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在挤出机中,一般情况下,最基本和最通用的是单螺杆挤出机。其主要包括:传动、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等六个部分。

传动部分

传动部分通常由电动机,减速箱和轴承等组成。在挤出的过程中,螺杆转速必须稳定,不能随着螺杆负荷的变化而变化,这样才能保持所得制品的质量均匀一致。但是在不同的场合下又要要求螺杆可以变速,以达到一台设备可以挤出不同塑料或不同制品的要求。因此,本部分一般采用交流整流子电动机、直流电动机等装置,以达到无级变速,一般螺杆转速为10~100转/分。

传动系统的作用是驱动螺杆,供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速,通常由电动机、减速器和轴承等组成。而在结构基本相同的前提下,减速机的制造成本大致与其外形尺寸及重量成正比。因为减速机的外形和重量大,意味着制造时消耗的材料多,另所使用的轴承也比较大,使制造成本增加。

同样螺杆直径的挤出机,高速高效的挤出机比常规的挤出机所消耗的能量多,电机功率加大一倍,减速机的机座号相应加大是必须的。但高的螺杆速度,意味着低的减速比。同样大小的减速机,低减速比的与大减速比的相比,齿轮模数增大,减速机承受负荷的能力也增大。

因此减速机的体积重量的增大,不是与电机功率的增大成线性比例的。如果用挤出量做分母,除以减速机重量,高速高效的挤出机得数小,普通挤出机得数大。以单位产量计,高速高效挤出机的电机功率小及减速机重量小,意味着高速高效挤出机的单位产量机器制造成本比普通挤出机低。

加料装置

供料一般大多采用粒料,但也可以采用带状料或者粉料。装料设备通常都使用锥形加料斗,其容积要求至少能提供一个小时的用量。料斗底部有截断装置,以便调整和切断料流,在料斗的侧面装有视孔和标定计量的装置。有些料斗还可能带有防止原料从空气中吸收水分的减压装置或者加热装置,或者有些料筒还自带搅拌器,能为其自动上料或加料。

1.料斗

料斗一般做成对称形式。在料斗的侧面开有视窗,以观察料位及上料情况,料斗的底部有开合门,以停止和调节加料量。料斗上方加盖子,防止灰尘、湿气及杂质落入。在选择料斗材料时,最好用轻便、耐腐蚀和易加工材料,一般多用铝板和不锈钢板。料斗的容积要视挤出机的规格大小和上料方式而定。一般为挤出机1~1.5h的挤出量。

2.上料

上料方式有人工上料和自动上料两种。自动上料主要有弹簧上料、鼓风上料、真空上料、运输带传送上料等形式。一般情况下,小型挤出机用人工上料,大型挤出机用自动上料。
3.加料方式分类

① 重力加料:

原理——物料依靠自身的重量进入料筒,包括人工上料、弹簧上料、鼓风上料。

特点——结构简单,成本低。但容易造成进料不均匀,从而影响制件的质量。它只适用于小规格的挤出机。

② 强制加料:

原理——在料斗中装上能对物料施加外压力的装置,强制物料进入挤出机料筒中。

特点——能克服“架桥”现象,使加料均匀。加料螺旋由挤出机螺杆通过传动链驱动,使其转速与螺杆转速相适应。能在加料口堵塞时启动过载保护装置,从而避免了加料装置的损坏。

料筒

一般为一个金属料桶,为合金钢或者内衬为合金钢的复合钢管制成。其基本特点为耐温耐压强度较高,坚固耐磨耐腐蚀。一般料筒的长度为其直径的15~30倍,其长度以使物料得到充分加热和塑化均匀为原则。料筒应该有其足够的厚度与刚度。内部应该光滑,但是有些料筒刻有各种沟槽,以增大与塑料的摩擦力。在料筒外部附有电阻、电感以及其他方式加热的电热器、温度自控装置及冷却系统。

1.料筒在结构上存在着三种形式:

(1)整体式料筒

加工方法——在整体材料上加工出来。

优点——容易保证较高的制造精度和装配精度,可以简化装配工作,料筒受热均匀,应用较多。

缺点——由于料筒长度大,加工要求较高,对加工设备的要求也很严格。料筒内表面磨损后难以修复。

(2)组合料简

加工方法——将料筒分几段加工,然后各段用法兰或其他形式连接起来。

优点——加工简单,便于改变长径比,多用于需要改变螺杆长径比的情况。

缺点——对加工精度要求很高,由于分段多,难以保证各段的同轴度,法兰连接处破坏了料筒加热的均匀性,增加了热量损失,加热冷却系统的设置和维修也较困难

(3)双金属料筒

加工方法——在一般碳素钢或铸钢的基体内部镶或铸一层合金钢材料。它既能满足料筒对材质的要求,又能节省贵重金属材料。

① 衬套式料筒:料筒内配上可更换的合金钢衬套。节省贵重金属,衬套可更换,提高了料筒的使用寿命。但其设计、制造和装配都较复杂。

② 浇铸式料筒:在料筒内壁上离心浇铸一层大约2mm厚的合金,然后用研磨法得到所需要的料筒内径尺寸。合金层与料筒的基体结合得很好,且沿料筒轴向长度上的结合较均匀,既没有剥落的倾向,又不会开裂,还有极好的滑动性能,耐磨性高,使用寿命长。

(4)IKV料筒

1)料筒加料段内壁开设纵向沟槽

为了提高固体输送率,由固体输送理论知,一种方法就是增加料筒表面的摩擦系数,还有一种方法就是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。在料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料筒内壁做成锥形就是这两种方法的具体化。

2)强制冷却加料段料筒

为了提高固体输送量,还有一种方法。就是冷却加料段料筒,目的是使被输送的物料的温度保持在软化点或熔点以下,避免熔膜出现,以保持物料的固体摩擦性质。

采用上述方法后,输送效率由0.3提高到0.6,而且挤出量对机头压力变化的敏感性较小。

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