螺桿加工三段螺桿的設計

螺桿加工三段螺桿的設計 所謂常規全螺紋三段螺桿，是指出現最早、應用最廣、整根螺桿由三段組成，其擠出過程完全依靠全螺紋的形式完成的螺桿。這種螺桿的設計包括螺桿型式的確定、螺桿分段及各段參數的確定、螺桿直徑和長徑比的確定、螺桿和料筒間隙的確定等，下面分別敘述。 （一）關于螺桿型式的確定 按照傳統的說法，常規全螺紋三段螺桿分為漸變型螺桿和突變型螺桿。 1、所謂漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡，是在一個較長的螺桿軸向距離內完成的。特點如下： （1）漸變螺桿大多用于無定形塑料的加工。如聚氯乙烯 （2）它對大多數物料能夠提供較好的熱傳導，傳熱均勻，效果好。適用于熱敏性塑料， （3）對物料的剪切作用較小，而且可以控制，其混煉特性不是很高，也可用于結晶性塑料。 物料在這種螺桿中的熔融過程正如熔融理論所揭示的那樣。 2、所謂突變型螺桿的指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡是在較短的螺桿軸向距離內完成的。特點如下 （1）突變螺桿由于具有較短的壓縮段，有的甚至只有（1—2）D。 （2）對物料能產生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有突變熔點的塑料，如尼龍、聚烯烴， （3）對于高粘度的塑料容易引起局部過熱，故不適于聚氯乙烯。 物料在這種螺桿中的熔融過程也符合熔融理論所揭示的規律。 3、橡膠螺桿有一種等深等距的，熱喂料螺桿 （二）關于螺桿直徑的確定 螺桿直徑是一個重要參量，它在一定意義上表征擠出機擠出量的大小。 1、螺桿直徑已經標準化 在設計螺桿時。它不能任意確定，因為螺桿直徑已經標準化。我國擠出機標準所規定的螺桿直徑系列為：30、45、65、（85）90、（115）120、150、200。一般情況下，確定的螺桿直徑應符合此系列。 2、螺桿直徑的確定 螺桿直徑的大小一般根據所加工制品的斷面尺寸、加工塑料的種類和所要求的生產率來確定。制品截面積的大小和螺桿直徑的大小有一個適當的關系。一般說來，大截面的制品選大的螺桿直徑，小截面的制品選小的螺桿直徑，這對制品的質量、設備的利用率和操作比較有利。 （三）關于螺桿長徑比的確定 螺桿的長徑比是螺桿的重要參數之一。若將它與螺桿轉數聯系起來考慮，在一定意義上也表示螺桿的塑化能力和塑化質量。 1、發展趨勢 單螺桿的長徑比有一個由小到大的發展趨勢，50年代一般為18—20，60年代為25—28，目前為30左右。 2、大長徑比的優點 （1）長徑比加大后，螺桿的長度增加，塑料在料筒中停留的時間長，塑化得更充分更均勻，故可以保證產品質量。 （2） 在此前提下，可以提高螺桿的轉數．從而提高擠出量。 3、大長徑比的缺點 （1） 長徑比加大后，螺桿、料筒的加工和裝配都比較困難和復雜，成本也相應提高， （2） 長徑比加大后，使擠出機加長，增加所占廠房的面積。 （3）L/D增大后,因螺桿的下垂度與其長度的四次方成正比，故會增加螺桿的彎曲度而造成螺桿與料筒的間隙不均勻，有時會使螺桿刮磨料筒而影響擠出機的壽命。 4）當長徑比加大后，若提高螺桿轉數，其扭矩必然加大，這對小直徑的螺桿來說，因其加料段的螺紋根徑較小，就要考慮其強度是否滿足要求的問題。 例如，直徑45毫米的螺桿，加工 HDPE，當螺桿轉數達到80轉／分時，達到強度極限的長徑比為L/D=37.5，在轉數為100轉／分時，達到強度極限的長徑比限為L/D=32；當加工LDPE或PP時，長徑比的極限值L／D＜30。 因此，應當力求在較小的長徑比的條件下獲得高產量和高質量，才是多快好省的途徑。切不可盲目地加大長徑比。