螺杆挤出机：结构与作用解析

在塑料挤出机中，最基本和最通用的是单螺杆挤出机，其基本结构如图10-8所示，主要包括：传动、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模五部分。

图10-8　单螺杆挤出机

（一）传动部分

传动部分通常由电动机、减速箱和轴承等组成。在挤出过程中，要求螺杆转速稳定，不随螺杆负荷的变化而变化，以保证制品质量的均匀一致。但在不同场合下，又要求螺杆能变速，以达到一台设备能适应挤出不同塑料或不同制品的要求。一般螺杆转速为10～100r/min。

（二）加料装置

挤出成型的供料一般采用粒状料、粉状料和带状料。加料装置是保证向挤出机料筒连续供料的装置，形如漏斗，有圆锥形和方锥形，也称为料斗。料斗的底部与料筒连接处是加料孔，该处有截断装置，可以调整和截断料流。在加料孔的周围有冷却夹套，用以防止高温料筒向料斗传热，避免料斗内塑料升温发黏而引起加料不均和料流受阻情况。料斗的侧面有玻璃视孔及标定计量的装置。有些料斗还有可以防止塑料从空气中吸收水分的预热干燥和真空减压装置，还带有能克服粉状塑料产生“架桥”现象的搅拌器及能够定时定量自动上料或加料的装置。

（三）料筒

料筒又称机筒，是一个受热受压的金属圆筒。物料的塑化和压缩都是在料筒中进行的。挤出成型时的工作温度一般在180～320℃。在料筒的外面设有分段加热和冷却的装置，以便对塑料加热和冷却。加热一般分为三至四段，常用电阻或电感应加热，也有采用远红外线加热的。冷却的目的是防止塑料的过热或停车时须对塑料快速冷却，以免塑料的降解。冷却一般用风冷或水冷。料筒要承受很高的压力，故要求其具有足够的强度和刚度且内壁光滑。料筒一般用耐磨、耐腐蚀、高强度的合金钢或碳钢内衬合金钢来制造。料筒的长度一般为其直径的15～24倍。

（四）螺杆

螺杆是一根笔直的有螺纹的金属圆棒。图10-9为一般螺杆的结构。螺杆是用耐热、耐腐蚀、高强度的合金钢制成的，其表面应有很高的硬度和光洁度，以减少塑料与螺杆的表面摩擦力，使塑料在螺杆与料筒之间保持良好的传热与运转状况。螺杆的中心有孔道，可通冷却水，目的是防止螺杆因长期运转与塑料摩擦生热而损坏，同时使螺杆表面温度略低于料筒，防止物料黏附其上，有利物料的输送。

图10-9　螺杆示意图

Ds-螺杆外径　Ls-螺距　H1-加料段螺槽深度　θ-螺旋角　H2-压缩段螺槽深度　H3-均化段螺槽深度

螺杆用止推轴承悬支在料筒的中央，与料筒中心线吻合，不应有明显的偏差。螺杆与料筒的间隙很小，使塑料受到强大的剪切作用而塑化。

螺杆由电动机通过减速机构传动，转速一般为10～120r/min，为无级变速。

螺杆的几何结构参数有直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙（图10-10），这些几何结构参数对螺杆的工作特性有重大的影响。

（五）机头和口模(www.xing528.com)

机头是口模与料筒的过渡连接部分，口模是制品的成型部件，通常机头和口模是一个整体，习惯上称为机头。挤出机机头和口模如图10-11所示。

图10-10　螺杆结构主要参数

Ds-螺杆外径　Db-料筒内径　Ls-螺距　H-螺槽深度　W-螺槽宽度　θ-螺旋角　E-螺纹棱部宽度　δ-间隙　L-螺杆长度　d-螺杆根径

图10-11　挤出机机头和口模

1-挤出机　2-口模　3-模唇调节器　4-口模成型段　5-扼流调节排

机头和口模的作用为：

（1）使黏流态物料从螺旋运动变为平行直线运动，并稳定地导入口模而成型。

（2）产生回压，使物料进一步均化，提高制品质量。

（3）产生必要的成型压力，以获得结构密实和形状准确的制品。

在机头和机筒之间有粗滤器和过滤网。粗滤器也叫多空板，是一块多孔的金属圆板，孔眼的大小和板的厚度随料筒直径的增大而加大；过滤黏流态料中可能混入的机械杂质和未熔化的或分解焦化的物料，同时增大料流压力，保证挤出制品致密，提高质量。

为了获得塑料成型前必要的压力，机头和口模的流道型腔应逐步连续地缩小，过渡到所要求的成型截面形状。机头内塑料流道应光滑，呈流线型，不存在死角。为了保证料流的稳定以及消除熔接缝，口模应有一定长度的平直部分。

根据所生产的不同挤出制品，机头和口模组成部件有所不同。图10-12为挤出管材时用的环形孔状口模示意图。

图10-12　环形孔状口模

（六）辅助设备

主要包括以下几类：原料输送、干燥等预处理设备；定型和冷却设备，如定型装置、水冷却系统；用于连续地、平稳地将制品引出的可调速率牵引装置；成品切断和辊卷装置；控制设备等。