单螺杆挤出机的介绍课件
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第挤出原理—单螺
塑料： 几转后压力升高，靠近筒壁的物料温度达到熔融点，
形成熔膜
熔池
熔池逐渐加宽
固体床宽度从宽到零
橡胶： 几转后压力升高， 靠近筒壁的物料温度达到软化点， 粘流 从外到内
产生粘弹
图6-3 熔融过程 1 螺纹推进面 2 熔池 3 熔膜 4 固体
W —螺槽宽度 X—固相宽度
9
第九页，编辑于星期五：十九点 三十六分。
假设压力只有螺槽方向有变化P=P（z），P≠P（x,y)
摩擦系数不变，符合库仑定律 F=fN 忽略重力
(3)摩擦系数假设 fb 物料与机筒间的摩擦系数 fs 物料与螺杆间的摩擦系数
固体输送过程分析（基本方程)
17
第十七页，编辑于星期五：十九点 三十六分。
2. 运动分析
求出固体输送率Q
V1=πD n
W W
e
已知上述各数值时，可以计算每转的固体输送率。
（6.3-7）
当给定固体输送率可以计算压力梯度(θ与压力梯度有关) 或改变螺杆设计
sin
1 K 2 M 2 KM 1 K2
∵θ=0，M=1 → Qs=0
∴要使θ增加，使 K、M尽可能减小→fb增 加， fs减小。
23
第二十三页，编辑于星期五：十九点 三十六分。
物理模型
在固体输送过程中，把物料看成是被压实的、没有变形的且充满螺 槽的固体塞（密度ρ不变），使物料前进的作用力主要是摩擦力，所
以该理论被称为固体摩擦理论。
16 第十六页，编辑于星期五：十九点 三十六分。
1.简化假设
(1)几何条件假设
加料段螺槽看成是等距等深的，忽略螺棱与机筒之间的间隙
(2)受力条件假设
F1 fb pWbdz F3、F4：螺棱两侧面对微元体的摩擦力
单螺杆挤出机的基本结构课件
tg t
W B c o ts e c o stc o s e
πD
i i
学习交流PPT
14
第二节 单螺杆挤出机的基本结构 螺纹展开图（i=2）
学习交流PPT
15
第二节 单螺杆挤出机的基本结构
三、螺杆结构参数 4、螺杆的安装尺寸 螺杆与机筒内壁的间隙
学习交流PPT
16
第二节 单螺杆挤出机的基本结构
塑料在普通单螺杆挤出机中的挤出过程
学习交流PPT
7
第二节 单螺杆挤出机的基本结构
二、挤压系统的组成及作用
2、作用
连续稳定地运输（固体、熔体） 熔融、塑化（固体→熔体） 混合、均化（温度、组成分布均匀） 增压—有利于排气、泵送，使制品密实
学习交流PPT
8
第二节 单螺杆挤出机的基本结构 三、螺杆结构参数
第二节 单螺杆挤出机的基本结构
三、螺杆结构参数
3、螺纹尺寸 ➢ 螺纹头数 i ➢ 螺旋升角 （ b， s， ） ➢ 螺旋线展开长度 Z （ Zb， Zs ，Z） ➢ 螺纹导程 t , 螺距 S ➢ 螺棱宽度 e —螺棱轴向宽度 e’—螺棱法向宽度，e’= e cos
学习交流PPT
13
第二节 单螺杆挤出机的基本结构 3、螺纹尺寸
560
1.6
90/25 105/25 120/25 130/25 135/25 150/25 160/25 180/25 200/25
φ90
φ10 5
φ12 0
φ13 0
φ13 5
φ15 0
φ16 0
φ18 0
φ20 0
25:1 25:1 25:1 25:1 25:1 25:1 25:1 25:1 25:1
第七章 挤出成型
一般 hs＝KD
K——常数
（hS为均化段螺槽深度）
取0.02～0.06
⑤螺距（s）螺旋角（￠）
螺距是两个相邻螺纹间的距离，螺旋角是螺旋 线与螺杆中心线垂直面之夹角。螺杆直径一定时， 螺距就决定了螺旋角或螺旋角就决定了螺距， s=πDtg￠.理论和实验证明，30º 的螺旋角最适合于细 粉状塑料；15º 左右适合子方块料；而17º 左右则适合 于球、柱状料。在计量段，根据公式推导，螺旋角 为30º 时产率最高。
螺杆的几种形式
等距不等深螺杆，等深不等距螺杆，不等深不等距螺杆
(2) 螺杆的分段及其作用
按塑料在螺杆上运转的情况可分为加料、熔化（压 缩）和均化（计量）三段，有时就称为三段式螺杆，这 种螺杆就是通用螺杆，或标准螺杆（计量螺杆），螺距 等于D。
① 加料段
加料段是自塑料入口向前延伸一段的距离，其长度 约为4—8D。在这段中，塑料依然是固体状态。 螺杆的主要作用是使塑料受热前移，向熔化段输送 物料，因而螺槽容积可以维持不变，一般做成等距等深 的。螺槽深度(H1)，一般为0.1-0.15D，螺距(S)为1一 1.5D。 另外，为使塑料有最好的输送条件，要求减少物料 与螺杆的摩擦而增大物料与料筒的切向摩擦， 为此可采取的方法有：在料筒与塑料接触的表面开 设纵向沟槽；提高螺杆表面光洁度，并在螺杆中心通水 冷却。
橡胶挤出——压出 合成纤维——螺杆挤出纺丝 塑料挤出——主要以热塑性塑料为主
二、挤出成型在聚合物加工中的地位
突出的优点 （1）塑化能力强（一台φ200挤出机产量可达 700kg/ 小时，德国φ500挤出机产量高达20t/小时.） （2）生产效率高（适于大批量生产） （3）材料适应宽（广泛应用于塑料、橡胶、合成纤 维的成型加工，也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造 粒及塑料的共混改性等） （4）产品范围大，产品形状多样（能生产管材、棒 材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材，以及中 空制品等截面形状单一的制品） 设备简单,投资少,见效快 近80 ％的塑料材料需要挤出成型，挤出设备广泛用 于塑料材料的塑化、熔体输送和泵送加压，从而成为其 他加工方法的基础。
第三章 挤出机new
三.排气原理
物料到排气段基本塑化，物料中一部分气体由于被压实自料斗逸出，由于该 段螺槽突然加深，排气口又通真空泵，压力骤降，气体排出
四.排气功能要求：排气孔下聚合物压力为零；此处聚合物完全熔融
五.其它形式排气挤出机
第三节 双螺杆挤出机
一.结构
与单螺杆挤出机相似 各部件作用也基本相同
二.分类
• 螺旋角 • 螺棱宽e • 螺距s • 螺杆外径与料筒间隙
5.材料和强度校核
材料：耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度 45号钢、氮化钢、38CrMoAl等
强度校核：可看作一端固定的悬臂梁，受扭矩、轴向力和自 重产生弯曲的影响 工作时，可不考虑自重产生的弯曲 P147
日本40t/h世界最大挤出机
2.啮合反转型
两根螺杆对称，回转方向不同，一根螺杆上物料被另一根螺棱堵 死，以近似密闭C型小室的形态向前输送。设计时将一根螺杆的 外径与另一根的根径之间留有一定间隙，以便物料通过时受强剪 切搅拌和压延作用，塑化效果好，用于加工制品
四.优点
物料停留时间短 优异的混合、塑化效果 低的比功率消耗
五.主要参数
• 突变式，螺槽深度的变化在较短的 螺杆距离内完成
4.基本参数
• 螺杆直径,指螺杆外径mm，标志挤 出机的加工能力，已系列化，30、 45、65、90、120、150、200.一 般根据制品形状、材料类型及生产 率要求确定
• 长径比，L/D,(L为有效工作部分长 度，工艺上定义为加料口中心线到 螺杆末端的长度),L/D在一定意义上 表征了挤出机的塑化能力和质量， 一般25~30
获得压缩比的方法
• 等深不等距法(压缩比大，但不宜加工，计量段易窝料) • 等距不等深法(加工方便，用得最多) • 不等距不等深法(制造复杂) • 锥形螺杆 Lc,对于结晶型材料，1D~5D；非结晶型长5~15D，占总长的50%~60%.
物料到排气段基本塑化，物料中一部分气体由于被压实自料斗逸出，由于该 段螺槽突然加深，排气口又通真空泵，压力骤降，气体排出
四.排气功能要求：排气孔下聚合物压力为零；此处聚合物完全熔融
五.其它形式排气挤出机
第三节 双螺杆挤出机
一.结构
与单螺杆挤出机相似 各部件作用也基本相同
二.分类
• 螺旋角 • 螺棱宽e • 螺距s • 螺杆外径与料筒间隙
5.材料和强度校核
材料：耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度 45号钢、氮化钢、38CrMoAl等
强度校核：可看作一端固定的悬臂梁，受扭矩、轴向力和自 重产生弯曲的影响 工作时，可不考虑自重产生的弯曲 P147
日本40t/h世界最大挤出机
2.啮合反转型
两根螺杆对称，回转方向不同，一根螺杆上物料被另一根螺棱堵 死，以近似密闭C型小室的形态向前输送。设计时将一根螺杆的 外径与另一根的根径之间留有一定间隙，以便物料通过时受强剪 切搅拌和压延作用，塑化效果好，用于加工制品
四.优点
物料停留时间短 优异的混合、塑化效果 低的比功率消耗
五.主要参数
• 突变式，螺槽深度的变化在较短的 螺杆距离内完成
4.基本参数
• 螺杆直径,指螺杆外径mm，标志挤 出机的加工能力，已系列化，30、 45、65、90、120、150、200.一 般根据制品形状、材料类型及生产 率要求确定
• 长径比，L/D,(L为有效工作部分长 度，工艺上定义为加料口中心线到 螺杆末端的长度),L/D在一定意义上 表征了挤出机的塑化能力和质量， 一般25~30
获得压缩比的方法
• 等深不等距法(压缩比大，但不宜加工，计量段易窝料) • 等距不等深法(加工方便，用得最多) • 不等距不等深法(制造复杂) • 锥形螺杆 Lc,对于结晶型材料，1D~5D；非结晶型长5~15D，占总长的50%~60%.
1-1认识单螺杆挤出机
广东轻工职业技术学院高分子教研室
221 221
开机准备
（1）物料要干燥到指定要求，是否达到预热时间。 物料要干燥到指定要求，是否达到预热时间。 （2）根据产品品种、尺寸，选定机头规格，按顺序安装机头；根据需要确 根据产品品种、尺寸，选定机头规格，按顺序安装机头； 定是否更换过滤网。 定是否更换过滤网。 （3）检查调整口模是否畅通，检查主机与辅机中心线位置关系。 检查调整口模是否畅通，检查主机与辅机中心线位置关系。 （4）检查水路、气路和各部件是否正常工作。 检查水路、气路和各部件是否正常工作。 （5）各部分达到设定温度时，对机头各衔接处的螺栓进行检查、拧紧，防 各部分达到设定温度时，对机头各衔接处的螺栓进行检查、拧紧， 止漏料。 止漏料。 （6）检查加料斗，不得有异物存在，尤其是金属和其它坚硬杂物。 检查加料斗，不得有异物存在，尤其是金属和其它坚硬杂物。 （7）清理操作现场，保持主机、辅机、操作台及相关物品有序整洁。 清理操作现场，保持主机、辅机、操作台及相关物品有序整洁。 （8）整机各部位都达到预设温度后，稳定30分钟左右再投料试车。 整机各部位都达到预设温度后，稳定30分钟左右再投料试车 分钟左右再投料试车。 （9）启动运转设备，速度由慢到快，检查运转是否正常，观察仪表工作状 启动运转设备，速度由慢到快，检查运转是否正常， 态。
项目1 项目1：单螺杆挤出机造粒
广东轻工职业技术学院轻化系高分子教研室
单螺杆结构展示与理解
这是螺杆
广东轻工职业技术学院高分子教研室 21
单螺杆结构展示与理解
广东轻工职业技术学院高分子教研室
31
单螺杆结构展示与理解
机筒结构
广东轻工职业技术学院高分子教研室 41
螺杆怎样工作呢？
广东轻工职业技术学院高分子教研室
221 221
开机准备
（1）物料要干燥到指定要求，是否达到预热时间。 物料要干燥到指定要求，是否达到预热时间。 （2）根据产品品种、尺寸，选定机头规格，按顺序安装机头；根据需要确 根据产品品种、尺寸，选定机头规格，按顺序安装机头； 定是否更换过滤网。 定是否更换过滤网。 （3）检查调整口模是否畅通，检查主机与辅机中心线位置关系。 检查调整口模是否畅通，检查主机与辅机中心线位置关系。 （4）检查水路、气路和各部件是否正常工作。 检查水路、气路和各部件是否正常工作。 （5）各部分达到设定温度时，对机头各衔接处的螺栓进行检查、拧紧，防 各部分达到设定温度时，对机头各衔接处的螺栓进行检查、拧紧， 止漏料。 止漏料。 （6）检查加料斗，不得有异物存在，尤其是金属和其它坚硬杂物。 检查加料斗，不得有异物存在，尤其是金属和其它坚硬杂物。 （7）清理操作现场，保持主机、辅机、操作台及相关物品有序整洁。 清理操作现场，保持主机、辅机、操作台及相关物品有序整洁。 （8）整机各部位都达到预设温度后，稳定30分钟左右再投料试车。 整机各部位都达到预设温度后，稳定30分钟左右再投料试车 分钟左右再投料试车。 （9）启动运转设备，速度由慢到快，检查运转是否正常，观察仪表工作状 启动运转设备，速度由慢到快，检查运转是否正常， 态。
项目1 项目1：单螺杆挤出机造粒
广东轻工职业技术学院轻化系高分子教研室
单螺杆结构展示与理解
这是螺杆
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单螺杆结构展示与理解
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31
单螺杆结构展示与理解
机筒结构
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螺杆怎样工作呢？
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单螺杆挤出机的介绍PPT课件
a.加料段--低温输送。
为加大输送能力，不希望加料段温度升得过高， 相反有时要冷却；
b.压缩段和计量段—高温熔融。
为了促使物料熔融，均化，物料要升到较高的温 度。
为了便于物料的容易加入、输送、熔融、均化以 及在低温下挤出，获得高质量、高产量的制品，每 一种物料的挤出过程应有一条合适的温度轮廓曲线 。
1）绝对流率（流量，产量）
用Q表示，为每小时公斤。
2）比流率
用每转的流率 Q/n表示。后者更能反映挤 压系统性能，应当作为比较挤压系统性能 的标准。
30
3）影响流率的因素
a.机头的阻力 b.螺杆、料筒的设计 c.螺杆转数 d.加热冷却系统 e.物料的性质等。
31
4、能量（功率）
1）能量平衡
若从能量的观点来观察挤出过程，就有一 个能量平衡问题。
7 2019年10月25日星期五
• 2)外热、内热的作用，物料熔融 同时，在料筒外热和螺杆、料筒对物料的混合
、剪切作用所产生的内摩擦热的作用下，塑料的 温度逐渐升高。对于常规三段全螺纹螺杆来说， 大约在压缩段的三分之一处，与料筒壁相接触的 某一点的塑料温度达到粘流温度，开始熔融。
• 3）物料全部熔融，变为粘流态
热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。 4 控制系统：控制挤出机的拖动电机、按所需的功率、速
度运行，检测、控制温度、压力等参数，完成对制品的质 量控制，使其满足工艺要求。
20
单螺杆挤出机
传动装置
加料装置
机筒
螺杆
单螺杆挤出机结构示意图
1-机座 2-电动机 3-传动装置 4-料斗 5-料斗冷却区 6-机筒 7-料筒加热器 8-热点偶控温点 9-螺杆 10- 过滤网及多孔板 11-机头加热器 12-机头 13-挤出物
为加大输送能力，不希望加料段温度升得过高， 相反有时要冷却；
b.压缩段和计量段—高温熔融。
为了促使物料熔融，均化，物料要升到较高的温 度。
为了便于物料的容易加入、输送、熔融、均化以 及在低温下挤出，获得高质量、高产量的制品，每 一种物料的挤出过程应有一条合适的温度轮廓曲线 。
1）绝对流率（流量，产量）
用Q表示，为每小时公斤。
2）比流率
用每转的流率 Q/n表示。后者更能反映挤 压系统性能，应当作为比较挤压系统性能 的标准。
30
3）影响流率的因素
a.机头的阻力 b.螺杆、料筒的设计 c.螺杆转数 d.加热冷却系统 e.物料的性质等。
31
4、能量（功率）
1）能量平衡
若从能量的观点来观察挤出过程，就有一 个能量平衡问题。
7 2019年10月25日星期五
• 2)外热、内热的作用，物料熔融 同时，在料筒外热和螺杆、料筒对物料的混合
、剪切作用所产生的内摩擦热的作用下，塑料的 温度逐渐升高。对于常规三段全螺纹螺杆来说， 大约在压缩段的三分之一处，与料筒壁相接触的 某一点的塑料温度达到粘流温度，开始熔融。
• 3）物料全部熔融，变为粘流态
热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。 4 控制系统：控制挤出机的拖动电机、按所需的功率、速
度运行，检测、控制温度、压力等参数，完成对制品的质 量控制，使其满足工艺要求。
20
单螺杆挤出机
传动装置
加料装置
机筒
螺杆
单螺杆挤出机结构示意图
1-机座 2-电动机 3-传动装置 4-料斗 5-料斗冷却区 6-机筒 7-料筒加热器 8-热点偶控温点 9-螺杆 10- 过滤网及多孔板 11-机头加热器 12-机头 13-挤出物
螺杆挤出机
一、单螺杆挤出机纳基本结构在塑料挤出机中，最基本和最通用的是单螺杆挤出机。
其基本结构如图6—1所示。
主要包:低传动、加料装盟、料筒、照扦、机头与口模等五部分。
(一)传动部分通常由电动机、减速箱和抽承等组成。
在挤出过稍中，要求螺杆转速稳定，不随螺杆负荷的变化而变化，以保证制品质量均匀一致。
但在不向的场合下，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。
为此，传动部分一殷采用交流整流子电动机、直流电动机等装置，以达无级变速，一舶绍杆转速为10一100转／分。
(二)加料装置供料一般多采用粒料，也可采用带状料或粉料。
装料设备通常都使用锥形加料斗，其容积至少应能容纳一小时的用料。
料斗底部有截断装置，以便调整和切断料流，料斗侧面有视孔和标定计量的装置。
有些料斗并带有可防止原料从空气中吸收水分朗真空(减压)装置或加热装置，有些料斗有搅拌器，并能自动上料或加料。
(三)料简为一金属圆筒，一般用耐温耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐的合余钢或内衬合金钢的复合钢管制成。
一般料筒的长度为其直径的15—30倍，其长度以使物料得到充分加热和塑化均匀为原则。
料筒应有足够厚度、刚度。
内壁应光滑，有些料简则刻有各种沟槽，以增大与塑料的摩擦力。
在料筒外部附有用电阻、电感或其它方式加热的加热器、温度自控装置及冷却(风冷或水冷等)系统。
(四)螺杆螺杆是挤出机最主要部件，它直接关系到挤出机的应用范围和生产率。
通过螺杆的转动对塑料产生挤压作用，塑料在料简中才能产生移动、增压和从摩擦取得部分热量，塑料在移动过程中并得到混合和塑化，粘流态的熔体在被压实而流经口模时，取得所需形状而成型。
与料筒一样，螺杆也是用高强度、耐热和耐腐蚀的合金钢制成。
由于塑料品种很多，性质各异；因此为适应加工不同塑料的需要，螺杆种类很多，结构上也有些差别，以便能对塑料产生较大的输送、挤压、混合和塑化作用。
困6—2为几种较常螺杆。
表示螺杆结构特征的基本参数有直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等。
第五章螺杆挤出机
2.组成与分类
挤出机的传动装置主要由电机、减速机和变速机构所组成。 挤出机的传动方式颇多，基本有以下几种。
１.感应电动机－机械变速（主要用于橡胶挤出机）
电动机不能变速，由机械变速装置实现变速。 齿轮减速箱（有级，橡胶挤出机常用） 机械变速装置 无级变速器 （较少采用）
２.交流整流子电动机无级变速
常用调速范围为1：3
4.销钉冷喂料挤出机 在对挤出技术的不断探索中， 美国的 E n i r o ya l 公司作出了一大 贡献， 即 2 0世纪 6 0年代后期和9 0年代初开始了销钉技术的研究， 将 销钉从机筒圆周方向径向插入螺杆螺纹槽中， 将流动的胶料迚行剪切和 搅拌。胶料变成熔体以低剪切速率在螺杆螺纹中流动， 逐渐形成连续的 粘流体， 这样便破坏了胶料在挤出过程中的层流和结块现象， 打破了胶 块， 达到了胶料塑化好、 胶温低和节能的效果 ， 简化了生产工艺。1 9 7 9年该项技术在美国获得了专利。 销钉式冷喂料挤出机的出现， 使冷喂 料挤出机技术得到了很大的发展和提高。这种挤出机不仅在螺杆结构上 有了较大改迚， 而且由于在机筒上增加了销钉， 使其对胶料的塑化性能、 挤出制品的致密性、 挤出量都有很大的提高， 幵且排胶温度较低， 可满 足多种生产工艺的挤出要求，同时由于改迚了螺杆结构， 使其驱动功率 下降，单位能耗明显降低。由于其具有塑化性能好、 排胶温度低、 挤出 量大的特点， 在橡胶工业生产中得到了越来越广泛的应用。
３.直流电动机无级调速
调速范围一般在1：10以上，是目前国内外采用最广泛的变速电动机，也是 挤出机采用最多的电动机。 ４.电磁调速交流异步电动机（滑差电机）
调速比：1：5和1：10两种，要配备稳压装置，否则，由于受外电网干扰， 准确性差。
５.液压马达无级调速 传动特性软，可起过载保护作用；体积小。但制造精度要求很高，这在一 定程度上限制了它在挤出机上的应用。
2 单螺杆挤出机介绍
单螺杆挤出机的挤出过程
2.1.3.1 聚合物的三态变化
图2-5
聚合物三态变化图
31/102
图2-6
常规全螺纹螺杆的三个职能区
32/102
（1）加料段
功能主要是对塑料进行 压实和输送。
33/102
（2）熔融段或压缩段
是使塑料进一步压实和 塑化。
34/102
（3）计量段 塑料进入计量段后将进 一步塑化和均匀化，并使之 定压、定量和定温地从挤出 机头挤出。
2 单螺杆挤出机
1/102
2.1 概 述
挤出成型亦称挤压成型， 它是将物料加热熔融成粘流态， 借助螺杆的挤压作用，推动粘 流态的物料，使其通过口模而 成为截面与口模形状相仿的连 续体的一种成型方法。 所采用的设备称为挤出机。
2/102
塑料原料
加热 挤出机
塑料熔体 定型
加压
挤塑模具（机头）
初始形状的连续体
8/102
传动系统
其作用驱动螺杆，保证螺 杆在工作过程中所需要的扭矩 和转速。
9/102
加热冷却系统 它保证塑料和挤压系统在 成型加工中的温度控制要求。
10/102
加料系统
主要由料斗和自动上料装 置等组成。其作用是向挤压系 统稳定且（2）辅机
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 机头 定型装置 冷却装置 牵引装置 切割装置 卷取装置 堆放装置
28/102
④螺纹螺距：用S表示 ⑤螺纹升角：用φ表示 ⑥螺纹头数：用P表示 ⑦螺槽轴向宽度：用B表示 B=S-b ⑧螺棱的轴向宽度：用b表示 ⑨螺槽的法向宽度：用W表示 ⑩螺棱的法向宽度：用e表示 11 螺纹外径与机筒内壁之间隙：用δ表示
29/102
φ
图2-4
单螺杆挤出机设计课件
冷却系统设计
根据生产工艺要求设计冷却系统，如风冷、水冷 等，确保设备正常运行和产品质量。
01
单螺杆挤出机的材 料选择
螺杆材料
耐热性
耐腐蚀性
螺杆需要在高温下工作，因此需要选 择耐热性好的材料，如镍基合金、钛 合金等。
螺杆需要承受多种化学物质的腐蚀， 因此需要选择耐腐蚀性好的材料，如 不锈钢、镍基合金等。
设备维护与保养
为了确保单螺杆挤出机的长期稳定运 行和提高生产效率，需要定期进行设 备的维护和保养。对关键部件进行定 期检查、清洗、更换和维修，可以保 证设备的正常运行和使用寿命，降低 故障率和停机时间，提高生产效率和 经济效益。
维护与保养建议
制定维护与保养计划
培训操作人员
选择优质备件
建立设备档案
根据单螺杆挤出机的运行情况 和生产需求，制定合理的维护 与保养计划，包括定期检查、 清洗、更换和维修等任务，确 保设备的正常运行和使用寿命 。
详细描述
温度控制失灵的原因可能是温控器故障、加热元件损坏或热电偶接触不良等。解 决方案包括定期检查温控器和加热元件的工作状态、及时更换损坏的元件、定期 清洁热电偶等。
生产效率低下问题
总结词
生产效率低下是单螺杆挤出机常见的 问题之一，可能导致生产成本增加。
详细描述
造成生产效率低下的原因可能是设备 老化、工艺参数设置不当、操作人员 技能不足等。解决方案包括定期维护 和保养设备、优化工艺参数、加强操 作人员的培训等。
01
单螺杆挤出机的常 见问题与解决方案
螺杆磨损问题
总结词
螺杆是单螺杆挤出机的核心部件，其磨损会影响挤出机的性能和使用寿命。
详细描述
随着使用时间的增长，螺杆的表面会逐渐磨损，导致其直径减小，从而影响挤 出压力和产量。解决方案包括定期检查螺杆的磨损情况，及时更换磨损严重的 螺杆，以及优化工艺参数以减轻磨损。
根据生产工艺要求设计冷却系统，如风冷、水冷 等，确保设备正常运行和产品质量。
01
单螺杆挤出机的材 料选择
螺杆材料
耐热性
耐腐蚀性
螺杆需要在高温下工作，因此需要选 择耐热性好的材料，如镍基合金、钛 合金等。
螺杆需要承受多种化学物质的腐蚀， 因此需要选择耐腐蚀性好的材料，如 不锈钢、镍基合金等。
设备维护与保养
为了确保单螺杆挤出机的长期稳定运 行和提高生产效率，需要定期进行设 备的维护和保养。对关键部件进行定 期检查、清洗、更换和维修，可以保 证设备的正常运行和使用寿命，降低 故障率和停机时间，提高生产效率和 经济效益。
维护与保养建议
制定维护与保养计划
培训操作人员
选择优质备件
建立设备档案
根据单螺杆挤出机的运行情况 和生产需求，制定合理的维护 与保养计划，包括定期检查、 清洗、更换和维修等任务，确 保设备的正常运行和使用寿命 。
详细描述
温度控制失灵的原因可能是温控器故障、加热元件损坏或热电偶接触不良等。解 决方案包括定期检查温控器和加热元件的工作状态、及时更换损坏的元件、定期 清洁热电偶等。
生产效率低下问题
总结词
生产效率低下是单螺杆挤出机常见的 问题之一，可能导致生产成本增加。
详细描述
造成生产效率低下的原因可能是设备 老化、工艺参数设置不当、操作人员 技能不足等。解决方案包括定期维护 和保养设备、优化工艺参数、加强操 作人员的培训等。
01
单螺杆挤出机的常 见问题与解决方案
螺杆磨损问题
总结词
螺杆是单螺杆挤出机的核心部件，其磨损会影响挤出机的性能和使用寿命。
详细描述
随着使用时间的增长，螺杆的表面会逐渐磨损，导致其直径减小，从而影响挤 出压力和产量。解决方案包括定期检查螺杆的磨损情况，及时更换磨损严重的 螺杆，以及优化工艺参数以减轻磨损。
单螺杆挤出机
Ds—螺杆根径
D —螺杆平均直 L2—压缩段长度 L3—均化段长度
螺杆长径比 L/D
2、螺槽尺寸
宽度：B—螺槽轴向宽度
W—螺槽法向宽度
深度：H1（h1）—加料段深度
H2（h2）—压缩段深度 H3（h3）—均化段深度
压缩比ε ：加料段第一个螺槽容积与均化段 最
基本原理： 在熔融区内设法把固体物料和熔融物 料分开，防止固体床破裂而产生不均匀 的固体碎块，加速固态物料融化，并能 稳定已熔化的熔体流。 特点: 相当于增加了L3长度，减少温度、 压力波动，产品质量、产量明显提高。 （20%~30%） (h3取1.4~1.6倍)
熔体槽
固体槽
突变
渐变
单螺杆挤出机
• • • • • 单螺杆挤出机的总体认识 熔融机理 熔体输送及口模特性 加热冷却及温度控制 新型单螺杆挤出机
单螺杆挤出机总体认识
单螺杆挤出机的基本结构
一、单螺杆挤出机的结构 二、挤压系统的组成及作用 三、螺杆结构参数
单螺杆挤出机的基本结构 一、单螺杆挤出机的结构
传动与控制系统 挤压系统
加热、冷却系统
二、挤压系统的组成及作用
1、组成：
加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等
塑料在普通单螺杆挤出机中的挤出过程
2、作用
连续稳定地运输（固体、熔体） 熔融、塑化（固体→熔体） 混合、均化（温度、组成分布均匀） 增压—有利于排气、泵送，使制品密实
三、螺杆结构参数
Db
Ds
1、规格尺寸
螺杆直径D：Db—螺杆外径
熔融机理
物料以固状进入螺槽后，被螺杆的旋转 运动压实，从而形成固体床。固体床中与 加热料筒表面接触的固体粒子首先熔化并 在料筒表面形成一层熔体膜。熔体膜达到 一定厚度后由于机筒的拖拽作用而积存在 螺杆推进面一侧。随着固体床的宽度的减 小，积存的熔体膜形成一个熔体池。当固 体床全部消失时，熔化结束。
新型单螺杆挤出机PPT课件
（2）类型
直接抽气式：直接从套筒上抽气孔抽气。结构简单， 制造方便，但第一阶调压装置难于安排；
旁路式：开设旁路，设反向螺纹，料进入旁路进入排 气段，旁路布置调压阀方便，但结构复杂，制造麻烦， 且筒上加热圈布置困难。
中空式：反向螺纹加内部中空通道，制造困难，适用于 大型排气式挤出机。
尾部排气式:气体从螺杆中心扎到尾部排出.加 工复杂,且螺杆冷却受限制.
产量提高３０％。
参数：销钉直径、数量、排列方式、设置位置及 方向等见表2-3-6
（三）屏障型螺杆
出料槽
进料槽
结构特点：屏障段和普通螺杆结合 工作原理：熔体经这屏障时，小的固体颗粒在剪切
中升温熔化，大的被阻止在输入槽中，直至熔化， 保证输出均匀，输出前固分离。
屏障间隙
（四）DIS螺杆
进料槽
分流孔
a. 固体床易破碎：在常规三段螺杆中，当固体床宽度减 少至它的初始宽度的10%时。其物理性质极不稳定，固 体床易解体，形成固体碎片。
新型螺杆的设计
b. 固体碎片被融体所包围，不能直接获得外部热量，传 热慢
固体碎片混到已熔的塑料中，为熔体所包围，不能直接 与料筒壁接触而获得外部加热器的热量，只能从包围它 们的熔体中获得热量。由于熔融聚合物传热性能很差， 完全将这些碎片熔融将是很困难的，也是很慢的。
上常用的方法就是：1）加大长径比；2）提高螺杆转数； 3）加大均化段的螺槽深度等。 这些措施无疑取得了一定的成效，但成效有限，因为采 取上述措施并没有从根本上改变常规螺杆所存在的固有 缺点，这就促使人们突破常规全螺纹的形式，探索创造 新的螺杆结构。
新型螺杆的设计
4.2 几种常见的新型螺杆 针对常规螺杆存在的问题，对挤出过程进行了深入的研
第四章-螺杆挤出机-1(新)PPT课件
一台挤出机的生产率、塑化质量、填加物的 分散性、熔体温度、动力消耗等，主要决定 于螺杆的性能。
.
53
（一）常规螺杆 一、评价螺杆的标准及设计时应考虑的因素 1、评价螺杆质量的标准有： ①塑化质量 一根螺杆必须能生产出合乎质量要
求的制品。即制品：
A、具有合乎要求的各种性能。具有合乎规定的物 理、化学、力学、电学性能；
擦系数是随温度而变化的。
.
37
3.2.4 均化段的熔体输送理论
熔体输送理论亦称流体动力学理论，是研究 在单螺杆计量段如何保证物料的彻底塑化， 并使之能定压、定量和定温地从机头挤出， 以获得稳定的产量和高质量的挤出制品。
.
38
3.2.4. 五个基本假设
假设机筒旋转， 螺杆相对静止,机 筒以原来螺杆相 反方向运动，将 螺槽展开如图221
橡胶挤出成型：胎面、内胎、胶管
合成纤维：螺杆挤出熔融纺丝、溶液纺丝
挤出成型是高聚物加工领域中生产率高、适应性强、 用途广泛、所占比重最大的加工方法。
.
3
挤出还可用于塑料染色、混炼、塑化 造粒、共混改性等。以挤出为基础，配合 吹胀和双轴拉伸：吹塑薄膜和拉幅薄膜。
.
4
.
5
.
6
.
7
.
8
PVC管生产线
正流流量
逆流流量
漏流流量
式中：η1和η2——分别是螺槽中和螺杆和机筒间隙 中物料的粘度
p——机头压力
.
44
3.2.4.4 螺杆特性曲线
生产率公式可写成
A、B、C仅与螺杆的结构参数有关，对于给 定的螺杆为常数。
温度和螺杆转速恒定不变时， η1和η2可看作 常数，式（2-62）为直线方程，如对同一螺杆不 同的n作Q-p图，可作出图2-27的螺杆特性曲线。
.
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（一）常规螺杆 一、评价螺杆的标准及设计时应考虑的因素 1、评价螺杆质量的标准有： ①塑化质量 一根螺杆必须能生产出合乎质量要
求的制品。即制品：
A、具有合乎要求的各种性能。具有合乎规定的物 理、化学、力学、电学性能；
擦系数是随温度而变化的。
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3.2.4 均化段的熔体输送理论
熔体输送理论亦称流体动力学理论，是研究 在单螺杆计量段如何保证物料的彻底塑化， 并使之能定压、定量和定温地从机头挤出， 以获得稳定的产量和高质量的挤出制品。
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3.2.4. 五个基本假设
假设机筒旋转， 螺杆相对静止,机 筒以原来螺杆相 反方向运动，将 螺槽展开如图221
橡胶挤出成型：胎面、内胎、胶管
合成纤维：螺杆挤出熔融纺丝、溶液纺丝
挤出成型是高聚物加工领域中生产率高、适应性强、 用途广泛、所占比重最大的加工方法。
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挤出还可用于塑料染色、混炼、塑化 造粒、共混改性等。以挤出为基础，配合 吹胀和双轴拉伸：吹塑薄膜和拉幅薄膜。
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PVC管生产线
正流流量
逆流流量
漏流流量
式中：η1和η2——分别是螺槽中和螺杆和机筒间隙 中物料的粘度
p——机头压力
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3.2.4.4 螺杆特性曲线
生产率公式可写成
A、B、C仅与螺杆的结构参数有关，对于给 定的螺杆为常数。
温度和螺杆转速恒定不变时， η1和η2可看作 常数，式（2-62）为直线方程，如对同一螺杆不 同的n作Q-p图，可作出图2-27的螺杆特性曲线。
单螺杆挤出机
第二章 第六节 挤压设备
二、单螺杆挤出机 • 单螺杆挤出机结构 • 压缩熔融机理 • 加热冷却及温度控制 • 新型单螺杆挤出机 • 操作过程
单螺杆挤出机的基本结构 一、单螺杆挤出机的结构
传动与控制系统 挤压系统
加热、冷却系统
二、挤压系统的组成及作用
1、组成：
加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等
塑料在普通单螺杆挤出机中的挤出过程
3、能耗
☆ 能量平衡
• 为了使加入的物料熔融呈粘流态，必须供给热能；为使物料 压实，充满螺槽并通过阻力元件，物料必须在螺杆轴线某些 位置建立起压力，即必须供给压力能；为了使各组分进行分 布混合和分散混合，必须提供剪切机械能。
• 热能、压力能和剪切能是由加热器的电能和驱动螺杆的机械 能转化而来。这些能量的一部分为熔融物料、成型制品所利 用。其余部分作为热损失而损失掉。 • 双螺杆挤出过程中机械能和加热器提供的热能不但与双螺杆 挤出机的类型有关，还与螺杆构型和不同的螺杆区段有关。
☆ 混炼元件
• 混合元件：齿形混合盘由带齿的两组盘组成，是 混合元件的一种。还有销钉段、反螺纹段等元件 。主要起搅乱物料流的作用，使物料均化。
销钉型
反螺纹型
☆ 混炼元件
• 捏合元件：主要就是捏合块，是由截面相同但安装 时错开一定角度的一组块所组成。随着螺杆的转动 ，物料被挤入捏合块与机筒内壁之间的空腔且随着 两捏合块的啮合，空腔由大变小，再由小变大，物 料受到反复的剪切、膨胀、挤压，从而加速和改善 了物料的塑化过程，提高了塑化质量。
• 从能量的观点来分析。挤出过程有一个热平衡问
题。加热器供给的热和摩擦剪切而产生的摩擦热 一部分用于产生物态的变化，另一部分损失掉了。 尽管影响这一平衡的因素很多，但在稳定挤出的 条件下，这一平衡总是应当维持的。 • 物料与螺杆摩擦力大于物料与机筒摩擦力，则发 生共转，油份越多，这种趋势越明显，可以筒内 壁开沟槽
二、单螺杆挤出机 • 单螺杆挤出机结构 • 压缩熔融机理 • 加热冷却及温度控制 • 新型单螺杆挤出机 • 操作过程
单螺杆挤出机的基本结构 一、单螺杆挤出机的结构
传动与控制系统 挤压系统
加热、冷却系统
二、挤压系统的组成及作用
1、组成：
加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等
塑料在普通单螺杆挤出机中的挤出过程
3、能耗
☆ 能量平衡
• 为了使加入的物料熔融呈粘流态，必须供给热能；为使物料 压实，充满螺槽并通过阻力元件，物料必须在螺杆轴线某些 位置建立起压力，即必须供给压力能；为了使各组分进行分 布混合和分散混合，必须提供剪切机械能。
• 热能、压力能和剪切能是由加热器的电能和驱动螺杆的机械 能转化而来。这些能量的一部分为熔融物料、成型制品所利 用。其余部分作为热损失而损失掉。 • 双螺杆挤出过程中机械能和加热器提供的热能不但与双螺杆 挤出机的类型有关，还与螺杆构型和不同的螺杆区段有关。
☆ 混炼元件
• 混合元件：齿形混合盘由带齿的两组盘组成，是 混合元件的一种。还有销钉段、反螺纹段等元件 。主要起搅乱物料流的作用，使物料均化。
销钉型
反螺纹型
☆ 混炼元件
• 捏合元件：主要就是捏合块，是由截面相同但安装 时错开一定角度的一组块所组成。随着螺杆的转动 ，物料被挤入捏合块与机筒内壁之间的空腔且随着 两捏合块的啮合，空腔由大变小，再由小变大，物 料受到反复的剪切、膨胀、挤压，从而加速和改善 了物料的塑化过程，提高了塑化质量。
• 从能量的观点来分析。挤出过程有一个热平衡问
题。加热器供给的热和摩擦剪切而产生的摩擦热 一部分用于产生物态的变化，另一部分损失掉了。 尽管影响这一平衡的因素很多，但在稳定挤出的 条件下，这一平衡总是应当维持的。 • 物料与螺杆摩擦力大于物料与机筒摩擦力，则发 生共转，油份越多，这种趋势越明显，可以筒内 壁开沟槽
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三种物理状态将发生相互转化。
塑料的成型加工（压制、压延、
挤出、注射等）是在粘流态下进
行的。
2020年6月8日星期一
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• 塑料由料斗进入料筒后，随着螺杆的旋转而被逐 渐推向机头方向。
• 1、加料段——输送并开始压实物料
螺槽为松散的固体粒子（或粉末）所充满，物 料开始被压实。
• 2、压缩段
机组。
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4 挤出机的分类
• 挤出机的分类：随着挤出机用途的增加，出现了各 种挤出机，分类方法很多。
• 1、 按螺杆数目的多少，可以分为单螺杆挤出机、 双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。
• 2、 根据功能，分为排气挤出机、混炼式挤出机和 超高分子量挤出机等
2020年6月8日星期一
• 加热冷却系统：其功用是通过对料筒（或螺杆）进行 加热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温度范围内 完成。
• 控制系统：控制挤出机的拖动电机、按所需的功率、 速度运行，检测、控制温度、压力等参数，完成对制 品的质量控制，使其满足工艺要求。
2020年6月8日星期一
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• 2、辅机 • 机头（口模）：它是制品成型的主要部件，熔融塑料
行机构组成。
• 控制挤出机的主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油 （汽）缸和其它各种执行机构按所需的功率、速度和运 动轨迹，使其满足工艺要求并保证其协调运行。
• 检测、控制主辅机的温度、压力、流量，完成对制品的 质量控制，最终实现对整个挤出机组的自动控制和对产 品质量的控制。
• 我们一般称由以上各部分组成的挤出装置为挤出
第四章 螺杆挤出机
4.1 概述 4.2 单螺杆挤出机 4.3 双螺杆挤出机 4.4 挤出联动线
2020年6月8日星期一
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1
4.1 概 述
• 挤出成型是塑料成型加工的重要成型方法之一。 大部分热塑性塑料和橡胶都能用此法进行加工。
• 用挤出成型生产的产品广泛地应用于人民生活以 及农业、建筑业、石油化工、机械制造、国防等 工业部门。
• 1)由于阻力,物料被压实 由于螺槽逐渐变浅，以及滤网、分流板和机头的阻力，
在塑料中形成了很高的压力，把物料压得很密实。
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• 2)外热、内热的作用，物料熔融 同时，在料筒外热和螺杆、料筒对物料的混合、剪切作
用所产生的内摩擦热的作用下，塑料的温度逐渐升高。对 于常规三段全螺纹螺杆来说，大约在压缩段的三分之一处， 与料筒壁相接触的某一点的塑料温度达到粘流温度，开始 熔融。
通过它获得一定的几何截面和尺寸。在挤出成型过程 中起决定性的作用。
• 定型装置：它的作用是将从机头中挤出的塑料的既定 形状稳定下来．并对其进行精整，从而得到更为精确 的截面形状、尺寸和光亮的表面。通常采用冷却和加 压的方法达到这一目的。
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• 冷却装置：由定型装置出来的塑料在此得到充分的 冷却，获得最终的形状和尺寸。
• 牵引装置：其作用为均匀地牵引制品。并对制品的 截面尺寸进行控制，使挤出过程稳定地进行。
• 切割装置：将连续挤出的制品切割成所需要的规格 （一定的长度和宽度）。
• 堆放及卷取装置：硬制品的码放及软制品的收卷。
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• 3、控制系统（检测和控制） • 挤出机组的控制系统：它由各种电器、仪表和执
• 挤出成型在挤出机上进行，挤出机是塑料成型加 工机械的重要机台之一。
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挤出成型 ?——物料从挤出机中通过加热、混合、 加压，以流动状态连续通过口模成型。
产品：管材、薄膜、板材、片材、棒材、异型材、 电线电缆包覆物、单丝、撕裂膜、打包带、网
设备：
单螺杆挤出机 挤出机
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• 3、 按螺杆的有无：可分为螺杆挤出机和无螺杆挤出 机（柱塞式挤出机）；
• 4、 按螺杆在空间的位置：可分为卧式挤出机和立式 挤出机。
• 4、机头---成型、定型
口模是个成型部件，物料通过它便获得一定截面的 几何形状和尺寸。再经过冷却定型和其它工序，就 得到成型好的制品。
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工作原理
• 挤出过程是这样进行的：将塑料加热，使之呈粘 流状态，在加压的情况下，使之通过具有一定形 状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体， 然后通过冷却，使其具有一定几何形状和尺寸的 塑料由粘流态变为高弹态，最后冷却定型为玻璃 态，得到所需要的制品。（玻璃态——粘流态— —高弹态——玻璃态）
双螺杆挤出机
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单螺杆挤出机
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1 挤出成型的特点
与其它成型方法相比，挤出成型有下述特点： • 1、 生产过程是连续的，因而其产品都是连续
的；——可连续化生产。 • 2、 生产效率高,一台φ200挤出机700kg/小
时，德国φ500挤出机20t/小时 • 3、 应用范围广，能生产管材、棒材、板材、薄
• 3）物料全部熔融，变为粘流态 随着物料的向前输送，熔融的物料量逐渐增多。而未熔
融的物料量逐渐减少，大约在压缩段的结束处，全部物料 熔融而转变为粘流态，但这时各点的温度尚不很均匀。
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• 3、均化段---均化、挤出
经过均化段的均化作用就比较均匀了，最后螺杆将 熔融物料定量、定压、定温地挤入机头。
膜、单丝、电线、电缆、异型材，以及中空制品 等； • 4、 投资少，收效快 • 5、 结构简单，易操作。
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2 挤出过程及工作原理挤出过程源自塑料之所以能进行成型加工，
是由其内在依据所决定的。由高
分子物理学得知，高聚物一般存
在着玻璃态、高弹态和粘流态三
种物理状态，在一定条件下，这
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PPT学习交流
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3 挤出机及其机组的组成
• 1、主机（挤出机） • 挤压系统：主要由料筒和螺杆组成。塑料通过挤
压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所 建立的压力下，被螺杆连续地定压定量定温地挤 出机头。
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• 传动系统：它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。