摘 要：錐形雙螺桿擠出壓片機(jī)是一種高效的混煉、擠出設(shè)備。尤其是它的輔助系統(tǒng)較前代機(jī)型更加高效，該機(jī)型的輔助系統(tǒng)主要包括定量給料系統(tǒng)、真空排氣系統(tǒng)和電力控制系統(tǒng)，合理設(shè)計該機(jī)型的輔助系統(tǒng)將有效提高壓片質(zhì)量和效率，故對其研究有著很重要的意義。

關(guān)鍵詞：錐形雙螺桿擠出壓片機(jī)；輔助系統(tǒng)；效率

錐形雙螺桿擠出機(jī)具有剪切速率小，物料不易分解，塑化混煉均勻，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)量高，適用范圍廣的特點。配以相應(yīng)的成型機(jī)頭模具和輔機(jī)，可將各種熱塑性塑料特別是硬聚氯乙烯粉料，直接擠出成管、板、片、棒、膜及異型材等塑料制品，也可完成對各種塑料的改性及粉料造粒過程。

1 錐形雙螺桿擠出壓片機(jī)工作原理

錐形雙螺桿擠出機(jī)性能穩(wěn)定，能使熔體在較低的溫度下良好塑化擠出，機(jī)筒上裝有鑄鋁加熱器，熱效率高、升溫快而均勻，并配置冷卻風(fēng)機(jī)，錐形雙螺桿不但可以讓塑料擠出更加快速，還可以讓料減少在機(jī)筒內(nèi)的停留，當(dāng)雙螺桿轉(zhuǎn)動時候，雙螺桿是異向傳動的，這樣使物料混合效率提高，也對出料速度有一定的提高，并且對轉(zhuǎn)動方面有專門的設(shè)計，采用新型的變頻電機(jī)，使轉(zhuǎn)動系統(tǒng)有很大的優(yōu)化。

2 主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計

2.1 螺桿直徑

在設(shè)計或選用擠出機(jī)前，一般擠出機(jī)生產(chǎn)能力及轉(zhuǎn)速已經(jīng)確定，錐形螺桿的選取主要是根據(jù)擠出機(jī)的產(chǎn)量來確定設(shè)計參數(shù)：生產(chǎn)以聚氯乙烯（PVC）為主料的復(fù)合塑料，最大產(chǎn)量為 200Kg/h，最高轉(zhuǎn)速為260r/min。取錐形螺桿公稱大直徑：D=90mm，小徑為d=40mm。

2.2 螺桿長徑比

錐形雙螺桿（L/D）是指螺桿的有效部分長度與大端直徑和小端直徑的平均值之比，它可以表征螺桿的塑化能力和塑化質(zhì)量，用（L/D）來表示，兩根圓錐形螺桿水平排列，兩軸線呈一夾角裝入機(jī)筒內(nèi)，兩軸線的中心距由小端向大端逐漸變大，使得傳動齒輪箱輸出軸有很大的中心距。螺桿特性曲線斜率小，擠出量穩(wěn)定，擠出量可以提高20%～40%。國產(chǎn)同向旋轉(zhuǎn)擠出機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表（JB/T 5420-91）顯示生產(chǎn)能力為300kg/h的螺桿擠出機(jī)螺桿長徑比 L/D=28～32，取L/D=30。

3 輔助系統(tǒng)設(shè)計

3.1 定量給料系統(tǒng)

定量給料系統(tǒng)由電動機(jī)、減速箱、送料螺桿和加料斗組成。送料螺桿實行無級調(diào)速，其螺桿速度視雙螺桿轉(zhuǎn)速而定。也就是說，隨雙螺桿轉(zhuǎn)速的提高而提高。一旦建立了平衡，送料螺桿的送料量就等于擠出量，也就等于工作產(chǎn)量。送料螺桿與擠出螺桿可實現(xiàn)同步調(diào)速，且轉(zhuǎn)速可直接從儀表上顯示出來。在減速箱內(nèi)要加入30號機(jī)油潤滑。另外，在加料斗內(nèi)附有CJ—3型磁力架，可有效地防止鋼制螺釘、鐵屑導(dǎo)磁金屬雜物隨塑料原料混入擠出機(jī)螺桿內(nèi)。保護(hù)螺桿不受損環(huán)。

3.2 真空排氣系統(tǒng)

物料在擠出塑化過程中，往往夾帶空氣、吸附的水份以及在成型溫度下所產(chǎn)生的揮發(fā)物。這些混合氣體夾雜在物料中，如不及時排出，則會影響塑料制品的質(zhì)量，使制品的表面和內(nèi)部會出現(xiàn)孔隙、氣泡、疤痕等現(xiàn)象。本系統(tǒng)的作用就是通過水環(huán)式真空泵將這些混合氣體從料筒的排氣口內(nèi)吸出，排至室外，從而保證制品的質(zhì)量。真空度可通過旋塞閥調(diào)節(jié)，一般可控制在負(fù)0.075MPa以下，或根據(jù)擠出工藝要求選定。本系統(tǒng)在真空泵進(jìn)水管道上還設(shè)有電磁閥，其作用是在真空泵工作時才開啟閥門，真空泵停止工作時，閥門則關(guān)閉，進(jìn)水量大小可通過旋塞閥調(diào)節(jié)。

3.3 電氣控制系統(tǒng)

3.3.1 直流調(diào)速系統(tǒng)

本次設(shè)計的雙螺桿擠出機(jī)的主螺桿電機(jī)采用了直流電機(jī)，主螺桿電機(jī)為直流電動機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為：額定功率為55 KW、額定電壓440V、額定轉(zhuǎn)速為500r/min。

通過改變加在電動機(jī)電樞兩端電壓的大小，便可實現(xiàn)直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)環(huán)擴(kuò)大了調(diào)速范圍，維持了工作速度的恒定，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的無差調(diào)節(jié)。電流調(diào)節(jié)環(huán)可把起動電流穩(wěn)定在允許的最大值，達(dá)到最優(yōu)控制。本調(diào)速系統(tǒng)采用了新一代的可控硅調(diào)速裝置，相同于進(jìn)口系統(tǒng)，主控制板采用緊湊板結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器及保護(hù)環(huán)節(jié)集中在一快板上。主回路器件選用了可控硅模塊，主螺桿電機(jī)采用三相全控橋具有速度控制和電流控制的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其具有良好的動態(tài)性能和靜態(tài)指標(biāo)。

3.3.2 加熱控制系統(tǒng)

本擠出機(jī)加熱控制回路用小型斷路開關(guān)代替了老式的熔斷器，在過載和短路保護(hù)時，小型開關(guān)自動斷開，在故障排除后，則可重新合上該開關(guān)，繼續(xù)參加工作。本系統(tǒng)共設(shè)置了十二組加熱段：螺桿油溫加熱段功率為：15KW；料筒第一段加熱功率為：6KW；料筒第二段加熱功率為：2.5KW；料筒第三段加熱功率為：3KW；合流芯加熱功率：2KW。加熱器供電電壓采用220V/380V三相四線制的供電方式，使裝置在加熱過程中電網(wǎng)三相負(fù)荷保持平衡。同時也可用于單相220V和線壓380V的加熱裝置上。

在控制箱的每個溫度指示調(diào)節(jié)儀下方，設(shè)置了三只加熱指示燈，當(dāng)電加熱圈加熱時，指示燈發(fā)亮，當(dāng)電加熱圈中有一組加熱元件損壞時，對應(yīng)的指示器熄滅，及時反映出該組電熱圈有否損壞，以便及時進(jìn)行更換，保證加熱要求。加熱段的溫度控制采用了國際DIN規(guī)格（96×96）的時間比例式溫度指示調(diào)節(jié)儀，配用熱電偶實現(xiàn)現(xiàn)溫度的檢測指示，調(diào)節(jié)和自動控溫。

4 結(jié)語

文章對錐形雙螺桿擠出壓片機(jī)較前代機(jī)型的優(yōu)勢進(jìn)行說明，對其主要參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計，著重對輔助系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，使其工作質(zhì)量和效率均有較大提升，對此類機(jī)型設(shè)計有重要的指導(dǎo)意義。

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作者簡介：王志強(qiáng)（1990- ），男，內(nèi)蒙古通遼人，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院研究生，研究方向：機(jī)電裝備。