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近年來(lái)，同向旋轉雙螺桿擠出機迅猛發(fā)展，其產(chǎn)量、扭矩和轉速大幅度提高，應用日益廣泛。提高同向雙螺桿擠出機生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現設備的多功能化是實(shí)現其高性能化的基本要求，也是研發(fā)的難點(diǎn)所在。 提高生產(chǎn)效率　　提高生產(chǎn)效率是新型同向旋轉雙螺桿擠出機開(kāi)發(fā)研制的重要目標之一，它可以通過(guò)提高螺桿轉速、增強塑化和混合能力等途徑來(lái)實(shí)現。 在相同螺桿轉速下，增大螺槽的深度可使輸送量大幅度增加。與此相應地要求螺桿的塑化和混合能力也隨之增大，這就要求螺桿能夠承受更大的扭矩。在高的螺桿轉速下，物料在擠出機內的停留時(shí)間減少，有可能使物料塑化熔融、混煉不夠充分。為此，需要適當增加螺桿長(cháng)度，這些又必然導致雙螺桿擠出機實(shí)際承載扭矩和功率的增加。 增大螺槽自由容積也是一個(gè)重要的因素。在加料段和脫揮段，螺紋元件具有大的自由容積是非常必要的，對于松密度物料，增大加料段自由容積和物料在螺槽中的充滿(mǎn)程度，可大幅度提高擠出機的生產(chǎn)能力。 提高扭矩和轉速，需對減速分配箱進(jìn)行精心設計。要大幅度地提高設備的扭矩指標，必將對傳動(dòng)箱的設計和制造水平提出更高的要求。扭矩越高，傳動(dòng)箱中齒輪、輸出軸、軸承等零件的設計、制造精度、材質(zhì)強度和熱處理要求就越高，同時(shí)對螺桿的芯軸、螺紋元件和捏合盤(pán)等零件的設計制造精度要求也更高。因為要增大螺紋元件的自由容積，在螺桿外徑不變的情況下，兩螺桿中心距將減小，這必將使配比齒輪和止推軸承安裝空間不夠的問(wèn)題變得更為突出。 提高產(chǎn)品質(zhì)量 要得到高的產(chǎn)品質(zhì)量，擠出機核心部件——塑化系統的設計關(guān)系重大。 塑化系統主要包括螺桿和機筒，為適應多種加工要求，通常都將螺桿和機筒設計成積木式組合結構。按照各段的功能可將螺桿分成加料段、塑化段、混煉段、排氣段和擠出段。這些區段在擠出過(guò)程中具有不同的功能，其結構各不相同，與之相應的螺桿元件幾何參數也各不相同，因此如何確定螺紋元件幾何參數成為塑化系統設計的關(guān)鍵。 圖1 筆者利用同向旋轉雙螺桿三維實(shí)體造型程序設計的螺紋元件 對同向旋轉雙螺桿來(lái)說(shuō)，中徑比（即兩螺桿中心距與螺桿半徑之比）、螺紋頭數以及螺紋頂角之間存在一定的關(guān)系，不可隨意設計，否則兩螺桿之間會(huì )發(fā)生干涉。為解決這一問(wèn)題，筆者根據兩螺桿的運動(dòng)軌跡得到螺桿的理論端面曲線(xiàn)，利用大型計算機輔助設計（CAD）軟件的三維實(shí)體造型功能，編制了雙螺桿幾何造型程序，實(shí)現了雙螺桿三維實(shí)體圖形顯示，得到了各類(lèi)規格自清式螺紋元件的幾何參數，并檢驗兩螺桿的嚙合情況。此外，還結合工程實(shí)踐，借助于計算機，完成了有間隙的雙螺桿三維實(shí)體造型，可以用來(lái)檢驗兩螺桿的間隙是否均勻，使物料在螺桿運動(dòng)中無(wú)死角，即保證螺桿具有較強的自清能力，能有效地防止物料在機內停留時(shí)間過(guò)長(cháng)而降解，這無(wú)疑為制造高檔、優(yōu)質(zhì)的塑料產(chǎn)品提供了良好的加工手段。 由于螺桿轉速的提高，物料在擠出機內的停留時(shí)間縮短，為了使物料能得到更充分的塑化和混合，并能使物料溫度上升過(guò)程變得緩和，得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，除了需要進(jìn)行螺桿元件的優(yōu)化組合外，還需要增加螺桿的長(cháng)徑比。但L/D增大，對機器的制造精度和驅動(dòng)功率以及螺桿芯軸的承載扭矩的要求提高，在制造技術(shù)和結構設計上要求有更高的水平。 此外，對排氣段螺紋元件進(jìn)行優(yōu)化組合，在排氣口前設立建壓元件，并采用大導程螺紋元件，可以提高脫揮效率；另外，在機頭與擠出機間采用熔體齒輪泵建壓，使得擠出機計量段末端壓力降低，螺桿有效充滿(mǎn)長(cháng)度縮短，有效排氣長(cháng)度加長(cháng)，又能在一定程度上提高排氣效果。 實(shí)現多功能化 隨著(zhù)雙螺桿擠出機的工藝用途越來(lái)越廣泛，在擠出機內除了要完成一般的加料、輸送、壓縮、塑化、混煉、排氣、均化等工序外，往往還要求完成脫水、干燥、降解、反應擠出等多種工藝，并要求雙螺桿擠出機具有多路喂料和多級排氣等功能。為了滿(mǎn)足用戶(hù)的不同工藝以及快速更新產(chǎn)品的要求，在塑化系統的設計過(guò)程中要著(zhù)重于不同螺紋元件、機筒以及加料系統的開(kāi)發(fā)工作。除開(kāi)發(fā)四類(lèi)螺桿元件用于不同組合外，還需設計不同類(lèi)型的機筒，除了用在塑化、熔融和均化段的一般的封閉機筒外，還有帶有上開(kāi)口的加料機筒、帶有側開(kāi)口的側向加料機筒以及玻纖、抽真空機筒，如圖2所示。 圖2 各種機筒筒圖 加料機筒設計成加料口為楔形間隙形式，在加料口的側壁與螺桿表面形成一個(gè)直到加料口底部中心的楔形間隙，使物料能夠順利地被旋轉帶入擠出機內。側向加料機筒是為加入炭黑等難加入的物料或不宜在螺桿內停留時(shí)間過(guò)長(cháng)的易分解助劑而設計的，而輔加料機筒是為加入玻璃纖維等添加劑而設計的。在排氣機筒上，排氣口垂直向上，排氣口的中心線(xiàn)沿螺桿旋轉方向偏移機筒中心線(xiàn)一定距離，從而減小物料因離心力的作用而被轉動(dòng)的螺桿從排氣口甩出的可能性。 設計自清的、高容積同向旋轉雙螺桿定量加料器，它與側向加料器液體注入器配合，可以得到比常規用的經(jīng)攪拌器預混合，然后與基料一起通過(guò)主加料口加入到雙螺桿擠出機的工藝更好的混合質(zhì)量，并能在一定程度上提高產(chǎn)量。 還可設計多路排氣裝置，如自然排氣和抽真空排氣系統，將混合過(guò)程中的揮發(fā)分排出。用多級排氣口可以排出大量的揮發(fā)分，可以將聚合和混合的中間步驟省掉，提高生產(chǎn)效率。 對于具有多路喂料和多級排氣的擠出機來(lái)說(shuō)，配置的長(cháng)徑比要大，為36～48，并能根據用戶(hù)加工工藝要求進(jìn)行自由調節。 要求機筒和螺桿具有高耐磨功能。螺紋元件和捏煉元件需采用高耐磨硬質(zhì)合金制造。當用于玻璃纖維增強加工時(shí)，比常用的氮化鋼壽命長(cháng)6～8倍。機筒采用雙金屬襯套來(lái)提高耐磨性，可延長(cháng)機筒的使用壽命。雙金屬襯套是在普通鋼材或低合金鋼的筒體內壁復合一層厚1.5～2.0mm的SL100高耐磨型合金，再經(jīng)特殊機械加工而成，合金層硬度達HRC58～64。 信息來(lái)源：卓創(chuàng )資訊