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挤出机的组成与工作原理说明

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:挤出成型所用的设备统称为挤出机组,主机在挤出机组中是最主要的组成部分。图2-1挤出机组的组成1.挤出机的分类和组成挤出机分类。目前,生产中最常用的是卧式单螺杆非排气式挤出机。是挤塑机的最主要部件,安装在料筒内。一般把口模看成机头的组成部分。大部分挤出机均采用无级调速电动机调速。我国生产的塑料挤出机的主要技术参数已标准化。螺杆工作部分长度L与外圆直径D之比,是挤出机的重要参数之一。

挤出机的组成与工作原理说明

一台挤出设备通常由挤出机(主机)、辅机(机头、定型、冷却、牵引、切割、卷取等装置)、控制系统三部分组成,如图2-1所示。挤出成型所用的设备统称为挤出机组,主机在挤出机组中是最主要的组成部分。

图2-1 挤出机组的组成

1.挤出机的分类和组成

(1)挤出机分类。塑料挤出机的类型很多,其分类也较多,常用的分类方法如下。

①按挤出的方式。分为螺杆式挤出机(连续式挤出)和柱塞式挤出机(间歇式挤出)。

②按螺杆数量。分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机及多螺杆挤出机。

③按螺杆的转速度。分为普通挤出机(转速在100r/min以下)、高速挤出机(转速为300r/min)和超高速挤出机(转速为300~1500r/min)。

④按装配结构。分为整体式挤出机和分开式挤出机。

⑤按螺杆在空间布置不同。分为卧式挤出机和立式挤出机。

⑥按挤出机在加工过程中排气。分为排气式挤出机和非排气式挤出机。

目前,生产中最常用的是卧式单螺杆非排气式挤出机。

(2)挤出机的组成。由挤出系统、传动系统、加热和冷却系统三部分组成,图2-2为卧式单螺杆挤出机结构示意图

①挤出系统。塑料进入料筒通过螺杆挤压被塑化成均匀的熔体,在压力作用下,由螺杆连续地定压、定量、定温地挤出机头。主要包括螺杆、机筒、料斗、机头(口模)等几个部分。

a.螺杆。是挤塑机的最主要部件,安装在料筒内。挤出机的挤出塑料产量、熔体温度、熔体的均匀性、功率消耗等主要取决于螺杆结构,其工作部分分为三段:加料段、压缩段、均化段。挤出机的螺杆和螺杆式注塑机的螺杆工作原理相似,技术参数的意义也基本相同,但挤出成型属于连续式工作方式,其螺杆的参数和形状不同。

图2-2 卧式单螺杆挤出机结构示意图

1—机头连接法兰;2—过滤网;3—冷却水管;4—加热器;5—螺杆;6—料筒;7—液压泵;8—测速电动机;9—推力轴承;10—料斗;11—减速器;12—螺杆冷却装置

b.机筒。是一金属圆筒,机筒与螺杆配合,塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实都在其中进行,并向机头(口模)连续均匀输送熔体。一般机筒的长度为其直径的15~30倍,机筒外部设有加热装置,使塑料能从机筒上摄取热量进行熔融塑化。为了控制和调节机筒温度,通常还设有冷却装置及温控仪器。

c.料斗。料斗底部装有开合装置,以便控制和调整料流,料斗的侧面装有视孔和标定计量装置。

d.机头(口模)。机头是成型模具的主要部件,口模是获得塑件横截面形状、尺寸的主要成型零件,成型口模固定在机头内。一般把口模看成机头的组成部分。机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动,均匀平稳地导入模套中,并赋予塑料必要的成型压力。塑料在机筒内塑化压实,经多孔滤板沿一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具,模芯模套适当配合,形成截面不断减小的环形空隙,使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层。为保证机头内塑料流道合理,消除积存塑料的死角,往往安置有分流套筒,为消除塑料挤出时压力波动,也有设置均压环的。机头上还装有模具校正和调整的装置,便于调整和校正模芯和模套的同心度。

②传动系统。常用传动系统一般由电动机、调速装置和减速装置组成。其作用是驱动螺杆,使螺杆能在选定的工艺条件下(如机头压力、温度、转速),保证必需的扭矩和转速均匀的旋转。大部分挤出机均采用无级调速电动机调速。

③加热和冷却系统。加热和冷却系统位于机筒和机头外部,其作用是保证塑料和挤出系统在成型的过程中温度始终在工艺要求的范围内。主要有加热器、冷却水管等。

a.挤出机通常用的是电加热,分为电阻加热和感应加热,加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置由外部加热筒内的塑料,使之升温,以达到工艺操作所需要的温度。

b.为了保证塑料处于工艺要求的温度范围内,需要设置冷却装置。在机筒外部设置加热和冷却系统,是为了排除螺杆旋转的剪切、摩擦产生的多余热量,以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种,一般中小型挤出机采用风冷,大型挤出机多采用水冷或两种形式结合冷却;螺杆冷却主要采用中心水冷,目的是增加物料固体输送率,稳定塑化量,同时提高产品质量;料斗处的冷却,一是为了加强对固体物料的输送作用,防止因升温使塑料粒发黏堵塞料口,二是保证传动部分正常工作。(www.zuozong.com)

2.挤出机的工作过程

如图2-3所示,从料斗进入料筒的粒料、粉料塑料在旋转螺杆的作用下向前推进,在螺杆加料段,松散的塑料充满螺槽,随着螺杆的旋转,塑料不断向前输送,并开始被压实。由于螺杆螺槽深度逐渐变浅以及机头的阻力,塑料进入压缩段后,逐渐被压实形成高压,与此同时,在料筒外的加热以及螺杆与料筒内表面和塑料的混合、剪切作用所产生的摩擦热作用下,塑料温度不断升高,逐步转变为黏流态,大约在压缩段的末端,塑料全部转变为熔体,然后在均化段使塑料熔体各点温度均匀化,最后螺杆将塑料熔体定量、定压、定温地挤入机头。机头的口模是个成型部件,物料通过它获得一定截面的几何形状和尺寸。再经过冷却定型和其他工序,就可得到成型的塑件。

图2-3 塑料在普通螺杆挤出机中的挤出过程

在挤出过程中,塑料向机头的输送经过螺杆的加料段、压缩段、均化段,塑料经历了固体输送、熔融输送、熔体输送三个过程的物理变化。

3.挤出机主要技术参数与型号

(1)主要技术参数。我国生产的塑料挤出机的主要技术参数已标准化。卧式单螺杆非排气式挤出机的主要技术参数如下。

①螺杆直径D。螺杆的外圆直径,单位为mm。螺杆直径是一个重要参数,在一定意义上表示挤出机挤出能力的大小,螺杆直径已经标准化。我国挤出机标准所规定的直径系列为30mm,45mm,65mm,90mm,120mm,150mm,200mm。

②螺杆的长径比L/D。螺杆工作部分长度L与外圆直径D之比,是挤出机的重要参数之一。

③主螺杆的驱动电动机功率P,单位为kW。

④螺杆的转速范围n。螺杆可获得稳定的最小和最大的转速范围,用nmin-nmax表示,单位为r/min。

⑤挤出机生产能力Q。单位为kg/h,指加工某种塑料时,每小时挤出的塑料量,是表征机器生产能力的参数。

⑥料筒的加热功率E,单位为kW。

⑦机器的中心高度H。螺杆中心线到地面的高度,单位为mm。

⑧机器的外形尺寸(长×宽×高),单位为mm。

表2-1所示为我国颁布的专业标准ZBG95009.1—88对单螺杆塑料挤出机的基本参数所作的规定。

表2-1 单螺杆塑料挤出机的基本参数(ZBG95009.1—88)

(2)挤出机型号的编制方法按我国原第一机械工业部部颁标准规定:型号按类、组、型分类编制。分别用类、组、型别名称中汉字拼音第一个字母表示。型号由基本型号和辅助型号两部分组成,表示方法见图2-4。

图2-4 挤出机型号表示方法

型号第一、二、三项分别代表类别、组别和型别,代号,第四项代表主参数,用符号及阿拉伯数字表示,按表2-2规定,第五项代表设计序号,表示机器结构或参数改进后的标记。按A、B、C等字母顺序选用(字母I和O不选用)。

表2-2 塑料机械类别、组别、型别代号

例如,SJ-120表示螺杆直径为120mm,长径比为20:1的塑料挤出机;SJ-65/25A表示直径为65mm,长径比为25:1,经第一次结构改进的塑料挤出机。

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