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1、砖瓦挤出机成型装置的设计摘 要：本文阐述了当前国内砖瓦挤出设备存在的问题，分析了砖瓦挤出机机头和机嘴部分参数对挤出成型的影响。 关键词：挤出机 机头 机嘴 挤压力当前国内的砖瓦挤出设备都或多或少的存在缺陷，归根到底是设备生产厂家采用通用的技术参数，没有对不同情况进行研究分析。针对地区差异和原料属性的不同应当从螺旋铰刀的刀片厚度、螺旋导程、机头机嘴的尺寸等诸多方面进行深入研究。本文将研究重点放于机头和机嘴部分。一、机头的设计分析1.机头的几何特征机头是连接泥缸和机嘴的过渡部件，通常为圆柱形向矩形过渡的筒体。由于机头连接泥缸和机嘴，因此连接泥缸一端是圆的，连接机嘴一端是方的。机头应该是等曲面的圆滑
2、过渡，而且其长度应当合适。通常情况下，机头长度设计为首节铰刀直径的0.60.8倍，在硬挤出的情况下，其长度在铰刀直径的1.5倍以上。除此之外，还有一个重要的参数，称为机头锥角，即机头过渡的锥度，通常设计过程中，机头锥角最大取30。由于机头为圆滑的过渡曲面，因此，机头长度和机头锥角的确定就基本决定了机头的外形。2.机头的作用机头一方面起到承上启下的连接作用；另一方面是成型压力的主要形成和产生区；再一方面是消化螺旋输送产生的泥流旋转，通过机头的导向，逐步形成单一的前推运动。泥料通过螺旋绞刀的输送在机头内聚集受阻并通过螺旋绞刀的不断输送压缩，从而在机头中排出泥料，在机口中产生稳定的泥流，完成成型过程
3、。3.泥料在机头中的运动分析泥料被螺旋绞刀带动，在机头内部做螺旋运动，所受的挤压力可分解为轴向力和周向力，运动速度同样可以分解为轴向和周向。轴向力（F1）=挤压力*Sin，周向力（F2）=挤压力*Cos；轴向速度（V1）=运动速度*Sin，周向速度（V2）=运动速度*Cos，其中是绞刀的螺旋角。螺旋运动在泥料进入机头前中断，螺旋绞刀不断向机头中输送和压缩泥料，这时，F1起到轴向压缩推进泥料的作用，F2 起到周向压缩泥料的作用。泥料的运行速度在进入机头前分解为V1、V2，周向速度V2由于受到泥料缓冲、泥料内摩擦以及机头周边摩擦力的作用，进入机头后逐步减小，并在机头出口处速度为零。而轴向速度V1在
4、进入机头后失去直接推进力，进入机头缓冲压缩，轴向速度在进入机头后减小，并在机头出口处稳定。4.机头的尺寸确定机头主要是为机嘴提供稳定压力的泥流，所以机头的内部结构必须考虑原料的成型特性。一方面要选择机头长度，另一方面还要考虑泥流在机头出口截面时走速平衡。以达到在机嘴出条时的平衡。为了达到泥料的密实和横断面的均匀变化，以及尽可能均匀地把泥料供给机嘴，机头应该具有适当的长度。长度应根据挤出机的规格、泥料的性质及其含水率的高低来选择。机头过长会增加挤出机的功率消耗，降低生产效率；机头太短，泥料挤压的密实程度不够，会影响坯体的质量。为了使泥流在机头出口截面时走速平衡，要在机头内部结构上进行合理设计。其
5、一可以采取在机头的适当部位插入调节板；其二可以通过机头内部结构的变化，使进入机头内的泥流尽快进入挤压平衡走速状态，从而减小机头长度，节省动力，提高制品质量。二、机嘴的设计与制作1.机嘴参数对泥坯的影响机嘴是挤出机整体设备的最后一个部件。泥条的成型乃至泥条的装饰效果都要通过它来实现，直接影响到所出泥坯的质量，所以说它是一个很重要的部件。机嘴的设计有两个重要的参数，机嘴长度与挤出直径的比值（L/D）和机嘴锥角。机嘴锥角大，能够加大挤压力，利于得到致密泥坯，但是增大锥角同时也会增加泥料所受摩擦力，使所得泥坯内应力增加，从而影响泥坯质量。因此，在设计过程中不能单纯增加机嘴锥角，而忽视泥料特性。综合考虑
6、泥料塑性、机嘴锥角和机嘴长度与挤出直径的比值L/D，才能达到良好的成型效果和高出坯率。我们通过某砖瓦研究所的一组实验数据来进行研究分析。该组数据通过160mm真空挤出机挤出两种不同的泥料，由多种不同几何尺寸的机嘴（机嘴长度L=6-120mm，机嘴直径D=12-52mm，锥角=1-32），对圆形泥条进行挤出试验，其结果见下图。从图中可以得到非常明显的结论。在机嘴长度不是过短的情况下，较短的机嘴长度和较小的锥角能够挤出粗糙度小的泥坯；反之，则得到的泥坯质量较差；但如果L/D过小，则会出现泥坯断裂的情况。因此，对于瘠性材料机嘴可以设计的长一些，锥角小一些，从而可以减小内应力；对于粘性的材料，可以设计
7、的短一些，锥角大一些，从而可以得到致密的泥坯。2.机嘴的出口尺寸所得产品的规格尺寸由机嘴出口尺寸决定，但是泥坯烘烧干燥的过程会发生收缩。因此，机嘴出口尺寸=产品尺寸+缩小的尺寸。由于泥料性质不同，机嘴尺寸的设计和计算也是较为繁琐，一般来说，在设计之前，应当对该挤出机所使用泥料进行测试，得出该种粘土的收缩率，然后通过计算确定出机嘴的出口尺寸。计算式为：3.机嘴的制造机嘴可用铸铁或者硬质的木料制成，大多数的砖瓦企业都采用木质材料制造机嘴。机嘴的条面锥度一般设置在3.5-4，顶面锥度设定为5。如果锥度太大，则会增加轴向力，使泥坯的挤出阻力增加，从而容易使泥坯产生变形。在机嘴下面设置有出水管，起到调节
8、水量和排出泥浆的作用。三、结束语以上我们将低应力机头和机嘴的设计，从理论分析入手，然后结合一组实验数据进行了简要的论证。机头、机嘴的设计是影响最终产品质量的重要因素，除此之外，还受到主轴转速、绞刀螺旋角、螺旋封闭长度、螺旋导程等参数的影响。只有针对不同的泥料选择相应的数据参数才能真正生产出最为理想的产品。本文作为抛砖引玉与其他学者共勉，希望有更多的人做出更为精细、科学的研究分析和切实可信的实验数据，深化砖瓦挤出机的理论研究。参考文献1蔡祖光.真空挤出机的挤泥装置及其对坯体质量的影响J.砖瓦，2008（5）.2陈阳. 挤出机的设计与制造浅析J.砖瓦.2013（1）3丁昌安 陈宗林. 真空挤出机的设计、选型及使用J.砖瓦.2010（6）.
