SJSH-104×50同向双螺杆挤出机的结构特点与研究

2016-11-21王雯瑶

橡塑技术与装备 2016年20期

关键词：机筒双螺杆挤出机

王雯瑶

（大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁　大连　116033）

SJSH-104×50同向双螺杆挤出机的结构特点与研究

王雯瑶

（大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁大连116033）

将介绍SJSH-104×50同向双螺杆挤出机结构组成及特点，各关键件：螺杆安装、螺旋元件、捏合盘等在装配加工中出现的问题及解决方法。

挤出机；螺旋元件；积木式螺杆型式；机筒

挤出成型在塑料制品成型加工工业中占很重要的地位，双螺杆挤出机是在挤出机机筒中并排地安装两根螺杆的一种挤出机，它是在单螺杆挤出机的基础上发展起来的。因在挤出生产的实践中反映出，单螺杆挤出机易于加工粒料，而对那些粉料则不易加工，特别是形状不规则的、或含有湿度大的悬浮料、乳剂料、或分子量很高因而黏度高的料等，实际无法加工，且混炼效果差。双螺杆挤出机规避了单螺杆的种种缺陷，适合各种粉料及黏度高的料生产加工。

双螺杆挤出机主要适用于连续化生产如：主造粒生产线、塑料挤出同步拉伸膜生产线、管材、电缆、单丝等。生产效率高，塑料注射机的产量远比塑料挤出机的产量大，但据统计，各国用挤出法加工的塑料大约占塑料产量的40%~60%，可见其生产率高方面占有绝对的优势。

本文介绍的SJSH-104×50同向双螺杆挤出机是应用于塑料挤出同步拉伸膜生产线，将石脑油和PE及其他添加剂，通过机筒的加料口注入机筒内，然后经过输送、压缩、混炼、塑化、排气和均化等过程，由机头挤出薄厚均匀的膜片，再经过牵引、拉伸等工序，最终出成品膜。

1　SJSH---104×50同向双螺杆挤出机结构特点

本机主要由驱动电机、减速器及润滑系统、挤出系统、机筒冷却装置及管路、底座等组成（见图1）。

图1　同向双螺杆挤出机示意图

工作原理：两根螺杆通过连接套分别与减速机的长短输出轴相连接。将物料送入机筒内，在两根同向转动的螺杆作用下，物料不断向前移动。物料在向前移动的过程中，不断受两根螺杆的啮合与剪切，达到均匀混炼与塑化。塑化好的物料经机筒出口处入机头并成型。

1.1机筒、螺杆结构特点

机筒、螺杆（螺杆由螺杆头、螺旋元件，芯轴等组成）均采用特殊钢材制造。通过特殊处理和精加工后，具有很高的硬度和抗耐磨性能。机筒上分为开口机筒和封闭机筒，使用中可以根据工艺要求灵活选择位置。机筒内部有“S”形的流道，使冷却水能充分流通降低机筒温度，从而保证物料温度。机筒是组合成金属夹套结构，内层为离心浇铸的硬质合金层，经精细加工后，具体耐磨、耐蚀、成本低等优点（见图2）。

图2　机筒示意图

螺杆采用积木式结构。螺杆芯轴是一根渐开线花键轴，螺旋元件、捏合盘等是渐开线花键内孔，定心准确，互换性好。使用中可以任意按不同的物料及工艺配方组合出理想的螺杆结构，达到预期的塑化效果，实现一机多能。在螺旋元件破损的情况下，也可随意方便地更换损坏的螺旋元件或者捏合盘，这样不仅解决了螺杆的专用于通用的矛盾，同时也将螺杆的维修成本降至最低。螺杆的捏合盘的牙形采用螺旋结构，使物料在某些区段有效容积较以前更大；两根螺杆的啮合元件和螺旋元件采用小间隙啮合，有效地提供整个生产线的产量。（见图3、图4）。

图3　捏合块示意图

图4　螺旋元件示意图

芯轴和螺旋元件采用渐开线花键后，不但提高了芯轴的强度，而且使芯轴根径相对增大，且花键轴的弯曲强度和接触强度大大提高。由于花键轴及孔的加工精度相对要求较高，使螺旋元件组合后定心准确、互换可靠，最大限度地保证了产品的质量。

1.2力矩限制器工作原理及特点

为了保证设备正常运转，同向双螺杆挤出机中在减速器和电机之间安装了力矩过载保护器，防止当负载过大，超出额定力矩时对电机造成不必要的损失，保证设备的正常运转。

力矩限制器的工作原理：当过载达到所设的打滑力矩时，滚珠离开了凹坑，使驱动端部件与从动端部件之间产生打滑，从而避免了因过载引起的损害。移动环作“S”形的轴向移动，使安装的接近开关发出信号，从而控制或切断动力源（见图5）。

图5　力矩限制器原理图

1.3减速器及润滑系统结构特

加速器采用一级减速，然后分两轴输出扭矩。长输出轴经一级减速直接输出扭矩，端轴输出是经一级减速后，再经两级变速和扭矩分流的方式传递扭矩。本减速器的齿轮采用低碳合金，经渗碳淬火处理，精加工后，其齿面通过磨制而成；传动轴是选用特殊合金钢制造，轴承选用INA和NSK公司的产品。

减速器润滑系统由低噪音的摆线齿轮油泵带动。在吸油管路上有双联滤油器和压差开关，当压差小于设定值时，压差开关发出报警讯号。这时及时切换到另一滤油器上，使流畅通。在齿轮油泵的出油管路上装有油冷却器温度及压力表。

1.4机筒冷却装置及管路

机筒冷却装置安装位置在机器外部。其管路系统的联接可根据用户厂房布置情况自行配备。该装置主要由水泵、热交换器、膨胀箱等组成。膨胀箱设在冷却系统上方，主要为该系统补充损失的循环水，操作人员定期通过视镜查看该箱的水位，水量不足时应及时补充。该管路上装有一个电接点温度计，当水温达到设定值时立即报警，人工打开热交换器上的进水阀，通入冷却水，使循环水冷却，当循环水温度冷却到电接点温度计的下限时，停止冷却水进入。循环水从泵中出来经管路被送到机筒进行冷却，在管路中设有电磁阀、止回阀及截止阀。电磁阀由温控系统控制，每个电磁阀控制各自加热段中的机筒温度。

2　螺旋元件、捏合盘在加工过程中的难点及处理方法

2.1材料选择

螺旋元件和捏合盘做为挤出机的核心部件，从材料选择到加工过程都有很大的难度，首先根据工况的要求材料的必须是耐磨、耐蚀，高强度，经过筛选最终选择高级氮化钢，用于高耐磨性，高疲劳极限和较高强度、热处理后表面氮化后硬度800~960 HV10以上。

2.2安装出现的问题及解决方法

螺杆和螺旋元件装配完成后总长度约5 000 mm，螺旋元件和捏合盘共50多个，每个螺旋元件导程不同，配合间隙也不同，导程越小配合间隙要求越小，大导程间隙约1.2~1.6 mm,小导程间隙约：0.4~0.65 mm，螺旋元件数量多，往往配合都有误差，常常达不到设计的要求，总出现干涉，出现这种情况只能让工人手工打磨，这样不但破坏了氮化层，还影响了加工的精度。

螺杆是由螺旋元件、捏合盘、芯轴、螺杆头等组合而成，精度要求高、形位公差严、要求完全达到互换，否则备件就不能使用。

分析原因有两个：一个是螺旋元件加工的精度不够，螺杆又太长，自然放置都会出现弯曲变形，直线度无法保证；二是螺杆的放置方法不正确，增大了螺杆的弯曲变形。

结合安装中出现的问题和分析的原因，做了以下的改进：

（1）在加工过程中将螺杆的装配图和零件图同时下发给机加操作者，让他们了解螺旋元件、捏合盘和螺杆之间的装配关系。

（2）为了保证螺旋元件、捏合盘的互换性，在加工工艺过程中，我们将螺旋元件安排在N6车床上加工，芯轴、捏合盘安排在五面铣床上用编程序的方法加工，用特殊工装加工，从而保证了质量，达到螺旋元件的互换性。

（3）螺杆加工后注意放置的方法，不能在螺杆的两端放置垫块，要每隔1 000 mm，放置一个垫块，这样减小了螺杆的弯曲变形。