【正文】 中不呈正壓，這就導(dǎo)致開發(fā)二級(jí)擠出螺桿，尤其是為排氣擠出機(jī)所設(shè)計(jì)的二級(jí)擠出螺桿。最早的橡膠擠出機(jī)是為熱喂料擠出制造的。從最初的高技術(shù)含量設(shè)備發(fā)展至今，已成為大眾化的設(shè)備之一。所以，難于對雙螺桿擠出機(jī)作出全面的評述。較熟知的一例是行星輥式擠出機(jī)。當(dāng)物料達(dá)到行星段時(shí)，要在此處充分塑化，物料處于由行星螺桿、太陽螺桿和機(jī)筒之間的輥壓作用產(chǎn)生的強(qiáng)烈混合中。急驟排氣發(fā)生在附加于機(jī)筒上的圓拱形排氣室，然后，由急驟排氣產(chǎn)生的多泡物料被四根螺桿輸出。該機(jī)器最初為加工一種特殊的低密度低粘度物料設(shè)計(jì)，并可用于各種低粘度物料的擠出加工，如熱熔膠、低分子量樹脂、各種石蠟、燃料、顏料、化妝品等的加工成型。典型例子如北京鳳記和北京化工大學(xué)。往復(fù)移動(dòng)式單螺桿擠出機(jī)最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)不同物料的高填充加工。近年來，雙螺桿擠出機(jī)市場異?；鸨?，相對而言，單螺桿一直處于悄寂狀態(tài)。 專家認(rèn)為，擠出機(jī)主機(jī)和生產(chǎn)線今後的市場將向高技術(shù)含量、價(jià)格更趨走低的方向發(fā)展。 第2章 擠出機(jī)總體方案的確定 擠出機(jī)總體布局的基本要求（1） 擠出機(jī)布局首先必須滿足用戶提出的各種要求。 螺桿類型的確定螺桿是擠壓系統(tǒng)中的主要零件。所以，生產(chǎn)不同種類塑料制品時(shí)，應(yīng)該選擇不同類型螺桿。普通螺桿與新型螺桿比較有許多不足之處，有逐漸被新型螺桿取代得趨勢。對于機(jī)筒結(jié)構(gòu)形式的選擇和制造精度等級(jí)，都會(huì)直接影響塑料制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。即二段機(jī)筒的內(nèi)圓直徑尺寸的一致性和同心度精度的保證，很難達(dá)到要求。這種機(jī)筒既節(jié)省了很多合金鋼又能保證它的耐磨性和抗腐蝕性。高密度聚苯乙烯具有剛性、硬度和機(jī)械強(qiáng)度大的特性,多用低壓聚合。對于某些排氣螺桿，長徑比達(dá)到40左右或更長。 ∝ （）式中——熔料因剪切產(chǎn)生的熱量；τ——剪切應(yīng)力；γ——剪切速率；——熔料的表現(xiàn)粘度。相反對那些步能承受高剪切速率的塑料，如硬聚氯乙烯等熱敏性塑料，他們的粘度較高，如果螺槽深度較淺，勢必造成過多的因高剪切產(chǎn)生的熱量。有上面的分析可知，H的決定受到多方面的因素影響，很難用一個(gè)簡單的理論公式來進(jìn)行計(jì)算。下層適用熱穩(wěn)定性較好的塑料，此時(shí)k值較小。顆粒內(nèi)摩擦因數(shù)較高的塑料，要比顆粒內(nèi)摩擦因數(shù)較低的塑料更接近于整塊移動(dòng)。應(yīng)此對加工同一種塑料的的螺桿，不同設(shè)計(jì)者對其幾何壓縮比有不同的選擇，而加工不同塑料的螺桿，其壓縮比變化應(yīng)更大（大多數(shù)在2～5之間，個(gè)別情況大至8，小至1）。這也是為什么當(dāng)前的螺紋升角都在17～30范圍之內(nèi)的原因。熱塑性材料分為無定型和結(jié)晶型兩大類。但是，結(jié)晶型材料在冷卻過程中都不可能完全結(jié)晶，存在著一定的結(jié)晶度。因此，加料段L1也應(yīng)該有足夠的長度。但由于計(jì)算過程比較復(fù)雜，所以至今為止，在決定加料段L1的長度時(shí)，還必須參考實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式。Martin〔2〕將塑料堪稱牛頓型流體，根據(jù)混煉理論，表征計(jì)量段螺槽中混煉程度的關(guān)系式可以導(dǎo)出： （）式中，和為計(jì)量段長度和深度，a為截流比，a=QpQd?？梢杂萌垠w輸送理論生產(chǎn)率公式中的壓力流Qp來初步估算計(jì)量段長度L3 （） （）如果令Qp≤，即因機(jī)頭壓力而引起的產(chǎn)量損失小于總產(chǎn)量的5%，176。因此，按式（）得到結(jié)果也只能作為參考之用，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)還得根據(jù)上面的定性分析和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作適當(dāng)修正。但是，正如非塞流固體輸送理論指出的那樣：只有當(dāng)外壓力很大，而且料粒間內(nèi)摩擦因數(shù)也較高時(shí)，才有這種可能性。因此楔角α和β將24176。PSPSPEPEPPPPPVC球狀料粒料粉料粒料粉料粒料24422736383933一般取e=。 根據(jù)的計(jì)算的結(jié)果，對D=150㎜、e=20㎜、δ=㎜的擠出機(jī)，階梯形螺桿的合理尺寸為δ/δ=，e/e=。機(jī)頭壓力P=300MPa機(jī)筒熔融區(qū)溫度T=300℃；室溫T=20℃；物料性能加工物料：聚苯乙烯，熔體流動(dòng)率MFR=；固相密度ρ=920kg/m。 δ= （） =其中當(dāng)X=W時(shí)與設(shè)定值相差不大，可不再從新計(jì)算。加料裝置的正確設(shè)計(jì)和選擇，對擠出機(jī)的產(chǎn)量和質(zhì)量、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度及能否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化、自動(dòng)化等都有直接的關(guān)系。另外，這兩部分熱量所占的比例在擠出螺桿上的不同區(qū)段也是不同的：在加料段，由于螺槽較深，物料尚未壓實(shí)，摩擦熱是很少的，熱量主要來自加熱器；而在均化段，由于物料已熔融，溫度較高，螺槽較淺，摩擦剪切產(chǎn)生的熱量較多，所以均化段有時(shí)非但不需要加熱器供熱，還需要對其進(jìn)行冷卻；在壓縮段，物料受熱是上述兩種情況的過渡狀態(tài)，也就是由摩擦剪切產(chǎn)生的熱量比加料段多，而比均化段少。從設(shè)計(jì)成本分析，由于需配置鼓風(fēng)機(jī)，其成本較高，另外，風(fēng)冷卻系統(tǒng)體積較大2．水冷卻 與風(fēng)冷卻比較，水冷卻速度快，體積小，成本低，噪聲小，但易造成急冷從而擾亂塑料的穩(wěn)定流動(dòng)，如果密封不好容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，容易生成水垢而堵塞水管，一般完善的水冷卻系統(tǒng)所用水不是自來水、河水，而是經(jīng)過軟化處理的。因此=。（3）.（4）高速級(jí)。 ⑦計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。（5）初選小齒輪齒數(shù)=22,大齒輪齒數(shù)=226=132。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1,得 =MPa （） MPa （）⑧計(jì)算大小齒輪并加以比較 大齒輪數(shù)值大。：過渡軸段，由結(jié)構(gòu)定，=55mm。：由滾動(dòng)軸承及檔油盤裝配關(guān)系確定=51mm。：，低速級(jí)小齒輪軸段=96mm。Ⅲ的設(shè)計(jì)軸的材料選擇和最小直徑估算初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定=64mm。mm （）截面處的垂直彎距 N （） =MPa＜[],鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。 軸承Ⅱ?yàn)?0210圓錐滾子軸承。本設(shè)計(jì)的要求是設(shè)計(jì)出能夠加工聚苯乙烯，由于聚苯乙烯的特殊性能要求設(shè)計(jì)單螺桿擠出機(jī)。在過幾個(gè)星期，我們就要各奔東西，大江。單螺桿擠出機(jī)是一種低能耗，低成本的機(jī)型，只要技術(shù)得當(dāng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理同樣能夠達(dá)到雙螺桿和多螺桿的效能。2軸承Ⅰ的使用壽命校核軸承Ⅰ為30211圓錐滾子軸承,KN,KN,（1）計(jì)算兩軸受到的徑向載荷FNVFNV2 （） （）（2）求兩軸的計(jì)算軸向力FaFa2軸承派生軸向力Fd=eFN 查表得e=Fd1===；Fd2===Fa1=Fae+Fd1=+=1554N；Fa2=Fd2=（3）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1和P2 ；查手冊得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為X1= Y1=；X2=1 Y2=0因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，去fp= P1=fp(X1FN1+Y1Fa1)=(+)= （） P2=fp(X2FN2+Y2Fa2)=(+)= （）（4）驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)镻1＞P2，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算 ＞5年 （）軸承具有足夠的壽命。m；鍵靜聯(lián)接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力[]=150MPa。mm（5）作彎矩圖（6）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度，取，則有 （）MPa ，故強(qiáng)度足夠。：軸環(huán)，=5mm。=95mm.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）各軸段直徑的確定：滾動(dòng)軸承處軸段，=，其尺寸為=100mm180mm37mm34mm。（2）各軸段長度的確定：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系確定，=45mm。Ⅱ的設(shè)計(jì)和計(jì)算軸的材料選擇和最小直徑的估算選擇州的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，對稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力[]=60MPa。過一周和齒輪的材料和熱處理方式需一樣，均為45鋼，調(diào)制處理。 （2）按圓整后的中心距修正螺旋角 （）因β值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 N（2）設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果取=，取23，則 取143 （1）計(jì)算中心距圓整為259. （2）按圓整后的中心距修正螺旋角 （） 因β值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。（6）選取螺旋角按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （） （1）根據(jù)工作條件，選取載荷系數(shù)K=。m N鑄鋁加熱器特點(diǎn)具有長壽命、保溫性能好、機(jī)械性能強(qiáng)、耐腐蝕、抗磁場等優(yōu)點(diǎn)。擠出機(jī)的加熱方法通常有三種：熱載體加熱、電阻加熱、電感加熱1. 熱載體加熱 利用熱載體作為解熱介質(zhì)的加熱方式稱熱載體加熱。由于本設(shè)計(jì)的熔體材料為粒料所以采用重力加料。查出 η=440 MPa。固相比熱容C=2512 J/（kg．℃）； 液相比熱容Ｃ＝2345 J/（kg．℃）；固相熱導(dǎo)率k=(m.℃)。 采用這兩種螺頂結(jié)構(gòu)之后，雖然能減少螺桿和機(jī)筒的磨損，但是由于平均螺棱間隙δ加大，漏流量也將增大20%左右。過大的螺棱寬還會(huì)較少螺槽的容積。在之間。因此，在螺槽底部便容易形成一層滯流，在螺紋推進(jìn)面、后面也會(huì)形成類似的滯流。塑料類型加料段L壓縮段L計(jì)量段L無定性塑料結(jié)晶型塑料20%～30%40%～60%45%～50%（2～5）D25%～30%30%～45% 年 份1930～19401950～19601960～19701970～19801990～2000L/D8～1515～2018～2520～3525～45 綜上所述，螺桿各段的長度為，加料段=4D=600mm、壓縮段=10D=1500mm、計(jì)量段=6D=900mm。計(jì)算時(shí)可以現(xiàn)令機(jī)頭壓力p=15MPa。從式（）中可以看出：加長L3對均化作用是有利的。在同等壓力的情況下，聚丙烯由于其熔點(diǎn)高（ 170176。顯然，塑料的比熱容Cs愈大，熔融點(diǎn)Tm愈高，預(yù)熱到熔融溫度所需要的熱量也愈多。此外，即使對已結(jié)晶的那一部分塑料來說，正像前面我們已分析過的那樣，螺桿的熔融段和壓縮段的位置不是等同的，在設(shè)計(jì)時(shí)壓縮段位置已被人為的固定不變，而熔融段位置卻隨操作條件和塑料性能的不同而不同。經(jīng)過一段時(shí)間后，即在螺桿上經(jīng)過一段長度后，塑料才能全部熔融。目前擠出機(jī)的螺桿大都是單頭螺紋。運(yùn)用此公式的條件是外徑D、螺距S、螺紋法向棱寬e和螺紋升角φ在螺桿全長上都保持不變，螺紋頭數(shù)為1.當(dāng)壓縮比ε和計(jì)量段槽深H決定后，加料段槽深H便可從下式算出： =[D] （）為了計(jì)算方便，可以用簡化的公式37來計(jì)算壓縮比。所謂壓縮比是指螺槽加料段第一個(gè)螺槽容積和計(jì)量段最后一個(gè)螺槽容積之比，即幾何壓縮比，而不是螺槽深度之比。（2）加料段槽深和壓縮比的確定加料段的主要目的是建立必要的壓力和保證穩(wěn)定的固體輸送。 =kD （）據(jù)統(tǒng)計(jì)螺槽深系數(shù)k值。因此，加工這類塑料的螺桿計(jì)量段螺槽深度H不能選擇過小。此外，螺桿上物料層較薄，由外界加熱器傳進(jìn)來的熱量也容易將塑料熱透。在熔融理論中，熔融起點(diǎn)和熔融重點(diǎn)以及熔融段長度Lm在螺桿上并非固定不變，他們隨著擠出工藝條件和塑料性能的變化而變化。螺桿是擠出機(jī)最重要的部件，其性能好壞直接影響塑化質(zhì)量和產(chǎn)量。在完成擠塑工作時(shí)，機(jī)筒和螺桿一樣，要承受巨大的壓力、扭矩和摩擦壓力及物料得腐蝕。對加熱和冷卻系統(tǒng)的安排布置也帶來一定的困難。這幾點(diǎn)對擠出機(jī)的制造工藝及費(fèi)用，都有較重大影響。（3） 排氣螺桿 在擠塑物料得過程中，為能夠排除物料中的空氣、揮發(fā)物氣體和水蒸氣，而專門設(shè)計(jì)的螺桿。對于排氣式擠出機(jī)，要求第二階段的均化段螺槽深度要比第一階螺桿的均化段螺紋槽要深些，否則排氣口處易溢料（3）按擠出機(jī)的用途選擇 不同用途的擠出機(jī)，根據(jù)工作性質(zhì)和擠塑塑料品種來選配螺桿。對塑料制品得產(chǎn)量和質(zhì)量，都有非常重大的影響。（2） 在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，以簡化機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率。國內(nèi)主機(jī)市場今後的重點(diǎn)應(yīng)在于發(fā)展平行異向雙螺桿擠出機(jī)，以適應(yīng)大擠出量的成型需要。各種不同的特種單螺桿擠出機(jī)重受關(guān)注。由于其獨(dú)特的往復(fù)式結(jié)構(gòu)，不能很好的滿足建壓的要求，因而一般不適合用于制品的直接擠出成型。為了適應(yīng)高填充物料的擠出加工需要，北京化工大學(xué)也在進(jìn)行磨盤擠出機(jī)直接擠出成型的試驗(yàn)研究，并應(yīng)用于多種復(fù)合材料的擠出成型加工試驗(yàn)獲得成功。 國內(nèi)多個(gè)廠家已完成磨盤擠出機(jī)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)磨盤擠出機(jī)的商業(yè)化生產(chǎn)。 隨著近年來市場發(fā)展的需要，國內(nèi)外不同廠家紛紛推出各種特殊結(jié)構(gòu)的單螺桿擠出機(jī)，以適應(yīng)特殊的市場需要。導(dǎo)致有效的