螺杆与机筒的间隙对挤出机的影响

发布日期:2017-09-05 16:04:16
摘要:挤出机是挤出、注塑、吹塑等塑料成型工艺的主要部件,螺杆则是塑料挤出机的重心。由于安装的需求,挤出机螺杆与机筒之间存在一个合作空隙δ,由于这个合作空隙在螺杆直径方向上,所以也称直径空隙或安装空隙。
机筒螺杆
 
 
挤出机是挤出、注塑、吹塑等塑料成型工艺的主要部件,螺杆则是塑料挤出机的重心。由于安装的需求,挤出机螺杆与机筒之间存在一个合作空隙δ,由于这个合作空隙在螺杆直径方向上,所以也称直径空隙或安装空隙。而螺杆与机筒的间隙对挤出机有一定的影响,那么这个影响是什么呢?我们一起来看看吧!
 
1.空隙对挤出机作业功能的影响
 
1.1 静态影响
 
挤出机流量核算公式为:Q=Qd-Qp-Ql即等于正流Qd、压力流Qp和漏流Ql的代数和。其间挤出机漏流Ql是一种在螺棱和机筒构成的空隙δ中沿螺杆轴线向料斗方向的活动,它是由机头、分流板和滤网等对熔体的反压造成的活动。由于空隙δ很小,故在正常状况下,漏流较之正流小许多。但也不能完全疏忽之。
在相关假设根底之上,依据流体力学的剖析办法,可推导出漏流量的核算公式如下:
 
式中:D为螺杆直径(cm);δ为螺杆与机筒空隙(cm);μ2为空隙δ中塑料熔体的黏度(pa·s);φ为螺旋升角;e'为沿螺杆轴向测得的螺纹棱宽(cm);p1为计量段开端处熔体压力(Mpa);p2计量段结尾处熔体压力(Mpa);
 
由以上两公式能够看出:添加挤出机产值,需求削减漏流量。而漏流量与螺杆机筒空隙的三次方成正比。因此能够通过减小螺杆与机筒之间空隙来完成削减漏流量。
 
由于螺杆与机筒的空隙关乎挤出机产值及加工、安装精度。在规划挤出机时,需求从各个因从来归纳考虑螺杆与机筒空隙。空隙太小,挤出产值添加产值,但添加螺杆与机筒的磨损。空隙太大,一方面漏流量上升,产值下降;另一方面,将导致熔膜增厚,因此不利于热传导并下降了剪切速率,不利于物料的熔融。且实践证明:当δ增大至计量段螺槽深的15%时,在给定条件下,经核算其漏流量已达37%。此刻,螺杆和机筒磨损太大,出产很不经济。所以有必要挑选高耐磨材料,如双金属机筒与螺杆结构。
 
另外,在挤出机规划中,还要依据被加工物料性质挑选不同的空隙δ值。例如:关于温度灵敏的物料,空隙δ值能够选大些,削减因剪切而产生的热分化;关于低粘度的非热敏性物料,比方高密聚乙烯,空隙δ能够小一些,以添加其剪切。
 
1.2 动态影响
 
上面仅仅静态地剖析了螺杆机筒空隙对挤出机作业功能的影响,主要是温室时的安装空隙。当挤出机运转时,由于加工温度和螺杆上的压力载荷,螺杆和机筒间的实践空隙会发作改变。当加工温度远高于是温室时,螺杆和机筒具有不同的热胀大系数,或螺杆温度与机筒温度不一起,空隙就会发作改变。而空隙的改变就有可能引起螺杆抱死现象。
 
由于压力载荷引起的螺杆径向胀大,而发作空隙改变适当小,能够不予考虑。却是挤出机加料段的螺杆和机筒温度差异需求特别重视。加料段的机筒上一般都有水冷却,而螺杆却由于其它区的高温热传导温度较高。由此螺杆与机筒就存在一个温度差。这个温度差导致了两者的胀大不同,进而使两者之间的空隙发作改变。如果空隙小到超出原安装空隙时,就会发作螺杆抱死现象。为了防止螺杆抱死状况的出现,能够在规划挤出机时,加大加料段的螺杆机筒空隙,也即削减进料段的螺杆直径,每毫米至少0.002mm。这样,在添加加料段螺杆与机筒空隙之后,既根本不影响挤出机的作业功能,还将大大下降挤出机螺杆抱死的可能性。
 
2.国内挤出机螺杆与机筒直径空隙与国外螺杆机筒空隙比较
 
上面剖析了挤出机螺杆与机筒空隙的对整机作业功能的静态与动态影响。下面比较国内与国外对螺杆机筒空隙的不同要求。
 
当然,在规范JB/T8061里规则的螺杆机筒空隙仅仅一个最低的参阅要求。在现代的加工条件下,完全有才能再缩小空隙。当然这也是有必要的。但空隙减小也需求螺杆和机筒的加工支撑。在德国等发达国家关于螺杆机筒加工精度的进步,比方螺杆端面跳动差错能够控制在0.01mm以内;螺杆外径差错能够控制住0.005mm以内;螺杆外外表和料筒内外表的粗糙度不大于0.2mm。也正是国外塑机工业在螺杆机筒等各个环节的精益求精,确保了整机安装精度及作业功能,让进口挤出机与国产挤出机在能耗、塑化才能等方面有了很大的距离。比方国内出产的φ150/25挤出机,在加工HMWHDPE粉料时,其塑化才能仅到达400kg/h,德国Krupp公司的φ150/25挤出机在加工70%新料和30%粉碎料混合的HMWHDPE,其塑化才能到达600kg/h,是国产挤出机产值的1.5倍。
 
总之,塑料挤出机螺杆与机筒空隙值的选取是一个归纳性问题,在规划时,必须结合被加工物料的性质、机头阻力的状况、螺杆机筒的材质及热处理状况、机械加工条件以及螺杆直径巨细来合理选取。