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雙螺桿擠出機(jī)齒輪箱作為平行雙螺桿擠出機(jī)十分重要的部件,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好壞直接影響到整臺(tái)機(jī)器系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于平行雙螺桿擠出機(jī)齒輪箱靠輸出軸大推力來進(jìn)行煉膠,兩螺桿的中心距比較小,而且輸出結(jié)構(gòu)要求有很高的回轉(zhuǎn)精度,因此設(shè)計(jì)和加工該產(chǎn)品難度較大。由于雙螺桿機(jī)構(gòu)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和工作原理,具有擠壓輸送、混合或切割、反應(yīng)、擠出成型等多種功能。
雙螺桿擠出機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和運(yùn)轉(zhuǎn)特性而各不相同。按轉(zhuǎn)向分為異向旋轉(zhuǎn)和同向旋轉(zhuǎn),按嚙合形式分為嚙合型和非嚙合型,嚙合型中又分為完全嚙合式和部分嚙合式。一根螺桿的螺棱象楔子一樣伸入到另一根螺桿的螺槽中,物料基本上不能由該螺槽繼續(xù)進(jìn)入到鄰近的螺槽中去,而只能地由一根螺桿的螺槽流到另一根螺桿的螺槽中去。按轉(zhuǎn)向分為異向旋轉(zhuǎn)和同向旋轉(zhuǎn),按嚙合形式分為嚙合型和非嚙合型,嚙合型中又分為完全嚙合式和部分嚙合式。由于螺桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而反復(fù)強(qiáng)迫物料轉(zhuǎn)向,結(jié)果使物料受到較好的剪切混合作用,這種結(jié)構(gòu)具有很好的自潔能力。
在幾何上,在嚙合區(qū)螺槽在橫向是封閉的,也可以是開放的,但縱向不能封閉,否則會(huì)發(fā)生干涉。即必須將螺槽寬度設(shè)計(jì)得大于螺棱寬度,路被另一根螺桿堵死。物料在螺紋推動(dòng)下,通過各部分間隙而做圓周運(yùn)動(dòng),同時(shí)也做軸向運(yùn)動(dòng)。物料通過螺桿之間的徑向隙時(shí)猶如物料通過輥的輥隙,受到強(qiáng)烈的剪切攪拌作用。由于雙螺桿機(jī)構(gòu)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和工作原理,具有擠壓輸送、混合或切割、反應(yīng)、擠出成型等多種功能。2)填充系,(提供強(qiáng)剪切使填充物,充分分散),熔融段高出基料熔點(diǎn)10~20℃(盡量提高),使物料充分熔融均勻分布??梢宰龀擅荛]式的具有料封作用,還可以向有壓力的地方送料,便于在任何位置上加料或者卸料;又因可以將其殼體和旋轉(zhuǎn)軸做成水冷結(jié)構(gòu),故亦可用于高溫場合下的物料輸送等。各種機(jī)構(gòu)在性能和應(yīng)用范圍上存在一同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿,螺棱和螺槽的速度方向相反,相對速度比反向旋轉(zhuǎn)的大,因而對嚙合區(qū)物料的剪切速度、剪切力也大,混練效果比反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿好。同向雙螺桿擠壓機(jī)在螺旋嚙合處沒有形成壓力,沒有高剪切區(qū),螺桿和筒體的磨損較低,適合于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
而異向雙螺桿擠出機(jī)在嚙合處的頂部形成較高的壓力,產(chǎn)生較大的剪切率,隨著螺桿轉(zhuǎn)速提高,螺桿和筒體磨損加大,適合于低速運(yùn)轉(zhuǎn)。此外,同向雙螺桿擠出機(jī)設(shè)備由于自身機(jī)理的原因,自潔性好,能避免堵塞問題和喂料問題,而異向雙螺桿設(shè)備只有一定程度的自潔性。就螺紋頭數(shù)而言,同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在單頭時(shí)正位移輸送能力zui大,可以避免物料因來不及向前輸送而堆積在加料口,影響正常加料。雙頭正向螺紋元件的螺槽截面積小一些,剪切作用柔和,用于需要良好混合和輸送的場合,目前用得zui多??梢宰龀擅荛]式的具有料封作用,還可以向有壓力的地方送料,便于在任何位置上加料或者卸料。三頭正向螺紋元件的螺槽橫截面積zui小,其剪切作用較強(qiáng),但輸送能力低,多用于需要高剪切的場合。以保證縱向開放。
怎樣提高雙螺桿擠出機(jī)的性能呢?
提高生產(chǎn)效率是新型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)開發(fā)研制的重要目標(biāo)之一,它可以通過提高螺桿轉(zhuǎn)速、增強(qiáng)塑化和混合能力等途徑來實(shí)現(xiàn)。在相同螺桿轉(zhuǎn)速下,增大螺槽的深度可使輸送量大幅度增加。與此相應(yīng)地要求螺桿的塑化和混合能力也隨之增大,這就要求螺桿能夠承受更大的扭矩。結(jié)果表明,該辦法能添加雙螺桿擠出機(jī)接連加工澆注PBX的安全出產(chǎn)程度,可為有關(guān)研討供給參閱。在高的螺桿轉(zhuǎn)速下,物料在擠出機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間減少,有可能使物料塑化熔融、混煉不夠充分。為此,需要適當(dāng)增加螺桿長度,這些又必然導(dǎo)致雙螺桿擠出機(jī)實(shí)際承載扭矩和功率的增加。
增大螺槽自由容積也是一個(gè)重要的因素。在加料段和脫揮段,螺紋元件具有大的自由容積是非常必要的,對于松密度物料,增大加料段自由容積和物料在螺槽中的充滿程度,可大幅度提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。提高扭矩和轉(zhuǎn)速,需對減速分配箱進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。要大幅度地提高設(shè)備的扭矩指標(biāo),必將對傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)和制造水平提出更高的要求。因?yàn)橐龃舐菁y元件的自由容積,在螺桿外徑不變的情況下,兩螺桿中心距將減小,這必將使配比齒輪和止推軸承安裝空間不夠的問題變得更為突出。扭矩越高,傳動(dòng)箱中齒輪、輸出軸、軸承等零件的設(shè)計(jì)、制造精度、材質(zhì)強(qiáng)度和熱處理要求就越高,同時(shí)對螺桿的芯軸、螺紋元件和捏合盤等零件的設(shè)計(jì)制造精度要求也更高。因?yàn)橐龃舐菁y元件的自由容積,在螺桿外徑不變的情況下,兩螺桿中心距將減小,這必將使配比齒輪和止推軸承安裝空間不夠的問題變得更為突出。