn)擠出機(jī)工作曲線擠出機(jī)工作曲線 螺桿是擠出機(jī)的關(guān)鍵性部件。通過它螺桿是擠出

28、機(jī)的關(guān)鍵性部件。通過它的轉(zhuǎn)動(dòng)，料簡(jiǎn)內(nèi)的塑料才能發(fā)生移動(dòng)，得的轉(zhuǎn)動(dòng)，料簡(jiǎn)內(nèi)的塑料才能發(fā)生移動(dòng)，得到增壓和部分的熱量到增壓和部分的熱量( (摩擦熱摩擦熱) )。螺桿的幾。螺桿的幾何參數(shù)，諸如直徑、長(zhǎng)徑比、各段長(zhǎng)度比何參數(shù)，諸如直徑、長(zhǎng)徑比、各段長(zhǎng)度比例以及螺槽深度等，對(duì)螺桿的工作特性均例以及螺槽深度等，對(duì)螺桿的工作特性均有重大的影響有重大的影響 ，一般螺桿的結(jié)構(gòu)如圖所示。，一般螺桿的結(jié)構(gòu)如圖所示。2.1.3 2.1.3 螺桿的主要參數(shù)螺桿的主要參數(shù)1 1 螺桿的直徑螺桿的直徑(D)(D)和長(zhǎng)徑比和長(zhǎng)徑比(L(LD) D) 螺桿直徑是螺桿基本參數(shù)之一。使用時(shí)，它螺桿直徑是螺桿基本參數(shù)之一。使用時(shí)，它

29、是根據(jù)所制制品的形狀大小及需要的生產(chǎn)率是根據(jù)所制制品的形狀大小及需要的生產(chǎn)率來決定的。來決定的。表征螺桿特性的另一重要參數(shù)是螺桿的有效表征螺桿特性的另一重要參數(shù)是螺桿的有效長(zhǎng)度長(zhǎng)度(L)(L)與其直徑之比，即長(zhǎng)徑比與其直徑之比，即長(zhǎng)徑比(L(LD)D)。2 2 螺桿各段的作用螺桿各段的作用 按塑料在螺桿上運(yùn)轉(zhuǎn)的情況可分為送料、熔按塑料在螺桿上運(yùn)轉(zhuǎn)的情況可分為送料、熔化和計(jì)量三個(gè)區(qū)域化和計(jì)量三個(gè)區(qū)域 。 加（送）料段加（送）料段 自塑料入口向前延伸一段的自塑料入口向前延伸一段的距離距離( (視擠出機(jī)的情況不同可有視擠出機(jī)的情況不同可有2 210D10D的變化的變化) )為為送料段。送料段。 熔化

30、段熔化段( (壓縮段壓縮段) ) 螺桿中部的一段為熔化段。螺桿中部的一段為熔化段。 計(jì)量段計(jì)量段( (均化段均化段) ) 螺桿的最后一段為計(jì)量段。螺桿的最后一段為計(jì)量段。很明顯，為了取得最好的效果，擠壓不同塑料，很明顯，為了取得最好的效果，擠壓不同塑料，三段長(zhǎng)短與結(jié)構(gòu)都應(yīng)結(jié)合塑料的特性和所擠制品三段長(zhǎng)短與結(jié)構(gòu)都應(yīng)結(jié)合塑料的特性和所擠制品的類型來考慮。的類型來考慮。 3 3 螺桿上的螺旋角螺桿上的螺旋角，螺旋角的大小與物料螺旋角的大小與物料的形狀有關(guān)。物料的形狀不同，對(duì)送料段的螺的形狀有關(guān)。物料的形狀不同，對(duì)送料段的螺旋角要求也不一樣。旋角要求也不一樣。 4 4 螺桿頭部的形狀螺桿頭部的形狀 ，

31、螺桿頭部一般呈鈍尖螺桿頭部一般呈鈍尖的錐形，借以避免物料在螺桿頭部停滯過久而的錐形，借以避免物料在螺桿頭部停滯過久而引起分解。引起分解。 5 5 螺槽深度、螺槽深度、 壓縮比、螺紋螺距、螺紋深壓縮比、螺紋螺距、螺紋深角、螺槽軸向?qū)挾冉?、螺槽軸向?qū)挾龋≒24)P24) 6 6 技術(shù)參數(shù)（技術(shù)參數(shù)（P25)P25)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)裝置加料裝置加料裝置料筒料筒機(jī)頭和口模機(jī)頭和口模2.1.4 2.1.4 擠出機(jī)其它重要部分?jǐn)D出機(jī)其它重要部分1傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置 包括：電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和軸包括：電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和軸承等所組成。承等所組成。 要求：無級(jí)調(diào)速，良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)，要求：無級(jí)調(diào)速，良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)，迅速制

32、動(dòng)的裝置。常用體系：迅速制動(dòng)的裝置。常用體系：整流子電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)，它既是驅(qū)動(dòng)裝整流子電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)，它既是驅(qū)動(dòng)裝置，又是變速裝置；置，又是變速裝置； 常速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械摩擦傳動(dòng)，如用皮帶常速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械摩擦傳動(dòng)，如用皮帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)的無級(jí)變速裝置；傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)的無級(jí)變速裝置； 用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵，將油送至液壓馬達(dá)，改用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵，將油送至液壓馬達(dá)，改變泵的排油量從而改變擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速。變泵的排油量從而改變擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速。2 2加料裝置加料裝置 供料的形式有粒狀、粉狀和帶狀等供料的形式有粒狀、粉狀和帶狀等幾種。加料裝置一般都采用加料斗，料斗的容量至幾種。加料裝置一般都采用加

33、料斗，料斗的容量至少應(yīng)能容納一小時(shí)的用料。加料斗內(nèi)應(yīng)有切斷料流、少應(yīng)能容納一小時(shí)的用料。加料斗內(nèi)應(yīng)有切斷料流、標(biāo)定料量和卸除余料等。上料裝置。標(biāo)定料量和卸除余料等。上料裝置。3 3料筒料筒 料筒是擠出機(jī)主要部件之一，塑料的塑料筒是擠出機(jī)主要部件之一，塑料的塑化和加壓過程都在其中進(jìn)行。擠壓時(shí)料簡(jiǎn)內(nèi)的壓力化和加壓過程都在其中進(jìn)行。擠壓時(shí)料簡(jiǎn)內(nèi)的壓力可達(dá)可達(dá)5555兆帕，工作溫度一般為兆帕，工作溫度一般為180250180250，因此料，因此料筒可看作是受壓和受熱的容器。筒可看作是受壓和受熱的容器。另外，一般擠出機(jī)在料筒和機(jī)頭之間還設(shè)有粗濾器，另外，一般擠出機(jī)在料筒和機(jī)頭之間還設(shè)有粗濾器，它是由帶孔

34、的合金鋼板制成的，主要作用是使塑料它是由帶孔的合金鋼板制成的，主要作用是使塑料由旋轉(zhuǎn)流動(dòng)變?yōu)槠街绷鲃?dòng)，且沿螺桿方向形成壓力，由旋轉(zhuǎn)流動(dòng)變?yōu)槠街绷鲃?dòng)，且沿螺桿方向形成壓力，增大塑化的均勻性，過濾塑料中可能混入的雜質(zhì)增大塑化的均勻性，過濾塑料中可能混入的雜質(zhì)( (這在擠壓回料時(shí)可能性更大這在擠壓回料時(shí)可能性更大) )和阻止未塑化的物料和阻止未塑化的物料進(jìn)入機(jī)頭進(jìn)入機(jī)頭 4 4機(jī)頭和口模機(jī)頭和口模 機(jī)頭是口模與料筒之間的過機(jī)頭是口模與料筒之間的過渡部分，其長(zhǎng)度和形狀隨所用塑料的種類、制渡部分，其長(zhǎng)度和形狀隨所用塑料的種類、制品的形狀、加熱方法及擠出機(jī)的大小和型式而品的形狀、加熱方法及擠出機(jī)的大小和型

35、式而定。定?？谀Ｊ侵破窓M截面的成型部件，它是用螺栓或口模是制品橫截面的成型部件，它是用螺栓或其它方法固定在機(jī)頭上的。如果口模和機(jī)頭是其它方法固定在機(jī)頭上的。如果口模和機(jī)頭是一個(gè)整體，一般就統(tǒng)稱為機(jī)頭。一個(gè)整體，一般就統(tǒng)稱為機(jī)頭。機(jī)頭和口模結(jié)構(gòu)的好壞，對(duì)制品的產(chǎn)量和質(zhì)量機(jī)頭和口模結(jié)構(gòu)的好壞，對(duì)制品的產(chǎn)量和質(zhì)量影響很大。其尺寸都根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或流變學(xué)知影響很大。其尺寸都根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或流變學(xué)知識(shí)來確定。從工藝角度考慮識(shí)來確定。從工藝角度考慮 ：(1)(1)口模定型部分是決定制品橫截面的重要部口模定型部分是決定制品橫截面的重要部件件 (2)(2)過渡部分的流道應(yīng)盡量平滑，使其呈流線過渡部分的流道應(yīng)盡量平

36、滑，使其呈流線型，以免物料在流道中停滯而發(fā)生分解型，以免物料在流道中停滯而發(fā)生分解(3)(3)機(jī)頭和口模應(yīng)有足夠的剛度，以免在工作機(jī)頭和口模應(yīng)有足夠的剛度，以免在工作壓力下使流道變形。壓力下使流道變形。 2.1.52.1.5 擠出機(jī)的一般操作方法擠出機(jī)的一般操作方法 1 1、準(zhǔn)備工作。、準(zhǔn)備工作。 2 2、加熱、加熱( (提前小時(shí)提前小時(shí)) )。 3 3、上緊機(jī)頭、上緊機(jī)頭 （溫度升高后緊固）。（溫度升高后緊固）。 4 4、開車啟動(dòng)、開車啟動(dòng) ，嚴(yán)格低速啟動(dòng)。，嚴(yán)格低速啟動(dòng)。 5 5、停車。、停車。將擠出機(jī)內(nèi)的塑料盡可能擠完，以便下次操將擠出機(jī)內(nèi)的塑料盡可能擠完，以便下次操作。擠壓時(shí)應(yīng)注意的安

37、全項(xiàng)目有：電、熱、機(jī)械作。擠壓時(shí)應(yīng)注意的安全項(xiàng)目有：電、熱、機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)和笨重部件的裝卸等。的轉(zhuǎn)動(dòng)和笨重部件的裝卸等。拆除時(shí)應(yīng)先拆出螺桿，后拆料筒，而安裝時(shí)拆除時(shí)應(yīng)先拆出螺桿，后拆料筒，而安裝時(shí)則應(yīng)先裝料筒，后裝螺桿。則應(yīng)先裝料筒，后裝螺桿。 2.2.1 2.2.1 擠出機(jī)工作過程與原理擠出機(jī)工作過程與原理 擠出機(jī)要達(dá)到穩(wěn)定的產(chǎn)量和質(zhì)量，一方面，沿螺擠出機(jī)要達(dá)到穩(wěn)定的產(chǎn)量和質(zhì)量，一方面，沿螺槽方向任一截面上的質(zhì)量流率必須保持恒定且等于產(chǎn)槽方向任一截面上的質(zhì)量流率必須保持恒定且等于產(chǎn)量，另一方面，熔體的輸送速率應(yīng)等于物料的熔化速量，另一方面，熔體的輸送速率應(yīng)等于物料的熔化速率。率。 否則否則. .

38、 T,P,QT,P,Q波動(dòng)波動(dòng) 因此，從理論上闡明擠出機(jī)成型過程三階段因此，從理論上闡明擠出機(jī)成型過程三階段固固體輸送體輸送、熔融熔融和和熔體輸送熔體輸送與與、和和之間的關(guān)系，無疑是有重要意義之間的關(guān)系，無疑是有重要意義的。的。 2.2 2.2 擠出螺桿設(shè)計(jì)擠出螺桿設(shè)計(jì)1 擠塑過程的三個(gè)主要參量及其波動(dòng)擠塑過程的三個(gè)主要參量及其波動(dòng)三個(gè)主要波動(dòng)三個(gè)主要波動(dòng) 溫度及其波動(dòng)溫度及其波動(dòng) 壓力及其波動(dòng)壓力及其波動(dòng) 產(chǎn)量及其波動(dòng)產(chǎn)量及其波動(dòng) 關(guān)系：互相制約、互相影響關(guān)系：互相制約、互相影響 原因：原因： 影響：影響： 三大擠塑理論和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)量段計(jì)量段( (均化段均化段) ) 熔化段熔化段( (

39、壓縮段壓縮段) )送料段送料段 2.2.固體輸送理論固體輸送理論 目前理論推導(dǎo)最為簡(jiǎn)單的是以固體對(duì)固體目前理論推導(dǎo)最為簡(jiǎn)單的是以固體對(duì)固體的摩擦力靜平衡為基礎(chǔ)的。的摩擦力靜平衡為基礎(chǔ)的。基本假設(shè)：基本假設(shè)： (1)(1)物料與螺槽和料筒內(nèi)壁所有邊緊密接觸，物料與螺槽和料筒內(nèi)壁所有邊緊密接觸，形成固體塞或固體床，并以恒定的速率移動(dòng)；形成固體塞或固體床，并以恒定的速率移動(dòng)； (2)(2)略去螺翅與料筒的間隙、物料重力和密度略去螺翅與料筒的間隙、物料重力和密度變化等的影響；變化等的影響； (3)(3)螺槽深度是恒定的，壓力只是螺槽長(zhǎng)度的螺槽深度是恒定的，壓力只是螺槽長(zhǎng)度的函數(shù)，摩擦系數(shù)與壓力無關(guān)；函

40、數(shù)，摩擦系數(shù)與壓力無關(guān)； (4)(4)螺槽中固體物料像彈性固體塞一樣移動(dòng)。螺槽中固體物料像彈性固體塞一樣移動(dòng)。 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)時(shí)，螺槽中固體時(shí)，螺槽中固體塞上的塞上的A A點(diǎn)移動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)到到B B點(diǎn)，這時(shí)點(diǎn)，這時(shí)ABAB與螺桿軸向垂直與螺桿軸向垂直面的夾角為面的夾角為，此角常稱為移動(dòng)此角常稱為移動(dòng)角。角。 通過推導(dǎo)，可得固體輸送速率通過推導(dǎo)，可得固體輸送速率(Qs)(Qs)的計(jì)算公式為的計(jì)算公式為： 為了計(jì)算固體輸送率為了計(jì)算固體輸送率QsQs需要先知道移動(dòng)角需要先知道移動(dòng)角的大小。其值可按下式計(jì)算：的大小。其值可按下式計(jì)算： 211tantan()tantansbQnh D Dh

41、becossinKMQ Qs s: :固體傳輸率；固體傳輸率；n n：螺桿轉(zhuǎn)速；螺桿轉(zhuǎn)速；h h1 1：加料段落槽深度：加料段落槽深度D D：螺：螺桿直徑桿直徑：固體傳輸角；：固體傳輸角；b b：螺棱寬度；：螺棱寬度；：移動(dòng)角（螺旋角）：移動(dòng)角（螺旋角）M M：螺槽中力的合集：螺槽中力的合集對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)意義 因?yàn)橐驗(yàn)镼s與正切函數(shù)成正比，與正切函數(shù)成正比，所以正切函數(shù)最大時(shí)，輸送量所以正切函數(shù)最大時(shí)，輸送量也最大。從圖中可見也最大。從圖中可見1720度時(shí)，可以得到最大輸送量。度時(shí)，可以得到最大輸送量。 為獲得最大的固體輸送速率，可從為獲得最大的固體輸送速率，可從和和兩個(gè)方面采取措施兩個(gè)方面采取

42、措施 。1 1、從擠出機(jī)結(jié)構(gòu)角度來考慮，增加螺槽深、從擠出機(jī)結(jié)構(gòu)角度來考慮，增加螺槽深度是有利的，但會(huì)受到螺桿扭矩的限制。度是有利的，但會(huì)受到螺桿扭矩的限制。2 2、降低塑料與螺桿的摩擦系數(shù)、降低塑料與螺桿的摩擦系數(shù)(f)(f)也是有也是有利的，增大塑料與料筒的摩擦系數(shù)，也可利的，增大塑料與料筒的摩擦系數(shù)，也可以提高固體輸送速率。以提高固體輸送速率。 從輸出工藝角度來考慮，關(guān)鍵是控制從輸出工藝角度來考慮，關(guān)鍵是控制送料段料筒和螺桿的溫度，因?yàn)槟Σ料禂?shù)送料段料筒和螺桿的溫度，因?yàn)槟Σ料禂?shù)是隨溫度而變化的，一些塑料對(duì)鋼的摩擦是隨溫度而變化的，一些塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。系數(shù)與溫度的

43、關(guān)系如圖所示。 如果物料與螺桿之間的摩擦力是如此之大，如果物料與螺桿之間的摩擦力是如此之大，以致物料抱住螺桿，此時(shí)擠出量以致物料抱住螺桿，此時(shí)擠出量Qs和移動(dòng)速度均和移動(dòng)速度均為零，因?yàn)闉榱?，因?yàn)?。這時(shí)物料不能向前進(jìn)行，這就。這時(shí)物料不能向前進(jìn)行，這就是常說的是常說的“不進(jìn)料不進(jìn)料”的情況的情況（）。如果。如果物料與螺桿之間的摩擦力很小，甚至可略而不計(jì)，物料與螺桿之間的摩擦力很小，甚至可略而不計(jì)，面對(duì)料筒的摩擦力很大，這時(shí)物料即以很大的移面對(duì)料筒的摩擦力很大，這時(shí)物料即以很大的移動(dòng)速度前進(jìn)，即動(dòng)速度前進(jìn)，即 900。如果料在筒內(nèi)開有縱向。如果料在筒內(nèi)開有縱向溝槽，迫使物料沿令溝槽，迫使物料沿

44、令 900方向前進(jìn)，這是固體方向前進(jìn)，這是固體輸送速率的理論上限輸送速率的理論上限（）。一般情況即。一般情況即是在是在00900范圍。在擠出過程中，如果不能范圍。在擠出過程中，如果不能控制物料與螺桿和料筒的摩擦力為恒定值，勢(shì)必控制物料與螺桿和料筒的摩擦力為恒定值，勢(shì)必引起移動(dòng)角變化，最后造成產(chǎn)率波動(dòng)。引起移動(dòng)角變化，最后造成產(chǎn)率波動(dòng)。 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì) 螺桿、料筒、分流板和過濾網(wǎng)組成了擠出機(jī)的擠壓螺桿、料筒、分流板和過濾網(wǎng)組成了擠出機(jī)的擠壓系統(tǒng)。螺桿系統(tǒng)。螺桿為是擠壓系統(tǒng)的重要部件，人們通常稱為是擠壓系統(tǒng)的重要部件，人們通常稱之為擠出機(jī)的心臟。之為擠出機(jī)的心臟。 塑料塑料(

45、 (橡膠橡膠) )正是在這一部分正是在這一部分由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，然后通過口模、輔機(jī)而被做成各種制品的。然后通過口模、輔機(jī)而被做成各種制品的。 如果就螺桿和料筒相比，螺桿更顯得居于關(guān)鍵地位。如果就螺桿和料筒相比，螺桿更顯得居于關(guān)鍵地位。這是因?yàn)橐慌_(tái)這是因?yàn)橐慌_(tái)擠出機(jī)的生產(chǎn)率、塑化質(zhì)量、填加物擠出機(jī)的生產(chǎn)率、塑化質(zhì)量、填加物的分散性、熔體溫度、動(dòng)力消耗等，主要決定于螺的分散性、熔體溫度、動(dòng)力消耗等，主要決定于螺桿的性能。桿的性能。 因此，下面較詳細(xì)地介紹有關(guān)螺桿設(shè)計(jì)的諸問題，因此，下面較詳細(xì)地介紹有關(guān)螺桿設(shè)計(jì)的諸問題，前一部分介紹常規(guī)螺桿，后一部分介紹新型螺桿。前一部分介紹

46、常規(guī)螺桿，后一部分介紹新型螺桿。 85橡膠螺桿橡膠螺桿2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì) 60銷釘螺桿銷釘螺桿2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì) 120銷釘螺桿銷釘螺桿2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì) 250大螺桿大螺桿2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì) 雙錐螺桿雙錐螺桿2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì) 錐形雙螺桿錐形雙螺桿2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì) 錐形雙螺桿錐形雙螺桿2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)1 1 評(píng)價(jià)螺桿的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)螺桿的標(biāo)準(zhǔn)l 如何評(píng)價(jià)螺桿的好壞呢？由前面對(duì)擠出過程的分

47、析可如何評(píng)價(jià)螺桿的好壞呢？由前面對(duì)擠出過程的分析可以看出，至少應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面評(píng)價(jià)螺桿：以看出，至少應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面評(píng)價(jià)螺桿：1 1）塑化質(zhì)量）塑化質(zhì)量l 一根螺桿首先必須一根螺桿首先必須能生產(chǎn)出合乎質(zhì)量要求的制品能生產(chǎn)出合乎質(zhì)量要求的制品。l 所謂合乎質(zhì)量要求是指所生產(chǎn)的制品應(yīng)當(dāng)合乎以下幾所謂合乎質(zhì)量要求是指所生產(chǎn)的制品應(yīng)當(dāng)合乎以下幾個(gè)方面的要求個(gè)方面的要求: :a a、具有合乎要求的各種性能、具有合乎要求的各種性能。包括規(guī)定的物理、化學(xué)、。包括規(guī)定的物理、化學(xué)、力學(xué)、電學(xué)性能；力學(xué)、電學(xué)性能；b b、具有合乎要求的表觀質(zhì)量、具有合乎要求的表觀質(zhì)量。如能達(dá)到用戶對(duì)氣泡、。如能達(dá)到用戶對(duì)氣

48、泡、晶點(diǎn)、染色分散均勻性的要求等。晶點(diǎn)、染色分散均勻性的要求等。 2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)c c、具有合乎要求的螺桿的塑化質(zhì)量：、具有合乎要求的螺桿的塑化質(zhì)量： 螺桿所擠出的熔體溫度是否均勻，軸向波動(dòng)、徑向螺桿所擠出的熔體溫度是否均勻，軸向波動(dòng)、徑向溫差多大。溫差多大。 是否有得以成型的最低的熔體溫度。是否有得以成型的最低的熔體溫度。 擠出的熔體是否有壓力波動(dòng)。擠出的熔體是否有壓力波動(dòng)。 染色和其它填加劑的分散是否均勻等。染色和其它填加劑的分散是否均勻等。 應(yīng)當(dāng)指出，應(yīng)當(dāng)指出，低溫?cái)D出是目前的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，它能低溫?cái)D出是目前的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，它能改善擠出制品的質(zhì)量（如降低

49、內(nèi)應(yīng)力等），防止熱改善擠出制品的質(zhì)量（如降低內(nèi)應(yīng)力等），防止熱敏性物料過熱分解，降低能量消耗，減少主輔機(jī)冷敏性物料過熱分解，降低能量消耗，減少主輔機(jī)冷卻系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)率。卻系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)率。2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)2 2）產(chǎn)量）產(chǎn)量 所謂產(chǎn)量是指在保證塑化質(zhì)量前提下，通過給定機(jī)所謂產(chǎn)量是指在保證塑化質(zhì)量前提下，通過給定機(jī)頭的產(chǎn)量或擠出量。產(chǎn)量一般用公斤頭的產(chǎn)量或擠出量。產(chǎn)量一般用公斤/ /小時(shí)或公斤小時(shí)或公斤轉(zhuǎn)來表示。轉(zhuǎn)來表示。 一根好的螺桿，應(yīng)當(dāng)具有較高的塑化能力。（生產(chǎn)一根好的螺桿，應(yīng)當(dāng)具有較高的塑化能力。（生產(chǎn)能力）能力）3 3）適應(yīng)性）適應(yīng)性 所謂螺

50、桿的適應(yīng)性是指螺桿對(duì)加工不同塑料、匹配所謂螺桿的適應(yīng)性是指螺桿對(duì)加工不同塑料、匹配不同機(jī)頭和不同制品的適應(yīng)能力。一般說來，適應(yīng)不同機(jī)頭和不同制品的適應(yīng)能力。一般說來，適應(yīng)性越強(qiáng)，往往伴隨著塑化效率的降低。性越強(qiáng)，往往伴隨著塑化效率的降低。 因此我們總希望一根好的螺桿，其適應(yīng)性和高的塑因此我們總希望一根好的螺桿，其適應(yīng)性和高的塑化效率都應(yīng)兼?zhèn)??；识紤?yīng)兼?zhèn)洹?2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)4 4）單耗）單耗 所謂單耗，是指每擠出一公斤塑料（橡膠）所消耗所謂單耗，是指每擠出一公斤塑料（橡膠）所消耗的能量，一般用的能量，一般用 N N用表示。其中用表示。其中 N N為功率（千瓦）

51、，為功率（千瓦），Q Q為產(chǎn)量（公斤為產(chǎn)量（公斤/ /小時(shí)）。小時(shí)）。 一根好的螺桿，在保證塑化質(zhì)量的前提下，單耗應(yīng)一根好的螺桿，在保證塑化質(zhì)量的前提下，單耗應(yīng)盡可能低。盡可能低。5 5）制造的難易）制造的難易 一根好的螺桿還必須易于加工制造，成本低。一根好的螺桿還必須易于加工制造，成本低。 以上幾條標(biāo)準(zhǔn)必須綜合起來考慮，只強(qiáng)調(diào)一方面是以上幾條標(biāo)準(zhǔn)必須綜合起來考慮，只強(qiáng)調(diào)一方面是片面的。當(dāng)然，也允許針對(duì)不同要求，重點(diǎn)保證某片面的。當(dāng)然，也允許針對(duì)不同要求，重點(diǎn)保證某條標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)到。條標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)到。2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)2 2 設(shè)計(jì)螺桿考慮的因素設(shè)計(jì)螺桿考慮的因素 要設(shè)計(jì)一

52、根合乎以上標(biāo)準(zhǔn)的性能優(yōu)異的螺桿并非一要設(shè)計(jì)一根合乎以上標(biāo)準(zhǔn)的性能優(yōu)異的螺桿并非一件輕而易舉的事。在進(jìn)行螺桿設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮件輕而易舉的事。在進(jìn)行螺桿設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮以下諸因素：以下諸因素：1)1)物料的特性及其加入時(shí)的幾何形狀、尺寸和溫度狀物料的特性及其加入時(shí)的幾何形狀、尺寸和溫度狀況。況。l 不同物料的物理特性（如擠出溫度范圍、粘度、穩(wěn)不同物料的物理特性（如擠出溫度范圍、粘度、穩(wěn)定性和流變性能）相差很大，因而加工性能也很不定性和流變性能）相差很大，因而加工性能也很不相同。相同。l 橡膠擠出機(jī)螺桿與塑料擠出機(jī)螺桿差別很大：如螺橡膠擠出機(jī)螺桿與塑料擠出機(jī)螺桿差別很大：如螺桿長(zhǎng)徑比、螺槽深度、

53、螺桿結(jié)構(gòu)（塑料擠出機(jī)螺桿桿長(zhǎng)徑比、螺槽深度、螺桿結(jié)構(gòu)（塑料擠出機(jī)螺桿帶有混煉元件、剪切元件）等。帶有混煉元件、剪切元件）等。2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)l 同是塑料擠出機(jī)螺桿也不相同：同是塑料擠出機(jī)螺桿也不相同：l 例如聚氯乙烯和聚烯烴就有很大差別。前者為無定形例如聚氯乙烯和聚烯烴就有很大差別。前者為無定形塑料，粘度大，對(duì)溫度比較敏感，無明顯熔點(diǎn)。后者塑料，粘度大，對(duì)溫度比較敏感，無明顯熔點(diǎn)。后者為結(jié)晶性塑料粘度較低，有明顯的熔點(diǎn)。為結(jié)晶性塑料粘度較低，有明顯的熔點(diǎn)。l 就是同是聚氯乙烯，但由于生產(chǎn)廠家不同，或批號(hào)不就是同是聚氯乙烯，但由于生產(chǎn)廠家不同，或批號(hào)不同，其性能也

54、有差異。同，其性能也有差異。l 進(jìn)而言之，同是一種物料，粉狀和粒狀的加工性能也進(jìn)而言之，同是一種物料，粉狀和粒狀的加工性能也不盡一樣，預(yù)熱和不預(yù)熱對(duì)加工性能也有影響。不盡一樣，預(yù)熱和不預(yù)熱對(duì)加工性能也有影響。l 因此，因此，要采取不同的螺桿設(shè)計(jì)來適應(yīng)不同的物料要采取不同的螺桿設(shè)計(jì)來適應(yīng)不同的物料。2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)2 2）口模的幾何形狀和機(jī)頭阻力特性。）口模的幾何形狀和機(jī)頭阻力特性。l 由擠出機(jī)的工作圖可知，口模特性線要與螺桿特性由擠出機(jī)的工作圖可知，口模特性線要與螺桿特性線很好地匹配，才能獲得滿意的擠出效果。如：線很好地匹配，才能獲得滿意的擠出效果。如：l a

55、a、高阻力機(jī)頭，一般要配以均化段螺槽深度較淺、高阻力機(jī)頭，一般要配以均化段螺槽深度較淺的螺桿，的螺桿，l b b、低阻力機(jī)頭，需與均化段螺槽較深的螺桿相配。、低阻力機(jī)頭，需與均化段螺槽較深的螺桿相配。l c c、對(duì)排氣擠出機(jī)，機(jī)頭阻力的大小和螺桿性能的、對(duì)排氣擠出機(jī)，機(jī)頭阻力的大小和螺桿性能的匹配顯得更重要，弄得不好，擠出機(jī)甚至不能工作。匹配顯得更重要，弄得不好，擠出機(jī)甚至不能工作。 2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)3) 3) 料筒的結(jié)構(gòu)形式和加熱冷卻情況。料筒的結(jié)構(gòu)形式和加熱冷卻情況。 由固體輸送理論知，在加料段料筒壁上加工出錐度由固體輸送理論知，在加料段料筒壁上加工出錐度和

56、縱向溝槽并進(jìn)行強(qiáng)力冷卻，會(huì)大大提高固體輸送和縱向溝槽并進(jìn)行強(qiáng)力冷卻，會(huì)大大提高固體輸送效率。若采用這種結(jié)構(gòu)形式的料筒，設(shè)計(jì)螺桿時(shí)必效率。若采用這種結(jié)構(gòu)形式的料筒，設(shè)計(jì)螺桿時(shí)必須在熔融段和均化段采取相應(yīng)措施，使熔融速率、須在熔融段和均化段采取相應(yīng)措施，使熔融速率、均化能力與加料段的輸送能力相一致。均化能力與加料段的輸送能力相一致。4) 4) 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)。螺桿轉(zhuǎn)數(shù)。 由于物料的熔融速率很大程度上取決于剪切速率，由于物料的熔融速率很大程度上取決于剪切速率，而剪切速率與螺桿轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，故進(jìn)行螺桿設(shè)計(jì)時(shí)必而剪切速率與螺桿轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，故進(jìn)行螺桿設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮螺桿轉(zhuǎn)數(shù)這個(gè)因素。須考慮螺桿轉(zhuǎn)數(shù)這個(gè)因素。2.2.3

57、2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)5) 5) 擠出機(jī)的用途。擠出機(jī)的用途。 設(shè)計(jì)螺桿時(shí)必須弄清楚擠出機(jī)是用作加工制品還設(shè)計(jì)螺桿時(shí)必須弄清楚擠出機(jī)是用作加工制品還是用作混料、造?；蛭沽稀Ｒ?yàn)槭怯米骰炝?、造?；蛭沽?。因?yàn)椴煌猛镜臄D出機(jī)不同用途的擠出機(jī)的螺桿在設(shè)計(jì)上是有很大不同的。的螺桿在設(shè)計(jì)上是有很大不同的。 總之，在對(duì)評(píng)價(jià)螺桿的標(biāo)準(zhǔn)有了統(tǒng)一的看法和總之，在對(duì)評(píng)價(jià)螺桿的標(biāo)準(zhǔn)有了統(tǒng)一的看法和對(duì)螺桿設(shè)計(jì)必須考慮的因素有了一個(gè)全面的了解之對(duì)螺桿設(shè)計(jì)必須考慮的因素有了一個(gè)全面的了解之后，方能進(jìn)行螺桿的具體設(shè)計(jì)。后，方能進(jìn)行螺桿的具體設(shè)計(jì)。2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)3 3 常規(guī)全螺

58、紋三段螺桿的設(shè)計(jì)常規(guī)全螺紋三段螺桿的設(shè)計(jì) 所謂常規(guī)全螺紋三段螺桿，是指出現(xiàn)最早、應(yīng)用最所謂常規(guī)全螺紋三段螺桿，是指出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣、整根螺桿由三段組成，其擠出過程完全依靠全廣、整根螺桿由三段組成，其擠出過程完全依靠全螺紋的形式完成的螺桿螺紋的形式完成的螺桿。這種螺桿的設(shè)計(jì)包括。這種螺桿的設(shè)計(jì)包括螺桿螺桿型式的確定、螺桿分段及各段參數(shù)的確定、螺桿直型式的確定、螺桿分段及各段參數(shù)的確定、螺桿直徑和長(zhǎng)徑比的確定、螺桿和料筒間隙的確定徑和長(zhǎng)徑比的確定、螺桿和料筒間隙的確定等，下等，下面分別敘述。面分別敘述。1 1）關(guān)于螺桿型式的確定）關(guān)于螺桿型式的確定 按照傳統(tǒng)的說法，常規(guī)全螺紋三段螺桿分為按照傳統(tǒng)

59、的說法，常規(guī)全螺紋三段螺桿分為漸變型漸變型螺桿和突變型螺桿螺桿和突變型螺桿。2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)a a、漸變型螺桿、漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡，是在一個(gè)較長(zhǎng)的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。槽的過渡，是在一個(gè)較長(zhǎng)的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點(diǎn)如下：特點(diǎn)如下：a a）漸變螺桿大多用于無定形塑料和橡膠的加工。如聚）漸變螺桿大多用于無定形塑料和橡膠的加工。如聚氯乙烯；氯乙烯；b b）它對(duì)大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，）它對(duì)大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，效果好。適用于熱敏性塑料；效果好。適用于熱敏性塑料

60、；c c）對(duì)物料的剪切作用較小，而且可以控制，其混煉特）對(duì)物料的剪切作用較小，而且可以控制，其混煉特性不是很高，也可用于結(jié)晶性塑料。性不是很高，也可用于結(jié)晶性塑料。2.2.3 2.2.3 常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)常規(guī)螺桿設(shè)計(jì)b b、突變型螺桿、突變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點(diǎn)槽的過渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點(diǎn)如下如下: :1 1）突變螺桿由于具有較短的壓縮段，有的甚至只有）突變螺桿由于具有較短的壓縮段，有的甚至只有（1 12 2）D D；2 2）對(duì)物料能產(chǎn)生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有）對(duì)物料能產(chǎn)生巨大