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第三章 挤出机 第一节 概述 一.　挤出机的组成 单螺杆挤出机(Single screw extruder)主机组成: 挤出系统:加料装置、料筒、螺杆、机头和口模; 传动系统:电动机、调速、减速装置； 冷却加热系统：一般分段控制； 控制系统：（对螺杆转速、料筒及机头温度和压力，开停车装置及辅机各装置的控制） 辅机：定型、冷却、牵引、切割卷取等装置 二．分类 按螺杆数目可分为单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机 按是否排气分为排气式和非排气式挤出机 按螺杆在空间的位置可分为卧式和立式挤出机等 常用的是卧式非排气式挤出机 单螺杆挤出机主机结构示意图 第一节　螺杆 一．普通单螺杆 一根带单头或多头右旋螺纹的轴 1.作用:输送物料 塑化物料 对物料加压 2.分段,根据物料在螺槽中的运动及物理状态的变化，分为三段 加料段(输送段、送料段)feeding zone，从加料口向前的一段，物料为固态 结构特征：螺纹等距等深，S=1D~1.5D,h=0.1D~0.15D;槽深h比其它段大；料筒内壁开设纵向沟槽 压缩段(过渡段)compression zone，螺杆中部螺槽容积不断变小的一段，固液共存，作用是压实、熔融物料，最大的特点是存在压缩比 (几何)压缩比,加料段一个螺槽容积与计量段一个螺槽容积之比，对于等距不等深螺杆 物理压缩比：物料熔融后的密度与松散状态的密度比，小于几何压缩比 设置压缩比的原因 物料自固体向液体变化，体积减小，为适应该变化而设 使物料受到压缩，将气体自加料口排出 建立必要的压力，保证物料到达螺杆末端有足够的致密度 获得压缩比的方法 等深不等距法(压缩比大，但不宜加工，计量段易窝料) 等距不等深法(加工方便，用得最多) 不等距不等深法(制造复杂) 锥形螺杆 Lc,对于结晶型材料，1D~5D；非结晶型长5~15D，占总长的50%~60%. 常见塑料挤出成型时适宜的压缩比 计量段(均化段、压出段)metering zone 作用：进一步均化物料并定压定量供给机头 该段螺槽深应设计得使其计量能力与压缩段熔融能力匹配 确定h3的方法 原材料：PVC热敏，剪切作用太大易降解，取大一些，PP,PE热敏小，取小 机头压力：压力大，取浅槽，低压机头取大些； 波动现象：槽深小时，波动相应小； 与h2匹配：即此段输送能力与压缩段能力要匹配，塑化差时，取小些。 h3过大，会有未熔物料进入；过小挤出效率下降，一般由经验定 h3=0.02~0.06D Lm=4~7D h3h2h1 3.形式： 渐变型，加料段向计量段螺槽深度逐渐变浅 突变式，螺槽深度的变化在较短的螺杆距离内完成 4.基本参数 螺杆直径,指螺杆外径mm，标志挤出机的加工能力，已系列化，30、45、65、90、120、150、200.一般根据制品形状、材料类型及生产率要求确定 长径比，L/D,(L为有效工作部分长度，工艺上定义为加料口中心线到螺杆末端的长度),L/D在一定意义上表征了挤出机的塑化能力和质量，一般25~30 螺旋角 螺棱宽e 螺距s 螺杆外径与料筒间隙 5.材料和强度校核 材料：耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度 45号钢、氮化钢、38CrMoAl等 强度校核：可看作一端固定的悬臂梁，受扭矩、轴向力和自重产生弯曲的影响 工作时，可不考虑自重产生的弯曲 P147 日本40t/h世界最大挤出机 二.新型螺杆 (一)常规全螺纹三段式螺杆存在的问题 1.熔融效率低 熔融段熔体与固体床共同存在于一个螺槽中，减小了料筒壁与固体床的接触面积； 熔体床随着熔融解体，部分碎片进入熔体中，很难从剪切获得热量，这样，固体床不能彻底熔融； 另外，已熔物料与料筒壁接触，从料筒壁和熔膜处获取热量，温度继续升高过热。 2.压力、温度和产量波动大 固体输送时又与螺杆旋转产生较高频率的波动 由于熔融过程的不稳定性产生低频波动 温控系统的稳定性差或环境因素的变化引起的波动 3.不能很好适应一些特殊塑料的加工或混炼、着色工艺过程 可通过加大长径比、提高螺杆转数、加大均化段螺槽深度及改用新型螺杆等措施适当克服上述缺点 (二)几种常见的新型螺杆 1.分离型螺杆 针对固液相共存于同一螺槽中产生的缺点而设计 措施：将已熔物料和未熔物料尽早分离，促进未熔料尽快熔融，已熔料不再承受导致过热的剪切 BM螺杆：在螺杆熔融段再附加一条螺纹，将原来一个螺纹所形成的螺槽分为两个 特点 有一条辅助螺纹 附加螺纹与料筒壁间隙较大 螺距比主螺纹大，使固体槽截面积减小 液相螺槽逐渐变宽为均化段螺槽宽度，深度不变；而固相槽由宽变窄，深度逐渐变为均化段槽深 原理：已熔物料通过附加螺纹与料筒壁