第六章-擠出機(jī)課件

第一節(jié)概述擠出成型的特點：連續(xù)、高生產(chǎn)率、廣用途、低成本。一、擠出機(jī)的用途與分類橡膠：壓型、過濾、生膠的塑煉、金屬絲的包膠、再生膠的脫硫、也可用于膠料的造粒、壓片和混煉等。第一節(jié)概述1塑料：管、棒、板、薄膜、單絲、電線、電纜、異型材、中空制品等，也可用于塑料的造粒和混合等。合成纖維：作為紡絲聯(lián)合機(jī)（前紡）的單元機(jī)，其作用是對紡絲切片進(jìn)行熔融、塑化、均化，為紡絲裝置提供合格的紡絲熔體。塑料：管、棒、板、薄膜、單絲、電線、電纜、2分類：單螺桿、雙螺桿、無螺桿。冷喂料、熱喂料（僅橡膠擠出機(jī)）。臥式、立式。普通螺桿擠出機(jī)、新型螺桿擠出機(jī)。普通擠出機(jī)、排氣擠出機(jī)。分類：單螺桿、雙螺桿、無螺桿。3二、擠出成型設(shè)備的組成主機(jī)、輔機(jī)、控制系統(tǒng)二、擠出成型設(shè)備的組成主機(jī)、輔機(jī)、控制系統(tǒng)4第六章-擠出機(jī)課件5第六章-擠出機(jī)課件6第六章-擠出機(jī)課件7（一）主機(jī)（擠出機(jī)）（1）擠壓系統(tǒng)（2）傳動系統(tǒng)（3）加熱冷卻系統(tǒng)（一）主機(jī)（擠出機(jī)）8（二）輔機(jī)

包括：(機(jī)頭)、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、卷取或堆放裝置。主機(jī)一般是通用的，同一擠出機(jī)安裝不同的機(jī)頭就可以擠出不同的制品，而輔機(jī)是專用的，不同的制品（因此有不同的機(jī)頭）用不同的輔機(jī)。（二）輔機(jī)9（三）控制系統(tǒng)

由各種電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。

三、規(guī)格與技術(shù)特征規(guī)格：以漢語拼音及螺桿直徑表示。XJ-150,SJ-90,VC,VD（三）控制系統(tǒng)三、規(guī)格與技術(shù)特征10第二節(jié)基本結(jié)構(gòu)一、整體結(jié)構(gòu)及傳動系統(tǒng)

（一）整體結(jié)構(gòu)組成：擠壓（螺桿、機(jī)筒）、傳動（原動機(jī)、變速及減速機(jī)構(gòu)）、加熱冷卻系統(tǒng)。第二節(jié)基本結(jié)構(gòu)一、整體結(jié)構(gòu)及傳動系統(tǒng)11第六章-擠出機(jī)課件12第六章-擠出機(jī)課件13第六章-擠出機(jī)課件14第六章-擠出機(jī)課件15塑料擠出機(jī)與橡膠擠出機(jī)的區(qū)別：第一，結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)不同。結(jié)構(gòu)：橡膠擠出機(jī)多為等深變距螺桿，而塑料擠出機(jī)多為等距變深螺桿；橡膠擠出機(jī)多為普通三段螺桿，而現(xiàn)代塑料擠出機(jī)一般采用新型螺桿。參數(shù)：長徑比、壓縮比不同。第二，加熱冷卻系統(tǒng)不同。橡膠擠出機(jī)為載體加熱或冷卻（加熱和冷卻系統(tǒng)為同一套裝置），塑料擠出機(jī)為電加熱，機(jī)筒冷卻系統(tǒng)：進(jìn)料口水冷，其它多為風(fēng)冷，螺桿為水冷。塑料擠出機(jī)與橡膠擠出機(jī)的區(qū)別：第一，結(jié)構(gòu)16紡絲擠出機(jī)與塑料擠出機(jī)的差異：相同：螺桿參數(shù)基本相同；加熱系統(tǒng)相同；機(jī)筒進(jìn)料口與塑料擠出機(jī)一樣采用水環(huán)冷卻。不同：機(jī)筒除進(jìn)料口采用水環(huán)冷卻外，其它部分一般不設(shè)冷卻系統(tǒng)；進(jìn)料斗為密封料斗。

紡絲擠出機(jī)與塑料擠出機(jī)的差異：17（二）傳動系統(tǒng)組成：原動機(jī)、調(diào)速裝置、減速器。作用：轉(zhuǎn)動螺桿，使其按工藝條件正常運轉(zhuǎn)。要求：能調(diào)速、有一定的調(diào)速范圍。原動機(jī)兩種：電動機(jī)、液壓馬達(dá)。

（二）傳動系統(tǒng)18傳動方式：1、感應(yīng)電動機(jī)－機(jī)械變速（主要用于橡膠擠出機(jī)）電動機(jī)不能變速，由機(jī)械變速裝置實現(xiàn)變速。

齒輪減速箱（有級，橡膠擠出機(jī)常用）

機(jī)械變速裝置

無級變速器

（較少采用）傳動方式：192、交流整流子電動機(jī)無級變速常用調(diào)速范圍為1：33、直流電動機(jī)無級調(diào)速調(diào)速范圍一般在1：10以上，是目前國內(nèi)外采用最廣泛的變速電動機(jī)，也是擠出機(jī)采用最多的電動機(jī)。2、交流整流子電動機(jī)無級變速20

4、電磁調(diào)速交流異步電動機(jī)（滑差電機(jī)）

調(diào)速比：1：5和1：10兩種，要配備穩(wěn)壓裝置，否則，由于受外電網(wǎng)干擾，準(zhǔn)確性差。5、液壓馬達(dá)無級調(diào)速

傳動特性軟，可起過載保護(hù)作用；體積小。但制造精度要求很高，這在一定程度上限制了它在擠出機(jī)上的應(yīng)用。

4、電磁調(diào)速交流異步電動機(jī)（滑差電機(jī)）21二、主要零部件（一）螺桿

二、主要零部件221、材料要求：強(qiáng)度和剛度；耐高溫、耐化學(xué)腐蝕性、耐磨性。材料：目前我國常用的螺桿材料有45號鋼、40Cr、38CrMoAl等。2、主要形式：普通型、新型。1、材料23第六章-擠出機(jī)課件24普通型包括：（1）等距變深螺桿塑料和紡絲擠出機(jī)多采用這種形式。

普通型包括：塑料和紡絲擠出機(jī)多采用這種形式。252）等深變距螺桿橡膠擠出機(jī)多采用雙螺紋等深變距螺桿。2）等深變距螺桿26（3）變深變距螺桿加工很復(fù)雜，采用不多。3、主要參數(shù)（1）螺桿直徑（D）－螺桿的外徑設(shè)計時由產(chǎn)量確定，直徑越大，則生產(chǎn)能力越大。Ds－螺桿直徑，Db－

機(jī)筒直徑。二者公稱尺寸相同，可用D表示。（3）變深變距螺桿3、主要參數(shù)27第六章-擠出機(jī)課件28（2）長徑比（L/D）

長徑比是指螺桿工作長度L與外徑之比。（3）螺桿的分段進(jìn)料段（L1）、壓縮段（L2)：也稱熔融段。計量段（L3)：也稱均化段（2）長徑比（L/D）29（4）螺槽深度螺槽深度是指螺紋外半徑與其根半徑之差。等深變距螺桿：螺槽深度用h表示。等距變深螺桿：進(jìn)料段：h1，一般為定值；計量段：h3，一般也是定值；壓縮段：

h2，由小變大。（4）螺槽深度30（5）壓縮比ε螺桿進(jìn)料段第一個螺槽容積與計量段最后一個螺槽容積之比。對等距變深螺桿，ε＝0.93h1/h3

（5）壓縮比ε31（6）導(dǎo)程（t)、螺距(s)與升角(φ)

t=ns,t=πDtgφ，對單螺紋螺桿，t=ss=πDtgφ為了便于加工，通常取t=D，此時tgφ=1/πφ=17°40’。（6）導(dǎo)程（t)、螺距(s)與升角(φ)32(二)機(jī)筒1、機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式整體式：易保證精度，易裝配，熱量分布均勻，大多數(shù)擠出機(jī)采用。分段式：易加工、不易保證裝配精度、熱量分布不均勻，用于實驗性擠出機(jī)和排氣擠出機(jī)。襯套式：節(jié)省貴重金屬。(二)機(jī)筒33第六章-擠出機(jī)課件342、機(jī)筒的加熱冷卻橡膠擠出機(jī)：載體加熱冷卻。2、機(jī)筒的加熱冷卻35塑料擠出機(jī)和紡絲擠出機(jī)一般采用電加熱。塑料擠出機(jī)和紡絲擠出機(jī)一般采用電加熱。36第六章-擠出機(jī)課件374、材料和要求

高壓容器，與螺桿要求一樣，硬度要求更高。

4、材料和要求38（三）機(jī)頭－擠出機(jī)的成型部件（三）機(jī)頭－擠出機(jī)的成型部件391、機(jī)頭的作用（1）使熔融物料由螺旋運動變?yōu)橹本€運動；（2）產(chǎn)生必要的成型壓力，以保證制品的密實；（3）使物料進(jìn)一步塑化均化；（4）成型制品。1、機(jī)頭的作用402、機(jī)頭的分類（1）按用途分：橡膠擠出機(jī)：內(nèi)胎機(jī)頭、膠管機(jī)頭、胎面機(jī)頭、電纜機(jī)頭；塑料擠出機(jī)：吹膜機(jī)頭、擠管機(jī)頭、擠板機(jī)頭、擠異型材機(jī)頭、吹塑中空制品機(jī)頭、造粒機(jī)頭…；紡絲擠出機(jī)機(jī)頭（紡絲組件）：長絲組件、短纖維組件。2、機(jī)頭的分類41（2）按機(jī)頭與螺桿的相對位置分：直向機(jī)頭－機(jī)頭內(nèi)料流的方向與擠出機(jī)軸向一致。橫向機(jī)頭（直角機(jī)頭）－制品離開機(jī)頭的方向與螺桿軸線成90度。斜向機(jī)頭（斜角機(jī)頭）－制品離開機(jī)頭的方向與螺桿軸線成一定角度。（2）按機(jī)頭與螺桿的相對位置分：42第六章-擠出機(jī)課件43(3)按機(jī)頭內(nèi)壓力的大小分：橡膠擠出機(jī)和塑料擠出機(jī)：低壓機(jī)頭：壓力小于4MPa；中壓機(jī)頭：壓力在4－10MPa之間；高壓機(jī)頭：壓力高于10MPa。紡絲擠出機(jī)：普通組件：壓力小于9.8MPa,

高壓組件：壓力大于等于29.4MPa。(3)按機(jī)頭內(nèi)壓力的大小分：443、機(jī)頭的結(jié)構(gòu)3、機(jī)頭的結(jié)構(gòu)45第六章-擠出機(jī)課件46第六章-擠出機(jī)課件47第三節(jié)工作原理與產(chǎn)量分析一、工作原理第三節(jié)工作原理與產(chǎn)量分析48進(jìn)料段：作用：對物料進(jìn)行輸送、壓實、預(yù)熱。物料狀態(tài)：固態(tài)。需解決的核心問題：提高對固體物料的輸送能力。解決辦法：適當(dāng)加大進(jìn)料段螺槽深度、進(jìn)料段機(jī)筒開設(shè)縱向溝槽、進(jìn)料段采用錐形機(jī)筒進(jìn)料段：49壓縮段：作用：對物料進(jìn)行加熱、壓縮、熔融和排氣。物料狀態(tài)：固液共存。壓縮段：50計量段：作用：對物料進(jìn)行進(jìn)一步的塑化和均化，保證其以恒定的壓力、流量和溫度從機(jī)頭擠出。物料狀態(tài)：熔融態(tài)。計量段：51第六章-擠出機(jī)課件52擠出量Q＝QD-Qp-Ql二、產(chǎn)量分析（一）產(chǎn)量計算1、理論公式

五點假設(shè)：第一，計量段中物料是已完全熔融的等溫狀態(tài)的牛頓流體，它在螺槽中的流動為層流流動；第二，熔體的壓力僅僅是沿螺槽方向的函數(shù)；第三，熔體不可壓縮，其密度不變；第四，螺槽寬度與深度之比大于10；第五，將螺桿和機(jī)筒分別展為兩個大平面，并設(shè)螺桿平面靜止而機(jī)筒平面以vb=πDn的速度平移。擠出量Q＝QD-Qp-Ql二、產(chǎn)量分析五點假設(shè)：第一，計量段53擠出量Q＝QD-Qp-Ql2、經(jīng)驗公式Q=βd3n3、按擠出半制品線速度計算Q=60vgα

擠出量Q＝QD-Qp-Ql2、經(jīng)驗公式54第六章-擠出機(jī)課件55第六章-擠出機(jī)課件56（二）影響生產(chǎn)能力的因素1、螺桿轉(zhuǎn)速通過增加n來提高Q是最簡單和有效的方法。但n的增加是有一定限度的，因為(1)n過高時物料受到過強(qiáng)的剪切作用，易產(chǎn)生過熱分解；(2)n的增加使物料在擠出機(jī)中流經(jīng)時間縮短，固相物料來不及充分熔融和均化，從而導(dǎo)致熔體質(zhì)量下降。(3)轉(zhuǎn)速增加，功率消耗也相應(yīng)增大。（二）影響生產(chǎn)能力的因素通過增加n來提高Q是最簡單和有效的方572、機(jī)頭壓力（1）螺桿特性曲線2、機(jī)頭壓力58第六章-擠出機(jī)課件59B+C越小，則螺桿特性曲線越平，即螺桿特性越硬，擠出越穩(wěn)定。B+C越小，則螺桿特性曲線越平，即螺桿特性60第六章-擠出機(jī)課件61第六章-擠出機(jī)課件62（2）

機(jī)頭特性線Q=Kp/μ對機(jī)頭特性線，p增加，則Q增加，；對螺桿特性線，p增加，Qp和Ql增大，則Q降低。對同一臺擠出機(jī)而言，在正常工作情況下，從螺桿和機(jī)頭擠出的物料必定相同，故擠出機(jī)的工作點必定是螺桿與機(jī)頭特性線的交點。（2）

機(jī)頭特性線對機(jī)頭特性線，p增加，則Q增加，；對63第六章-擠出機(jī)課件64產(chǎn)量接近與螺桿直徑的平方成正比，在一定條件下，適當(dāng)?shù)卦龃舐輻U直徑是提高擠出機(jī)生產(chǎn)能力的一個重要途徑。3、螺桿直徑產(chǎn)量接近與螺桿直徑的平方成正比，在一定條3、螺桿直徑654、螺槽深度對擠出量而言，螺槽深度存在一個最佳值，并非越深越好。而h3

較小的螺桿，螺桿特性線斜率絕對值較小，即螺桿特性較硬，擠出穩(wěn)定性較好。淺的h3，物料受到的剪切作用大，有利于它在計量段的進(jìn)一步塑化和均化，但過淺的h3

可能會引起熱敏性物料的分解。4、螺槽深度對擠出量而言，螺槽深度存在一個最佳值，并非665、計量段長度

增大L3

可減少反流和漏流的流量，在其它條件相同時，相對地提高了產(chǎn)量。另外，計量段較長的螺桿，其工作特性較硬。

5、計量段長度增大L3可減少反流和漏流的流量，在其它條件67第三節(jié)

新型螺桿和排氣擠出機(jī)一、新型螺桿（一）常規(guī)全螺紋三段螺桿存在的主要問題（1）不能保證固體床在消失之前始終以最大的面積與機(jī)筒相接觸；（2）固體床破裂；（3）已熔融的物料由于保持與機(jī)筒的接觸而過熱。結(jié)果：導(dǎo)致溫度、塑化極不均勻以及由此造成的物料粘度等不均勻，壓力、產(chǎn)量波動大，尤其是在高轉(zhuǎn)速情況下，這些弊端更為突出。第三節(jié)

新型螺桿和排氣擠出機(jī)一、新型螺桿68第六章-擠出機(jī)課件69（二）新型螺桿1、分離型螺桿設(shè)計這類螺桿的指導(dǎo)思想是：改變常規(guī)全螺紋三段螺桿在壓縮段熔融過程中固液相共存于同一螺槽的狀況，將已熔融的物料與未熔融的物料盡早分離，從而促進(jìn)未熔融的物料更快熔融。

（二）新型螺桿70第六章-擠出機(jī)課件712、屏障型螺桿

2、屏障型