冷喂料挤出机设计_张云廉.pdf

第?卷 ? ? ?年第?期?’月哈尔滨 电工学院学报?????????????飞冲?? ? !冷喂料挤出机设计张云廉刘祥武?机械设计教研室?摘要由于冷喂料 挤 出机具有简化工艺流 程、降低生 产成本和提高 挤 出制品质量等优点,近年来发展很快本文 着重对必? ?毫米橡胶 冷喂料挤 出机主要参数选择及主要零部件设 计进 行探讨一引选?、了 ?不?冷喂料挤出机是在二十世纪六十年代出现的橡胶挤 出机械,并 首 先应用于 电线电缆工业由于冷喂料挤出机是在常 温下加 料,也就是挤 出前 胶料不 必予 热,直接 供 应冷的条 状 或粒 状胶料,这样 就简化了生 产工艺,省 去了予热用的开炼机,节 约了人 力、’ 动力和 设备,同时 也提 高了挤 出制品质量所以冷喂料 挤出机近年来发展很 快在一 些橡胶工业较先进的国家已成 批生产 这 种设 备,并且已经系列比我国 近年来对 冷 喂料挤 出机进行设计、制造和研 究已经取得了一 些初 步成 果特别是 分 离型 螺杆应 于 用冷 喂料 挤出 机,不 仅提高了产品质 量,也 提高了产量,为冷 喂料挤出机的广泛应用提供了经验二、冷喂料挤出机主要参数 的确定?一?螺杆转速的确定挤出机螺杆转速是一个重要参数,它直接 影 响挤 出机的生产 率、功率 消耗、挤出制收到日期?? ?年?月? ?日,收到修改稿日期??? ?年?月品的质 量以及机器 的结 构。

橡胶挤出工 艺要求挤出机的转速在一 定范围内是可调 的,并且尽 可能实现无级调 速我们 把螺杆 的最高较速二,二与最低 较速·的比值?淤?,称为挤出机 的调速 范围目前 热喂料挤 出机调速范围为???喂冷料挤 出机一 般较 热喂料挤 出机的转速低,但随 着冷喂料挤 出机 的发 展,螺杆的转速有增 加的趋 势国外冷喂料 挤 出机调速 范围多 为?????到???之间,但也有??? ?的确定转 速的分法,一般 来用 统计 类比法来确定,也就是和国内、外同规格或相近规 格的 挤出 机进 行统 计类比来确定例 如,和价肠 毫米相近的冷喂 料挤出机可 由 表?看出表? 不公万一?一 蔺反丽〕一?厂薪下曹不蒙⋯”英国”’ ⋯?一’二深’ ⋯奋万?习、产臼‘ ?刁、?千月梳林犷一一目?似”六倪毕曰 弓罕妇岛?入?戈二二?之小立乙用二?卜二刃才?今禹,二丢科」冬?夕?、月人 曰才“呼儿? 二井划厂一曰乐,琴肤 省川?试二曰川曰?个甲尸似“似? 转速 范围?????‘????????????⋯????????艺艺一冲?一????匕一口??卜???日勺???一丫? 璧 补 拄 牛 ???一一⋯—⋯—⋯—?一?一⋯??一 螺 杆压氢径???????????????? ?? ??? ?????? ?????? ? ?毫米?⋯⋯⋯⋯??院厂学缆工 电线电滨电尔京哈南厂家 名称西德 ??? ??日本 关西 株 式会社西德 贝尔斯托哈尔滨电工学院 黄石电线厂??曰? ?? ?? ?? ?月 ??一?一目? 加 ? ? ? ? 曰? ?? 明? ? ? ?转速 范围?转?分???一????一???????一????一? ??引一⋯⋯螺杆直 径?毫米?转速范 围从?一? ??转?分,但大多数下限在 ? ?转?分左右,上限在? ?转? 分左右,这样的转速 范围较为 合理。

二?螺杆长径比???的确定热喂料 挤 出机长径比???一般为?一?,但冷喂 料挤 出机由于 加入 的胶料温度 低,在挤出过程中要 同时 完成 胶料的均 匀加热和 保证 挤 出质量,螺杆的长径比要适 当加大一般长 径比为?一? ?,有 的甚至 达到? ?螺杆直径较大时取大值,反之,取较小值在 设计螺杆 时,可用 统计类比法来确定 长径比的数值和功? ?毫米 相近 的冷喂料挤 出机长 径比???如表?所 示表?斯二、⋯?西’乐“叼、?贝尔,德 托夫西德 克虏伯日本 三 井物产美国 国家橡胶公司日本 神万机械日本 三 菱重工 业? ? ? ? ? ?? ?? ? ?? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???或? ? ? ??? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?厂家 名称⋯苏联一日本 关西株式会社哈尔滨 电工 学院一哈尔 滨 电工 学 院 南京电线电缆厂黄石电线厂上 海电缆厂螺杆直 径?毫米????? ?一? ?从表?可以看出,长 径比???大多数在 ? ?一? ? 之 间。

三?电动机功率的 确定电动机功 率主要 是用来供给螺杆动力,使螺杆 转 动来 克服胶 料在 螺杆 螺纹 中移 动时所产 生的摩 擦阻 力和粘性阻力,从 而完成 挤出过 程冷喂料 挤 出机由于加 入的胶料 温度低,所以较 热喂料挤 出机所需的功率要大由 于影 响电动机功 率的因素很多,如螺杆直径、几何形 状、转速、胶 料 的性 能、生产能 力以及挤 出工艺要 求 等目前还 没有一 种简便 而又 较准确的功率 计算公式下 面介绍 几 种在实际 设计 中可供参考的公式,并进 行简单的分析 ?按粘性流 动 简化理 论计算这 种理论认为 挤 出机内胶料是粘性流 体,而且在挤 出过程中是层 流 的等温的均 匀流动胶 料的这 种流动可 认为近似于牛顿型 流 体的流动当螺 杆的 结构尺寸和胶料 的粘 度不 变时,牛顿型流体的功率 公式为???汀????·?“·??·拼·?一一一一一一一一万一一—一?一 十?,厂尸? ? 艺?兀??????“人???“???式中??—螺 杆直 径?厘 米?,?—螺杆转 速?转 ? 分?,?—螺纹槽深 度?厘米?,?—螺 杆工 作部 分长度?厘 米?—螺纹棱 宽?匣米?,占—螺杆与机筒的间隙?厘米??—螺纹升角?尸—机头压力?公斤?厘米???拼—胶料粘度?公斤?秒 ?厘米???正—正 向流量?厘米??秒?,八? 叼正?下?乙兀?。

刀?一?一”??????????公 式?? ?等号右方第一项表 示在 螺杆 螺纹中剪切胶料所消耗的功率,它与螺杆转速的平方 和胶料粘度成 正比第二项是克服 阻力、推动胶料前进 所 消耗的功 率,它与机头压力和正流流 量 成正比第三项是在螺 杆和机筒间 隙中剪切胶料所消耗 的功率,它 与螺杆转速的平方 及 螺棱宽度成 正比,与螺 杆和机筒的间 隙成反比此公式只能定性的分析生产功率,不 能 准确计算出功率,但 它可以反映出各参数间关系 ?按 经验 公式计算???????千瓦????式中??—螺杆直径?厘米???—螺 杆转速?转 ? 分???—由实验测 定 的常 数对于冷喂料挤 出机,? 值可参考 国、内外同规格的冷喂料挤 出机定 出?平均的值如表?所 示由表?可看 出,?值 在??? ??? ?魂一??? ????一之间,而大部分在??? ??? ?一左右较为合理表?日本 三井物 产美国 ???英国 法兰 西斯肖利克大姆意科德 伯 虏克 西 夫德托 斯西尔 贝? ??? ?? ?一????一? ??一??? ?一? ???一??? ??? ?一?? ????一??一⋯·?????一?一一一八???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ‘? ? ‘护? 刀? ? , ? ? ? ? ?称一,径?一区?一速?一拜一,纤约一率动一疑冲一铭一植咪一、?沉一瞬份一?家一杆厘一红千一杆到一矛谁一封捷一功? ?一豺转一厂一螺戈一??一螺僻一续表? 蒸万点⋯不 某?一汗’一 刹一丁?犷阵?一’ 丫一“而叔万而?口荞藻爵主季蕊,七、丫习尹阴、一、??尸? ? ,?卜? 口??、庄? 二? ??刁】、月夕丈?。

儿汗此? ??? 一少 、乌???,? 」户?心,, ??、,卜从? , ??一?二日已,一 讨,? ?袅广闷 ?个甲尸似?做⋯甲 田足叩‘?‘一?大’”休工、云忆}l’( = J吊吧子戈吧现’{臾旧甩‘戈兰_ 姗婉万一一’ ~一一一. 勺一甲-甲一尸甲一一l—{ 65一}b勺 羚{一⋯一⋯一⋯—一⋯—}—_ _几一2 2{4一1 5. 2 1.4一11一1 85一弓一15{17一性竺一-一⋯--一-一⋯—一’一 —一 ⋯—螺杆 转谏 一一一一}{.‘- 一92一9.5一9 5一2 0一7 0{2 0一80112一3 611 2一 6吕 二⋯一⋯一}一⋯—⋯—⋯—K」‘55“‘ O一 2⋯0’““‘ O一 210‘78“0一 2⋯0·53““一2⋯”·” 8“”一’⋯.”·62“0一“K值也可以通 过实验来 测定从哈尔滨电工 学院 与黄石电线厂设计制 造 的娜5毫米冷喂料 挤 出机测得的K值 见 表4表4内一’一偿’ ⋯一’一’ 一扩一:一‘『层厂’ 一螺杆 转速(转/分 )功率(千瓦)‘ 1二一 ⋯一牲⋯、⋯二⋯少⋯兰⋯土 兰⋯二⋯一竺⋯竺⋯2. 丫-竺一⋯5⋯⋯ ⋯““O一i”一’50“O一’10’‘ 7“o一’10’52“0一‘10’60““一‘1。

’‘ 5“一“⋯”’5” 7“一2注:1.胶料为黄石电线厂双层布线 用胶,含天然 胶5 0 %,丁苯胶5 0%2.机头为双层挤 出机头 3)根据日本“橡胶协会志”1 9 74年第4期 三宅益著:“挤出作业和挤出机”一 文介绍的经验 公式:H,二D“·L/D·/100 0·k(马力)(3)式中:H,—挤出机功率(马力 );D—螺 杆直 径(时);L—螺 纹长度(时),; —螺杆转速 (转/分);k—系数,对冷喂料挤出机k二1. 23一1.5据作者推荐,计算结果和实际较为接近四)生产率的计算生产能 力 的高低,标志着挤 出机 性能 的好坏影 响挤 出机生产能力的因素 是多方面的主要有螺杆 的规格及结构型式、螺杆 的转速、胶 料的成份 及性质、机头压力、机头及模具 结构、供料方式等因此要 从理论 上准确计算挤出机的生产率,还有很多 困难下 面介绍几种确定生产率 的方法,供 设计时参考1 )按挤出制品线速度计算此 法是实测法,即在生产中测 定挤 出制 品 的线速度 及 纵长一 米 的重量,再 按下 式计算生产能力:Q=60o.q·甲(公斤/小时 )(4)式中:u—挤出制 品或半制 品 的线速度(米 /分);q—挤出制品或半制品纵长 一米 的重量(公斤/米);甲—设备 利用系 数 (甲=0.7一0.85 )。

这 种方法求出 的产量 是比较 准确的,但 只有在机台上进 行实测时才能 用上 式进行计算当设计不 同规格、不 同类 型挤出机时,不能用 上式计算生产能 力 2)经验 公式计算’甘Q=夕.D3一(公斤/小 时)(5)式中:D—螺杆直 径 (厘 米),n—螺杆转速 (转/分);口—系数对于冷喂料挤出机·,刀值可参考 国内外同规格挤出机求出的系数夕,作为设计计算时用和功6 5毫米相 近 的冷 喂料 挤 出机的刀值可见下 表 7 0x1 0一’左右厂厂家家西德德西德德意大利利日本本美国国英国国日本本日术术日本本 名名称称贝尔斯托夫夫克虏伯伯科姆克克三井物产产蔺篆棣月彭公司司法兰西斯 肯肯中田造机机神户机械械 关西株式会社社螺螺 杆直 径径一o o o6 0 0 06 0 0 065 5 565 5 56 0 0 06.0 0 065 5 565 5 5( ( (厘米) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )螺螺 杆转速速100 0 065 5 555 5 560 0 077 7 760 0 095 5 595 5 580 0 0( ( (转/分) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )生生产率率165 5 5100 0 。