双主副螺纹冷喂料橡胶挤出机

第６期　于健等．双主副螺纹冷喂料檬胶挤出机　３５７　额定转速　额定电压　最大生产能力　１．２参数设计　１　５４０　ｒ・ｍｉｎ　４４０　Ｖ　用范围、塑化能力、生产能力及自洁能力，经过分　析选择后，确定其各部位的结构、参数及相互间的　ｌ３０　ｋｇ・ｈ　组合应用形式，如图２所示。　（１）结构简述　本研制螺杆主要由喂料段、塑化段和挤出段　组成。喂料段和塑化段的主螺纹采用较大螺纹升　１．２．１螺杆　螺杆是挤出机的一个重要零部件，其结构形　式与几何参数直接决定着挤出机对胶料加丁的适　角的双头等深等距结构形式．这种结构形式可以　圉２双主剧螺纹螺杆结构示意　１一主螺纹Ｉ；２一副螺纹Ｉ；３～主螺纹Ⅱ；４一副螺纹Ⅱ　保证螺杆的抗扭强度和输送胶料的能力。两条副　螺纹分别对称贯穿分市在塑化段区域内，并且均　与主螺纹有三处相交，这样易于对胶料进行充分　的剪切、塑化。挤出段采用了双头等深不等距的　和排气性能好的特点，设计选定螺纹升角２５。、导　程９５．２２　ｍｉｌｌ、螺槽深度７．５　ｍｌｉ２和螺棱轴向宽度　６　ｍｍ，根据弹性固体塞输送理论推导的工程上常　用的计算公式　计算出喂料段的生产能力Ｑ：　Ｑ＝３．６　ｌ，Ｄ　ＨｎＴｒ１（ｔ　ｉｂ）　收敛式螺纹，螺纹工作长度为２８６　ｍｍ，长径比为　４．４，比国产ｘＪ一６５型热喂料橡胶挤出机的工作螺　纹长径比大０　４。　（２）工作原理　已知，填充因数，为０．６，螺杆平均直径Ｄ　为５７．５ｍｍ，螺槽深度Ｈ为７．５ｍｉｌｌ，螺杆转速ｎ　为８　２／６　０　ｒ・ｓ一，胶料平均密度７为１　６　Ｍｇ・ｉ１１，导程ｔ为９５　２２　ｍＦｉ２，螺纹头数ｉ为２，　螺杆转动时喂料段吃入的胶料经过螺杆与机　筒之间的摩擦、生热、软化被输送至塑化段，经塑　化段双头主副螺纹反复地剪切、塑化后，灼热的呈　粘流态的胶料被输送至挤出段。　由于挤出段的螺纹结构与ｘＪ一６５型热喂料橡　胶挤出机相似，因此，挤出段不仅能保证将塑化段　输送来的胶料流畅地挤压出去，而且还能将这些　胶料再进一步均匀塑化。尤其是对一些塑化不充　螺棱轴向宽度ｂ为６　０　ｍｌＴｌ，有效作用因数　为　０．２５。将已知量代入上述公式，计算得Ｑ＝１３３　ｋｇ－ｈ　１。　由计算可知，选用上述参数时喂料段向塑化　段输送胶料的能力为１３３　ｋｇ・ｈ。　②塑化段　塑化段是该螺杆设计的独特之处，也是该机　分而进入挤出段并且带有相当热量的皎料能起到　的重要部分。此段的双头主螺纹的几何参数与喂　料段相同。在不考虑副螺纹的情况下，其输送胶　料的能力与喂料段相同。当附加两条副螺纹后，　其工作机理就产生了复杂的变化。　补充塑化的作用。就像经过开炼机塑炼、热炼后　的胶料再喂入热喂料挤出机那样，有效地保证了　制品的均匀性、致密度、尺寸稳定性。尤其是对一　些挤出塑比性能差的胶料，例如ＮＲ，ＣＲ和ＩＩＲ　两条副螺纹设计成等深等距、螺旋升角为　３６。的大导程螺纹，与塑化段区域内的主螺纹分别　等均有良好的挤出成型效果。　①喂料段　考虑到该段螺纹应具有吃料能力强、送料快　有三处相交，对胶料共形成６个薄通段。这些薄　通段起“研瞎器”与“过滤筛”的组合作用，将胶料　维普资讯 http://www.cqvip.com

橡胶工业　２００２年第４９卷　反复撕裂、剪切、塑化，使粘流态的胶料通过，而阻　已知入料端螺纹升角０为２５。，入料端螺纹导程ｆ　滞住非粘流态的“胶核”继续塑化。　两段副螺纹的棱顶比主螺纹的棱顶低约１．５　１Ｔｉｍ，在主副螺纹交汇处均做了圆角过渡处理，便　于粘流态胶料顺利流动，如图３所示。　为８　５３１　ｍｍ，将已知量代入上述公式，计算得Ｑ　＝３６３　ｋｇ－ｈ～。　实际上，胶料在挤出段是非牛顿型粘流体，考　虑到其粘度及高弹性，流量Ｑ要小于上述计算　值。另外，由于喂料段输送能力及机头处口型的　限制，其最大输送量不会超过喂料段所输入的胶　料量。由于挤出段大流量快速向前输送胶料，胶　料涌向机头口型时，会受到口型截面较小的限制，　骤然阻滞并且在机头内腔里快速堆积．形成较高　的挤出压力，从而提高了挤出制品的致密度和挤　出速度。　图３螺杆塑化段结构示意　１副螺坟０６２；２主螺纹　６５；３－－交汇处　如果能适当地控制喂料速度和胶料的挤出工　艺温度，就能高产量地挤出高质量的橡胶制品。　因此，在设计时喂料口与螺杆配合的吃料能力与　输送能力还应给予充分考虑。　１．２．２喂料口　当螺杆在机筒内旋转时，从喂料段输送至塑　化段的胶料开始进入第１段副螺纹（第１对薄通　处），胶料经螺杆与机筒内壁的摩擦、剪切、塑化　后，在螺槽间被不断向前推进，粘流态的胶料就会　在副螺纹棱顶与机筒内壁之间形成漏流，涌向后　面的主螺纹螺槽；非粘流态的胶料在薄通处被剪　切、塑化。　该机喂料口的吃料采用非强制性方式，通过　螺杆的较大螺距与机筒处的特殊偏心方式相结　合，形成一种对带状胶料吃料能力特别强的结构　形式，如图４所示，带状胶料应在一定的厚度范围　内　由于橡胶的牯弹性及应力松弛现象，落入主　螺纹螺槽的漏流胶料会在瞬间将其所承受的挤压　应力释放，这些膨胀松弛的胶料很快就会被主螺　纹推送至第２段副螺纹的螺槽中（第２对薄通　处）。同时在第１段副螺纹尚未塑化好的胶料也　会被主螺纹推进输送到第２段副螺纹的螺槽中经　过再次剪切、塑化等进入第３段副螺纹的螺槽中。　通过主、副螺纹相互组合出的这些“屏障”，强　烈地使胶料反复进行剪切、挤压、塑化、膨胀和松　弛。对大多数胶料来说，只要能控制好该段的操　作温度或工艺要求温度，都可以满足胶料的塑化、　挤出要求，均匀地进入挤出段。　③挤出段　挤出段螺纹为收敛式双头等深不等距式，其　几何参数设计为：螺纹槽深度角入料端径比４　４　图４喂料口结构示意　１一机茼；２一螺杆；３一带状胶料　７　５　ｍｍ；螺纹升　这种喂料口的偏心角度在一４５。方向上，偏移　量为７．Ｏ７　ｍｍ，喂料口的轴向长度为７０　ｍｌＴｌ。由　２５。，出料端　１３。；压缩比　１．８３；长　于与喂料口相配合的螺杆喂料段双头螺纹的螺旋　升角和螺距大，再加上前面塑化段的“屏障”作用，　使快速吃进的胶料极易在短时间内建立起较大的　输送压力。这种组合不仅能使挤出机输送胶料能　力高，均匀稳定，而且还能大大减少困喂料不均匀　根据流体输送理论推导出的修正体积流量的　公式＿２　计算机头全开时的挤出流量：　Ｑ＝　ⅡＤ　７／－／（　—ｉｂ）ｃｏｓ２０　维普资讯 http://www.cqvip.com

第６期　于健等．双主副螺纹冷喂料橡胶挤出机　而导致的挤出脉动现象，同时可避免强制性喂料　经常出现的旁压辊处塞胶和溢胶现象。　２控制系统　２．１温控装置　该机的加热、冷却采用了五通道的热水循环　温控装置，分别对机头、机身和螺杆进行加热、冷　３应用　由于双主、副螺纹的特殊结构，该机能适用多　种胶料的加工，尤其是对电线、电缆的包胶、护套　层胶的包覆，胶管挤出及外层包胶和胎面胶的挤　出等，挤出制品致密性高、稳定性好、料质均匀。　例如，对该机做过塑化性、均匀性试验：取３　条ＥＰＤＭ胶片，２片黑色、１片白色，尺寸均为厚２　却控制。各区段的温度控制是根据生产时胶科的　工艺、性能要求来设定的。为了使胶料在挤出生　产过程中能更好地控制挤出温度，便于生产操作　人员对胶料性能准确掌握，该机将机身部分按螺　杆的三段分区方式来进行温度控制。这样会对实　际生产应用带来极大的益处，如图５所示。　ｍｍ、宽５０　ｍｍ，胶片温度约为１３℃，３片胶同时　叠放投入喂料口　螺杆转速为５Ｏ～６０　ｒ・ｒａｉｎ，　出胶口型尺寸为　２Ｏ　ｍｍ．控制工作温度为：机头　７０℃；机身挤出段６０℃，塑化段５５℃，喂料段４５　℃；螺杆４０℃。各段温度均为温控装置的仪表显　示值。　当圆形制品经过口型挤出时，无论是从其外　表面或从多处截面来观察（目测），两种颜色对比　分明的胶科相互之间的混合均匀程度超过９０％，　几乎看不出有明显的颜色差别。挤出的制品表面　光滑、细致，截面处看不到有任何气孔。　４结语　囝５机身加热、冷却原理示意　１一挤出段；２塑化段；３喂料段：４一螺杆　上述情况只是在小规格挤出机上研究的结　果。对于较大规格的挤出机，还有待于进一步研　究、探讨和发展，以便使玲喂料橡胶挤出机能尽量　降低其生产和应用成本，改善工作性能。　２．２电气控制　该机的驱动电机采用Ｚ４—１３２—３直流电动机，　可以在规定的转速范围内实行无级调速并输出恒　定转矩。与交流整流子无级调速电机相比，具有　参考文献：　［１］化工部橡胶加工设计技术中心站．橡胶工业设计国外檬胶设　调速范围宽、噪声低的优点。　在机头接近口型处，设计有压力传感器装置。　根据不同性能的胶料，设定好其压力要求范围。　备资料圈册第一辑［Ｍ］北京：化工部橡胶加工设计技术中　心站．１９８０　９９　【２］华南工学院橡胶工业设计（上册）【Ｍ］北京：化学工业出　挤出过程中机头内的胶料压力超过设定的范围值　时，压力信号就会反馈至控制柜，并及时报警，便　于及时修正操作过程中的不恰当条件、参数，控制　挤出制品的质量。　版社．１９８４．２６８　【３］Ｐｅｔｅｒ　Ｒ　Ｗ冷喂料挤出机器和方法［Ｊ］．瞿光明摘译．轮胎　工业．２０００．２０（２）：１０７　收稿日期：２００１．１２—０８　启　事　近来在橡胶行业出版物上一稿多投的现象时有发生，我们认为这和做法有悖职业道穗。为此两　编辑部郏重声明，凡给两刊授寄稿件一经通知采　不得再作它投。如发现给两刊授寄稿件已在其它刊　物发表的本　将不再采用。对故意多次一稿多授者，两习』将对其稿件子以封杀。　《橡胶Ｉ业》《轮胎Ｉ业）编辑部　２００２年６月