【正文】 m3 /s。也就是說，螺桿特性也比較硬，產量受壓力的影響較小。實驗也測出，在加料中，聚丙烯要經(jīng)過 8 個螺桿的長度才開始熔融（當壓力等于 4MP 時），而高密度聚乙烯和聚苯乙烯則只要 個螺距的長度和 個螺距的長度便已開始熔融。此外，由于塑料是不良的導熱體，因此其熱導 率 Ks 也是一個分鐘要的參數(shù)。而且從熔融理論上我們知道，熔融過程是 X/W 從 1到 0 的過程，這個過程總需要一定的長度，不可能在很短的（ ～ 1） D 長度上實現(xiàn)。為了適應這個漸變過程，加工這類塑料的螺桿應該較早地開始壓縮，它的螺紋深度也應逐漸發(fā)生變化，因此其壓縮段 L2 也設計的比較長。原因之一是多頭螺紋減少了螺槽橫斷面積，同時加大了 HW 的值。 從固體輸送生產率公式和熔體輸送理論生產率公式都可以看出：生產率和螺紋升角又直接的關系。如，聚乙烯在松散時密度為 ～ ，而熔融后的密度為 g/cm3 .因此，其物理壓縮比為 ～ 。由于加料段中的塑料并不像 D 塞流理論所假設的那樣整塊的移動，而是在斷面上有一速度分布。這是由于長徑比較大的螺桿的計量段 3L 可以設計的較長，此時由于螺槽深度 H3 加大造成壓力流 Qp 的增加和混煉段 M 的下降可以通過計量段的增加來彌補。 此外我們還可以從產量的角度來分析計量段螺槽深度 3H 的影響。在本章后面我們將進一步指出：當計量段槽深較淺時，壓力波動和溫度波動都比較小，這時對制品的綜合質量都是有利的。 （ 1）計量段槽深的確定： 我們知道，計量段中熔料的剪切速率γ可按下式計算： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 3HD??? （ ） 顯然，計量段螺槽深度 3H 愈小，在相同的螺桿轉速下剪切速率便愈大，因而分子間的內摩擦力也愈大。 螺桿直徑的確定： 150mm，螺桿長徑比 20。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 第 3 章 擠出機構設計 不同的生產線對擠出機的具體要求不一樣，這就需要根據(jù)不同塑料的性能設計出合理的擠出機。當襯套磨損時，只需更換襯套即可。大直徑擠出機的機筒不 包括加料段。 機筒類型的確定 機筒與螺桿配合工作，組成擠出機的擠壓系統(tǒng)。 螺桿的分類 按照螺桿得結構和螺桿螺紋部分的幾何形狀，可分為普通螺桿、新型螺桿和排氣螺桿。 （ 2）比流量 這個比值大，說明這根螺桿的塑化能力強，比流量得單位為（ kg/h）/（ r/min） （ 3）比功率 這個值小，說明生產同樣質量的塑料制品，能量消耗少，比功率得單位為 kw/（ kg/h） （ 4）通用性 指螺桿能否適應擠塑不同的塑料，能在不同塑料制品機頭阻力下工作。 同時，還應最大限度地考慮擠出機的系列化和部件的通用話程度。實際上，單螺桿擠出機是一種低能耗、低成本的機型，只要技術得當，結構設計合理，同樣可以達到雙螺桿擠出機的效能。特種單螺桿擠出加工技術又有 替代多螺桿技術的趨勢。不過，盡管中國擠出機市場發(fā)展迅猛，也有不少新的機型推出，我們不能忽視中國擠出機技術與國外發(fā)達國家相比還有較大差 距。由于雙螺桿市場異常火爆，往復螺桿擠出機市場相對平淡，各擠出廠家還是以雙螺桿擠出機為主推產品。在加工磁性材料時，通常磁粉的添加量高達 60%~70%，有時甚至達到 90%以上。該機器螺桿直徑僅 12mm，機器總重量不到 ；螺桿工作轉速 800~1200rpm，可實現(xiàn)連續(xù)或間歇工作。行星輥段也用作普通擠出機的附加裝置以改善混合性能。因此，行星機筒段上必須行星螺桿上的螺棱相對黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 應螺槽。其它雙螺桿擠出機操作完全不同于單螺桿擠出機。 雙螺桿擠出機是一種具有兩根阿基米德螺桿的機器，很明顯，這是非常一般的定義。平行雙螺桿擠出機有同向和異向之分。一些早期的擠出機制造商有美國 John Royle 和英國 Frsncis Shaw。 螺桿的設計對排氣擠出機的正確運，非常關鍵。擠出機只是產生足夠的壓力，以迫使物料通過模頭。當物料向前運動時，在各個位置的固態(tài)物料量將因熔融而減少。因此，摩擦力都作用于物料以及機筒和螺桿表面。此段稱之為過渡段或壓縮段。常規(guī)塑化擠出機的螺桿具有 3 個不同的幾何段，見圖 ： 圖 常規(guī)擠出機螺桿幾何形狀 這種幾何形狀也稱之為“單級”。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II Abstract In recent years, with the rapid development in the plastic industry, plastic product has been continuously enlarged in application field。其中塑料成型機械是塑料工業(yè)中的一個重要組成部分，是完成塑料制品生產成型的必要手段。 plasticsshaping machine 。此段稱之為螺桿的進料段。物料從加料斗進入。當物料溫度超過其熔點，則在機筒內表面形成熔膜，塑化段即由此開始。 當聚合物流進模頭時，即呈現(xiàn)模頭流道的形狀，因而，當高聚物離開模頭時，其形狀或多或少的符合模頭流道最后部分的斷面形狀。排氣擠出機在其機筒上有一個或多個開口 (排氣口 )，揮發(fā)物可由此逸出。因而，擠出機螺桿必須設計成使排氣口 (排氣段 )下面的聚臺物中不呈正壓，這就導致開發(fā)二級擠出螺桿，尤其是為排氣擠出機所設計的二級擠出螺桿。最早的橡膠擠出機是為熱喂料擠出制造黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 的。從最初的高技術含量設備發(fā)展至今，已成為大眾化的設備之一。所以，難于對雙螺桿擠出機作出全面的評述。較熟知的一例是行星輥式擠出機。當物料達到行星段時，要在此處充分塑化，物料處于由行星螺桿、太陽螺桿和機筒之間的輥壓作用產生的強烈混合中。急驟排氣發(fā)生在附加于機筒上的圓拱形排氣室，然后，由急驟排氣產生的多泡物料被四根螺桿輸出。該機器最初為加工一種特殊的低密度低粘度物料設計，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。 往復移動式單螺桿擠出機最大的特點是實現(xiàn)不同物料的高填充加工。 近年來，雙螺桿擠出機市場異?；鸨鄬Χ?，單螺桿一直處于悄寂狀態(tài)。 專家認為，擠出機主機和生產線今後的市場將向高技術含量、價格更趨走低的方向發(fā)展。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 第 2 章 擠出機總體方案的確定 擠出機總體布局的基本要求 （ 1） 擠出機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，生產不同種類塑料制品時，應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。對于機筒結構形式的選擇和制造精度等級，都會直接影響塑料制品的產量和質量。即二段機筒的內圓直徑尺寸的一致性和同心度精度的保證，很難達到要求。這種機筒既節(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、硬度和機械強度大的特性 ,多用低壓聚合。對于某些排氣螺桿，長徑比達到 40 左右或更長。 0Q ∝2322HDaa )(?????? ?? （ ） 式中 0Q —— 熔料因剪切產生的熱量； τ —— 剪切應力； γ —— 剪切速率； a? —— 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生的熱量。有上面的分析可知， H3 的決定受到塑 料 最大剪切速率γ /S 1? LDPE（相對分子質量較高） LDPE（相對分子 質量較低） HPVC SPVC PS 56 104 26 60 92～ 108 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 多方面的因素影響，很難用一個簡單的理論公式來進行計算。下層適用熱穩(wěn)定性較好的塑料，此時 k 值較小。顆粒內摩擦因數(shù)較高的塑料，要比顆粒內摩擦因數(shù)較低的塑料更接近于整塊移動。應此對加工同一種塑料的的螺桿，不同設計者對其幾何壓縮比有不同的選擇，而加工不同塑料的螺桿，其壓縮比變化應更大（大多數(shù)在 2～ 5 之間，個別情況大至 8，小至 1）。而從熔體輸送理論的角度上講，將有關流率公式經(jīng)數(shù)學推到簡化，并對φ角求導，并令導數(shù)等于零，可求的最佳螺紋升角為 30 0 。此外多頭螺紋的加工也相對比較麻煩。因此，過去設計的加工結晶型塑料的螺桿，其壓縮段僅（ ～ 1） D。 加料段的作用是產生足夠的穩(wěn)定的壓力，保證穩(wěn)定的固體輸送并且將分界面上的塑料預熱到熔融所需要的溫度。 固然可以用固體輸送理論非等溫模型的有關公式來計算加料長度 L1。計量段的第一個作用就是要消除這些不均勻的現(xiàn)象，這正是為什么計量段又稱為均化段的原因。這就是計量段長度為什么愈來愈長的原因。例如，當轉速下降時，不僅產量降低，而且粘度也會因剪切速率的降低而增高，壓力也會適當減小，它們之間并非線性的關系。 31 )32~21( HR ? （ ） R2 =（ 2～ 3） R1 （ ） 螺桿直徑較大者，圓弧半徑 R 可取得較大。 從固體力學可以推到出，由于螺棱側面和螺槽地面的綜合影響，剪切滑移面將和螺棱的兩個側面形成 4π 和 2π 的角度，因此，可以將螺棱的兩個側面設計成雙楔形以適應上述情況。 實驗的結果表明：雙楔形斷面的螺桿與矩形端面螺桿相比，對包括 HPVC 在內的多種塑料都具有較好的效果，螺桿運轉穩(wěn)定，塑化質量良好，產量能提高 30%～50%.目前對這種螺桿還在研究之中。 一般直線形螺頂中，螺棱的銳邊有可能將螺棱間隙中的熔融物刮去，破壞熔膜的潤滑作用。 計量段螺槽深度 H3 =5mm。 2. 求解 計算 螺桿有關數(shù)據(jù) 壓縮段總長 : 3L =1500 10 3? m 漸變度： 3331 ????? L HHA 螺槽寬度：為了計算簡便螺槽寬度通常情況下與螺桿直徑相同 W=150mm 機筒內物料表面速度： Vb =? D=471 10 3? m VbX = Vb Sinφ = 10 3? m Vbz= Vb Cosφ = 103? m 質量流 Q=200kg/h= 10 3? skg/ 固相速度： ??SSZ WHQV ?131 10 3? m/s （ ） 合成速度： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 24 322 10742222 ?????? .c o s ?SZbSZbJ VVVVV m/s （ ） 計算流變參數(shù) AVT 、 .? 、 K? 假設熔膜平均溫度 AVT 和熔膜厚度δ ??? 32 mAV TTT mjkVa122?η （ ） 先取 3 2703002 ???AVT=290℃，由于未考慮mjkVa12 2?η ，可將 AVT 取得稍大，暫定為 AVT =300℃ .。對于新擠出機的螺桿與機筒的問隙，如設計得過大，雖說容易制造，但擠出機的生產能力就達不到設計要求；如設計得過小，不僅會給擠出機的制造和裝配帶來一系列困難， 同時還會使擠出機的功率消耗增加。 塑料在擠出成型過程中獲得的熱量來源有兩個，一個是機筒外部加熱器供給的熱量，另一個是塑料與機筒內壁、塑料與螺桿以及塑料之間相對運動所產生的摩擦剪切熱。 2. 電阻加熱 這種是應用最廣泛的加熱方法，其裝置具有外型尺寸小、質量輕，裝設方便等優(yōu)點，在 60 年代我國擠出機大都采用電阻加熱。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 28 第 4 章傳動機構設計 在給定的設計參數(shù)中要求螺桿轉速為 742r/min，主電動機功率為 2575kw，根據(jù)與同類擠出機進行對比選取主電動機功率為 30kw 的，螺桿轉速為 。 m 齒輪的設