挤出机械及口型设计讲解

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1、挤出设备简介 流道及口型设计 一.挤出设备： 1.挤出设备的分类、组成、技术特征及 应用范围。 2.挤出机的发展趋势。 3.销钉型冷喂料挤出机。 4.挤出工艺原理。 二.挤出机流道及口型设计： 1.机头流道的设计。 2.预口型及口型板的设计. 题纲： 一挤出设备： 1.1橡胶挤出机的分类方式： a.按工艺用途分： 压出挤出机 朔炼挤出机 混炼挤出机 b.按部件复合方式分： 单复合挤出机 双复合挤出机 C.按喂料方式分： 冷喂料 热喂料 1.2挤出机的组成： 螺杆 机身 机头 包括口型、芯型（指流道） 机架和传动装置 仪表显示系统、温度控制系统等 1.3挤出机的主要技术特征： 螺杆直径 长径比

2、压缩比 转速范围 螺纹结构 生产能力 电机功率等 概念解释 a.长径比: 螺杆外径和螺杆螺纹长度之比。 一般热喂料螺杆长径比 38 冷喂料螺杆长径比 817(20) 长径比是挤出机的重要技术参数之一,它直接反 映挤出机的生产能力,影响到挤出效果。 b.压缩比: 压缩比是指螺杆加料端一个螺槽容积和出 料端一个螺槽容积的比。 压缩比反映的是胶料在压出机内能够受到的压 缩程度。 热喂料压出机的压缩比一般在1.31.4间. 冷喂料压出机的压缩比一般在1.61.8间 c.压出机的生产能力: 生产能力的计算方法 c1.理论公式法 c2.实际测定法 理论公式法可参考在挤出部分有详细 的介绍. C1.实际测定

3、法: 实际测定法是在挤出线速度一定的条件下, 设定不同的螺杆转速,测量单位时间内挤出胶 料的重量。 在这里挤出量和螺杆转速是成正比的。 Q=KR Q-是挤出量 K-是一个系数 R-是螺杆转速 系数K和挤出机的温度设定,挤出机的螺纹形式等 因素有关.系数K可以通过数学的方法模拟出.在测定出 胶量的同时还要测定相应螺杆转速下的出胶温度。 我们着重按喂料方式对挤出机进行介绍: 1.4两种挤出行式的特点: A. 冷喂料挤出形式的特点: a.冷喂料压出对压力的敏感性小,尽管机头压力增 加或口型阻力增大,但压出速率降低不大。 b.由于不需要热炼工序,减少了质量影响因素,从而 使压出半成品质量均匀稳定。 c

4、.胶料的热历程短,所以压出温度较高也不易发生 早期硫化。 d.长径比大,可根据生产需要对挤出机各段 温度进行设定,排胶温度容易控制。 E应用范围广,灵活性大。 f.冷喂料挤出的投资和生产费用较低。 冷喂料挤出机本身的价格比热喂料高50%但 它不再需要开炼机和其它附助设备,占地空间小, 可节省人力及动力及动力费用.所以在压出量相 同的情况下,利用冷喂料挤出机,总价格要便易得 多。 冷喂料挤出机的螺杆螺纹形式较复杂,对螺 杆材质要求高,螺杆磨损后修补困难。 B.热喂料挤出机. 这种方式的特点是胶料流动性好,可顺畅的 通过口型,机腔内的压力比较低,但由于胶料经 过混炼,压出半成品的质密程度较高的半成

5、品部 件.一般适用于出胶量较大的部件生产中,例如 载重胎的胎面多采用热喂料。 不足之处是,胶料经过反复的热炼,门尼损 失大,胶料热历程长,温升高,对胶料的性能要求 高.由于是完全的人工操作,胶料混炼不均一,半 成品质量波动大,排胶温度不容易控制。 C.销钉型冷喂料挤出机: 销钉型挤出机装有穿过机筒并指向螺杆直 线的销钉,这类挤出机由于胶料的流动与传递均 伴随一个低的剪切梯度,所以胶料的渗混程度与 均匀现象特别好,温升也不高,此外它还有优越 的自洁性。 轮胎的生产中应用的主要是冷喂料销钉挤 出机。 1.5应用范围 两种喂料方式的挤出机在轮胎的生产中都 有广泛的应用.尤其销钉型冷喂料挤出机在半钢

6、和全钢的生产中得到广泛的应用。 2.压出机的发展趋势: 热喂料 冷喂料过度 单螺杆多螺杆过度 二.机头流道及口型设计: 1.机头流道的设计: 1.1现有机头流道的形式特点: 单级式流道板报 POMINI 日本中田 双级式流道板 TROESTER 各自 特点: 双级式流道板更新、更换方便，胶料在机 头内分布分散均匀，排胶断面对称性好。 胶料在机筒的出口，流经流道板的第 一级进行初步分散，胶料流经流道板的第 二级进一步分散，这时胶料各部位的致密 程度更加均一。其断面形状如下图所示 ： 单级流道的特点： 4 单级式流道板也是可更新、更换的， 相对而言胶料分布的均一性要差一些。 因为它没有第一级的预分

7、散流道，完全 是靠在机筒内部机头的压力对胶料进行 分散。为弥补分散不均一的不足也采取 了一些措施，如机头有意加长，这样胶 料在机头内部停留时间加长，胶料有充 足的时间进行分散。 加长机头的缺点： 4 4 采用这种方式对胶料的分散有利，但 也带来了一定的弊端，机头胶容易焦烧 。在安徽的三复合压出机就有这样的问 题。再有就是机头的加工费用高，机头 比较长而且大。 1.2机头流道设计要点： 4两点： 4 流道的对称性 4 出胶的均一性 4 4a.流道的对称性： 4（这里我们主要对双级式流道板的设计 进行讲解） 一般情况下我们不对机头流道的第一级进 行设计。由于螺杆的旋转，胶料不断的向 4一侧滚动，使

8、机头两侧胶料出现偏压， 第一级流道板的设计也是考虑到这一点 ，流道板胶料的入口处不是严格按照中 心对称的，而出胶口是严格按照中心对 称的。 4 流道板的第二级是严格按照螺杆的 中心对称的，无论是在内腔加凸台还是 加分胶凸台都应遵照这一点。 双级式流道板图例： 在两级流道板内腔各加一个分胶凸台有助 于胶料向两侧分散，挤出胶料的断面形状 4如下图： 4各部位的致密程度是相当均一的，膨胀 率基本相当。 如果流道内腔加分流凸台，挤出的断面形 状如图： 4两部分的几何形状、致密程度也应是相 同的。 要保证排胶的均一性，单独靠流道板的对 称性是不够的，必须在流道板的内腔加入 一分胶的凸台，尤其是在流道板的

9、入口较 小，出胶口较大的设计方案中。看下图： 那么为何在流道的内腔加入这样一个凸台 行的分胶装置？ 4流道板的入口较小，出口较大，流道中 心线附近的堆积胶量大，向流道两侧的 距离又长，单独靠机头的挤压作用是很 难将胶料均匀分散的。如果不加凸台挤 出的断面形状是： 螺杆中心两侧的致密程度要大得多，但我 们需要的是排胶均一的断面形状。 4如果是上面的断面形状口形板的设计就 很困难了，半成品的尺寸很难保证。 4凸台的选取及突起角度a的确定 ： 4凸台的几种形式： 具体形式的选取可根据生产需要或产品的 设计需要进行选取。 4凸台角度a的选取： 4 角度a一般在1825度间，一般不 宜超过30度。角度a

10、太大容易导致出 胶困难，机头压力、阻力过大；角 度过小，胶料在机头内部的行程短 ，不易分散均匀，胶料的膨胀率大 。 流道的不对称设计： 4流道的不对称设计是指胶料向一侧分流 ，这重设计主要应用在全钢胎侧的流道 设计中。流道板不是延螺杆中心对称的 。如下图： 第一级流道的出胶口是延中心完全对称的 ，流道的下一级向中心一侧偏转，如果不 采取措施出胶的断面形状如图示： 排胶的断面形状向一侧偏压，各部位 的膨胀率也不相同，这与我们排胶的均一 性原则相违背的。 4用这种方式压出的胎侧复合面的断面形 状很难保证。 解决办法： 4 在流道内腔加入一向一侧分胶的凸 台，凸台的长度和突起的角度都很有讲 究，这需

11、要设计经验的积累。 4以上是我对压出机头流道板设计的一点 体会。 2.预口型和口型板的设计： 4 预口形是对半成品形状的初步预合 ，这里我们着重介绍一下口形板的设计 。 4 2.1口型板设计的一般规律： 4 a .根据胶料在口型中的流动状态和压出 变形分析，确定口型断面形状和压出半 成品断面形状间的差异，确定半成品的 膨胀程度。 2.2具体设计时应注意的问题： 4a1 .应根据胶种和配方大致确定收缩 率。 4 a2 .胶料的可朔度大，膨胀率小。 4a3 .机头温度高膨胀小，反之膨胀大 。 4a4 .挤出速度快膨胀大。 4a5 .半成品规格大膨胀小。 压出口型的设计应讲究一些技巧 4总体上只要流

12、道设计合理的情况下，口 型设计应是容易的。 b .口型孔径的大小、宽度与螺杆的直径 相适应。 4 口型过大容易使压力不足排胶不均匀 ，压出半成品形状不一；口型过小阻力 大、机头压力大容易引起焦烧。 4对于扁平形状的口型，一般口型宽度相 当于螺杆直径的2.53.5倍。 4 C .口型要有一定的锥角，内端口径应大 于出胶口径，锥角大压出压力大，压出 速度快，半成品光滑致密，但收缩率大 。 d .口形内部应光滑无死角。 4 e .加开流胶口的必要性： 4 什么情况下可以开流胶口： 4 e1. 机筒容量大而口型口径过小时，为防 止焦烧、损坏设备。 4 e2. 压出半成品断面不对称时，在小的一 侧可加开流胶口。 4e3. 胎面口型一般在口型的两侧加开流 胶口。