发布时间 : 星期日 文章双螺杆塑料挤出机的设计更新完毕开始阅读7b20dc7711661ed9ad51f01dc281e53a5802511e
第2章 同向啮合双螺杆挤出机
2.1 同向啮合双螺杆挤出机工作原理及其特性
同向啮合双螺杆挤出机与单螺杆挤出机一样，承担输送、塑化、混合和混炼聚合物的工作，但在工作上与单螺杆挤出机有许多不同点。
同向啮合双螺杆挤出机表现为物料的正位移输送特性。所谓正位移输送特性是这移动的外部表面物质置换了系统中的部分液体的输送方式。啮合同向双螺杆挤出机必须纵向开放，否则螺杆会因为发生干涉而不能正常啮合。意味着螺槽的宽度一定要大于螺棱的宽度，在纵向留下一定的输送物料的通道。纵向开放程度越大，正位移输送能力损失也越多，此时摩擦拖曳和粘性拖曳所起的作用越大。但是无论开放程度多大，物料沿螺槽流动时在螺棱出仍然受阻而改变方向，因此具有一定的正位移输送能力。
由于螺槽纵向开放，由加料口到机头，两螺杆间有一通道，当物料由加料口加到一根螺杆上后，物料在摩擦拖曳作用下沿着这跟螺杆的螺槽向前输送物料至下方的楔形区，在这里物料会受到一定的压缩。因螺棱比螺宽窄，那么另一根螺杆的螺棱不会把物料向前输送的道路堵死。两根螺杆在楔形区有大小相等、方向相反的速度梯度，因此物料不会进入啮合区绕同一根螺杆继续前进而被另一螺杆托起，在挤出机机筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺杆的螺槽向前输送。
2.2 同向啮合双螺杆挤出机的主要技术参数和规格
螺杆直径
螺杆直径：即螺杆的外径，它是挤出机的重要参数，一般用D表示，单位为mm，它表征挤出机挤出量的大小。
在设计或选用挤出机前，一般挤出机生产能力及转速已经确定，螺杆直径的选取主要是根据挤出机的产量来确定设计参数：生产以聚氯乙烯（PVC）为主料的复合塑料，最大产量为 200Kg/h，最高转速为260r/min。
根据我国同向双螺杆挤出机基本参数表(JB/T 5420-91)和螺杆直径系列标准，取螺杆公称直径:D=72mm。
螺杆中心距公称尺寸
双螺杆中心距公称尺寸。 指平行布置两螺杆中心的距离，用a表示，单位为
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mm。根据螺杆直径、螺杆计量段螺纹槽深度和计量段啮合程度确定。
螺杆长径比
螺杆长径比。（L/D）来表示，即螺杆有效螺纹部分长度L与螺杆外径D之比，它可以表征螺杆的塑化能力和塑化质量，用（L/D）来表示，如下图2.1所示：
图2.1 螺杆示意图
现代塑料挤出工业螺杆长径比较早期螺杆大，国内应用较多的长径比一般范围是20~25，多采用25，最长可达40乃至更高。螺杆长径比的增加有如下好处：（1）螺杆加压充分，能提高塑料制品的物理机械性能。（2）提高塑化质量，制品外观质量好。（3）有利于类似于PVC粉料挤管的成型。
（4）螺杆特性曲线斜率小，挤出量稳定，挤出量可以提高20%~40%。但螺杆长径比与很多因素有关，因此可以根据加工条件和实际需要再由试验确定，还可以由统计类比的方法来确定。国产同向旋转挤出机的主要技术参数表(JB/T 5420-91)显示生产能力为300kg/h的螺杆挤出机螺杆长径比 L/D=28~32，取 L/D=30。
螺杆转速要求及范围
螺杆转速范围：用nmax（最高转速）~nmin（最低转速）表示，其单位是r/min。 对挤出机速度要求有两方面，既能实现无级调速又要有一定的调速范围。要求实现无级调速的目的是容易控制挤出质量并与辅机的一致配合；要求有一定的调速范围的目的是为了适应多种加工物料及满足多种工艺要求。在实际生产中，因挤出机开始工作时，机头压力容易出现超常值，所以螺杆转速应缓慢增至工作要求速度；当螺杆运转平稳后，由于加工的原料、制品及生产能力不同要求，要保证质量提高产量，除控制温度、压力等条件外，主要是靠改变螺杆转速进行控制调节。因此，要求螺杆转速在一定范围内可调。多数挤出机的调速范围在1：6，对通用性大的小规格挤出机调速范围可达到1：10，根据经验，确定螺杆转速范围为： n=50~260r/min
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挤出机功率的确定
驱动电机功率.用P表示，单位为千瓦（KW）。它表征挤出机的驱动能力。挤出机螺杆消耗的功率所涉及的因素是多方面的。双螺杆挤出机功率的确定通常是根据经验选取，根据我国同向双螺杆挤出机基本参数表(JB/T 5420-91)选取挤出机主电机功率:P=55KW.
挤出机加热功率的确定
挤出机加热功率是指机筒加热功率：用H表示，单位为千瓦（KW）它表示了挤出机的加热能力。
通常情况下按机筒的内表面积计算加热功率： 1(?D?2a)?D?(L/D)?A H=
10001?(??72?2?60)?72?30?5.5?10?2=41.1KW =
1000式中 H——机筒加热功率，单位为KW； D0——机筒内直径，单位为mm； A——单位面积的加热功率，W/mm2。
A值根据各种塑料性能靠经验选定，取A=5.5×10?2 W/mm2。
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第3章 同向啮合双螺杆挤出机主要零部件的设计
同向啮合双螺杆挤出机主要零部件包括螺杆、机筒、分流板、过滤网、料斗及料斗传输螺杆、电机、减速器等装置。
3.1 主螺杆的设计
螺杆是挤出机的核心部分，是输送、塑化塑料的最重要部件。其结构性能将直接影响挤出机的生产率、塑化混合质量和能量消耗。
由于聚氯乙烯（PVC）为非结晶型高聚物，它从玻璃化温度到粘流温度的温度范围较大，其熔融过程是在一个比较长的距离后才能全部熔融，出于制造成本和胶料的均匀混炼和塑化考虑，采用渐变型普通螺杆，螺纹断面形状为矩形。
3.1.1 螺杆的基本尺寸初步确定
螺杆的螺纹长度为：L=30D=30×72=2160mm 根据实践经验，螺杆三段长度的分配如表3.1。 表3.1 长度分配比例表 塑料类型 加料段L1 压缩段L2 非结晶型塑料 结晶型塑料 10%~25%全55%~65%全长 长 60%~65%全1~2 螺距 长 计量段L3 22%~25%全长 25%~35%全长 所以：加料段L1=（10%~25%）L，取 L1=0.15L=0.12×2160=259mm 压缩段L2=（55%~65%）L，取 L2=0.6L=0.65×2160=1404mm 计量段L3=（22%~25%）L，取L3=0.25L=0.23×2160=497mm
螺杆压缩比。因压缩比的确定非常复杂，目前国内根据经验选取。对塑料而言，螺杆几何压缩比大多数为2~5,根据常用塑料螺杆的几何压缩比表，选取螺杆压缩比：ε=3
为了加工方便，等距螺杆取S=D 螺距S： S=D=72mm 螺纹头数： i=1
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