《塑料成型机械 教学课件 ppt 作者 秦宗慧 谢林生 祁红志 主编2.4 单螺杆挤出机挤压系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料成型机械 教学课件 ppt 作者 秦宗慧 谢林生 祁红志 主编2.4 单螺杆挤出机挤压系统（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1/77 2.4 单螺杆挤出机挤压系统 2.4.1 常规螺杆 2.4.1.1常规螺杆的类型 （1）等距变深型螺杆 等距渐变螺杆 等距突变螺杆 图2-20 整体渐变螺杆 2/77 图2-21 等距渐变螺杆 3/77 等距突变螺杆 等距突变螺杆指加料 段和均化段的螺槽深度不 变，在熔融段（12） 处 的螺槽深度突然变浅。 s D 4/77 图2-22 等距突变螺杆 5/77 （2）等深变距螺杆 等深变距螺杆指螺槽深度 不变，螺距从加料段第一螺槽 开始至均化段末端是从宽逐渐 变窄。 6/77 图2-23 等深变距螺杆 7/77 （3）变深变距螺杆 变深变距螺杆指螺槽深度和 螺纹升程从加料段开始至均化
2、 段末端都是逐渐变化，即螺纹 升程从宽逐渐变窄，螺槽深度 由深逐渐变浅。 8/77 图2-24 变深变距螺杆 9/77 2.4.1.2 2.4.1.2 螺杆基本参数的确定螺杆基本参数的确定 （1）螺杆直径 螺杆直径 硬管直径 330 1045 2065 30120 50180 80300 120400 吹膜折径 50300 100500 400900 7001200 2000 3000 4000 挤板宽度 - - 400800 7001200 10001400 12002500 - 30456590 120150200 表表2 2- -1 1 单螺杆直径与挤出制品尺寸的关系单螺杆直径与挤出制品
3、尺寸的关系 10/77 L/D是螺杆的重要参数之一。 若将它与螺杆转速联系起来考虑， 在一定意义上也表示螺杆的塑化 能力和塑化质量。中国生产的挤 塑机，其L/D大多在2030的范围 内，系列规定为20，22，25，28， 30五级。 （2）螺杆的长径比 11/77 表2-2 螺杆三段长度的分配 （3）螺杆各段长度 物料类型 加料段长度 压缩段长度 计量段长度 非结晶型 结晶型 1 L 2 L 3 L L%30%10 L%65%45L%30%20 L%65%35D)52( L%45%25 12/77 计量段螺槽深度H3 (4) 螺槽深度和压缩比 DH)06. 002. 0( 3 13/77 压缩
4、比 压缩比的作用，是将物料 压缩，排除气体，建立必要的 压力，保证物料到达螺杆末端 时，有足够的致密度。 14/77 名称 压缩比 名称 压缩比 硬质聚氯乙烯（UPVC）粒 2.5（23） ABS 1.8（1.62.5） 硬质聚氯乙烯（UPVC）粉 34（25） 聚甲醛（POM） 4（2.84） 软质聚氯乙烯（SPVC）粒 3.23.5（34） 聚碳酸酯（PC） 2.53 软质聚氯乙烯（SPVC）粉 35 聚苯醚（PPO） 2（23.5） 聚乙烯（PE） 34 聚砜（PSU）片 2.83 聚苯乙烯（PS） 22.5(24) 聚砜（PSU）膜 3.74 聚丙烯（PP） 3.74(2.54) 聚砜
5、（PSU）管 3.33.6 有机玻璃（PMMA） 3 聚酰胺（PA6） 3.5 聚酯（PET） 3.53.7 聚酰胺（PA66） 3.7 表表2-3 加工常用物料的几何压缩比加工常用物料的几何压缩比 15/77 （5）加料段螺槽深度H1 )(45 . 0 33 2 1 HDHDDH 16/77 （6）螺距、螺旋角和螺纹头数 螺距 螺旋角 综合考虑加料段和计量段， 为了制造方便通常把螺距取得 和直径相等（即S=D）。 17/77 螺纹头数 在直径D，螺槽深度H和螺距 相同的条件下，多头螺纹与单头 螺纹相比，多头螺纹对物料的正 推力较大，并可降低熔料的倒流 现象。各条螺槽的熔融和均化或 对熔料输送
6、能力不一致，容易引 起生产能力波动，压力波动，其 结果制品质量下降。 18/77 （7） 螺杆头部结构 塑料熔体从螺杆的螺旋槽 进入机头是由螺旋运动变为直 线运动的，运动方向有一个急 剧变化过程。为了得到较好的 挤塑质量，要求物料尽可能平 稳地从螺杆进入机头，尽可能 避免物料产生滞流和局部受热 时间过长而产生热分解现象。 19/77 常见螺杆头部结构形式 钝的螺杆头 带有较长锥面螺杆头 斜切截锥体螺杆头 光滑鱼雷头 用于挤出电缆料螺杆头 20/77 图号 形状 用途 图号 形状 用途 a 应用广泛 e 用于PS料 b 应用广泛 f 用于熔体 流动性较 好的 c 用于PVC料 g 用于熔体 流动
7、性较 好的 d 用于PVC料 h 用于挤出 电缆料 表2-4 常见的螺杆的结构形式 21/77 （8）螺纹断面形状 形状 矩形断面 锯齿形断面 22/77 （a）矩形断面 （b）锯齿形断面 图2-25 螺纹的断面形状 23/77 （2）尺寸 b=(0.080.12)D 常取b= 0.1D 24/77 2.4.2 机筒 直形筒体+加料口+外表槽 25/77 2.4.2.1 机筒的结构形式 整体式 整体式的机筒是在整坯料上 加工出来的。 26/77 图2-26 整体式机筒 27/77 分段式 所谓分段式，是指一根机筒 是由几个机筒段组合起来的。 28/77 图2-27 分段式机筒 29/77 衬套
8、式 在大型挤出机上往往在 机筒内部加一个合金钢衬套， 而机筒则用一个碳素钢或铸 钢制成。当衬套磨损后可卸 出更换。 30/77 图2-28 衬套式机筒 31/77 离心浇铸机筒 在机筒内壁离心浇铸一 层大约2毫米厚的合金层，寿 命比普通表面渗氮衬套或机 筒更高。 32/77 图2-29 离心浇注式 33/77 IKV结构式 通常在机筒加料段内壁开 设纵向沟槽和将加料段靠近加 料口处的一段机筒内壁做成锥 形，以增加加料口处的物料通 过垂直于螺杆轴线的横截面的 面积。 34/77 图2-30 IKV结构式机筒 图2-31 物料的楔形结构断面 1-螺杆 2-IKV式机筒 3-物料 35/77 2.4
9、.2.2 加料口形状 图2-32 常用加料口的断面形状 36/77 目前常用的机筒与机头的 连接形式主要有表2-5所示的 四种形式，其中又以第一种形 式最为通用。在选择机筒与机 头的联接方式时，除了主要考 虑易于装拆机头，以减少辅助 工时,提高劳动生产率，还要 考虑其结构尽量简单、加工方 便和夹紧可靠等因素。 2.4.2.3 机筒与机头的连接形式 37/77 连接形式 形状 特点 铰状螺钉连接 拆装机头快速、方便，最 为通用，但结构较复杂。 螺钉连接 结构简单，但拆装机头较 慢。 剖分连接快 靠斜面锁紧，拆装机头， 适用小型挤塑机。 冕形螺母连接 拆装机头快。 表表2 2- -5 5 机筒与机
10、头的连接形式机筒与机头的连接形式 38/77 2.4.2.4 分流板和过滤网 作用:是使物料由旋转运动变 为直线运动;阻止杂质和未塑化 的物料通过以及增加机头压力, 使制品更加密实。其中分流板 还能起到支承过滤网的作用。 39/77 图2-33 口模和螺杆头之间的过渡区 40/77 图2-34 平板状分流板 41/77 （2）过滤网 大多数塑料材料中都含有 杂质，这些杂质可很方便地用 安装在挤出机筒后部聚合物熔 体流路上的换网器清除。网是 与挤出机机筒直径相同的纺织 网盘。通常，由几层不同目数 的网构成滤网组。 42/77 （3）过滤换网装置的分类 换网装置主要分为： 非连续式换网装置 连续式
11、换网装置 43/77 非连续换网装置 在需要更换滤网时,先停主机, 换网后重新开机并调节整个生产 线,同时还要再次牵引制品。 44/77 连续换网装置 常用的连续式换网装置在需要 更换滤网时,由液压装置将嵌有多 孔板及滤网的滑板快速推入以完 成换网。 45/77 图2-35 不停车滑板式换网器 46/77 2.4.3 2.4.3 螺杆和机筒的材料及强度计算螺杆和机筒的材料及强度计算 2.4.3.1 螺杆和机筒的材料 螺杆材料的选择 1、高强度 2、高耐磨性 3、高耐热性 4、高的耐蚀性 机筒材料的选择 47/77 图2-36 螺杆受力分析 2.4.3.2 螺杆强度计算 （1）螺杆的受力分析 4
12、8/77 物料的阻力矩及剪切应力 max max 9549 n N M k 式中: MK 扭矩 （牛.米） N 电动机最大输出功率（千瓦） n 螺杆最高工作转速（转/分） 挤出机传动效率 （2-54） 49/77 剪切应力 ) 10 6 MPa W M n K （ 抗扭截面模量 3 16 rn DW 螺杆最小截面处的根径 n W r D 3 m 50/77 m 由轴向推力Pa引起的压应力 ja P D PPP 4 25. 1 2 21 轴向力: 51/77 57)-2（ r a y A P 压应力: 52/77 由螺杆自重G产生的弯曲应力 LDDG r )( 8 22 （2-58） 53/77
13、 弯曲应力 )( 2 2 MPa W GL W L G r r D d CCDW 043 )1 ( 32 式中：W抗弯截面模量 m3 （2-59） 54/77 （2）强刚度验算 按第三强度理论： 22 4 （2-60） 55/77 EJ lq f 8 4 max （2-61） 56/77 2.4.3.3 机筒的强度计算 图2-37 机筒应力状态图 -切向应力 r -径向应力 z -轴向应力 57/77 jr P max )1 ( 1 )1 ( 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 1 max K K P R R RR RP j j 1 22 1 2 2 2 1 K P RR RP jj
14、z 58/77 2 maxmax 2 maxmax 2 maxmax )()()( 2 1 zzrr 按第四强度理论 59/77 2.4.3.4 螺杆与机筒的间隙 由于磨损等原因，螺杆与 机筒的间隙变大时，挤出机的 生产能力就大大降低，所以在 挤出机使用后的一段时间，当 间隙变大时，需要修复或更换 螺杆以满足生产能力的需要。 60/77 螺杆直径 20 25 30 35 40 45 50 55 60 偏 差 上 0.18 0.20 0.22 0.24 0.27 0.30 0.30 0.32 0.32 下 0.08 0.09 0.10 0.11 0.13 0.15 0.15 0.16 0.16
15、螺杆直径 65 70 80 90 100 120 150 200 偏 差 上 0.35 0.35 0.38 0.40 0.40 0.43 0.46 0.54 下 0.18 0.18 0.20 0.22 0.22 0.25 0.26 0.29 表表2 2- -6 6 螺杆与机筒直径间隙螺杆与机筒直径间隙mmmm 61/77 2.5 新型螺杆 所谓新型螺杆,是相对于常 规全螺纹三段螺杆而言的。新 型螺杆结构的应用是为了改进 和提高螺杆对物料的混炼能力 和塑化质量，加快原料的混炼 和塑化熔融速度，从而达到提 高生产效率的目的。 62/77 2.5.1 分离型螺杆 是根据将螺槽中固液相 尽快分离的原则设计出来的 （也称型螺杆） 63/77 图2-38 BM螺杆结构 1-固相槽 2-液相槽 3-副螺棱 4-主螺棱 64/77 2.5.2 屏障型螺杆 就是在普通螺杆的某一 位置设置屏障段，使未熔的 固相物料不能通过，并促使 固相物料彻底熔融和均化的 一种新型螺杆。典型的屏障 段有直槽形
