锥形双螺杆挤出压片机辅助系统的设计

摘 要：锥形双螺杆挤出压片机是一种高效的混炼、挤出设备。尤其是它的辅助系统较前代机型更加高效，该机型的辅助系统主要包括定量给料系统、真空排气系统和电力控制系统，合理设计该机型的辅助系统将有效提高压片质量和效率，故对其研究有着很重要的意义。

关键词：锥形双螺杆挤出压片机；辅助系统；效率

锥形双螺杆挤出机具有剪切速率小，物料不易分解，塑化混炼均匀，质量稳定，产量高，适用范围广的特点。配以相应的成型机头模具和辅机，可将各种热塑性塑料特别是硬聚氯乙烯粉料，直接挤出成管、板、片、棒、膜及异型材等塑料制品，也可完成对各种塑料的改性及粉料造粒过程。

1 锥形双螺杆挤出压片机工作原理

锥形双螺杆挤出机性能稳定，能使熔体在较低的温度下良好塑化挤出，机筒上装有铸铝加热器，热效率高、升温快而均匀，并配置冷却风机，锥形双螺杆不但可以让塑料挤出更加快速，还可以让料减少在机筒内的停留，当双螺杆转动时候，双螺杆是异向传动的，这样使物料混合效率提高，也对出料速度有一定的提高，并且对转动方面有专门的设计，采用新型的变频电机，使转动系统有很大的优化。

2 主要技术参数设計

2.1 螺杆直径

在设计或选用挤出机前，一般挤出机生产能力及转速已经确定，锥形螺杆的选取主要是根据挤出机的产量来确定设计参数：生产以聚氯乙烯（PVC）为主料的复合塑料，最大产量为 200Kg/h，最高转速为260r/min。取锥形螺杆公称大直径：D=90mm，小径为d=40mm。

2.2 螺杆长径比

锥形双螺杆（L/D）是指螺杆的有效部分长度与大端直径和小端直径的平均值之比，它可以表征螺杆的塑化能力和塑化质量，用（L/D）来表示，两根圆锥形螺杆水平排列，两轴线呈一夹角装入机筒内，两轴线的中心距由小端向大端逐渐变大，使得传动齿轮箱输出轴有很大的中心距。螺杆特性曲线斜率小，挤出量稳定，挤出量可以提高20%～40%。国产同向旋转挤出机的主要技术参数表（JB/T 5420-91）显示生产能力为300kg/h的螺杆挤出机螺杆长径比 L/D=28～32，取L/D=30。

3 辅助系统设计

3.1 定量给料系统

定量给料系统由电动机、减速箱、送料螺杆和加料斗组成。送料螺杆实行无级调速，其螺杆速度视双螺杆转速而定。也就是说，随双螺杆转速的提高而提高。一旦建立了平衡，送料螺杆的送料量就等于挤出量，也就等于工作产量。送料螺杆与挤出螺杆可实现同步调速，且转速可直接从仪表上显示出来。在减速箱内要加入30号机油润滑。另外，在加料斗内附有CJ—3型磁力架，可有效地防止钢制螺钉、铁屑导磁金属杂物随塑料原料混入挤出机螺杆内。保护螺杆不受损环。

3.2 真空排气系统

物料在挤出塑化过程中，往往夹带空气、吸附的水份以及在成型温度下所产生的挥发物。这些混合气体夹杂在物料中，如不及时排出，则会影响塑料制品的质量，使制品的表面和内部会出现孔隙、气泡、疤痕等现象。本系统的作用就是通过水环式真空泵将这些混合气体从料筒的排气口内吸出，排至室外，从而保证制品的质量。真空度可通过旋塞阀调节，一般可控制在负0.075MPa以下，或根据挤出工艺要求选定。本系统在真空泵进水管道上还设有电磁阀，其作用是在真空泵工作时才开启阀门，真空泵停止工作时，阀门则关闭，进水量大小可通过旋塞阀调节。

3.3 电气控制系统

3.3.1 直流调速系统

本次设计的双螺杆挤出机的主螺杆电机采用了直流电机，主螺杆电机为直流电动机，其主要技术参数为：额定功率为55 KW、额定电压440V、额定转速为500r/min。

通过改变加在电动机电枢两端电压的大小，便可实现直流电动机的转速调节。速度调节环扩大了调速范围，维持了工作速度的恒定，实现了转速的无差调节。电流调节环可把起动电流稳定在允许的最大值，达到最优控制。本调速系统采用了新一代的可控硅调速装置，相同于进口系统，主控制板采用紧凑板结构，调节器、触发器及保护环节集中在一快板上。主回路器件选用了可控硅模块，主螺杆电机采用三相全控桥具有速度控制和电流控制的双闭环调速系统，其具有良好的动态性能和静态指标。

3.3.2 加热控制系统

本挤出机加热控制回路用小型断路开关代替了老式的熔断器，在过载和短路保护时，小型开关自动断开，在故障排除后，则可重新合上该开关，继续参加工作。本系统共设置了十二组加热段：螺杆油温加热段功率为：15KW；料筒第一段加热功率为：6KW；料筒第二段加热功率为：2.5KW；料筒第三段加热功率为：3KW；合流芯加热功率：2KW。加热器供电电压采用220V/380V三相四线制的供电方式，使装置在加热过程中电网三相负荷保持平衡。同时也可用于单相220V和线压380V的加热装置上。

在控制箱的每个温度指示调节仪下方，设置了三只加热指示灯，当电加热圈加热时，指示灯发亮，当电加热圈中有一组加热元件损坏时，对应的指示器熄灭，及时反映出该组电热圈有否损坏，以便及时进行更换，保证加热要求。加热段的温度控制采用了国际DIN规格（96×96）的时间比例式温度指示调节仪，配用热电偶实现现温度的检测指示，调节和自动控温。

4 结语

文章对锥形双螺杆挤出压片机较前代机型的优势进行说明，对其主要参数进行了设计，着重对辅助系统进行了设计，使其工作质量和效率均有较大提升，对此类机型设计有重要的指导意义。

参考文献

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[2] 刘畅，冯达元.锥形双螺杆挤出压片机TDE[J].橡胶技术与装备， 2000.

[3] 王旭.双螺杆挤出机压力控制系统的设计与实现[D].沈阳：东北大学，2008.

作者简介：王志强（1990- ），男，内蒙古通辽人，内蒙古工业大学机械学院研究生，研究方向：机电装备。