常規(guī)螺桿設(shè)計

第三節(jié)常規(guī)螺桿設(shè)計螺桿和料筒組成了擠出機的擠壓系統(tǒng)。為說明擠壓系統(tǒng)的重要性，人們通擠出機的心臟于關(guān)鍵地位。這是由于一臺擠出機的生產(chǎn)率、塑化質(zhì)量、填加物的分散性、熔體溫度、動力消耗等，主要打算于螺桿的性因此，將花兩節(jié)較具體地介紹有關(guān)螺桿設(shè)計的諸問題、本節(jié)介紹常規(guī)螺桿，下節(jié)介紹型螺桿。一、評價螺桿的標(biāo)準(zhǔn)至少應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面評價螺桿：〔一〕塑化質(zhì)量一根螺桿首先必需能生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的制。所謂符合質(zhì)量要求是指所生產(chǎn)的制品應(yīng)當(dāng)符合以下幾個方面的要求:1具有符合要求的各種性能。具有符合規(guī)定的物理、化學(xué)、力學(xué)、電學(xué)性能；2、具有符合要求的表觀質(zhì)量的要求等。3、具有符合要求的螺桿的塑化質(zhì)量：螺桿所擠出的熔體溫度是否均勻，軸向波動、徑向溫差多大。是否有得以成型的最低的熔體溫度。擠出的熔體是否有壓力波動。染色和其它填加劑的分散是否均勻等。低溫擠出是目前的一個進展趨勢〔如降低內(nèi)應(yīng)力等統(tǒng)的負擔(dān)，提高生產(chǎn)率?！捕钞a(chǎn)量所謂產(chǎn)量是指在保證塑化質(zhì)量的前提下前所述，產(chǎn)量一般用公斤/小時或公斤／轉(zhuǎn)來表示。一根好的螺桿，應(yīng)當(dāng)具有較高的塑化力量〔生產(chǎn)力量〕〔三〕單耗所謂單耗，是指每擠出一公斤塑料〔橡膠〕所消耗的能NN〔千瓦，Q〔公斤/小時?！蚕鹉z〕所需要的能量越多，即意料越多。反之亦然。低〔四〕適應(yīng)性所謂。一般說來，適應(yīng)性越強，往往伴隨著塑化效率的降低。因此我們總期望一根好的螺桿，其適應(yīng)性和高的塑化效率都應(yīng)兼?zhèn)洹参濉持圃斓碾y易一根好的螺桿還必需易于加工制造，本錢。對不同要求，重點保證某條標(biāo)準(zhǔn)的到達。二、設(shè)計螺桿考慮的因素螺桿設(shè)計時，要綜合考慮以下諸因素：1、物料的特性及其參加時的幾何外形、尺寸和溫度狀況?！踩鐢D出溫度范圍、粘度、穩(wěn)定性和流變性能〕相差很大，因而加工性能也很不一樣。桿構(gòu)造〔塑料擠出機螺桿帶有混煉元件、剪切元件〕等同是橡膠擠出機螺桿也不同：冷喂料擠出機與熱喂料擠出機螺桿不同聚氯乙烯和聚烯烴因此，要實行不同的螺桿設(shè)計來適應(yīng)不同的物。2、口模的幾何外形和機頭阻力特性?？谀Ｌ匦跃€要與螺桿特性線很好地匹配。如：高阻力機頭，一般要配以均化段螺槽深度較淺的螺桿，低阻力機頭，需與均化段螺槽較深的螺桿相配。好，擠出機甚至不能工作。3、料筒的構(gòu)造形式和加熱冷卻狀況。熔融段和均化段實行相應(yīng)措施致。4、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)。關(guān)，故進展螺桿設(shè)計時必需考慮螺桿轉(zhuǎn)數(shù)這個因。5、擠出機的用途。由于不同用途的擠出機的螺桿在設(shè)計上是有很大不同的在對評價螺桿的標(biāo)準(zhǔn)有了統(tǒng)一的看法和對螺桿設(shè)計必需考慮的因素有了一個全面的了解之后，方能進展螺桿的具體設(shè)計。三、常規(guī)全螺紋三段螺桿的設(shè)計螺桿型式確實等，下面分別表達?！惨弧酬P(guān)于螺桿型式確實定依據(jù)傳統(tǒng)的說法，常規(guī)全螺紋三段螺桿分為漸變型螺桿和突變型螺桿。1、所謂漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡，是在一個較長的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點如下：漸變螺桿大多用于無定形塑料的加工。如聚氯乙烯敏性塑料，于結(jié)晶性塑料。物料在這種螺桿中的熔融過程正如熔融理論所提醒的那樣。2、所謂突變型螺桿的指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點如下1〕突變螺桿由于具有較短的壓縮段，有的甚至只有〔1—2〕D。龍、聚烯烴，3、橡膠螺桿有一種等深等距的，熱喂料螺桿〔二〕關(guān)于螺桿直徑確實定螺桿直徑是一個重要參量，它在肯定意義上表征擠出機擠出量的大小。1、螺桿直徑已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化般狀況下，確定的螺桿直徑應(yīng)符合此系列。2、螺桿直徑確實定螺桿直徑的大小一般依據(jù)所加工制品的斷面尺寸加工塑料的種類和所要求的生產(chǎn)率來確定。制品截面積的大小和螺桿直徑的大小有一個適當(dāng)?shù)年P(guān)系。的利用率和操作比較有利?！踩酬P(guān)于螺桿長徑比確實定肯定意義上也表示螺桿的塑化力量和塑化質(zhì)量。1、進展趨勢25—28，302、大長徑比的優(yōu)點更充分更均勻，故可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。2〕在此前提下，可以提高螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)．從而提高擠出量。3、大長徑比的缺點應(yīng)提高，長徑比加大后，使擠出機加長，增加所占廠房的面積。L/D的壽命。桿來說，因其加料段的螺紋根徑較小，就要考慮其強度是否滿足要求的問題。HDPE，80100L/D=32；LDPEPPL／D＜30。省的途徑。切不行盲目地加大長徑比?！菜摹陈輻U的分段及各段參數(shù)確實定〔計量段、擠出段?？紤]。1、加料段。加料段的作用是輸送物料給壓縮段和均化。1)熔體掌握型螺桿即熔融均化速率所打算的螺桿會造成擠出的不穩(wěn)定。加料掌握型螺桿即一個熔融均化力量和加料力量相全都的問題，否則會引起過熱和塑化不良。加料段的核心問題是輸送力量。由固體輸送理論得知，螺桿的輸送力量與螺桿的幾何參數(shù)和固體輸送角有關(guān)。通過加大加料段的螺槽深度h1來實現(xiàn)提高輸送量Qs。通過在料筒加料段處來實現(xiàn)提高輸送量Qs。c.會使產(chǎn)量的提高。加料段的長度與壓力的建立、熔融區(qū)的熔融狀況和波動有。加料段的長度一般取(3—10〕D，對于結(jié)晶性塑料，加料段長度一般取為60—65%。也是一個影響輸送力量的因素，由固體輸送理論得知，θb越大；QsD=S，即θb=17°40。螺桿外表摩擦系數(shù)越小〔料筒的摩擦系數(shù)越大，QS2、壓縮段這一段的作用是壓實物料，熔融物。因此，這一段螺桿各參數(shù)確實定應(yīng)以此為主旨。壓縮段螺桿參數(shù)中有個重要概念，即壓縮比。：它的作用是將物料壓縮，排解氣體，建立必要的壓力，保證物料幾何壓縮比物理壓縮比。所謂幾何壓縮比：加料段第一個螺槽容積與均化段最終一個螺槽容積之比。所謂物理壓縮比：物料加工之前的松密度與均化段熔體密度之比。設(shè)計原則應(yīng)使幾何壓縮比大于物理壓縮。比。3〕，可承受等距變深螺槽、等深不等距螺槽、不等深不多承受。4)1.3—1.5冷喂料螺桿1.7—2.12--55〕，目前國內(nèi)多以閱歷方法確定。依據(jù)一般閱歷。對非結(jié)晶型塑料，壓縮段約占整個螺桿長度的55—65%；而對于結(jié)晶性塑料，則取〔1—4〕D3、均化段。由擠出過程知，該段的作用是將來自壓縮段的已熔物料定壓定。均化段的螺槽深度和長度是兩個重要參量。1〕螺槽深度應(yīng)當(dāng)設(shè)計得使該段的計量力量與壓縮段的熔融力量相匹配，以適當(dāng)?shù)卣莆彰恳晦D(zhuǎn)的擠出量。假設(shè)該段機頭，會影響制品質(zhì)量。假設(shè)會變得過高，非但不能獲得低溫擠出，甚至?xí)疬^熱分解。螺槽深的螺桿相匹配。均化段螺槽深度h3比較簡單，目前仍以閱歷方法確定。h3=〔0.02—0.06〕D螺桿直徑較小者，h3該段的長度L3是均化段的另一個重要參數(shù)。產(chǎn)量、溫度的波動。不利于物料的熔融，或使螺桿加長。均化段的長度也多憑閱歷確定。對于非結(jié)晶性塑料，均化段長度約占螺22—25%；25～35%。對于某種給定的物料，有一個最正確的均化段螺槽深度和均化段長。均化段的尺寸打算了它的均化力量。有試驗證明，在其它條件不變的狀況下〔如螺桿h3〔螺桿直徑不變h3由32毫米〔約50。而均化段的長度由9D削減至6，同樣也會引起塑化質(zhì)量的下。4〕附帶說明一下：有一種習(xí)慣的計算方法，當(dāng)壓縮比ε和均化段槽深h3h1[D24εh3〔D—h3〕]1/2}ε不應(yīng)作為打算加料段螺槽深度的標(biāo)準(zhǔn)?！参濉陈輻U與料筒間隙確實定螺桿與料筒間隙δ是一個螺桿與料筒相互關(guān)系的參量。1δ選區(qū)所考慮的因素：被加工物料的性質(zhì)〔如熱敏性與非熱敏型物料〕機頭阻力狀況。阻力越大間隙越小。螺桿料筒的材質(zhì)及其熱處理狀況機械加工條件螺桿直徑的大小來選取。一般說來，螺桿直徑越大，δ確實定值應(yīng)選得越大，螺桿直徑越小，δ確實定值應(yīng)選得越小。螺桿和料筒的間隙δ合考慮。2、選取我國已由擠出機系列的直徑間隙值，可依據(jù)狀況選取。δ＝〔0.0030.005〕D 直徑大者取小值，小者取大值?！擦陈輻U其它參數(shù)確實定1、θ：試驗證明，物料外形不同，對加料段的螺紋升角要求也不一樣。1〕θ=30°左右適于粉料，2〕θ=l7°左右適于圓柱料，3〕θ=15°左右適于方塊料。D=S，θ=17°40。2、 螺紋的頭數(shù)i料在多頭螺紋中不易均勻布滿，易造成波動。3、螺紋棱部寬度ee說更是如此。e3〕 e=〔0.08-0.12〕D?！财摺陈輻U頭部構(gòu)造當(dāng)塑料熔體從螺旋槽進入機頭流道時，其料流形式急劇轉(zhuǎn)變，由螺旋帶狀螺桿末端螺紋的外形以及機頭體中流道的設(shè)計和分流板的設(shè)計等有親熱關(guān)系。依據(jù)常用的螺桿頭的外形，分成以下幾類：1、鈍的螺桿頭通常也缺乏以防止這一點，對以上形式的螺桿頭一般要求裝分流板。2、，也難免在螺桿的端點因停滯物料被燒焦的現(xiàn)象。3、．而分解。4、，能使物料借助螺紋的作用而運動，主要用于電纜行業(yè)。5、頭螺桿頭與料筒之間的間隙通常小于它前面的螺槽深度。有的頭外表上開有溝有良好的混合剪切作用，能增大流體的壓力和消退波，常用來擠出粘度較大、導(dǎo)熱性不良或有較為明顯熔點的塑料。 〔八〕螺紋斷面外形常見螺桿螺紋的斷面外形有兩種。1而且機械加工比較簡潔，適用于加料段物料的滯留。適用于壓縮段和均化段。33050%。三、螺桿材料及強度計算〔一〕螺桿材料1、對材質(zhì)的要求因此，螺桿必需：耐高溫，高溫下不變形；耐磨損，壽命長；耐腐蝕，物料具有腐蝕性；高強度，可承受大扭矩，高轉(zhuǎn)速；具有良好的切削加工性能；熱處理后剩余應(yīng)力小，熱變形小等。2、常用材料及熱處理目前我國常用的螺桿材料有45號鋼、40Cr、氨化鋼、38CrMOAl等。HB220—270HRC45--482〕40Cr45而加速腐蝕，目前已較少應(yīng)用。熱處理：調(diào)質(zhì)HB220—270，鍍硬鉻HRC＞55HB220—270HRC＞65承受高度耐磨耐腐蝕合金34CrAlNi

等。還12有實行在螺桿外表噴涂XaloyXaloy合金具有高的耐磨耐蝕性能〔詳見料筒局部?！捕陈輻U的強度計算梁。螺桿在擠出過程中的受力狀態(tài)可簡化如下圖的狀況：1、螺桿受力狀況G；抑制物料阻力所需的扭矩