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1、螺杆挤出机优化设计的现状及发展摘要：螺杆挤出机是在特定的技术条件和生产条件下，选择变量并根据设计要 求和 LI 标确定LI标函数，在适当的限制下，产生最优参数，如喷管的直径、距离和深度。我 列出了螺杆挤出机输出的主要参数，硏究了感应输出螺杆挤出机结构 优化的理论基 础，以及螺旋突出结构的优化特性。对现有结构的概述，优化步枪 和前景。关键词：螺杆挤出机;优化设计;单螺杆挤出机;双螺杆挤出机 前言:螺杆挤出机装 置是聚合物的主要加丄设备之一，在聚合物工业和其他行业 越来越广泛使用。排气机 械性能的主要技术参数是:螺旋桨直径、螺旋桨、伸长、 大转速、主螺旋桨发动机、机 械功率、汽缸、加热功率、区域数
2、、升降机和比重 计、这些参数、评价和选择了埃克 斯特拉特，主要用于设计技术参数。根据打桩 机中三种聚合物的物理状态的变化以及 锤子每个部分的工作要求，通常应将螺杆 螺杆分成组件、熔化和测量段。山于螺杆的 儿何非常复杂，很难建立一个数学模 型来充分反映排挤结构的优化。理想凸起结构优 化的数学模型，使用树干凸起， 考虑到影响因素的复杂性和设计中的许多变量，这是 非常困难的，因此，根据功 能段落优化它，更实际地优化它。 70年代在20世纪发展 的基础理论，主要工业国 榨成了开始使用电脑的挤出理论设计，只有法律为螺钉将日 本企业在这方面超过 100,在美国、徳国等国家开始使用电脑的一些硏究单位大量计算
3、 和分析的基础上 优化项目为螺钉。1 螺杆挤出机优化设计的理论与方法1.1 螺杆挤岀机优化设计的理论基础（1）理论依据:优化机械设计有两个主要环节或内容:一是建立优化问题的数 学 模型。二是选择优化问题的解决办法。解释式数学模型除了取决于预期的优化 H 标 外，还很大程度上依赖于部件的工作状况和对理论的认识。三段式螺出机， 饲料依次 通过固体运输，熔融与溶体运输等不同的运输阶段，各个部分的运输原 理不同。答:古 东提密提提，用绒坛、用绒坛和计量坛以最佳设计理论为基础，评 价尼耳和摩尔的 提案，用陶摩语和博尼完善古体摩擦的卓越古体运输理论建立在 玛耶克等以数学、物 理模型为基础的隆隆理论;还有流
4、体动力理论。 （2）优化 I 标:有多种方式，主要是 在保证压出物质量的前提下，达到最高生产能力或最低功 率的消耗。 （3）设计参数: 设计方案以默认参数显示。其中需要选择好的独立参 数称为设计变数。螺栓直径、紧 致度、螺丝升力、骨架深度等因素直接关系到螺 栓的承重能力、生产能力、动力消 耗、推力物的质量以及螺栓的机械加工性等， 因此要选择设计变数。1.2 螺杆挤岀机优化设计的特点螺杆挤出机的优化设计有许多设计变量。多U标与单U标优化设计并存;数学模 型的多维性和非线性;多个维度共存于设计变量中。13 螺杆挤岀机优化设计算法 常用的约束优化设计算法有:约束坐标旋转法、约束随机方向法、复合形状法
5、、 惩罚函数法.拉格朗日乘子法和遗传算法。14 螺杆优化设计的一般流程根据现象,建立物理模型，建立物理模型的数学模型，应用优化设计相关软件写 螺 杆优化设讣的程序，程序输入讣算札通过改变值的优化讣算，通过优化分析和验 证的 计算机输出结果，螺杆优化设计的参数。2 螺杆挤出机生产线的工艺及配置 使用双螺杆挤出机生产线对废旧EPS塑料进行再生造粒，具有工艺简单、PS再生 粒子性能得到较好的保持的特点。一条完整的双螺杆挤出机生产线依次包括 粉碎、输 送、均化、除金属、喂料、双螺杆挤出、过滤、切粒、干燥等工艺流程。21 粉碎 适用于废旧塑料粉碎的设备通常有重型粉碎机和单轴撕碎机，重型粉碎机的 出料 尺
6、寸为8-16mm,而单轴撕碎机的出料尺寸为40100mm。因双螺杆挤出机受喂料段螺 杆深度的限制，故进料尺寸必须小于12mm,因此选择重型粉碎机来 粉碎废旧EPS塑 料。粉碎机运行时，出料尺寸越小粉碎的效率就越低，选择粉碎 机的出料筛网的孔径 为10-12mm,以保证后续双螺杆挤出机进料的稳定和顺畅。重型粉碎机的腔体内转轴呈 开放式，转轴装有带角度的转刀，转刀与定刀之间具有一定的角度呈X交义，具有剪 切力大，低能耗且剪切颗粒均匀等优点。粉碎腔 体内有未装偏转楔和安装偏转楔二种 方式，未装偏转楔时，进料强劲有力，物料 在粉碎机内的第一次切割通常在4 点钟方 向的位置，物料粉碎完以后迅速从筛网 孔
7、掉下，出料快、粉碎效率高。安装偏转楔 时，偏转楔与第三把定刀一起安装在 腔体顶部，可降低粉碎机所承受的冲击力，起到 保护粉碎机的作用，物料在粉碎 机内的第一次切割通常在2 点钟方向的位置，但是安 装偏转楔和第三把定刀以后 增加了切割次数，也增加了物料在腔体内的摩擦。废旧 EPS塑料熔点低，在70C时开始软化，故重型粉碎机不能安装有偏转楔，否则容易引起 EPS 物料因摩擦生 热而导致结块。2.2 输送塑料粉碎后常见的输送方式有密闭式管道输送、螺杆输送和皮带输送。密闭 式管 道输送有风送和管链输送二种，一般适用于熔点高、含粉尘量少、尺寸小且 粒径均匀 的物料；螺杆输送适应的物料广泛，但是输送螺杆的
8、长度不宜大于5m,否则在当物料充 满螺杆的情况下，导致电机负载加大，容易出现卡料的情况或损 毁电机；皮带输送， 和螺杆输送一样适应的物料广泛，且送料平稳，不容易出现 卡料的情况，故障率低。 实际使用证明釆用皮带输送是废旧 EPS 塑料粉碎后较合 理的输送方式。2.3 双螺杆挤出2.3.1 螺杆直径双螺杆挤出机的螺杆直径是一个基本的重要参数。螺杆直径的大小，从根本 上决 定了挤出机规格的大小、生产能力的大小，因为挤出机的挤出量与螺杆直径 的平方成 正比。也决定了螺槽中物料的剪切速率以及螺杆外径和筒体内壁之间物 料的剪切，从 而影响到物料的混炼和塑化性能。废旧 EPS 塑料造粒常采用的双螺 杆挤出
9、机有 75 或 95 二种型号。23.2 扭矩等级同向双螺杆挤出机的传动能力用比扭矩等级T=Md/a3来表示，其中Md为单 根螺 杆驱动轴的扭矩(Nm) , a为双螺杆挤出机的中心距(cm)。比扭矩等级T越高，表明双 螺杆挤出机的产量更高、比能耗更低、挤出性能更稳定。 Coperion 集团制造的双螺杆挤 出机的比扭矩等级按照型号分为三大类，如Coperion南京制造的CTEPLUS系列的比扭 矩等级为7.2, STSMC11系列的比扭矩等级为113 ； Coperion德国制造的ZSK系列的比扭 矩等级为 13.5. 15 和 18。2.4 双螺杆挤出机生产线的特点2.4.1 较广泛的适用性
10、它不仅适应于废旧 EPS 塑料，也适应于 HIPS、ABS、PP、PE、PC 等废旧塑料 的再 生造粒，乂能在增加侧喂料的情况下改性，进行优质再生和高效应用，进一 步提高再 生粒子的性能和附加值。在当前塑料产品复合化、多样化的情况下，双 螺杆挤出机生 产线可为废旧塑料循环再利用提供一条解决合理的经济规模与灵活 的设备配置之间矛 盾的途径。242 较高的生产能力及较低的能耗双螺杆挤出机的挤出量大，而能耗较低。实测表明：用于废旧EPS塑料的再生造 粒时，本文设计的96型双螺杆挤出机的挤出量可达到1800kg/h （400kW MC113s双螺 杆转速600r/min），是同直径普通96型双螺杆挤出
11、机（315kW、MC72、双螺杆转速 500r/min） 的旷 23 倍,而能耗仅是它的 230%。结束语：前丿:对螺杆挤出机优化设计的研究虽然取得了一些重要成果，但还存在着一些 问 题,有待于进一步研究和完善。参考文献：1 靳国宝.面向介入医疗导管的聚合物微挤出模具设计制造技术与工艺研究 D大连理工大学,2013.2徐阔双螺杆挤出机传动箱有限元分析及优化设计D南京农业大 学,2013.3刘春晖木塑挤出与3D复合成型的设计优化D清岛科技大学,20164毕超往复式单螺杆销钉挤出机设计原理及混炼机理研究D 北京化工大 学,2008.陈开源聚烯桂管材脉动挤出制备及自增强机理研究 D .华南理工大学,2010.全鑫.LDPE材料专用挤塑机螺杆的优化D五邑大学,2017.
