錐形雙螺桿擠出壓片機輔助系統的設計

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

關鍵詞：錐形雙螺桿擠出壓片機；輔助系統；效率

錐形雙螺桿擠出機具有剪切速率小，物料不易分解，塑化混煉均勻，質量穩定，產量高，適用范圍廣的特點。配以相應的成型機頭模具和輔機，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工作原理

錐形雙螺桿擠出機性能穩定，能使熔體在較低的溫度下良好塑化擠出，機筒上裝有鑄鋁加熱器，熱效率高、升溫快而均勻，并配置冷卻風機，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筒內的停留，當雙螺桿轉動時候，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，并且對轉動方面有專門的設計，采用新型的變頻電機，使轉動系統有很大的優化。

2 主要技術參數設計

2.1 螺桿直徑

在設計或選用擠出機前，一般擠出機生產能力及轉速已經確定，錐形螺桿的選取主要是根據擠出機的產量來確定設計參數：生產以聚氯乙烯（PVC）為主料的復合塑料，最大產量為 200Kg/h，最高轉速為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筒內，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，擠出量穩定，擠出量可以提高20%～40%。國產同向旋轉擠出機的主要技術參數表（JB/T 5420-91）顯示生產能力為300kg/h的螺桿擠出機螺桿長徑比 L/D=28～32，取L/D=30。

3 輔助系統設計

3.1 定量給料系統

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

3.2 真空排氣系統

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生的揮發物。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量，使制品的表面和內部會出現孔隙、氣泡、疤痕等現象。本系統的作用就是通過水環式真空泵將這些混合氣體從料筒的排氣口內吸出，排至室外，從而保證制品的質量。真空度可通過旋塞閥調節，一般可控制在負0.075MPa以下，或根據擠出工藝要求選定。本系統在真空泵進水管道上還設有電磁閥，其作用是在真空泵工作時才開啟閥門，真空泵停止工作時，閥門則關閉，進水量大小可通過旋塞閥調節。

3.3 電氣控制系統

3.3.1 直流調速系統

本次設計的雙螺桿擠出機的主螺桿電機采用了直流電機，主螺桿電機為直流電動機，其主要技術參數為：額定功率為55 KW、額定電壓440V、額定轉速為500r/min。

通過改變加在電動機電樞兩端電壓的大小，便可實現直流電動機的轉速調節。速度調節環擴大了調速范圍，維持了工作速度的恒定，實現了轉速的無差調節。電流調節環可把起動電流穩定在允許的最大值，達到最優控制。本調速系統采用了新一代的可控硅調速裝置，相同于進口系統，主控制板采用緊湊板結構，調節器、觸發器及保護環節集中在一快板上。主回路器件選用了可控硅模塊，主螺桿電機采用三相全控橋具有速度控制和電流控制的雙閉環調速系統，其具有良好的動態性能和靜態指標。

3.3.2 加熱控制系統

本擠出機加熱控制回路用小型斷路開關代替了老式的熔斷器，在過載和短路保護時，小型開關自動斷開，在故障排除后，則可重新合上該開關，繼續參加工作。本系統共設置了十二組加熱段：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三相負荷保持平衡。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節儀下方，設置了三只加熱指示燈，當電加熱圈加熱時，指示燈發亮，當電加熱圈中有一組加熱元件損壞時，對應的指示器熄滅，及時反映出該組電熱圈有否損壞，以便及時進行更換，保證加熱要求。加熱段的溫度控制采用了國際DIN規格（96×96）的時間比例式溫度指示調節儀，配用熱電偶實現現溫度的檢測指示，調節和自動控溫。

4 結語

文章對錐形雙螺桿擠出壓片機較前代機型的優勢進行說明，對其主要參數進行了設計，著重對輔助系統進行了設計，使其工作質量和效率均有較大提升，對此類機型設計有重要的指導意義。

參考文獻

[1] 高巍，韓幫闊等.橡膠擠出壓片機的改進和提高[J].橡膠技術與裝備，2013.

[2] 劉暢，馮達元.錐形雙螺桿擠出壓片機TDE[J].橡膠技術與裝備， 2000.

[3] 王旭.雙螺桿擠出機壓力控制系統的設計與實現[D].沈陽：東北大學，2008.

作者簡介：王志強（1990- ），男，內蒙古通遼人，內蒙古工業大學機械學院研究生，研究方向：機電裝備。