双螺杆挤出机螺杆特性及其应用
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证精 确 的相位 差 ， 防止螺 杆 间 的 干涉 现象 。２根 交 织在 一起 ， 相互 不 干 涉 的 螺杆 装 入 机 器 后 ， 杆 轴 螺 端 与传动 箱齿 轮轴 输 出端 的 花键 齿 位 不 一 定 刚好 相配， 采用 了上 述 自清 洁度高 的螺 纹截 面形状 后 ， ２ 根螺 杆 的活动 间隙ｑ ４ ， ｔ ，远远 不能 满足 二者 的联接 ￣ 圆周方 向齿 位 差 异 的 调 节 。有 效 的 办 法 是 转 动 １
ｒ ， ＿
的导程 ， 以增加 推 进力 ， 减少 溢料 。 了提高 产 量 ， 为 往往 不是用 增大导程 而是采 用增 加螺纹 深度 ， 提高
转速等技 术 。 为摩 擦 力 ， 碍 物料 前 进 ， Ｆ 阻 因此 应
１ 挤 出工作 分 析
双螺杆 挤 出机靠螺套 推进物 料 、 合块混 炼物 捏 料 。螺 套推进 物 料 的效 率 和混 炼 捏合 的质 量是 衡 量螺 杆性 能的重 要 指标 之 一 。挤 出机 螺 套 在机 筒 中推 进物料 的原 理 类 似 于拧 在 螺栓 上 的螺 母 。将
螺栓 比作 螺杆 ， 螺母 比作 物料 。当螺 栓转 动 时 ， 把
一
种 情况是 螺母 随螺栓一 起转 动而不前 进或后 退 ；
另 一种情况 是控 制螺母不 旋转 ， 则旋转 的螺栓会 带
动 螺母 向前 或 向后 运动 。螺杆在 机筒 里旋转 时 ， 机 筒 表面与 物料 的摩 擦力产 生使 物料前进 的力 ， 图 如
Ｔ 螺纹的导程； 一 严 机简与物料 的摩擦力； 一物料前进 力；wk.baidu.comＦ１
为 ２根螺套 交织在 一起 ， 接触部位 形成 一条连 续的
Ｆ２ 一物料对螺杆表 面正压力 ；Ｄ 一螺杆周长 ７ ｒ
具有均匀缝隙的空间曲线 ， 随着二者 的同步旋转，
这条 空间 曲线随之 移动 ， 成 ２根螺杆 之间 的 自制 形 作用 。在推料 的 同时 相 互将 对 方 螺纹 表 面 的粘 料
・
应用 研 究 ・
杨华 明
双螺 杆挤 出机螺 杆 特性及其 应用
７ １
螺纹截 面形 状 是保 证 自清 作 用 的基 本 条 件 。正 确 的螺纹 截 面随螺 纹 的螺距 、 直径 、 中心距 、 头数 的不 同而异 。根 据其 啮合 原理 ， 计算 出螺 纹截 面轴 向和 法 向截 面方 程和 坐 标 ， 出样板 和专 用 刀 具 ， 加 制 来
７ ０
２ １ 年 ５月 中国制 造业信 息化 ０１
第４ ０卷
第 ９期
双 螺 杆 挤 出 机 螺 杆 特 性 及 其 应 用
杨 华 明
（ 四川信 息职业技 术学 院 机 电工程 系 ， 四川 广元
６ ８１ ） ２ ０ ７
摘要 ： 阐述 了双螺杆挤 出机 的 工作 过 程 、 螺杆 结 构及 其特 性 等 ， 同时对 同向双 螺杆 挤 出机 和异 向
双螺杆挤 出 机是 完 成物 料 在熔 融 状 态下 成 份
均匀化 的工 具 ， 具有 工作 可靠性 高 、 自润 滑能力 强 、
残 留物料少 的优点 ， 近几 年来 ， 到 了广 泛 的应 用 。 得
Ｆ１ ｆｘ ｃｓ ｏ一
厂
由上式 可知 ， 当螺 杆 直 径一 定 时 ， 动物 料 前 驱
进 的力 Ｆ 与导 程 有关 ， 程越 大 ， 导 推进 力越 小 。 因 此在设 计螺 杆时 ， 杆进料 区末端 一般设 计成较 小 螺
其性能 主要取 决 于螺 杆 的工 作 状 态和 结 构 的性 能
好坏 。螺杆 的设计 水 平 和制 造 质 量是 确 保其 优 良
性 能的核 心关键 。
对进 料效率 也有 较 大 的影 响 ， 同样 的参 数 下 ， 在 进
料 面积 增 大 ， 量增 加 。 同样 的进 料 口面积 ， 形 产 矩
断面 比圆形 断 面具 有更 大 的进 料 效 率 。采用 侧 面
双螺 杆进料 也是基 于这样 一种考 虑 。 双螺杆 挤 出机 之所 以有较 强的 自清能力 ， 是因
清理 下来 ， 而保证 了不残 留物料 的特性 。正 确的 从
图 １ 物 料 受力 图
由图 １分析可 知 ， 厂分解成两 个力 ， Ｆ１Ｆ２ 即 ， 。
其 中 Ｆ 使 物料 前进 ， １ 计算公 式为 ：
收稿 日期 ：０ １ ３—２ ２ １ —０ ９
作者简介 ： 杨华明（９ ６一）男 ， １７ ， 四川巴中人 ， 四川信息职业技术学院讲师／ 工程师， 主要研究方向为模具设计与制造 。
格计 算而 得 出 的 。但 是 由于 竞 争 激 烈 ， 到 １７ 直 ９８
年 ，无问隙啮合双螺杆螺纹曲线 的推导和计算” “ 一
文 才发表 。国际 先进 的 同 向双 螺 杆 的螺 纹 啮 合 实 现 了等 间隙 啮合 ， 大大提 高 了螺杆 的 自制 性能 和 这
工 螺纹 表面 。对 于双 头螺纹 和 变螺距 螺纹 ， 必须 保
１所 示 。
很大 的差异 。当物 料 粒 径较 小 时 （ 如超 细 粉 、 例 成
品粉 ）其松 散度较 大 ， ， 机筒 给物料 的摩擦 力仅作 用 在物 料表层 ， 很难 推动物料 前进 。这是 双螺杆挤 出
机挤 超细粉 产量低 的主要 原 因。针对这 一 问题 ， 在
双螺 杆挤 出机上采 用侧 面强制进 料技术 ， 增加 了物 料 的整体性 ， 使产量 大大增 加 。进料 口位置和形 状
尽可 能降低 螺杆表 面粗糙度 ， 高推进效 率 。上 述 提
分析 是在假设 物 料为 刚性 材料 条 件 下得 出的 。实 际上 在挤 出过程 中物料 的刚性极 差 ， 机筒 对物料 的 摩擦 力将 随着物料 与机筒 表面距 离 的增 加而减 弱 。 在非 送料段 的熔 融 区 ， 推进 力 极 弱 。在送 料 段 ， 其 机筒 对物料 的作用 力 因物料 颗 粒 大小 的变化 而 有
双螺 杆挤 出机 在 方法 、 率 、 效 物料 等方 面进 行 了应 用性 对 比分 析 。
关键 词 ： 螺杆挤 出机 ； 双 螺杆 结构 ； 用 应 中图分类 号 ： Ｈ１ ２ Ｔ ３ 文 献标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ：６ ２—１ １ （０ １ ０ １７ ６ ６ ２ １ ）９—０ ７ ０ ０—０ ４
ｒ ， ＿
的导程 ， 以增加 推 进力 ， 减少 溢料 。 了提高 产 量 ， 为 往往 不是用 增大导程 而是采 用增 加螺纹 深度 ， 提高
转速等技 术 。 为摩 擦 力 ， 碍 物料 前 进 ， Ｆ 阻 因此 应
１ 挤 出工作 分 析
双螺杆 挤 出机靠螺套 推进物 料 、 合块混 炼物 捏 料 。螺 套推进 物 料 的效 率 和混 炼 捏合 的质 量是 衡 量螺 杆性 能的重 要 指标 之 一 。挤 出机 螺 套 在机 筒 中推 进物料 的原 理 类 似 于拧 在 螺栓 上 的螺 母 。将
螺栓 比作 螺杆 ， 螺母 比作 物料 。当螺 栓转 动 时 ， 把
一
种 情况是 螺母 随螺栓一 起转 动而不前 进或后 退 ；
另 一种情况 是控 制螺母不 旋转 ， 则旋转 的螺栓会 带
动 螺母 向前 或 向后 运动 。螺杆在 机筒 里旋转 时 ， 机 筒 表面与 物料 的摩 擦力产 生使 物料前进 的力 ， 图 如
Ｔ 螺纹的导程； 一 严 机简与物料 的摩擦力； 一物料前进 力；wk.baidu.comＦ１
为 ２根螺套 交织在 一起 ， 接触部位 形成 一条连 续的
Ｆ２ 一物料对螺杆表 面正压力 ；Ｄ 一螺杆周长 ７ ｒ
具有均匀缝隙的空间曲线 ， 随着二者 的同步旋转，
这条 空间 曲线随之 移动 ， 成 ２根螺杆 之间 的 自制 形 作用 。在推料 的 同时 相 互将 对 方 螺纹 表 面 的粘 料
・
应用 研 究 ・
杨华 明
双螺 杆挤 出机螺 杆 特性及其 应用
７ １
螺纹截 面形 状 是保 证 自清 作 用 的基 本 条 件 。正 确 的螺纹 截 面随螺 纹 的螺距 、 直径 、 中心距 、 头数 的不 同而异 。根 据其 啮合 原理 ， 计算 出螺 纹截 面轴 向和 法 向截 面方 程和 坐 标 ， 出样板 和专 用 刀 具 ， 加 制 来
７ ０
２ １ 年 ５月 中国制 造业信 息化 ０１
第４ ０卷
第 ９期
双 螺 杆 挤 出 机 螺 杆 特 性 及 其 应 用
杨 华 明
（ 四川信 息职业技 术学 院 机 电工程 系 ， 四川 广元
６ ８１ ） ２ ０ ７
摘要 ： 阐述 了双螺杆挤 出机 的 工作 过 程 、 螺杆 结 构及 其特 性 等 ， 同时对 同向双 螺杆 挤 出机 和异 向
双螺杆挤 出 机是 完 成物 料 在熔 融 状 态下 成 份
均匀化 的工 具 ， 具有 工作 可靠性 高 、 自润 滑能力 强 、
残 留物料少 的优点 ， 近几 年来 ， 到 了广 泛 的应 用 。 得
Ｆ１ ｆｘ ｃｓ ｏ一
厂
由上式 可知 ， 当螺 杆 直 径一 定 时 ， 动物 料 前 驱
进 的力 Ｆ 与导 程 有关 ， 程越 大 ， 导 推进 力越 小 。 因 此在设 计螺 杆时 ， 杆进料 区末端 一般设 计成较 小 螺
其性能 主要取 决 于螺 杆 的工 作 状 态和 结 构 的性 能
好坏 。螺杆 的设计 水 平 和制 造 质 量是 确 保其 优 良
性 能的核 心关键 。
对进 料效率 也有 较 大 的影 响 ， 同样 的参 数 下 ， 在 进
料 面积 增 大 ， 量增 加 。 同样 的进 料 口面积 ， 形 产 矩
断面 比圆形 断 面具 有更 大 的进 料 效 率 。采用 侧 面
双螺 杆进料 也是基 于这样 一种考 虑 。 双螺杆 挤 出机 之所 以有较 强的 自清能力 ， 是因
清理 下来 ， 而保证 了不残 留物料 的特性 。正 确的 从
图 １ 物 料 受力 图
由图 １分析可 知 ， 厂分解成两 个力 ， Ｆ１Ｆ２ 即 ， 。
其 中 Ｆ 使 物料 前进 ， １ 计算公 式为 ：
收稿 日期 ：０ １ ３—２ ２ １ —０ ９
作者简介 ： 杨华明（９ ６一）男 ， １７ ， 四川巴中人 ， 四川信息职业技术学院讲师／ 工程师， 主要研究方向为模具设计与制造 。
格计 算而 得 出 的 。但 是 由于 竞 争 激 烈 ， 到 １７ 直 ９８
年 ，无问隙啮合双螺杆螺纹曲线 的推导和计算” “ 一
文 才发表 。国际 先进 的 同 向双 螺 杆 的螺 纹 啮 合 实 现 了等 间隙 啮合 ， 大大提 高 了螺杆 的 自制 性能 和 这
工 螺纹 表面 。对 于双 头螺纹 和 变螺距 螺纹 ， 必须 保
１所 示 。
很大 的差异 。当物 料 粒 径较 小 时 （ 如超 细 粉 、 例 成
品粉 ）其松 散度较 大 ， ， 机筒 给物料 的摩擦 力仅作 用 在物 料表层 ， 很难 推动物料 前进 。这是 双螺杆挤 出
机挤 超细粉 产量低 的主要 原 因。针对这 一 问题 ， 在
双螺 杆挤 出机上采 用侧 面强制进 料技术 ， 增加 了物 料 的整体性 ， 使产量 大大增 加 。进料 口位置和形 状
尽可 能降低 螺杆表 面粗糙度 ， 高推进效 率 。上 述 提
分析 是在假设 物 料为 刚性 材料 条 件 下得 出的 。实 际上 在挤 出过程 中物料 的刚性极 差 ， 机筒 对物料 的 摩擦 力将 随着物料 与机筒 表面距 离 的增 加而减 弱 。 在非 送料段 的熔 融 区 ， 推进 力 极 弱 。在送 料 段 ， 其 机筒 对物料 的作用 力 因物料 颗 粒 大小 的变化 而 有
双螺 杆挤 出机 在 方法 、 率 、 效 物料 等方 面进 行 了应 用性 对 比分 析 。
关键 词 ： 螺杆挤 出机 ； 双 螺杆 结构 ； 用 应 中图分类 号 ： Ｈ１ ２ Ｔ ３ 文 献标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ：６ ２—１ １ （０ １ ０ １７ ６ ６ ２ １ ）９—０ ７ ０ ０—０ ４