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螺桿組合設(shè)計
一、螺桿組合基本常識
1.擠出機螺桿分兩大部分，就是芯軸和螺紋套；芯軸--不同型號機臺有所不同，主要是直徑，鍵槽（有單鍵和花鍵等）-如早期螺桿一般是單鍵 實驗室30/40機、70/72機等，目前75機一般是花鍵；
2.螺紋元件分類：從作用分兩類–輸送元件和剪切元件；即通常說的輸送塊和剪切塊；雙螺桿我認為有兩層意思：其一是螺桿是兩根，另外實際包括了輸送螺紋是雙頭的，就是同一根螺桿有兩道螺紋；a輸送塊根據(jù)作用分正反兩種；輸送塊種類主要是從導(dǎo)程（繞一圈的軸向長度）和元件長度（元件軸向長度）來分；如72/36就可以代表這種輸送元件，72是指導(dǎo)程 ，36是元件長度，單位mm；75機主要有96/96、72/72、56/56、72/32、56/28、72/36L、56/28L、72機40/30機等原理基本一樣，輸送有特殊的元件單頭螺紋元件，和KS元件
3.剪切元件實際就是通常說的捏合塊，由單個的剪切塊捏合在一起，片數(shù)不定，一般5/7片；單片厚度不一； 主要是以各單片捏合的角度來確定規(guī)格型號；同樣也分正反兩種，比如進口萊鼒機的部分剪切塊就全是單片，可根據(jù)實際情況進行微調(diào)組合；剪切塊舉例： 450/5/56L中450指捏合角度，5是片數(shù)，56是長度L指左向，一般正向的不標明；通常75機還有 900/5/56、300/7/72、450/5/36、600/5/56的基本很少用了；可以根據(jù)要求采購；象30機只有450/5/28 900/5/28兩種特殊剪切元件有新齒型盤；厚度很小的剪切塊，薄的左向剪切塊，還有新到的拉伸流塊；
4.輸送元件的大致作用，在螺桿組合整體效果看，單個的元件效果體現(xiàn)不明顯，一般需要在特定的臨近組合條件下才會有其真實的體現(xiàn)，具體比如同樣90度剪切塊在單獨輸送塊之間和在后面連續(xù)90度 90度/90度>>90度 ---90度；一般來說，輸送塊96/96是目前zui大導(dǎo)程輸送，在物料未*熔融輸送能力zui強（相對的，有新的KS元件等）所以一般在下料口采用大導(dǎo)程元件，而在熔融狀態(tài)下輸送效率比小導(dǎo)程低（暫時無理論支持），在玻纖口真空口等需要降低壓力的地方用大導(dǎo)程元件有很大優(yōu)勢，有效防止返料（當然還與熔融狀況有關(guān)），72/72 56/56是目前使用比較多的一種元件，普通輸送，配合對熔體進行適當壓縮等，該類元件主要起輸送作用，新概念：輸送能力，輸送效率；涉及物料流動狀態(tài)在擠出機內(nèi)，靠摩擦拉伸往前流動，有一種說法：螺桿越光滑，螺筒越粗糙，熔體輸送能力越強；總體判定所有輸送元件都是半充滿狀態(tài)；反輸送螺紋作用就不是簡單相反，穩(wěn)定并降低后段壓力，但和降低單位時間產(chǎn)量沒有直接；降低機頭壓力有很大優(yōu)勢，PBT大量采用；
5.剪切塊，一般來說，角度越大剪切能力越強，厚剪切塊剪切能力強于薄剪切塊；正向剪切塊除90度剪切塊外，都有剪切和輸送兩個作用同時進行，有一個輸送角度，一般剪切塊厚度對剪切熱影響很大，如：450/5/56~~3*450/5/36；厚有利于通過剪切熱加強塑化分散；反向剪切實際同時有反輸送和剪切的作用，作用相當于正向剪切加左向輸送塊連接，但實際作用能力遠小于后者；
6.固定流道理論，做兩個假設(shè)，其一某一組合全部采用單一輸送塊56/56；另一采用單一剪切塊300/7/72兩個效果應(yīng)該差別不大；物料在其中容易形成固定流道，狀態(tài)變化動力不足；但如果*開，可能變成一套合格組合；原則就是不斷打破這種固定流道平衡；實例：90號組合，修改原意就是封死玻纖口平衡分布剪切塊，提高單位時間產(chǎn)量；去掉前面左向剪切一個結(jié)果PP洗機料都不融，高沖也有大量白點；劉晴原改31號組合也類似，為提高輸送壓縮段輸送能力，提高單位時間產(chǎn)量，前段全部使用96/96輸送，結(jié)果80%以上粒料出來；當時是考慮53等組合剪切靠后有利于提高班產(chǎn)；現(xiàn)用的90-75-C組合就是再次更改
擠出機型的機械設(shè)計參數(shù)，ZSK型擠出機或任意同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的幾何參數(shù)限定為3個，1.嚙合處間隙；2.內(nèi)外直徑比（OD/ID）；3.比扭矩（功率/容積比，即用扭矩/中心距的三次方（M/a3）表示）。兩螺桿是相互嚙合的，就是說，一根螺桿的螺紋頂部處在與之配合的另一根螺桿螺紋根部和側(cè)面之間。兩螺桿之間的間隙是確保界些安全的zui低要求，該狹小間隙是保證一根螺桿與相齒合的螺桿擦肩而過。OD/ID比值限定了擠出機的自由容積：OD/ID比值增大，自由容積也越大；用于傳遞扭矩的芯軸有效直徑也就越小。
二、螺桿組合基本原則
螺桿組合是雙螺桿擠出工藝制定的關(guān)鍵。同向雙螺桿擠出以混煉為主，螺桿組合要考慮到主輔料性能與形狀、加料順序與位置、排氣口位置、機筒溫度設(shè)置等等。同時，混料的對象十分龐雜，對每一個特定的混料過程都有合理進行螺桿組合的問題，顯然這種組合也是多種多樣的，目前的組合設(shè)計主要依靠經(jīng)驗。盡管如此，同向雙螺桿的螺桿組合還是有其基本規(guī)律可循的。以下就是對螺桿組合原則的幾點看法。
（1）螺紋導(dǎo)程在加料口處應(yīng)較大，此后逐漸減小。同向雙螺桿的螺槽深度不變化，導(dǎo)程逐漸減小使螺槽容積變小，起到對物料的壓縮作用；同時，加料口處螺槽容積較大，也可使加料順暢。但從加料口處到機頭處導(dǎo)程還要有其他的一些配置。首先，在排氣口前應(yīng)設(shè)有阻力元件，如捏合塊或反向螺紋元件，然后在排氣口處為大導(dǎo)程螺紋元件，從這里到機頭導(dǎo)程再逐漸減小，即以排氣口為界，前后兩段的導(dǎo)程總體上為從大到??；其次，在有較多捏合塊的地方，如混煉段，要間隔一段距離配置螺紋元件以加強輸送能力。
（2）物料熔融所需熱量來自外部加熱和剪切熱，在適當?shù)牡胤脚渲媚蠛蠅K來加強剪切以促進熔融，可取得很好的效果。即將*組用于促進熔融的捏合塊放在熔融區(qū)的后部。此時物料已接近*熔融，一旦遇到捏合塊，將立刻全部熔融。在一定區(qū)域內(nèi)調(diào)整捏合塊位置，可以控制熔融的結(jié)束點。但一定要注意的是，如果該組捏合塊過于靠近加料口，則會導(dǎo)致堵料和螺桿所受扭矩增大的后果，這是必須避免的。
（3）捏合段的設(shè)計
捏合段的設(shè)計必須兼顧其混合能力及輸送能力，它們是捏合段設(shè)計時應(yīng)注意的兩個相互關(guān)聯(lián)的方面。混合包括分散混合和分布混合，前者指將少組分細化，如將無機填料粉碎及將玻纖絲切短等，它取決于剪切應(yīng)力（或剪切速率）；后者指減少少組分在多組分中分布的非均勻性，它則取決于剪切應(yīng)變。由于剪切應(yīng)變很難求得，本文將用捏合段內(nèi)的周向流量Q c 和軸向回流量Q r 來衡量分布混合效果。顯然Q c 和Q r 越大，則分布混合效果越好。根據(jù)以上分析，捏合段的設(shè)計原則如下。
A隨m 增加，單塊捏合塊內(nèi)的Ca及捏合段內(nèi)的Q c 均增加，亦即分散及分布混合效果都增強。因此為提高捏合段的混煉能力，應(yīng)盡可能地選用多頭捏合塊。但m 的選擇不是隨意的，受到捏合段中心距及其外半徑的限制。
b.隨著D的增大，單塊捏合塊內(nèi)的Ca下降，亦即其中的分散混合效果減弱；但這時捏合段內(nèi)的Qc 增加及Q n 減?。ㄒ馕吨?/span>Qr的增加），說明增大D可改善捏合段內(nèi)的分布混合。因此如果希望捏合段有較好的分散混合能力，D可設(shè)計得小些，而若希望有較好的分布混合能力，則D可取大些。但D的選擇還應(yīng)保證螺桿運轉(zhuǎn)時兩螺桿上的捏合塊與機筒之間不出現(xiàn)干摩擦。
c.如果增大X，則捏合段內(nèi)的Q c、Q r均增大，同時X的增大也會使捏合塊內(nèi)的C增大，這些說明捏合段的分散及分布混合能力都得到加強。但X 的增大同時又提高了捏合段的Q n ，意味著物料在捏合段內(nèi)的平均停留時間縮短，即它們承受捏合的時間縮短。從這一點上看，X的增大又將削弱捏合段的分散及分布混合能力，所以X是一個較敏感的參數(shù)。本文不主張憑改變它來提高捏合段的混煉能力。況且X不是僅屬于捏合段的操作參數(shù)，它的任何改變都必將引起螺桿其它功能段的工作特性的變化。
d.捏合塊間的錯列角B 是決定捏合段工作性能的一個關(guān)鍵參數(shù)。當0≤B≤P？m時，無軸向壓力梯度時捏合段輸送能力Qn 為正，當P？m≤B≤2P？m時Qn為負，且其值在B=P？（2m）和3P？（2m）時達到zui大[5]。因此為增強捏合段的輸送能力，B*取值為P？（2m）。
e.設(shè)計捏合段時另一個要注意的問題是其中的壓力須與和它相連的正、反向螺紋段中的壓力相匹配的問題。匹配不當會影響正常擠出（如引起加料困難、排氣口冒料和擠出波動等）。