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聚乙烯蜡|锥形双螺杆挤出机螺杆间隙的职能、磨损特征与调整方法

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2018-03-19 08:51:00【

双螺杆挤出机在工作的过程中,经常出现磨损严重的情况,那么怎么调整能够好点,青岛赛诺聚乙烯蜡小编为您讲解锥形双螺杆挤出机螺杆间隙的职能、磨损特征与调整方法。

 

各个不同间隙的职能

  概括起来锥形双螺杆挤出机螺杆与螺筒存在以下四个工作间隙:(1)、螺杆螺棱端面与螺筒内径圆周的径向间隙;(2)、两螺杆齿合状态下螺棱端面与螺槽底面的径向间隙(3)、两螺杆齿合状态下螺棱与螺槽侧面轴向间隙;(4)、螺杆小头与螺筒顶部端面的轴向间隙。其中前两个间隙不仅起到对物料实施压延、摩擦作用,还起着阻止物料回流的作用。尤其第一个间隙至关重要,一旦超过允许极限,会直接导致物料漏流或逆流,影响产品质量,也是制约挤出机工作寿命的主导性因素;第三个间隙不仅起着对物料剪切的作用,还起着输送物料的作用。如果安装不当,一侧间隙过小,致使螺棱直接摩擦,型材会出现黑线。经磨损后间隙增大,在一定程度上会加大物料的输送量,减少熔融、塑化,降低制品撤出效率;第四个间隙起到对物料实施挤压作用。第二个间隙主要是由加工所决定的,无论是安装还是磨损增大后,均无法人工调整;第三个间隙在安装前一定要精确调整。第四个间隙随第一个间隙进行做同步调整。所谓挤出机间隙调整,在新螺杆安装时主要指第一个间隙和第三个间隙调整。在挤出机正常运行后,主要是第一个间隙做好调整。

螺筒与螺杆间隙不当对挤出塑料制品质量的影响

  使用锥形双螺杆挤出机,在挤出生产过程中具有均匀、物料不易分解、产量高、质量好、能耗低、适用范围广并可直接粉料挤出加工成型等优点。挤出机剪切性能主要取决于螺杆的设计与制造质量水平,也和螺筒与螺杆的轴向与径向间隙密切相关。挤出机装配时若螺筒与螺杆径向或螺杆之间轴向间隙偏小,则会导致螺筒与螺杆及螺杆之间局部摩擦过热,型材出现黄线或黑线,难以正常生产;若螺杆之间向间隙过大,则会导致输送量增加,剪切、摩擦性能减弱,物料“欠塑化”;若螺杆与螺筒径向间隙过大或经运行一段时间后,间隙逐步增大到一定程度,物料在机头或压缩段熔压力作用下会产生“逆流”或“正流”现象。现以螺杆结构为2--1-1-3-3头数挤出机为例试以说明:当物料由给料段双头螺槽并联运动至压缩段单头螺槽开始串联运动,压力骤升;然后又由压缩段单头螺槽串联运动至熔融段三头螺槽开始并联运动,压力骤降。当物料由三头螺槽融融段进入同是三头螺槽,但容积却小于融融段的计量段,在机头反作用下,压力开始逐渐上升。螺杆容积比,即压缩比大的部位,也是磨损速度快部位,当螺筒与螺杆径向间隙增大时,压力较高一侧物料就会通过此间隙向压力低一侧流动。所谓逆流,即熔压较高的计量段、压缩段物料在螺杆剪切作用下分别向熔压较低的融融段、给料段方向流动,由于物料“逆流”过程中,经受反复剪切和摩擦,并延长在机内驻留时间,则会发生“过塑化”现象,部分物料粘附在螺筒壁上,致使型材表面出现黄线。如粘附物停留时间过长随部分物料降解加重,黄线也会转化为黑线;所谓“正流”,即熔压较高的压缩段物料在剪切作用下,向熔压较低的融融段方向流动。由于物料“正流”过程中,随的剪切和摩擦有所减缓,并减少少了在机内驻留时间,则会发生“欠塑化”现象,导致型材发脆,外壁与内筋捏合差,如采取高温操作,又会影响热稳定、抗冲击等性能;当螺筒内壁磨损严重时,出现磨损抬肩,承压较重部位经磨损为凹坑,螺纹与螺纹过渡区域空档部位,未经磨损为凸台,如再行调整径向间隙,螺杆向前移动,螺绫则会和螺筒抬肩发生剧烈摩擦,致使型材表面出现不可逆转黑线。由此可见:螺杆间隙是否适当,对锥形双螺杆挤出机间隙正确装配和定期检查、调整是一项不可忽视确保挤出机长周期稳定运行的重要工作。

螺筒与螺杆间隙的磨损特证

  第一个间隙在螺筒与螺杆圆周与轴向方向磨损不是一个恒定值,随物料挤出过程中的温度、熔压、物料形态不同而不同。由“饥饿式”喂料工艺所决定,物料在螺筒供料段大都处于不饱满状态。在螺杆径向方向,主要集中在螺筒下部与侧面,处于两螺杆螺捏合的高压区。当扭矩分配器传动轴与挤出机螺杆采用刚性连接时,螺筒供料段圆周下部与侧面磨损较快;当扭矩分配器传动轴与挤出机螺杆采用弹性连接或扭矩分配器轴承间隙超标,不能有效约束螺杆大头沿螺筒中心运行,供料段螺杆有可能在下部物料支撑作用下向上偏移,螺杆螺棱端面与螺筒上部直接发生摩擦,磨损较快。给料段螺筒圆周磨损后基本呈椭圆形。螺筒其它区段圆周磨损基本等同于螺杆。应特别指出:当螺杆螺棱与螺槽两侧轴向间隙发生不均匀磨损,除螺筒在挤出机机座上安装不水平外,也和扭矩分配器轴承轴向串动有关。

  锥形双螺杆挤出机螺杆轴向大致可分为供料段、压缩段、熔融段、计量段等功能段,各个功能段除螺槽深度、宽度、螺旋角不同外,螺纹头数也有所不同。一般给料段采用双头螺纹,压缩段采用单头螺纹,融融段和计量段采用双头或三头螺纹。(当然也有其它螺纹结构,例如2-1-2-1-3-3或2-2-2-4-3等头数螺纹结构等),由于螺纹头数、螺槽深度、宽度、螺距、螺旋角等参数不同,决定了物料在不同功能段随的剪切、摩擦作用、前进速度、驻留时间、塑化形态有所不同。其中各螺槽深度、宽度、直径和头数决定物料压缩比;头数与螺旋角决定物料在机内前进的速度。剪切、摩擦作用大小和物料塑化形态决定了螺筒与螺杆磨损程度。如前所言,物料在供料段,虽然基本处于温度较低未转化为熔体的玻璃态,刚性和摩擦阻力大,由于螺纹头数没有变化,螺槽压缩比较小,剪切摩擦作用较平稳,相对而方对于螺杆及螺筒磨损较小;物料进入压缩段,开始由玻璃态向高弹态转化。由于螺纹头数变化,螺槽压缩比较大,螺杆与螺筒磨损相应也增大。程度依据挤出效率不同而不同,高速挤出比低速挤出磨损要大,剪切作用大螺杆比剪切作用小螺杆磨损要大;物料进入熔融段,随螺纹头数增多,压缩比递减,熔压释放幅度大。基本呈微融态物料,弹性较大,对螺筒与螺杆磨损减少缓;物料进入计量段,随螺杆直径和螺槽窖逐步减少,在口模反作用力下,熔压又开始逐步回升。因此计量段螺筒与螺杆磨损比融融段快;物料随螺杆螺槽螺旋向前移动时,一方面承受螺杆螺槽轴向作用力,一方面又被螺杆螺棱与螺槽分解为对螺筒径向作用力。物料在螺杆小头头部,已由圆周运动转化为均速直线运动,直接承受合流芯与口模轴向反推力。因此在螺杆小头头部,物料对螺杆与螺筒端面磨损相对螺槽与螺棱侧面磨损要快。

  由以下分析可知,挤出机工作时,随各段螺槽熔压大小,剪切、摩擦性能强弱,在轴向方向对螺筒与螺杆的磨损,是极不均匀的。经笔者长期观察和统计,一般压缩段与计量段螺筒磨损,致使螺杆与螺筒径向间隙增大,往往是影响正常挤出生产和制品质量的主导性因素。许多企业存在的问题是,维修人员在日常挤出机螺筒与螺杆间隙调试时,仅仅关注的是计量段螺筒与螺杆间隙,而忽视了压缩段螺筒与螺杆间隙,不能从两则之间的间隙偏差或变化综合进行考虑或处理。

新螺杆与螺筒质量验收

   青岛赛诺聚乙烯蜡技术工程师近几年在从事技术服务时发现:不少型材企业更换螺杆和螺筒频率很频繁。究其原因,除企业使用、维护不当或采用高钙配方生产外,也和设备制造企业制造的螺杆质量有一定关系。为了提高挤出机工作寿命,生产稳定运行,新螺杆与螺筒到货后,型材企业装配前务必应进行严格质量验收,以杜绝质量低劣螺杆与螺筒投入使用影响生产。

   挤出机新螺杆与螺筒质量验收主要有以下几项内容:

  (1)、将新到螺杆与螺筒拆封后,检查螺杆与螺筒表面处理是否符合订货合同技术条款,譬如是否镀合金层?加工光亮度如何?有否存在加工毛刺等?笔者在某企业对新螺杆、螺筒检验时发现,一些挤出机企业生产的螺杆与螺筒的镀合金层很不规范,有的一只螺杆镀合金层,另一只螺杆却未镀合金层,有的螺杆镀合金层,螺筒却未镀合金层或加工精度很差、存在加工毛刺等。

  (2)调试前,将两根螺杆大小头按在螺筒内中心距装配为一体,检查螺杆各个功能区段螺槽与螺棱轴向间隙是否均等?是否符合设计标准要求?鉴于螺杆各个功能段轴向间隙值大小,和螺杆剪切热高低有关。依据物料在机内各段所需剪切热量及物料输送量需要,各加工企业设计的螺杆,各功能段间隙值差异很大。一般给料段与融融段轴向间隙值设计相应较大,压缩段与计量段轴向间隙值设计相应较大,压缩段与计量段向间隙值设计相应较小。经笔者多次检查测试验论证:65型锥形双螺杆挤出机最小间隙值不小于2毫米塑料状态较好。由于加工偏差客观存在,螺杆最小轴向间隙和螺杆实际窜动量并非一回事。即使两螺杆某功能段螺凌在螺槽内两则间隙均等,在其它功能段轴向间隙不一定都均等。甚至有反向偏移,导致螺杆某段单面间隙值偏少。而螺植在机内实际窜动量是由各个不同功能段,对应方向最小值所决定,除有一定尺度要求外,还具有方向性。至于螺杆螺凌在螺槽内最小窜动量小到什么程度,不影响挤出机正常使用?业内目前尚无现成结论。据笔者在所服务企业调试结果断定:当螺杆某功能段单侧最小窜动量小于1毫米会产生局部“欠塑化”或“过塑化”现象,甚至挤出制品表面出现黑黄线,影响挤出正常运行。因此,在螺杆安装前可用塞尺测绘各功能段螺凌与螺槽相对应的最小间隙值,确诊其实际窜动量,以便决定是否能安装使用。

  (3)、将螺杆装入螺筒内,向前推进至小头无间隙存在时,小头是否伸出螺筒端面?伸出长度值有多少?若两螺杆伸出螺筒小头长度过大,则会影响以后螺杆径向间隙调整次数。一般应以螺杆小头与螺筒端面平齐或略小于螺筒小头端面为宜。

  (4)、由于螺杆与螺筒在加工过程中存在锥度偏差,会导致螺杆与螺筒大小头间隙差异。若差异过大,在一头间隙调试正常后,另一头依然会致使物料在机内“回流”或“逆流”,影响挤出机塑化效果。测量时将两螺杆向螺筒小头推进,当螺杆与螺筒小头无间隙时,螺杆与螺筒大头却存在间隙或螺杆与螺筒向小头推进时,因螺杆与螺筒大头无间间隙时,螺杆与螺筒小却存在间隙。因此测量间隙值。以差异值不大于0.10毫米为宜。

  (5)、检查两螺杆在螺筒内大小头间隙值是否均称?笔者在技术服务中发现:有挤出机制造企业生产的设备存在两只螺杆直径大小不一致症状,譬如当两只螺杆径向间隙达标,轴向间隙差距增大或轴向间隙达标,径向间隙差距增大。调试时应昼综合考虑两间隙值是否能相互协调。否则若盲目投入使用,必然会出现物料在机内会产生“回流”或“逆流”严重后果。

  以上检验项目中,若发现疑点和问题,应适时向有关部门报告,以便尽快与设备厂家协商处理。

螺筒与机身同心度与水平度调整

  挤出机新螺杆与螺筒装配时,首先应检查分配箱轴承是否存在磨损松动现象,并依据检查结果适时处理;螺筒安装定位后,认址检验螺杆与齿轮分配箱联轴器连接是否灵活?转动受力是否均衡?其次用加垫或减少垫方法在挤出机座或齿轮箱座,调整其两螺杆与齿轮箱联轴器同心度;然后采用精密框式水平仪调整机身。

螺杆与螺筒间隙调整

  1、螺杆与螺筒径向间隙调整

  根据锥形双螺杆挤出机螺杆与螺筒锥形度,得出螺杆在螺筒中径向间隙和轴向间隙对应关系,即:

  螺杆与螺筒锥度=(AB-CD)/EF。

  其中AB为螺杆大头直径;

  CD为螺杆小头直径;

  EF为螺杆有效长度;

  现以65形锥形双螺杆为例,计算如下:

  已知:AB =132毫米;

  CD=65毫米;

  EF=1453毫米;

  螺杆和螺筒锥度=(132-65)?1453=0.046(保留3位小数);

  由此得:螺杆每向前或向后轴向推进一毫米,螺杆与螺筒径向则增大或减少0.046毫米。

  实际调整时,将螺杆装进螺筒内,尽量推向小头部位,以螺杆小头与螺筒径向无间隙为基准。然后将两螺杆向后移动7MM左右,即可保证螺杆与螺筒径向间隙为0.32MM左右。螺杆与螺筒径向间隙调整完成,加减垫片后,将传动轴联轴器固定加锁紧。

  若在新螺杆与螺筒验收质量检验时,检测螺杆与螺筒大小头径向间隙差距不大可以验收调试时,调整螺杆小头径向间隙应兼顾螺杆大头径向间隙,依据两者之间差值综合调整。

2、螺杆与螺杆轴向间隙调整

  挤出机螺杆轴向间隙调整大致有两种方法:一是调整前用塞尺测量并记录螺筒给料孔部位螺杆任一螺槽两侧轴向间隙;将两根螺杆同时装进螺筒内,在螺杆径向间隙调整完成,以测量过轴向间隙为基准进行调整;二是将螺杆直接装在螺筒内,亦在径向间隙调试结束后,调试从动螺杆螺棱在主动螺杆螺槽内两侧轴向间隙。具体方法,以螺杆与螺筒径向间隙调整后,螺杆小头至螺筒小头端部间距7毫米为基准,保持从动螺杆原位不动状态,在给料孔内用螺丝刀拨动主动螺杆移动至小头最大位置,在螺杆小头采用游标卡尺测量其移动量,用7毫米减去其移动量,作为从动螺杆在主动螺槽内后间隙值。前后间隙差值除于2作为其调整值。若前间隙大,则在从动螺杆尾部加垫,将从动螺杆向前移动;若后间隙大,则在主动螺杆尾部加垫,将主动螺杆向前移动;调整完结后,在螺筒加料孔内,用螺丝刀拨动两螺杆前后窜动是否均称?然后检查一遍两螺杆在螺筒内径向间隙变动情况。若有问题,需要重新检查调试,若没有问题,即视为轴向间隙调试完结。

  螺筒与螺杆及螺杆之间间隙调整后,应手动盘车,观察挤出机内有否影响螺杆转动异常现象?再空载缓慢开机观察有否不正常噪音和响声?然后加料开机观察有否异常现象?无异常现象即可交付使用。

螺杆间隙调整需要注意几个问题

  一般而言,为延长工作寿命,挤出机经连续运行6个月,应主动停机调整螺杆径向间隙一次,尚配方中碳酸钙添加量较多,调整间隔应适当缩短,以3个月为宜。同时调整时应尤其注意以下几个问题:

  1、调整时首先测绘螺筒与螺杆小头磨损后实测径向间隙。若原测定螺杆小头径向间隙为0.32MM,磨损后实测径向间隙为0.42MM,磨损了0.10MM,以螺杆与螺筒锥度值计算:0.10/0.046=2.17(MM),则应在两螺杆与传动轴之间加2.17MM垫片,使其向小头轴向移动,则将其间隙蛭 原设定值。间隙调整后,用塞尺重新测量一次螺筒与螺杆的径向间隙,准确无误即可交付使用。

  2、若挤出机经长时间运行,未行调整过螺杆间隙。再行调整若发现螺筒内某功能区段已呈现磨损抬肩,表明该螺筒已失去调整价值,需更新螺筒。若勉强调试,挤出机运行时,会致使螺杆螺棱与螺筒内抬肩发生轴向顶撞,致使挤出塑料制品出现不可逆转黑线。

  3、螺筒与螺杆间隙调试,应以螺杆小头端面不延伸出螺筒小头端面为基准,否则运行时,螺杆端头与合流芯发生碰撞,则会导致设备损坏,影响正常生产。

  4、日常螺筒与螺杆间隙调整,仅仅是以计量段螺筒与螺杆径向间隙为基准进行的。由以上论述可知,挤出机在工作中除计量段螺筒与螺杆径向间隙磨损严重外,还有压缩段螺筒与螺杆径向间隙磨损。由于挤出机各个功能段螺槽容积不同,物料挤出时承受的剪切作用亦不同,各个功能段磨损程度往往是不同步的。当计量段与融融段螺槽容积比大时,后者比前者磨损更严重。当给料段与压缩段螺槽容积比较大时,前者比后者磨损严重。因此,调整时务必应依据两者因素综合考虑与处理。

给有关企业的建议

  迄今一些挤出机制造企业为了延长挤出机使用寿命,分别采取以下措施:一是在挤出机生产时,在螺杆与螺筒计量段分别采取镀合金层处理。这样做虽有助于延长计量段磨损周期,但尚未解决压缩段磨损问题。对于压缩段剪切性能较强机组,当螺杆小头间隙尚未产生变化或磨损不大时,压缩段已发生严重磨损,熔体在机内出现“正流”症状,仍无法消除,难以保证正常挤出生产;二是挤出机磨损后采用重新制造计量段螺筒与原螺筒组合方法,来解决计量段螺筒与螺杆径向间隙偏大问题,虽然有助于解决挤出机出现的“逆流”现象,可延长计量段剪切性能强,后部磨损严重挤出机工作寿命。但对于压缩段剪切性能强,前部磨损严重的机组,螺筒与螺杆径向间隙过大问题非但未能解决,在计量段螺筒翻新后,受螺筒与螺杆径向间隙制约,压缩段螺筒与螺杆径向间隙反而会更大,挤出机生产中发生“正注”症状,亦成为影响生产的主要矛盾。

  以上处理方法均存在弊端,无法真正延长挤出机使用寿命。建议企业的制造生产挤出机时,根据挤出机剪切性能,分别在磨损较大部位镀合金层,而不仅是在计量段镀合金层;或在翻新计量段螺筒同时,连同压缩段螺筒一并翻新,以适应不同剪切性能挤出机磨损要求,有效延长各类挤出机工作寿命。

  型材企业若用仅在计量段镀合金层螺杆与螺筒,初次调试螺杆径向间隙时,可将小头径向间隙调至理论最大允许值,譬如0.35~0.45毫米左右,便宜于螺筒压缩段径向间隙磨损后,螺杆与螺筒小头径向间隙仍有调整空间。

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