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在擠出機中,一般情況下,最基本和最通用的是單螺桿擠出機。其主要包括:傳動、加料裝置、料筒、螺桿、機頭和口模等六個部分。

傳動部分

傳動部分通常由電動機,減速箱和軸承等組成。在擠出的過程中,螺桿轉速必須穩定,不能隨著螺桿負荷的變化而變化,這樣才能保持所得制品的質量均勻一致。但是在不同的場合下又要要求螺桿可以變速,以達到一臺設備可以擠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電動機、直流電動機等裝置,以達到無級變速,一般螺桿轉速為10~100轉/分。

傳動系統的作用是驅動螺桿,供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉速,通常由電動機、減速器和軸承等組成。而在結構基本相同的前提下,減速機的制造成本大致與其外形尺寸及重量成正比。因為減速機的外形和重量大,意味著制造時消耗的材料多,另所使用的軸承也比較大,使制造成本增加。

同樣螺桿直徑的擠出機,高速高效的擠出機比常規的擠出機所消耗的能量多,電機功率加大一倍,減速機的機座號相應加大是必須的。但高的螺桿速度,意味著低的減速比。同樣大小的減速機,低減速比的與大減速比的相比,齒輪模數增大,減速機承受負荷的能力也增大。

因此減速機的體積重量的增大,不是與電機功率的增大成線性比例的。如果用擠出量做分母,除以減速機重量,高速高效的擠出機得數小,普通擠出機得數大。以單位產量計,高速高效擠出機的電機功率小及減速機重量小,意味著高速高效擠出機的單位產量機器制造成本比普通擠出機低。

加料裝置

供料一般大多采用粒料,但也可以采用帶狀料或者粉料。裝料設備通常都使用錐形加料斗,其容積要求至少能提供一個小時的用量。料斗底部有截斷裝置,以便調整和切斷料流,在料斗的側面裝有視孔和標定計量的裝置。有些料斗還可能帶有防止原料從空氣中吸收水分的減壓裝置或者加熱裝置,或者有些料筒還自帶攪拌器,能為其自動上料或加料。

1.料斗

料斗一般做成對稱形式。在料斗的側面開有視窗,以觀察料位及上料情況,料斗的底部有開合門,以停止和調節加料量。料斗上方加蓋子,防止灰塵、濕氣及雜質落入。在選擇料斗材料時,最好用輕便、耐腐蝕和易加工材料,一般多用鋁板和不銹鋼板。料斗的容積要視擠出機的規格大小和上料方式而定。一般為擠出機1~1.5h的擠出量。

2.上料

上料方式有人工上料和自動上料兩種。自動上料主要有彈簧上料、鼓風上料、真空上料、運輸帶傳送上料等形式。一般情況下,小型擠出機用人工上料,大型擠出機用自動上料。
3.加料方式分類

① 重力加料:

原理——物料依靠自身的重量進入料筒,包括人工上料、彈簧上料、鼓風上料。

特點——結構簡單,成本低。但容易造成進料不均勻,從而影響制件的質量。它只適用于小規格的擠出機。

② 強制加料:

原理——在料斗中裝上能對物料施加外壓力的裝置,強制物料進入擠出機料筒中。

特點——能克服“架橋”現象,使加料均勻。加料螺旋由擠出機螺桿通過傳動鏈驅動,使其轉速與螺桿轉速相適應。能在加料口堵塞時啟動過載保護裝置,從而避免了加料裝置的損壞。

料筒

一般為一個金屬料桶,為合金鋼或者內襯為合金鋼的復合鋼管制成。其基本特點為耐溫耐壓強度較高,堅固耐磨耐腐蝕。一般料筒的長度為其直徑的15~30倍,其長度以使物料得到充分加熱和塑化均勻為原則。料筒應該有其足夠的厚度與剛度。內部應該光滑,但是有些料筒刻有各種溝槽,以增大與塑料的摩擦力。在料筒外部附有電阻、電感以及其他方式加熱的電熱器、溫度自控裝置及冷卻系統。

1.料筒在結構上存在著三種形式:

(1)整體式料筒

加工方法——在整體材料上加工出來。

優點——容易保證較高的制造精度和裝配精度,可以簡化裝配工作,料筒受熱均勻,應用較多。

缺點——由于料筒長度大,加工要求較高,對加工設備的要求也很嚴格。料筒內表面磨損后難以修復。

(2)組合料簡

加工方法——將料筒分幾段加工,然后各段用法蘭或其他形式連接起來。

優點——加工簡單,便于改變長徑比,多用于需要改變螺桿長徑比的情況。

缺點——對加工精度要求很高,由于分段多,難以保證各段的同軸度,法蘭連接處破壞了料筒加熱的均勻性,增加了熱量損失,加熱冷卻系統的設置和維修也較困難

(3)雙金屬料筒

加工方法——在一般碳素鋼或鑄鋼的基體內部鑲或鑄一層合金鋼材料。它既能滿足料筒對材質的要求,又能節省貴重金屬材料。

① 襯套式料筒:料筒內配上可更換的合金鋼襯套。節省貴重金屬,襯套可更換,提高了料筒的使用壽命。但其設計、制造和裝配都較復雜。

② 澆鑄式料筒:在料筒內壁上離心澆鑄一層大約2mm厚的合金,然后用研磨法得到所需要的料筒內徑尺寸。合金層與料筒的基體結合得很好,且沿料筒軸向長度上的結合較均勻,既沒有剝落的傾向,又不會開裂,還有極好的滑動性能,耐磨性高,使用壽命長。

(4)IKV料筒

1)料筒加料段內壁開設縱向溝槽

為了提高固體輸送率,由固體輸送理論知,一種方法就是增加料筒表面的摩擦系數,還有一種方法就是增加加料口處的物料通過垂直于螺桿軸線的橫截面的面積。在料筒加料段內壁開設縱向溝槽和將加料段靠近加料口處的一段料筒內壁做成錐形就是這兩種方法的具體化。

2)強制冷卻加料段料筒

為了提高固體輸送量,還有一種方法。就是冷卻加料段料筒,目的是使被輸送的物料的溫度保持在軟化點或熔點以下,避免熔膜出現,以保持物料的固體摩擦性質。

采用上述方法后,輸送效率由0.3提高到0.6,而且擠出量對機頭壓力變化的敏感性較小。

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