【正文】 螺桿亦較復(fù)雜，其螺桿冷卻計(jì)受到限制，但在機(jī)筒的加工及安裝加熱冷卻裝置等方面比較容易。該排氣擠出機(jī)亦不使用于加工熱敏性塑料，但其機(jī)筒的結(jié)構(gòu)比旁路式的簡(jiǎn)單，而螺桿的結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜不易加工，因在螺桿的中心開(kāi)了孔，之螺桿的冷卻長(zhǎng)度受到限制。但這種機(jī)臺(tái)的機(jī)筒形狀北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 復(fù)雜，熱處理加工時(shí)容易變形，而且螺桿上的反螺紋制造亦較難，在機(jī)筒上也不易布置加熱冷卻裝置，它不適于加工熱敏性塑料，但易于安裝調(diào)壓裝置。如圖 所示，它的特點(diǎn)是螺桿加工較其它類(lèi)型的排氣螺桿方便，加工物料的種類(lèi)范圍較廣，較容易安裝加熱冷卻系統(tǒng)裝置，目前廣泛采用。 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 3 章 排氣擠出機(jī) 第 3． 1節(jié) 排氣擠出機(jī)的分類(lèi) 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的二階單螺桿排氣擠出機(jī)有直排和直接抽氣式、旁路式、中空排氣和尾部排氣式擠出機(jī)。 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外所設(shè)計(jì)和使用的排氣擠出機(jī)的情況來(lái)看，從排氣口的開(kāi)設(shè)情況（亦既排氣段的多少）可分為二階和多階排氣式擠出機(jī)；只有一個(gè)排氣段的稱(chēng)為二階排氣擠出機(jī)；有兩個(gè)或兩個(gè)以上排氣段的稱(chēng)為多階排氣 擠出機(jī)。這兩個(gè)問(wèn)題是矛盾的統(tǒng)一，為了避免產(chǎn)量波動(dòng)，螺桿的第二計(jì)量段必須充滿熔體，并保持足夠的壓力，這就很可能會(huì)把熔體擠回排氣區(qū)，充滿排氣段，導(dǎo)致冒料；相反，威力防止排氣口堵塞，保持有效 的排氣效率，就必須使排氣段不充滿熔體，即希望熔體能盡快從第二計(jì)量段通過(guò)機(jī)頭擠出，這往往又會(huì)使擠出量波動(dòng)，因此，設(shè)計(jì)時(shí)要兼顧二者，設(shè)法達(dá)到平衡。 半熔融體在排氣段排氣后，繼而又在第二壓縮段、死二計(jì)量段（泵送段）升壓，并保持一定的壓力，（此壓力由機(jī)頭的阻力而決定），最后從機(jī)頭擠出成型制品。它可以省卻物料的干燥工序，提高制品質(zhì)量，它既具有排氣性能而又有較大的長(zhǎng)徑比，因此可以提高螺桿的轉(zhuǎn)速，從而提高機(jī)器的生產(chǎn)能力。 針對(duì)上述問(wèn)題，為了找出一個(gè)脫除這些成分的更有效的途徑，更好地提高產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)中發(fā)展了排氣擠出機(jī)。 （ 1） 汽車(chē)用散熱器膠管的制造 （ 2） 工業(yè)制品小膠條的制造 （ 3） 擠出連續(xù)硫化的橡膠制品 （ 4） 由擠出機(jī)取代壓延機(jī) 第 2． 2節(jié) 排氣擠出機(jī)簡(jiǎn)介 在 用普通螺桿擠出機(jī)加工制品時(shí)，要出去原料中所含的氣體和水分等，一般通過(guò)兩種途徑：一種是先將原料進(jìn)行預(yù)熱煩躁處理；另一種是靠物料在機(jī)筒中通過(guò)螺桿的擠壓作用返回加料段，并從加料口逸出。 擠出機(jī)的應(yīng)用 擠出機(jī)主要應(yīng)用于擠出胎面、輪胎半成品部件、內(nèi)胎、膠管、電纜及其他需要擠出的半成品。 擠出機(jī)的溫度 控制，主要是對(duì)機(jī)身、螺桿、和機(jī)頭的溫度進(jìn)行控制，而機(jī)身通常按螺桿結(jié)構(gòu)分三個(gè)區(qū)段進(jìn)行控制，每個(gè)部位的控溫介質(zhì)用各自獨(dú)立的熱交換器控制，以適應(yīng)不同溫控部位不同溫度的要求。近年國(guó)外發(fā)展了轉(zhuǎn)矩喂料裝置，即在加料口設(shè)置兩個(gè)小輥筒分別由兩個(gè)液壓馬達(dá)傳動(dòng)，由于兩個(gè)小輥筒相當(dāng)于一臺(tái)小開(kāi)煉機(jī)，使膠料加料恒定在一定位置而不波動(dòng)。 為提高擠出制品質(zhì)量的穩(wěn)定性，擠出機(jī)除要求螺桿設(shè)計(jì)良好和傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)外，穩(wěn)定的喂料和正確溫度控制也是十分重要的。采用液壓馬達(dá)傳動(dòng)方式來(lái)裝備擠出機(jī)，使膠料的擠出和電源的波動(dòng)不發(fā)生直接的聯(lián)系，帶動(dòng)螺泛傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速，由油量的北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 大小來(lái)決定，因此液壓傳動(dòng)不象電機(jī)轉(zhuǎn)速一樣有波動(dòng)。近年國(guó)外在發(fā)展液壓技術(shù)的基礎(chǔ)上，如同開(kāi)煉機(jī)一樣，采用液壓馬達(dá)傳動(dòng)方式來(lái)轉(zhuǎn)被擠出機(jī)。 擠出機(jī)的傳動(dòng)技術(shù)，有齒輪變速、直流電機(jī)和其他方式等若干種。為此，需選用冷喂料排氣擠出機(jī)，它可將擠出膠中的氣體基本排除，保證制品在常壓硫化時(shí)不致產(chǎn)生氣孔。此外，它還可取代供膠開(kāi)煉機(jī)，作為需要熱煉膠的壓延機(jī)等設(shè)備的膠料預(yù)熱設(shè)備。 銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī)和熱喂料擠出機(jī)、普通冷喂料擠出機(jī)的比較見(jiàn)表 1。在各銷(xiāo)釘周?chē)鷻M過(guò)流動(dòng)的膠料料流，方向發(fā)生變化，與相鄰未受干擾區(qū)域的膠料相比，流動(dòng)速度下降，另外，通過(guò)螺紋各切口的膠料被拉長(zhǎng)，膠料受到如此反復(fù)作用，得到良好的塑化和均勻化。 銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī) 銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)是從徑向向機(jī)筒插入成排的銷(xiāo)釘，銷(xiāo)釘端部幾乎達(dá)到螺桿紋的底部，插有銷(xiāo)釘部位的螺紋開(kāi)有環(huán)形溝槽（切口）。 另外，隨著工業(yè)制品常壓硫化技術(shù)的發(fā)展，冷喂料排氣擠出機(jī)的應(yīng)用也在擴(kuò)大。銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī)開(kāi)始主要是用于常規(guī)冷喂料擠出機(jī)不能勝任的地方。正因?yàn)槔湮沽蠑D出機(jī)生產(chǎn)量低，適應(yīng)能力差，使它無(wú)法全部取代熱喂料擠出機(jī)。 冷喂料擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：省掉預(yù)熱膠料的熱煉 機(jī)及相應(yīng)的供膠裝置；減少操作人員、設(shè)備占地面積、空間、維修、動(dòng)力和冷卻水的消耗。 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 冷喂料擠出機(jī)的理論和實(shí)踐 第 喂料擠出機(jī)的分類(lèi) 橡膠工業(yè)使用了多年的熱喂料擠出機(jī)，用它加工的膠料必須是經(jīng)過(guò)開(kāi)煉機(jī)熱煉塑化后的，這種擠出工藝和設(shè)備至今在我國(guó)橡膠加工廠中仍占有相當(dāng)大的份額。 （ 4） 電磁動(dòng)態(tài)塑化單螺桿擠出機(jī) 該設(shè)備的特點(diǎn)是將擠出系統(tǒng)（螺桿和機(jī)筒）置于電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)腔中。它適用于聚合物擠出造料時(shí)對(duì)需要排除熔體中的揮發(fā)物 以及吸濕性大的塑料的加工，如對(duì)硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龍和聚甲醛等的擠出。 （ 2） 排氣式單螺桿擠出機(jī)位置開(kāi)有排氣口和抽真空系統(tǒng)。尤其適用于熱固性塑料（如粉末涂料。此外，還有溝槽型螺桿、排氣螺桿、剪切錐螺桿、強(qiáng)冷輸送螺桿、空心螺桿和分段組合螺桿 等新型螺桿。 （ 5） 減壓螺桿減壓螺桿是在螺槽熔融段內(nèi)設(shè)置 2～ 3 個(gè)螺距槽深較淺的區(qū)域，目的是避免熔體因過(guò)大的剪切熱而導(dǎo)致塑料過(guò)熱分解。變流道型螺桿雖然制造麻煩，但塑化、混合質(zhì)量好，尤適于加工難以熔融的塑料。其代表是 波形螺桿和 HM 型（其具有多邊形的螺桿段）。這種螺桿可適用于硬聚氯乙烯制品、發(fā)泡擠出、交聯(lián)擠出、聚乙烯和尼龍等混配作業(yè)。 （ 3） 分流型螺桿 分流型螺桿是在常規(guī)螺桿螺槽內(nèi)設(shè)置分流元件（如銷(xiāo)釘、犁釘、凸臺(tái)、分流溝槽、分流孔等），其作用是打亂固液兩相流動(dòng)、增加固體和熔體間的剪切，促進(jìn) 熔融和混合。該螺桿屬高剪切元件，通常僅適用于聚烯烴物料。 （ 2） 屏障型螺桿 屏障型螺桿是在均化段設(shè)置屏障，以阻止未熔融固相進(jìn)入均化段，并促進(jìn)物料熔融。不僅適用于通用的聚稀烴塑料、尼龍、聚碳酸酯和聚砜等工程塑料，而且可用于聚氯乙烯和聚甲醛等熱敏性的塑料加工。目前，各國(guó)新型螺桿的相關(guān)專(zhuān)利眾多，得以實(shí)用的主要有以下類(lèi)型 ： （ 1） 分離型螺桿 分離型螺桿是在普通螺絲桿的加料段末端設(shè)置一外徑小于主螺紋的副螺 紋，并在固體物料熔融結(jié)束處與主螺紋相交，從而有效地避免常規(guī)單螺桿在熔融段后期出現(xiàn)的固相破碎，使熔融速率得到提高。但由于常規(guī)型單螺桿擠出機(jī)存在上述許多的不足，如今正逐漸被新型單螺桿擠出機(jī)所取代。目前，歐美等國(guó)單螺桿擠出機(jī)應(yīng)用的比例是：平膜及片材 10％；異型材 20％；發(fā)泡材 30%～ 40％；吹膜 100%；電纜 100%；單絲 100%；配混（包括雙級(jí)式） 10％。但它存在混合、分散和均化效果差，物料溫差大和難以吃粉料等不足之外。此外，還可按用途分為：造粒 擠出機(jī)、排氣脫揮 式擠出機(jī)、喂料擠出機(jī)、傳遞混煉擠出機(jī)，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：磨盤(pán)式擠出機(jī)、可視化科研擠 出機(jī)、電磁動(dòng)態(tài)塑化擠出機(jī)、自熱式高速擠出機(jī)、立式擠出機(jī)、階式多級(jí)擠出機(jī)等，以上機(jī)型還可有通用機(jī)和專(zhuān)用機(jī)之分。 螺桿擠出機(jī)的分類(lèi)，目前最通常是按螺桿數(shù)目分為：?jiǎn)温輻U擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)。 目前，用螺桿擠出法生產(chǎn)的制品有：管材、板材、片材、棒材、薄膜、單絲、電纜、中空制品、異型材、各種復(fù)合制品等。此外，螺桿擠出設(shè)備通常結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、操作 容易，而且投資少，收效快。隨著聚合物加工工業(yè)的飛速發(fā)展，螺桿擠出裝備的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步也受到人們更多的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界 60％以上的產(chǎn)品是采用螺桿擠出法來(lái)加工的。北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前言 采用螺桿擠出聚合物迄今已有 120 多年的歷史。這種方法在聚合物加工工業(yè)中已經(jīng)占有十分重要的地位。擠出成型制品的產(chǎn)量雄居于其它聚合物成型制品之上。 與其它成型方法比較，聚合物的螺桿擠出成型法具有一些突出的特點(diǎn)，如：生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)；生產(chǎn)率較高；適用范圍廣，其不僅能用于加工幾乎所有的熱塑性塑料制品，而且也能用于擠出一些熱固性材料。因此，螺桿擠出成型法已成為目前最廣泛采用的一種聚合物成型加工方法，螺桿擠出裝備也理所當(dāng)然成為聚合物成型加工機(jī)械中的最重要的機(jī)種之一。此外，螺桿擠出還大量用于進(jìn)行聚合物的造粒、脫水、共混、增強(qiáng)、反應(yīng)擠出、合金化、喂料及色母料等作業(yè)。其中前兩類(lèi)目前應(yīng)用最廣泛。 常規(guī)型單螺桿擠出機(jī)，易操作、造價(jià)低，因此在聚合物加工工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。因此，通常只適用于一般性造粒和塑料制品的加工。 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 擠出機(jī)概述 隨著機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步，常規(guī)型單螺桿擠出機(jī)螺桿，制品的質(zhì)量有所提高。 新型單螺桿擠出機(jī)的出現(xiàn)，極大地改善了常規(guī)單螺桿擠出機(jī)的不足，使單螺桿擠出機(jī)的產(chǎn)量和質(zhì)量有了較大的提高。分離型螺桿的熔體溫度、壓力和流率波動(dòng)小，擠出量大。分離型螺桿的 BM 型、Barr 型熔體槽型、 XLK 雙層型、 PM 型和 ICT 型等，目前工業(yè)應(yīng)用最多的是 BM型。屏障元件有直槽式、斜槽式、三角槽式、深槽漸 變型、斜槽雙屏障式或多屏障式等多種結(jié)構(gòu)。但只要屏障頭設(shè)計(jì)合理，也可用于擠出熱敏性的塑料。主要結(jié)構(gòu)型式為銷(xiāo)釘型和 DIS 型。 （ 4） 變流道型螺桿 該螺桿的結(jié)構(gòu)特征是螺桿流道截面形狀或截面面積大小是變化的。由于物料在這種螺桿內(nèi)要承受不斷的壓縮、捏合和混煉作用，故可強(qiáng)化熔融和混合。但這種螺桿不適用于熱敏塑料。由于熔體可在較小的剪切作用北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 下進(jìn)行熱量的擴(kuò)散和均化，故可適用于熱敏性塑料和需脫揮的物料擠出。 除了上述擠出機(jī)外，還有特殊型單螺桿擠出機(jī)： （ 1） 剖分式單螺桿擠出機(jī) 的特點(diǎn)是機(jī)筒可沿軸線剖分，使得清理螺桿和機(jī)筒極為方便和省時(shí)，特別是當(dāng)突遇停電或機(jī)器故障時(shí)，便于機(jī)內(nèi)塑料的清除。酚醛塑料等）的擠出。排氣式擠出機(jī)能排除固體粒料間帶入機(jī)內(nèi)的空氣、粒料吸附的水分、殘留單體、低沸點(diǎn)增塑劑和低分子揮發(fā)物等。 （ 3） 全程透明視窗單螺桿擠出機(jī) 這種機(jī)型主要用于科學(xué)研究和螺桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)之用，其特點(diǎn)是機(jī)筒兩邊交錯(cuò)設(shè)置透明玻璃視窗，可以在正常擠出條件下，觀察拍攝物料在機(jī)筒內(nèi)的形態(tài)變化過(guò)程。略去了常規(guī)擠出機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)、皮帶輪、齒輪傳動(dòng)、螺桿和機(jī)筒塑化的模式 ，采用能量直接轉(zhuǎn)換方式塑化物料，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電磁一體化，其能量消耗、機(jī)器重量及制造成本均大幅下 降。 六十年代發(fā)展起來(lái)的冷喂料擠出機(jī)，它不需在壓出之前將膠料在兩輥開(kāi)煉機(jī)預(yù)熱，而是通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的螺紋和加長(zhǎng)螺桿尺寸，增加膠料在螺槽和機(jī)筒內(nèi)運(yùn)行時(shí)間將喂入的未經(jīng)熱煉的冷膠料加熱塑化，這對(duì)于適合于冷喂料擠出工藝和設(shè)備的膠料來(lái)說(shuō)，它明顯地優(yōu)于熱喂料擠出機(jī)。缺點(diǎn)：膠料生熱大；產(chǎn)量比同規(guī)格的熱喂料擠出機(jī)低；特定的螺桿結(jié)構(gòu)只適合于加工幾種特定膠料，而對(duì)于某些膠料會(huì)造成俗話不均或因生熱過(guò)高引起焦燒。近十多年發(fā)展最快的是機(jī)筒銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī)。由于它具有擠出膠溫度低，產(chǎn)量可超過(guò)熱喂料擠出機(jī)，塑化程度好，擠出質(zhì)量高的特點(diǎn)，從這些年的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，有取代熱喂料擠 出機(jī)和冷喂料擠出機(jī)的傾向。 為了提高擠出制品質(zhì)量的穩(wěn)定性，除要求擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)良好外，穩(wěn)定的喂料，平穩(wěn)的傳動(dòng)，正確的溫度控制也是十分重要的，這些方面都取得了進(jìn)步。擠出工作時(shí)，銷(xiāo)釘將膠料連續(xù)地分割和移位，反復(fù)地將螺紋溝槽中的膠料料流分隔成一些較小的料流，膠料經(jīng)分隔、移位和局部阻滯之后 ，小料流又匯合到一起。 銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)還表現(xiàn)在：銷(xiāo)釘防止膠料在機(jī)筒表面打滑，可提北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 高和穩(wěn)定產(chǎn)量，較一般冷喂料擠出機(jī)相比，產(chǎn)量約提高 10%，對(duì)于較易加工的膠料和較難加工的膠料，產(chǎn)量差別很??；可降低擠出機(jī)的溫度，出口處擠出膠的溫度較一般冷喂料擠出機(jī)低 1015℃ 。銷(xiāo)釘 式冷喂料擠出機(jī)取代一般熱喂料擠出機(jī)和冷喂料擠出機(jī)的優(yōu)越性是顯而易見(jiàn)的。 表 各種擠出機(jī)的比較 冷喂料排氣擠出機(jī) 目前像橡膠密封條等工業(yè)制品生產(chǎn)過(guò)程中采用常壓硫化的技術(shù)正不斷發(fā)展，為使常壓硫化的膠料在硫化過(guò)程中不致產(chǎn)生氣孔，要求徹底地排除膠料中所含的氣體，以保證制品質(zhì)量。 冷喂料排氣擠出機(jī) 的工作原理是在螺桿的塑化區(qū)段和擠出區(qū)段之間設(shè)有抽真空區(qū)段，經(jīng)過(guò)螺桿塑化的膠料擠入到真空去段時(shí)，膠料體積突然膨脹，所含氣體被釋放出來(lái)，釋放出來(lái)的氣體被抽真空裝置抽走，之后膠料擠至機(jī)頭口型，擠出所需形狀的半成品。國(guó)內(nèi)外常用的是由電機(jī)通過(guò)減速裝置帶動(dòng)螺桿進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速傳動(dòng)，國(guó)外多用直流電機(jī)變速傳動(dòng)，而國(guó)內(nèi)則多用整流子電機(jī)變速傳動(dòng)。 擠出機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所壓出的膠料常有不均勻及波動(dòng) 現(xiàn)象，這種現(xiàn)象引起的原因：① 電源波動(dòng)； ② 供料不均勻； ③ 膠料本身不均勻。此外，液壓傳動(dòng)具有工作穩(wěn)定、噪音低、操作安全等特點(diǎn)，所以適用于擠出機(jī)作業(yè)。 裝有對(duì)螺桿進(jìn) 行強(qiáng)制喂料的喂料輥，可以保證膠料均勻喂入。加料口膠料由兩只轉(zhuǎn)矩加料輥施以壓力，并產(chǎn)生反壓力，當(dāng)進(jìn)入加料口的膠料過(guò)多時(shí)，轉(zhuǎn)矩加料輥就減速，當(dāng)進(jìn)入加料口的膠料減