1、ppt课件1第二章挤出成型机挤出成型机（extruder）ppt课件2ppt课件3日本日本40t/h40t/h世界最大挤出机世界最大挤出机ppt课件4ppt课件5第一节第一节 概概 述述一.挤出成型 在农业生产中，许多不同的材料都可用挤出方法成型，如金、粘、陶瓷、食品等。这些物料在加工时，在压力下推进一开孔，物料即被“挤出”。开孔部分称为“口模”。物料通过口模，取近似口模的形状，再经过各种方式的处理，获得所需的形状并使之固定。ppt课件6 ：加热相变挤出机加压挤塑模具（机头）定型冷却（定型）装置切割切割装置ppt课件7ppt课件8 （1 1）、生产过程连续）、生产过程连续 可成型任意长度的聚合
2、物制品，可成型任意长度的聚合物制品，生产过程可以实现全自动，生产效率很高。生产过程可以实现全自动，生产效率很高。（2 2）、适应性广）、适应性广 生产制品的种类较多，只需改变机头生产制品的种类较多，只需改变机头上口模的断面形状，便可制备聚合物管材、棒材、板上口模的断面形状，便可制备聚合物管材、棒材、板材等。材等。（3 3）、应用范围大）、应用范围大 可用于成型几乎全部热塑性聚合物可用于成型几乎全部热塑性聚合物材料及部分热固性材料的共混改性、造粒拖挥、着色材料及部分热固性材料的共混改性、造粒拖挥、着色等。等。ppt课件94 4、生产操作简单生产操作简单 工艺控制容易，产品质量工艺控制容易，产品质
3、量较为稳定。较为稳定。5 5、设备成本低设备成本低 投资少，见效快，主机可以投资少，见效快，主机可以多用途使用。多用途使用。ppt课件10ppt课件11（3）固态挤出：聚合物在低于熔点的状态被挤出挤出过程又分为两种基本类型：连续式：成型由平稳而连续的物料成型非连续式：以周期方式操作ppt课件12挤塑成型设备是主要塑料成型设备之一，挤塑挤塑成型设备是主要塑料成型设备之一，挤塑成型是通过它来完成的。因此，应具备如下的成型是通过它来完成的。因此，应具备如下的综合要求：综合要求：1、具有较高的产量和较广的适应性能。具有较高的产量和较广的适应性能。2、有较完善和先进的控制系统，能准确无误、有较完善和先进
4、的控制系统，能准确无误、协调地控制挤塑机的各个动作，使挤塑机的温协调地控制挤塑机的各个动作，使挤塑机的温度、压力和质量流率等严格控制在工艺条件的度、压力和质量流率等严格控制在工艺条件的范围内，以获得高质量的产品。范围内，以获得高质量的产品。3、具有足够的强度和刚度，结构合理、紧凑，具有足够的强度和刚度，结构合理、紧凑，以利于操作和维护，成本低。以利于操作和维护，成本低。ppt课件13 一台挤出设备通常由一台挤出设备通常由主机主机(挤出机挤出机),),辅机及其辅机及其控制系统控制系统组成组成.通常这些组成部分统称为挤出机通常这些组成部分统称为挤出机组组.1.1.主机（挤塑机）主机（挤塑机）一台挤
5、出机主机由一台挤出机主机由挤压挤压,传动传动,加热冷却和控制系统加热冷却和控制系统等等四部分系统组成四部分系统组成.挤压系统挤压系统主要由螺杆和机筒组成主要由螺杆和机筒组成,是挤出机的关键部分是挤出机的关键部分;传动系统中起作用是驱动螺杆传动系统中起作用是驱动螺杆,要保证螺杆在工作过程要保证螺杆在工作过程中具备所需要的扭矩和转速中具备所需要的扭矩和转速;传动系统传动系统主要由电机、减速箱和调整装置所组成。作主要由电机、减速箱和调整装置所组成。作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。ppt课件14加热冷却系统加热冷却系统主要来保证物料和挤压系统在主要来保证物料和挤压系统
6、在成型加工中的温度控制成型加工中的温度控制.控制系统控制系统主要由电器元件、仪表和执行机构主要由电器元件、仪表和执行机构组成。作用是调节控制螺杆转速、机筒温组成。作用是调节控制螺杆转速、机筒温度以及机头压力等。度以及机头压力等。ppt课件152.2.辅机辅机挤出设备的辅机的组成根据制品挤出设备的辅机的组成根据制品的种类而定的种类而定.一般说来一般说来,辅机由辅机由机机头，定型装置头，定型装置,冷却装置冷却装置,牵引装牵引装置置,切割装置以及制品的卷取或堆切割装置以及制品的卷取或堆放装置及拉伸放装置及拉伸等部分组成等部分组成.ppt课件16机头赋予制品所需的形状，即使熔融的聚合物材料经机头获得制
7、品所需的几何截面和尺寸。定型装置稳定从机头挤出的制品的形状，并对其进行精整，从而得到尺寸更为精准的截面形状及更为光亮的制品表面。冷却装置对经定型后的制品实施进一步的冷却，以获得最终制品的形状和尺寸。ppt课件17牵引装置均匀地牵引制品，并对制品的截面尺寸进行拉伸控制，使挤出过程平稳地进行。切割装置将连续挤出的硬制品按要求的长度及宽度进行裁切。卷取装置将连续挤出的软制品卷绕成卷。ppt课件183、控制系统由各种电器、仪表和相关的执行机构所组成作用：（1）控制机组的电动机。各种执行机构，使其满足工艺要求的转速，功率及机组的协调运行。（2）检测。控制机组的工艺参数如T、P（3）通过较为完善的控制，使
8、挤塑机具有较高的产量，安全运行及自动化控制。ppt课件19 1.分类：分类：随着挤塑成型技术的不断发展，出现了各随着挤塑成型技术的不断发展，出现了各种类型的挤塑成型设备，其分类方法很多，例如种类型的挤塑成型设备，其分类方法很多，例如螺杆挤塑机螺杆挤塑机无螺杆（注塞式、电磁动能式）挤塑机无螺杆（注塞式、电磁动能式）挤塑机按螺杆的有无分按螺杆的有无分按螺杆的数目分按螺杆的数目分单螺杆挤出机单螺杆挤出机双螺杆挤出机双螺杆挤出机多螺杆挤出机多螺杆挤出机ppt课件20按螺杆直径的大小分为按螺杆直径的大小分为超小型挤出机超小型挤出机小型挤出机小型挤出机中型挤出机中型挤出机大型挤出机大型挤出机超大型挤出机超
9、大型挤出机按螺杆的转速分按螺杆的转速分普通挤出机普通挤出机高速挤出机高速挤出机超高速挤出机超高速挤出机按挤出机的装配结构分按挤出机的装配结构分整体式挤出机整体式挤出机组合式挤出机组合式挤出机ppt课件21按挤出机的螺杆在空间的位置分按挤出机的螺杆在空间的位置分卧式挤出机卧式挤出机立式挤出机立式挤出机螺杆在空间呈水平放置，重心低螺杆在空间呈水平放置，重心低而稳定，厂房要求不高，操作和而稳定，厂房要求不高，操作和维护方便，生产中应用最维护方便，生产中应用最 广广螺杆在空间呈竖直放置，其螺杆在空间呈竖直放置，其优缺点恰好与卧式机相反，优缺点恰好与卧式机相反，应用少，一般小型机采用应用少，一般小型机采
10、用按挤出机可否排气分按挤出机可否排气分非排气式挤出机非排气式挤出机排气式挤出机排气式挤出机目前挤出机的最常见形式为中小型卧式单螺杆非排气式普通成型挤目前挤出机的最常见形式为中小型卧式单螺杆非排气式普通成型挤出机，简称普通挤出机出机，简称普通挤出机ppt课件22机筒加热功率：机筒加热功率：用用E E表示，单位表示，单位kWkW。挤出机产量：挤出机产量：用用QQ表示，单位表示，单位kg/hkg/h。挤出机中心高度：挤出机中心高度：即螺杆轴线距地面即螺杆轴线距地面的高度，用的高度，用H H表示，单位表示，单位mmmm。螺杆的驱动电机功率：螺杆的驱动电机功率：用用NN表示，单位表示，单位kWkW。2.
11、ppt课件233、普通螺杆的基本结构及其参数、普通螺杆的基本结构及其参数普通螺杆的基本结构如图及其基本参数如图，除前面介普通螺杆的基本结构如图及其基本参数如图，除前面介绍的螺杆直径绍的螺杆直径D D和长径比和长径比L/DL/D外，还有如下几个基本参外，还有如下几个基本参数：数：ppt课件24螺杆直径：螺杆直径：即螺杆外径，用即螺杆外径，用D D表示，单位表示，单位mmmm螺杆长径比：螺杆长径比：指螺杆有效工作长度指螺杆有效工作长度L L与螺杆直径与螺杆直径D D之比，用之比，用L/DL/D表示表示螺杆转速范围：螺杆转速范围：用用n nminminnnmaxmax表示，单位表示，单位r/minr
12、/min。n nminmin表示最低转速，表示最低转速，n nmaxmax表示最高转速。表示最高转速。ppt课件254 4、螺杆的有效工作长度与分段、螺杆的有效工作长度与分段1 1）螺杆长度：）螺杆长度：对普通螺杆来说，根据物对普通螺杆来说，根据物料在挤出机中经历的三个阶段，人们常料在挤出机中经历的三个阶段，人们常常把螺杆的有效工作长度常把螺杆的有效工作长度L L分为三段。分为三段。（1 1）加料段）加料段L L1 1(feeding zone)：其作用是其作用是将松散的物料逐渐压实并送入下一段；将松散的物料逐渐压实并送入下一段；减小压力和产量的波动，从而稳定地输减小压力和产量的波动，从而稳定
13、地输送物料；对物料进行预热。送物料；对物料进行预热。ppt课件26（2 2）熔融段（压缩段）熔融段（压缩段）L L2 2(compression zone)：其作用是把物料进一步压实；将物料其作用是把物料进一步压实；将物料中的空气推向加料段排出；使物料全部熔融并中的空气推向加料段排出；使物料全部熔融并送入下一段。送入下一段。（3 3）均化段（计量段）均化段（计量段）L L3 3(metering zone )：其作用是将已熔融物料进一步均匀塑其作用是将已熔融物料进一步均匀塑化，并使其定温、定压、定量、连续地挤入机化，并使其定温、定压、定量、连续地挤入机头。头。螺杆的长度用螺杆的长度用mmmm作
14、单位作单位ppt课件27 2 2）螺槽深度）螺槽深度 它是一个变化值，用它是一个变化值，用h h表示，单位表示，单位mmmm，对普通螺杆来说：，对普通螺杆来说：加料段的深度用加料段的深度用h h1 1表示表示 一般是一定值一般是一定值均化段的深度用均化段的深度用h h3 3表示表示 一般是一定值一般是一定值熔融段的深度用熔融段的深度用h h2 2表示表示 是变化值是变化值ppt课件28 3 3）螺距）螺距 其定义同一般螺纹，用其定义同一般螺纹，用s s表示，单位表示，单位 mmmm。4 4）螺旋角）螺旋角 其定义同一般螺纹，用其定义同一般螺纹，用表示，单表示，单 位（位（o o）。）。5 5）
15、螺杆（外径）与机筒（内壁）的间隙）螺杆（外径）与机筒（内壁）的间隙 用用 表示，表示，单位单位mmmm。ppt课件29螺杆设计考虑因素螺杆设计考虑因素A、物料的特性及其加入时的几何形状，尺寸和温度状况。B、口模的几何形状和机头阻力特性。C、机筒的结构形式和加热冷却情况。D、螺杆转速。E、挤出机的用途。ppt课件30常规螺杆存在的问题常规螺杆存在的问题A、产量低B、质量差C、适应性窄ppt课件31 1 1、主机的型号表示；、主机的型号表示；S J 类别代号类别代号组别代号组别代号品种代号品种代号规格参数规格参数设计序号设计序号 用用S S表示塑料机械；表示塑料机械；J J表示挤出成型机械；品种代
16、号用英文字母表示，其表示挤出成型机械；品种代号用英文字母表示，其中挤出机不标排气式（中挤出机不标排气式（P P）、喂料（）、喂料（WW）、鞋用（）、鞋用（E E）、双螺杆（）、双螺杆（S S）、双螺）、双螺杆锥形（杆锥形（SZSZ）、双螺杆混炼（）、双螺杆混炼（SHSH）；规格参数用阿拉伯数字表示；设计序）；规格参数用阿拉伯数字表示；设计序号表示对原结构的某些参数进行改进的次数，按号表示对原结构的某些参数进行改进的次数，按A A、B B、C C、D D等英文字母的等英文字母的顺序选用。顺序选用。例如：例如：SJW 150 x15BSJW 150 x15B表示螺杆直径为表示螺杆直径为150mm1
17、50mm，长径比为，长径比为1515：1 1，经过第二次改进的喂料挤出机。，经过第二次改进的喂料挤出机。ppt课件322 2、辅机的型号表示、辅机的型号表示 S J F类别代号类别代号组别代号组别代号品种代号品种代号规格参数规格参数设计序号设计序号辅助代号辅助代号ppt课件33第二节第二节 挤出成型基本原理挤出成型基本原理 挤出成型是将物料送入加热的机筒挤出成型是将物料送入加热的机筒与旋转着的螺杆之间进行固体物料的与旋转着的螺杆之间进行固体物料的输送、熔融压缩、熔体均化，最后定输送、熔融压缩、熔体均化，最后定量、定速和定压地通过机头口模而获量、定速和定压地通过机头口模而获得所需的挤出制品。得所
18、需的挤出制品。ppt课件34 塑料之所以能进行加工，由其内在塑料之所以能进行加工，由其内在因素所决定的。通过高分子物理学可因素所决定的。通过高分子物理学可知，聚合物一般存在着玻璃态、高弹知，聚合物一般存在着玻璃态、高弹态和粘流态三种物理状态。在一定条态和粘流态三种物理状态。在一定条件下，这三种物理状态将发生相互转件下，这三种物理状态将发生相互转化，故塑料能进行成型加工的化，故塑料能进行成型加工的 。ppt课件35物料在挤出机中的工作过程如图：物料从料斗加入机筒，物料在挤出机中的工作过程如图：物料从料斗加入机筒，随着螺杆的旋转而被逐渐推向机头方向。此过程是通过以随着螺杆的旋转而被逐渐推向机头方向
19、。此过程是通过以下三个阶段来完成的。下三个阶段来完成的。普通挤出机的工作过程普通挤出机的工作过程ppt课件361 1、固体输送阶段：、固体输送阶段：螺槽被松散的玻璃态物料（固体粒子或螺槽被松散的玻璃态物料（固体粒子或 粉末）所充满，在旋转着的螺杆的作用粉末）所充满，在旋转着的螺杆的作用 下，随着运动阻力的增大而逐渐被压下，随着运动阻力的增大而逐渐被压 实。同时，由于机筒外部加热器的加热、实。同时，由于机筒外部加热器的加热、螺杆和机筒对物料产生的剪切热以及物螺杆和机筒对物料产生的剪切热以及物 料之间产生的摩擦热，使物料的温度逐料之间产生的摩擦热，使物料的温度逐 渐升高。渐升高。ppt课件37 2
20、 2、熔融阶段：、熔融阶段：因螺槽深度逐渐变浅，以及分流板、过因螺槽深度逐渐变浅，以及分流板、过滤网和机头的阻挡，使物料受到很高的滤网和机头的阻挡，使物料受到很高的压力而被进一步的压实。同时，随着物压力而被进一步的压实。同时，随着物料的温度的进一步升高，与机筒内表面料的温度的进一步升高，与机筒内表面相接触的某一点物料的温度达到粘流温相接触的某一点物料的温度达到粘流温度而开始熔融，随着物料向前输送，熔度而开始熔融，随着物料向前输送，熔融的物料量逐渐增多，而固体物料量逐融的物料量逐渐增多，而固体物料量逐渐减少，直至物料全部转变为粘流态。渐减少，直至物料全部转变为粘流态。ppt课件383 3、熔体输
21、送阶段：、熔体输送阶段：由于输送来的熔体各点的温度很不由于输送来的熔体各点的温度很不均匀，产生的温度、压力和产量的均匀，产生的温度、压力和产量的波动大，为了保证挤塑过程稳定进波动大，为了保证挤塑过程稳定进行，熔体在此阶段进一步受到均匀行，熔体在此阶段进一步受到均匀塑化，最终被定温、定压、定量、塑化，最终被定温、定压、定量、连续地输送至机头。连续地输送至机头。ppt课件39三段七区状态三段七区状态 当螺杆内不通如冷却水时，物料在螺槽中当螺杆内不通如冷却水时，物料在螺槽中的整个挤出过程的状态为三段七区。的整个挤出过程的状态为三段七区。第一段为加料段，包括（第一段为加料段，包括（1）非塞流区，即固）
22、非塞流区，即固体物料相对滑移，随压力增加逐渐被压实。体物料相对滑移，随压力增加逐渐被压实。（2）塞流区。）塞流区。第二段为压缩段，包括（第二段为压缩段，包括（3）熔膜区，即熔体）熔膜区，即熔体段的开始区。（段的开始区。（4）熔池区，该区仅有上熔）熔池区，该区仅有上熔膜和熔池。（膜和熔池。（5）环流区，在该区的固相四）环流区，在该区的固相四周均存在熔体。（周均存在熔体。（6）固相破碎区，到熔融）固相破碎区，到熔融ppt课件40后期，作用在未熔固相物料上的外力愈来愈后期，作用在未熔固相物料上的外力愈来愈大，固相就会产生裂纹并进而破裂成无数大，固相就会产生裂纹并进而破裂成无数碎块。碎块。第三段为计量
23、段，包括（第三段为计量段，包括（7）熔体输送区，该）熔体输送区，该段物料的流速流量可采用经典的流体力学段物料的流速流量可采用经典的流体力学方程计算。方程计算。ppt课件41第三节第三节 挤出理论简介挤出理论简介 为使挤出机达到稳定的产量和质量，一方为使挤出机达到稳定的产量和质量，一方面，沿螺槽方向任一截面上的质量流率必面，沿螺槽方向任一截面上的质量流率必须保持恒定且等于产量，另一方面，熔体须保持恒定且等于产量，另一方面，熔体的输送速率应等于物料的熔化速率。如果的输送速率应等于物料的熔化速率。如果不能实现这些条件，就会引起不能实现这些条件，就会引起T T、P P、QQ的的波动。因此，从理论上阐明
24、挤出机中固体波动。因此，从理论上阐明挤出机中固体的输送、熔融和熔体的输送与螺杆的几何的输送、熔融和熔体的输送与螺杆的几何结构、物料的性能和操作条件之间的关系，结构、物料的性能和操作条件之间的关系，无疑是有重要意义的。无疑是有重要意义的。ppt课件42 然而，塑料在挤出过程中经历着温度、压力、黏然而，塑料在挤出过程中经历着温度、压力、黏度甚至化学结构等的变化，相应地出现了玻璃态、度甚至化学结构等的变化，相应地出现了玻璃态、高弹态和粘流态三种不同的物理状态，这一过程高弹态和粘流态三种不同的物理状态，这一过程看起来简单，实际上很复杂的。直到目前还没有看起来简单，实际上很复杂的。直到目前还没有形成一种
25、完整的、令人满意的用来解释整个挤出形成一种完整的、令人满意的用来解释整个挤出过程并指导挤出机设计和生产实践的理论。目前，过程并指导挤出机设计和生产实践的理论。目前，应用最广的挤出理论依然是根据挤出机工作过程应用最广的挤出理论依然是根据挤出机工作过程中的三个阶段而建立起来的三段理论，即固体输中的三个阶段而建立起来的三段理论，即固体输送理论、熔融理论和熔体输送理论。送理论、熔融理论和熔体输送理论。ppt课件43一、固体输送理论一、固体输送理论1 1、物料在螺杆加料段螺槽中的运动、物料在螺杆加料段螺槽中的运动:轴向运动，是由于旋转螺杆的螺棱推进轴向运动，是由于旋转螺杆的螺棱推进面对物料产生的轴向推力
26、所至。面对物料产生的轴向推力所至。旋转运动，是由于物料与螺杆、物料与旋转运动，是由于物料与螺杆、物料与机筒之间的摩擦所至。机筒之间的摩擦所至。ppt课件442 2、理论研究的目的、理论研究的目的通过对固体物料的运动分析和受力分析，了解通过对固体物料的运动分析和受力分析，了解螺槽中固体输送的本质，以便正确地设计螺杆螺槽中固体输送的本质，以便正确地设计螺杆和机筒加料段的结构。和机筒加料段的结构。求出在不同工艺条件下的固体输送率。求出在不同工艺条件下的固体输送率。分析压力的产生、发展和沿程的分布，以便正分析压力的产生、发展和沿程的分布，以便正确地选择挤出工艺参数。确地选择挤出工艺参数。分析摩擦系数对
27、固体物料输送的影响，以便采分析摩擦系数对固体物料输送的影响，以便采取相应的措施提高固体输送率。取相应的措施提高固体输送率。ppt课件453 3、理论推导中的假设条件、理论推导中的假设条件来自料斗的物料在螺槽中以被压实，形成密实的具有弹性的来自料斗的物料在螺槽中以被压实，形成密实的具有弹性的无内变形的固体塞。无内变形的固体塞。固体塞与所有面同时紧密地接触，并以恒定的速率移动。固体塞与所有面同时紧密地接触，并以恒定的速率移动。固体塞与各表面的摩擦系数是一个常数，但在螺杆和机筒表固体塞与各表面的摩擦系数是一个常数，但在螺杆和机筒表 面可以取不同值。摩擦系数与压力无关。面可以取不同值。摩擦系数与压力无
28、关。螺槽是矩形的，并且其深度不变。螺槽是矩形的，并且其深度不变。忽略固体塞的密度变化、忽略重力对机筒与螺杆之间间隙的忽略固体塞的密度变化、忽略重力对机筒与螺杆之间间隙的影响。影响。固体塞上的压力只是沿螺槽流道长度固体塞上的压力只是沿螺槽流道长度Z Z1 1的函数，即的函数，即P=f(ZP=f(Z1 1)。ppt课件465 5、理论推导中的几个主要关系式、理论推导中的几个主要关系式 Qs=2DbnH1(Db-H1)tanbtan/(tanb+tan)(W/W+e)cos=Ksin+2(H1fs/wbfb)(k+D/Dbcot ）sinb +wsfs/wbfb(Ds/D bcots+k)sin b
29、 +w/w(H1/Zb)x(1/fb)x(K+D/Db cot)sin lnp2/p1 =Ksin+M 4 4、理论推导的基础与方法、理论推导的基础与方法该理论是以固体对固体的摩擦静力平衡为基础，通该理论是以固体对固体的摩擦静力平衡为基础，通过固体物料的运动分析和受力分析而推导出来的。过固体物料的运动分析和受力分析而推导出来的。ppt课件47 K K作用在固体塞上力的比作用在固体塞上力的比 ww螺槽宽度，螺槽宽度，mm；wws s螺杆根径处的螺槽宽度，螺杆根径处的螺槽宽度，mm；f fs s物料与螺杆的摩擦系数；物料与螺杆的摩擦系数；f fb b物料与机筒的摩擦系数；物料与机筒的摩擦系数；D
30、D螺杆中径，螺杆中径，mm；D Ds s螺杆根径，螺杆根径，mm；螺杆平均螺旋角，（螺杆平均螺旋角，（o o）；）；s s螺杆根径处的螺旋角，（螺杆根径处的螺旋角，（o o）；）；p p1 1加料段开始处的物料压力，加料段开始处的物料压力，papa；p p2 2加料段末端处的物料压力，加料段末端处的物料压力，papa；Z Zb b加料段螺槽的流道长度，加料段螺槽的流道长度，mm；MM螺槽中力的集合项。螺槽中力的集合项。式中式中 QsQs固体输送率固体输送率mm3 3/s/s；n n螺杆转速，螺杆转速，1/s1/s；H H1 1 加料段螺槽深度，加料段螺槽深度，mm；D Db b螺杆直径，螺杆直
31、径，mm；b b螺杆螺旋角，螺杆螺旋角，（o o）；）；固体输送角，（固体输送角，（o o）；）；ww平均螺槽宽度，平均螺槽宽度，mm；e e螺棱宽度，螺棱宽度，mm。ppt课件486、固体输送理论的分析与讨论 影响影响Qs的参数归类为：综合性参数（的参数归类为：综合性参数（、K K、M M）、工艺条件参数）、工艺条件参数n、p（令（令p=p2-p1）、物料性能参数（、物料性能参数（fs、fb）和螺杆结构）和螺杆结构参数参数 D、H1、（、（L1=Z1sin）、）、e、w。ppt课件49（1）综合性参数（）综合性参数（、K K、M M）之间的关系）之间的关系 由式由式2可知，可知，与与 K K
32、、M M有关。以有关。以为参量，为参量，通过数学变换，可作出通过数学变换，可作出与与K K和和M M之间的关之间的关系图，如下图所示。可以看出较系图，如下图所示。可以看出较 小的小的M M值和值和K K值对应较大的值对应较大的。ppt课件50（2）Qs与与之间的关系之间的关系 在螺杆结构参数给定，螺杆转速在螺杆结构参数给定，螺杆转速n一定的情况一定的情况 下，由式下，由式1可以得出，可以得出，Qs只与只与有关，有关，即即越大，越大，Qs也越大。当也越大。当=0=0时，时，Qs=0，当当=90=900 0时，时，Qs达到无穷大。但实际上，达到无穷大。但实际上，0p1，由于由于Mln(Mln(P
33、P2 2/P P1 1)p，因此，当因此，当p增大时，增大时，M M值增大使值增大使减小，减小，从而降低了从而降低了Qs。这说明物料的运动阻力增大了。这说明物料的运动阻力增大了。ppt课件52 Qs与与fs的关系。的关系。fs ；K K和和M M；Qs Qs增大到一定值，增大到一定值，M 1M 1，K K ，0，Qs 0。Qs与与fb的关系。的关系。fb ，M M，Qs 当当Qs增大到一定值，增大到一定值，M 0M 0，90900 0，Qs 达最大值。达最大值。（4 4）QsQs与物料性能参数（与物料性能参数（fs fs、f fb b）之间的关系：）之间的关系：ppt课件53 D ，Qs 。D
34、作为主要参数。作为主要参数。H1 ，Qs 。物料流通面积增大。物料流通面积增大。与正切函数与正切函数tanbtan/（tanb+tan）有关有关。把函数出现极大值的螺旋角称为最佳把函数出现极大值的螺旋角称为最佳 螺旋角，用螺旋角，用a表示。表示。a；，Qs 0PPPC C）h h3 3 ,Q ,Q 。L3 ，Q 。e ，Q 。0 0 ，Q 。ppt课件80ppt课件816.6.熔体输送理论对生产实践的熔体输送理论对生产实践的指导作用指导作用1.)Q与与P2.)3.)关于关于n、P的控制的控制ppt课件82四、挤出理论小结：四、挤出理论小结：挤出螺杆三段的工作能力必须均衡，才能达挤出螺杆三段的工
35、作能力必须均衡，才能达到最佳工作效能。到最佳工作效能。一个基本条件：一个基本条件：Q1Q2Q3，当，当Q1=Q2=Q3，能力达到均衡，此时挤出机达到最佳的工作能力达到均衡，此时挤出机达到最佳的工作效能（效能（Q1，Q2，Q3 均以质量流率计算）。均以质量流率计算）。ppt课件83第四节第四节 挤出机的工作特性图挤出机的工作特性图一、螺杆特性线一、螺杆特性线1、螺杆理论特性线：、螺杆理论特性线：令：令：=2D2h3cossinsin/2/2 =DhDh3 33 3sinsin3 3/12L/12L3 3 =2D203tan/10eL/10eL3 3 Q=a.n/1 1+/+/2 2）Pppt课件
36、84式中式中、只与螺杆的几何参数有关，只与螺杆的几何参数有关，对于给定的螺杆，它们的数值为常数，根据对于给定的螺杆，它们的数值为常数，根据假设条件假设条件,当挤出过程稳定后，可以认为当挤出过程稳定后，可以认为T和和n皆不变皆不变,故故也不变。也不变。因此，因此，Q和和P呈线形关系，如图中的曲线呈线形关系，如图中的曲线1所所示，称之为螺杆理论特性线。示，称之为螺杆理论特性线。ppt课件85ppt课件862、螺杆的实际特性线、螺杆的实际特性线 螺杆理论特性线是根据均化段的熔体输送螺杆理论特性线是根据均化段的熔体输送理论在等温条件下对牛顿型流体做出的，故理论在等温条件下对牛顿型流体做出的，故它们是线
37、性关系。但对于假塑性材料，其螺它们是线性关系。但对于假塑性材料，其螺杆特性线在理论是不再是直线而是抛物线，杆特性线在理论是不再是直线而是抛物线，如图中的曲线如图中的曲线2所示，称之为螺杆实际特性所示，称之为螺杆实际特性线。线。螺杆特性线是挤出机的重要特性线之一，螺杆特性线是挤出机的重要特性线之一，它表示出它表示出Q和和P的关系。当的关系。当n不变时，随着的不变时，随着的P升高，升高，Q降低，而降低的快慢决定于螺杆特降低，而降低的快慢决定于螺杆特性的斜率。性的斜率。ppt课件87二、机头特性线二、机头特性线1、机头理论特性线、机头理论特性线熔体在机头中的流动方程可简写为：熔体在机头中的流动方程可
38、简写为：Q”=KP/可以看出，可以看出，Q”Q”和和P也呈线性关系，如图中曲也呈线性关系，如图中曲线线1所示。所示。ppt课件882、机头实际特性线、机头实际特性线对于牛顿型流体：实际特对于牛顿型流体：实际特性线是直线性线是直线对于假塑性材料：实际特对于假塑性材料：实际特性线是抛物线性线是抛物线见图见图2所示。所示。ppt课件89 机头特性线也是挤塑机的重要特性线之一，机头特性线也是挤塑机的重要特性线之一，它表示出它表示出 Q”Q”的的P 关系。对给定的机头而关系。对给定的机头而 言，随着言，随着P 的升高，的升高，Q”Q”增大，而增大的增大，而增大的 快慢决定于机头特性线的斜率。快慢决定于机
39、头特性线的斜率。ppt课件90三、螺杆三、螺杆-机头特性线机头特性线1、挤塑机的产量（、挤塑机的产量（Q）Q=Q=n nK K/（K+K+）Q Q与与无关，因为无关，因为K K值不变的情况下，值不变的情况下，螺，螺杆对它产生压力杆对它产生压力 ，正相反，当熔体通，正相反，当熔体通过机头时，产量过机头时，产量Q Q保持不变，不知保持不变，不知情况下可情况下可计算产量。计算产量。ppt课件91把螺杆理论特性线和机头理论特性线组成的把螺杆理论特性线和机头理论特性线组成的坐标图称为螺杆坐标图称为螺杆-机头理论特性线。如图所机头理论特性线。如图所示：示：2 2、螺杆、螺杆-机头理论特性线机头理论特性线p
40、pt课件92把螺杆实际特性线和机头实际特性线组成的把螺杆实际特性线和机头实际特性线组成的坐标图称为螺杆坐标图称为螺杆-机头实际特性线，如图所机头实际特性线，如图所示：示：3 3、螺杆、螺杆-机头实际特性线机头实际特性线 ppt课件93四、挤出机的工作特性图四、挤出机的工作特性图 以上讲述的螺杆以上讲述的螺杆-机头特性线只反映出机头特性线只反映出Q 和和P之间的关系，而没有反映出挤出产品之间的关系，而没有反映出挤出产品 的质量和其他条件的关系。显然用它来的质量和其他条件的关系。显然用它来 讨论挤出过程是不完善的。为此，有人讨论挤出过程是不完善的。为此，有人 提出了如图所示的图形，称为挤出机的提出
41、了如图所示的图形，称为挤出机的 工作特性图。工作特性图。ppt课件94ppt课件95第五节、描述挤塑过程的三个主要参量及其第五节、描述挤塑过程的三个主要参量及其波动波动1 1、温度、温度T T及其波动及其波动（1 1）热量的来源）热量的来源 T T是挤塑过程得以进行的重要条件之是挤塑过程得以进行的重要条件之一，一，T T的高低表征着热量的大小。的高低表征着热量的大小。a a：物料与机筒、螺杆之间的剪切：物料与机筒、螺杆之间的剪切和物料与物料之间的摩擦所产生和物料与物料之间的摩擦所产生b b：机筒外部加热器提供：机筒外部加热器提供使物料由玻璃态转变为粘流态使物料由玻璃态转变为粘流态物料在挤塑过程
42、中的热量来源物料在挤塑过程中的热量来源ppt课件96（2 2）温度轮廓曲线）温度轮廓曲线 物料从加料斗到物料从加料斗到 成型为制品，经历成型为制品，经历了一个复杂的温度过程。了一个复杂的温度过程。横坐标：横坐标：物料沿挤出机轴线方向上的位移物料沿挤出机轴线方向上的位移纵坐标：纵坐标：T T（分别对机筒、螺杆和物料（分别对机筒、螺杆和物料 测得的各点温度值）测得的各点温度值）作图作图温度轮廓曲线温度轮廓曲线ppt课件97ppt课件98 由图可见，该曲线有一定的变化规律。实验表明，由图可见，该曲线有一定的变化规律。实验表明，加工不同物料和不同产品，温度轮廓曲线是不相同加工不同物料和不同产品，温度轮
43、廓曲线是不相同的。而温度的调节则是靠挤出机的加热冷却系统和的。而温度的调节则是靠挤出机的加热冷却系统和控制系统进行的。一般说来，为了加大输送能力，控制系统进行的。一般说来，为了加大输送能力，不希望加料段温度升的过高，相反有时要冷却，而不希望加料段温度升的过高，相反有时要冷却，而在熔融段和均化段，为了促使物料熔融、均化，物在熔融段和均化段，为了促使物料熔融、均化，物料需要升到较高的温度。为了便于物料容易加入、料需要升到较高的温度。为了便于物料容易加入、输送、熔融、均化以及在低温下挤出，获得高质量、输送、熔融、均化以及在低温下挤出，获得高质量、高产量的高产量的产品，每一种物料的挤出过程应有一条合适
44、的温度产品，每一种物料的挤出过程应有一条合适的温度轮廓线。轮廓线。ppt课件99然而，物料、机筒和螺杆的曲线是然而，物料、机筒和螺杆的曲线是不相同的，一般情况下测得的温度不相同的，一般情况下测得的温度轮廓曲线是机筒的，而不是物料的。轮廓曲线是机筒的，而不是物料的。物料的温度测量很难，由图可见，物料的温度测量很难，由图可见，其温度轮廓曲线有一变化幅度。螺其温度轮廓曲线有一变化幅度。螺杆的温度轮廓曲线较机筒的为低，杆的温度轮廓曲线较机筒的为低，而较物料的为高。而较物料的为高。ppt课件100（3 3）温度波动）温度波动 温度轮廓曲线只是稳定挤出过程的宏温度轮廓曲线只是稳定挤出过程的宏观表示，如果深
45、入研究每一个测温点的温观表示，如果深入研究每一个测温点的温度，就会发现，即使在稳定的挤出过程中，度，就会发现，即使在稳定的挤出过程中，其其T T 也是一个变化值，而这种变化往往具也是一个变化值，而这种变化往往具有一定的规律性，即为温度波动。在挤塑有一定的规律性，即为温度波动。在挤塑过程中物料的温度波动主要有以下两种过程中物料的温度波动主要有以下两种 ppt课件101轴向温度波动：轴向温度波动：即沿物料流动方向上的温度波动。其测温点即沿物料流动方向上的温度波动。其测温点的温度相对时间是变化的，这种波动因测的温度相对时间是变化的，这种波动因测温点的不同有所不同，可达温点的不同有所不同，可达1010
46、度左右。度左右。Tppt课件102径向温差：既垂直于物料流动方向上截面内各点之间的径向温差：既垂直于物料流动方向上截面内各点之间的温差，如图中机头温差，如图中机头处的温度。有的螺杆头部的处的温度。有的螺杆头部的径向温差可达径向温差可达1010度以上。度以上。T测量点图2-10 径向温差215熔体温度ppt课件1032 2、压力、压力P P及其波动及其波动1 1 机头、分流板、过滤网的阻挡而产生机头、分流板、过滤网的阻挡而产生 的机头阻力（常称为机头压力）的机头阻力（常称为机头压力）2 2 推动物料做螺旋运动的摩擦（物料与螺杆、推动物料做螺旋运动的摩擦（物料与螺杆、物料与机筒、物料与物料）阻力物
47、料与机筒、物料与物料）阻力3 3 物料沿螺槽的流通面积由大变小，如螺槽物料沿螺槽的流通面积由大变小，如螺槽 由深变浅、机筒加料段内壁开设由深变浅、机筒加料段内壁开设 轴向锥形轴向锥形 沟槽等产生的流动阻力沟槽等产生的流动阻力（1 1）压力的产生）压力的产生ppt课件104（2 2）压力轮廓曲线）压力轮廓曲线横坐标：物料沿挤出机轴线方向上的位移横坐标：物料沿挤出机轴线方向上的位移纵坐标：压力纵坐标：压力P P将所测得的各点的物料压力值连成曲线将所测得的各点的物料压力值连成曲线作图作图压力轮廓曲线压力轮廓曲线ppt课件105ppt课件106 由图可见，该曲线也有一定的变化规律。由图可见，该曲线也有
48、一定的变化规律。实验表明，加工不同物料和不同产品，压力实验表明，加工不同物料和不同产品，压力轮廓曲线也是不相同的。影响各点压力值和轮廓曲线也是不相同的。影响各点压力值和压力轮廓曲线形状的因素很多，如机头阻力、压力轮廓曲线形状的因素很多，如机头阻力、加热冷却系统、螺杆的转速等，但以螺杆和加热冷却系统、螺杆的转速等，但以螺杆和机筒的结构影响最大。因此，研究挤出过程机筒的结构影响最大。因此，研究挤出过程的压力轮廓曲线对挤塑过程的了解和改进螺的压力轮廓曲线对挤塑过程的了解和改进螺杆、机筒的结构设计有着重要的意义。杆、机筒的结构设计有着重要的意义。ppt课件107（3 3）压力波动）压力波动 压力轮廓曲
49、线也只是稳定挤塑过压力轮廓曲线也只是稳定挤塑过程压力的宏观表示。若深入研究每程压力的宏观表示。若深入研究每一测压点的压力，也会发现，即使一测压点的压力，也会发现，即使在稳定的挤塑过程中，物料的压力在稳定的挤塑过程中，物料的压力也会随着时间而发生周期性的变化，也会随着时间而发生周期性的变化，称为压力波动，其波动范围可达称为压力波动，其波动范围可达3.7%3.7%，如下图：，如下图：ppt课件108 压力波动对产品的质量同样有不利影响。螺杆和机筒压力波动对产品的质量同样有不利影响。螺杆和机筒 的设计、螺杆转速的变化、加热冷却系统的不稳定性的设计、螺杆转速的变化、加热冷却系统的不稳定性 都是产生压力
50、波动的原因。都是产生压力波动的原因。ppt课件1093 3、产量、产量Q Q及其波动及其波动QQ的大小：的大小：表征挤出机生产能力的高低表征挤出机生产能力的高低影响因素：影响因素：机头压力、螺杆和机筒的设机头压力、螺杆和机筒的设 计速度、加热冷却系统和物计速度、加热冷却系统和物 料的性质等。料的性质等。ppt课件110产量波动：产量波动：研究发现，即使在稳定的挤塑过程中，挤出机产量也研究发现，即使在稳定的挤塑过程中，挤出机产量也随着时间而发生周期性的变化，称为产量波动，其波随着时间而发生周期性的变化，称为产量波动，其波动范围可达动范围可达7.3%7.3%，如下图所示：，如下图所示：ppt课件1
