（机械设计及理论专业论文）离心式挤出机固体输送及增压机理的研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t h l 2 学科分类号 4 6 0 2 0 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 0 7 0 3 8 7密级不保密 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称 北京化工大学 作者姓名刘聪聪学号2 0 0 4 0 0 0 3 8 7 获学位专业名称机械设计及理论获学位专业代码0 8 0 2 0 3 机械系统结构与现代设 课题来源白选课题 研究方向 计理论 论文题目离心式挤出机l 矧体输送及增压机理的研究 关键词离心式挤出机，固体输送，压力分布 论文答辩日期2 0 0 7 年5 月2 9 日幸论文类型开发研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位学科专长 指导教师吴大鸣研究员北京化工大学塑料机械 评阅人1盲评 评阅人2陈卫红高r北京化：l 人学塑料机械 评阅人3 评阅人4 评阅人5 徽员蝴 郭奕崇研究员北京物资学院 塑料机械 答辩委员1 刘颖研究员 北京化= 人学 材料加工 答辩委员2 陈p 红 高上北京化上大学 塑料机械 答辩委员3 任冬云 研究员北京化j ：大学 塑料机械 答辩委员4 薛平研究员北京化j r ：大学 塑料机械 答辩委员5 注：一 四 论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 中图分类号在中国图书资料分类法查询。 学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t13 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询。 论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 摘要 离心式挤出机固体输送及增压机理的研究 摘要 删fr l f r li i f l l f l 1 li li j i i i l r f jl l 1 l r l r l f y 1810 5 0 8 离心式挤出机是一种新型塑料加工成型装备，其主要特点是物料 在离心力场的作用下完成固体物料的输送和建压，具有能耗低、效率 高的特点。本文研究了离心式挤出机固体输送段的结构特点和工作原 理，依据理论力学中的质点相对动力学原理和质点的达朗伯原理，对 该功能段的建压原理和压力分布进行了模拟计算。同时，本文还借助 m a t h c a d 软件的强大图表生成功能，将理论计算得到的离心式挤出机 固体输送段压力分布反映为图表形式，使读者具有更为直观的认识。 具体 兑来，本研究所做的主要工作如下： 1 介绍了离心式挤出机的结构特点和工作原理，使读者对离心式 挤出机有了一定的认识。 2 详细分析了离心式挤出机固体输送建压原理，介绍了离心式挤 出机与传统螺杆挤出机的固体输送机理的区别。根据质点相对动力学 原理和质点的达朗伯原理建立了固体输送段压力分布的数学模型以 及影响压力分布的因素。并使用m a t h c a d 软件对固体输送过程压力分 布进行了模拟计算。 3 设计离心式挤出机同体输送及增压模拟实验装置，使用 a u t o c a d 、p r o e 软件完成实验装置成套图纸的设计。完成实验装置的 加工、组装、调试。并根据相关实验，从实践上证明了离心式挤出机 舟l 1 1 人东方建材自限公i d j 塑机所合作开发项目 l 北京化工大学硕士学位论文 固体输送建压理论的正确性，同时论证了离心式挤出机的可行性。 关键词：离心式挤出机，固体输送，压力分布 l i - 3 似l挑 摘要 t h e p r i n c i p l eo f s o l i dc o n v e y i n ga n dp r e s s u r eb u i l d i n g d u r i n gc e n t r i f u g a le x t r u d e r a b s t r a c t t h e c e n t r i f u g a le x t r u d e ri sal a t e - m o d e le q u i p m e n tw h i c h i su s e df o r p l a s t i cp r o c e s s i n g i t sm a i nc h a r a c t e r i s t i ci sc o m p l e t i n gs o l i dc o n v e y i n g a n db u i l d i n gp r e s s u r eu n d e rc e n t r i f u g a lf o r c e h i g he f f i c i e n c ya n dl o w e n e r g yc o n s u m p t i o ni si t sa d v a n t a g e t h i sp a p e rh a ss t u d i e dt h es t r u c t u r a l f e a t u r ea n do p e r a t i n gp r i n c i p l eo fs o l i dc o n v e y i n gz o n ei nc e n t r i f u g a l e x t r u d e r a c c o r d i n g t ot h e d y n a m i c s o fr e l a t i v e d e l i v e r y a n dt h e d a l e m b e r t sp r i n c i p l e ，t h ep r e s s u r eb u i l d i n gp r i n c i p l ei sa c h i e v e da n dt h e p r e s s u r ed i s t r i b u t i o nh a sc a r r i e do nt h ea n a l o gc o m p u t a t i o n m e a n w h i l e ， t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o no fc e n t r i f u g a le x t r u d e rs o l i dc o n v e y i n gz o n e p r e s s u r ed i s t r i b u t i o nw a sr e f l e c t e di n c h a r tf o r mb yt h ea i do fp o w e r f u l g r a p h i c ss o f t w a r em a t h c a d w i t ham o r ei n t u i t i v eu n d e r s t a n d i n g t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o no fc e n t r i f u g a le x t r u d e ri n t r o d u c e di nt h i sp a p e r w a sd y n a m i c so fr e l a t i v ed e l i v e r yo fp a r t i c l e si nt h e o r e t i c a lm e c h a n i c s a n dt h ed a l e m b e r t sp r i n c i p l eo fp a r t i c l e s s p e c i f i c a l l y ，t h em a j o rw o r ko f t h i s p a p e rw a sf o c u s e do n a s f o l l o w s ： i i i 北京化工大学硕士学位论文 1 s t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c sa n dw o r k i n gp r i n c i p l eo fc e n t r i f u g a l e x t r u d e rw e r es y n o p t i c a l l yi n t r o d u c e dw h i c hh e l p sr e a d e r st oh a v eag o o d u n d e r s t a n d i n go fc e n t r i f u g a le x t r u d e r 2 d e t a i l e da n a l y s i so ft h ep r i n c i p l eo fs o l i dc o n v e y i n ga n dh o wt o b u i l de n o u g h p r e s s u r ed u r i n g s o l i d c o n v e y i n g z o n eo f c e n t r i f u g a l e x t r u d e rw e r ep u tf o r w a r d t h ed i f f e r e n c eo fs o l i d c o n v e y i n gz o n e b e t w e e nc e n t r i f u g a le x t r u d e ra n dt r a d i t i o n a ls c r e we x t r u d e rw a sa l s o i n t r o d u c e d f i n a l l y ，t h em a t h e m a t i c a lm o d e lo fp r e s s u r ed i s t r i b u t i o no f s o l i dc o n v e y i n gz o n ea n di n f l u e n c ef a c t o r sw a sa c h i e v e da c c o r d i n gt ot h e d y n a m i c so fr e l a t i v ed e l i v e r yp a r t i c l ea n dt h ed a l e m b e r t sp r i n c i p l eo f p a r t i c l e s a n ds i m u l a t i o np r e s s u r ed i s t r i b u t i o no fs o l i dc o n v e y i n gz o n e b ym a t h c a ds o f t w a r e 3 t h ed e v i c et oa n a l o gs o l i dc o n v e y i n go fc e n t r i f u g a le x t r u d e rw a s e s t a b l i s h e d a u t o c a da n dp r o es o f t w a r ea r eu s e dt o c o m p l e t e t h e d r a w i n gd e s i g no ft h ee x p e r i m e n te q u i p m e n t ，m a c h i n i n g ，a s s e m b l ya n d d e b u g g i n g s o l i dc o n v e y i n gt h e o r e t i c a l o f c e n t r i f u g a le x t r u d e r w a s p r o v e dt o b ec o r r e c ti na c c o r d a n c ew i t hr e l e v a n te x p e r i m e n t s s ot h e f e a s i b i l i t yo fc e n t r i f u g a le x t r u d e rw a s a l s od i s c u s s e d k e y w o r d s ：c e n t r i f u g a le x t r u d e r ，s o l i dc o n v e y i n g ，p r e s s u r ed i s t r i b u t i o n i v 旷 。 尸 j一啼；， 目录 目录 第一章前言1 1 - 1 挤出机发展过程及现状2 1 1 1 挤出成型技术的发展历史2 1 1 2 挤出机的种类2 1 2 挤出机的前沿发展情况3 1 3 离心力场应用于聚合物加工工业的发展过程5 1 4 离心式挤出机概念的提出8 1 5 本课题的研究内容及意义9 第二章离心式挤出机的结构和工作原理1 1 2 1 固体输送段的结构和参数分析1 2 2 1 1 传统单螺杆挤出机固体输送机理1 2 2 1 2 离心式挤出机固体输送机理1 5 2 2 熔融段的结构及工作原理1 7 2 2 1 传统单螺杆挤出机熔融机理1 7 2 2 2 离心式挤出机熔融段的特点及工作原理1 8 2 3 熔体输送段结构和参数分析2 0 2 3 1 熔体输送段熔体输送能力的分析2 0 第三章离心式挤出机固体输送及增压机理的研究2 4 3 1 固体输送段数学模型的创立2 4 3 1 1 基本假设一? 2 4 3 1 2 数学建模2 5 3 2 压力分布计算3 1 3 2 1m a t h c a d 软件简介3 1 3 2 2 模拟计算结果3 2 3 2 3 压力分布图中拐点的分析3 3 3 2 4 减少拐点影响的方法3 4 v 北京化工大学硕士学位论文 3 3 固体输送段压力分布影响因素的分析3 5 3 3 1 锥筒半径r 。对压力分布的影响3 5 3 3 2 回转筒材料对压力分布的影响3 5 3 3 3 回转筒锥角口对压力分布的影响3 6 3 3 4 转速n 对压力分布的影响3 7 3 4 本章小结3 8 第四章离心式挤出机固体输送及增压模拟实验装置的研究3 9 4 1 离心式挤出机固体输送及增压模拟实验装置的设计目的3 9 4 2 离心式挤出机固输增压模拟实验装置的结构设计及创新点简介3 9 4 3 离心式挤出机固输增压模拟实验装置的主要参数4 3 4 3 1 转动惯量4 3 4 3 2 启动功率以及启动转矩4 4 4 3 3 轴承摩擦消耗的功率4 4 4 3 4 回转筒及物料与空气摩擦消耗的功率4 5 4 3 5 导电滑环摩擦消耗的功率4 6 4 3 5 总功率4 6 第五章离心式挤出机固体输送及增压模拟装置实验4 7 第六章总结5 3 l h 7 7 7 7 7 7 8 0 1 4 4 4 4 4 4 4 5 5 一 一 理值 一 一 处数析 一的料骤一据算分一案目原步理数计据结方验验验处验论数总验实实实据实理验验 实2 3 数2 实实 1 1 l 1 2 2 2 3 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 ，i 目录 参考文献5 5 附录5 8 致谢6 2 研究成果及发表的学术论文6 3 作者和导师简介6 4 北京化工大学硕士学位论文 c o n t e n t s c h a p t e r1f o r e w o r d 1 1 1e x t r u d e rd e v e l o p m e n tp r o c e s s 2 1 1 1t h ed e v e l o p m e n to fe x t r u s i o nt e c h n o l o g y 2 1 1 2 t y p e so fe x t r u d e r 2 1 2t h ed e v e l o p m e n tt r e n do fe x t r u d e r 3 1 3t h ed e v e l o p m e n to fc e n t r i f u g a lf o r c ea p p l i e dt op o l y m e rp r o c e s s i n gi n d u s t r y5 1 4i n t r o d u c t i o no fc e n t r i f u g a le x t r u d e r 8 1 5t h es t u d ya n ds i g n i f i c a n c eo ft h i sp a p e r 9 c h a p t e r2t h es t r u c t u r ea n dw o r k i n gp r i n c i p l eo fc e n t r i f u g a l e x t r u d e r 】【】【 2 1s t r u c t u r a la n dp a r a m e t r i ca n a l y s i so fs o l i dc o n v e y i n gz o n e 1 2 2 1 1t h ep r i n c i p l eo fs o l i dc o n v e y i n gd u r i n gs i n g l es c r e we x t r u d e r 1 2 2 1 2t h ep r i n c i p l eo fs o l i dc o n v e y i n g d u r i n gc e n t r i f u g a le x t r u d e r 1 5 2 2t h es t r u c t u r ea n dw o r k i n gp r i n c i p l eo fm e l t i n gz o n e 1 7 2 2 1t h ep r i n c i p l eo fm e l t i n gd u r i n gs i n g l es c r e we x t r u d e r 1 7 2 2 2t h ef e a t u r ea n dw o r k i n gp r i n c i p l eo fm e l t i n gz o n e d u r i n gc e n t r i f u g a l e x t r u d e r 1 7 2 3s t r u c t u r a la n dp a r a m e t r i ca n a l y s i so fm e l tc o n v e y i n gz o n e 2 0 2 3 1t h ea n a l y s i so fm e l tc o n v e y i n g c a p a c i t yd u r i n gm e l tc o n v e y i n gz o n e 2 0 c h a p t e r3t h ep r i n c i p l eo fs o l i dc o n v e y i n ga n dp r e s s u r eb u i l d i n gi n c e n t r i f u g a le x t r u d e r 2 4 3 1t h em a t h e m a t i c a lm o d e lo fs o l i dc o n v e y i n gz o n e 2 4 3 1 1f u n d a m e n t a la s s u m p t i o n s 2 4 3 1 2m a t h e m a t i c a lm o d e l ，：1 5 3 2p r e s s u r ec a l c u l a t i o n ：；1 产 目录 3 2 1i n t r u d u c t i o no fm a t h c a ds o f t w a r e 3 1 3 2 2t h er e s u l to fa n a l o gc a l c u l a t i o n ：；：1 3 2 3 a n a l y s i so fi n f l e c t i o np o i n ti nt h ed i a g r a mo fp r e s s u r ed i s t r i b u t i o n 3 3 3 2 4m e t h o d so fd e c r e a s et h ee f f e c to fi n f l e c t i o np o i n t 3 4 3 3t h ei n f l u e n c i n gf a c t o ro fp r e s s u r ed i s t r i b u t i o nd u r i n gs o l i dc o n v e y i n gz o n e 3 5 3 3 1p r e s s u r ed i s t r i b u t i o nw i t ht h ei n f l u e n c eo fr a d i u s 尺。3 5 3 3 2p r e s s u r ed i s t r i b u t i o nw i t hd i f f e r e n tm a t e r i a lo fr e v o l v i n gd r u m 3 5 3 3 3p r e s s u r ed i s t r i b u t i o nw i t ht h ei n f l u e n c eo fc o n ea n g l ea 3 6 3 3 4p r e s s u r ed i s t r i b u t i o nw i t ht h ei n f l u e n c eo fr o t a t i o ns p e e dn 3 7 3 4c o n c l u s i o no ft h i sc h a p t e r ：；8 c h a p t e r4s t u d yo ft h ed e v i c et oa n a l o gs o l i dc o n v e y i n go fc e n t r i f u g a l e x t r u d e r ：；9 4 1t h ep e r p o s eo fd e s i g n i n gt h ed e v i c et o a n a l o gs o l i dc o n v e y i n go fc e n t r i f u g a l e x t r u d e r 3 9 4 2i n t r o d u c t i o no ft h ed e v i c e ss t r u c t u r e 3 9 4 3m a i np a r a m e t e ro ft h ed e c i c e 4 3 4 3 1r o t a t i o ni n e r t i a 4 3 4 3 2i n i t i a lp o w e ra n dp u l l i nt o r q u e 4 4 4 3 3p o w e rc o n s u m o t i o no f b e a r i n gf r i c t i o n 4 4 4 3 4p o w e rc o n s u m o t i o no ft h ef r i c t i o nb e t w e e nr e v o l v i n g m a t e r i a la n da i r 4 5 4 3 5p o w e rc o n s u m o t i o no f s l i p - r i n g s f r i c t i o n 4 6 4 3 6t o t a lp o w e rc o n s u m o t i o n 4 6 c h a p t e r5t h ee x p e r i m e n tt oa n a l o gs o l i dc o n v e y i n go fc e n t r i f u g a l e x t r u d e r z 1 7 5 1t h ee x p e r i m e n tp r o g r a m m e 4 7 5 1 1t h ee x p e r i m e n tp u r p o s e 4 7 5 1 2t h er a wm a t e r i a li nt h i se x p e r i m e n t 4 7 5 1 3t h ee x p e r i m e n tp r o c e d u r e 4 7 5 2d a t ap r o c e s s i n g 。z 1 7 北京化t 大学硕士学位论文 5 2 1e x p e r i m e n t a ld a t ap r o c e s s i n g 4 7 5 2 2d a t af r o mt h e o r e t i c a lc a l c u t a t i o n 4 8 5 3a n a l y s i so fe x p e r i m e n t a ld a t a 5 0 5 4c o n c l u s i o no ft h ee x p e r i m e n t ，5 1 c h a p t e r6c o n c l u t i o n 5 3 r e f e r e n c e s 5 5 a p p e n d i x 5 8 t h a n k s 6 ：! r e s e a r c ha c h i e v e m e n t sa n d p u b l i s hs c i e n t i f i cp a p e r 6 3 a u t h o rp r o f i l e 6 4 x 符号说明 ， h ， 吃 p ， ，刀 a 符号说明 螺杆转速，r s 。1 螺杆外径，m 螺槽深度，m 螺棱顶部的螺纹升角，。 移动角，。 平均螺槽宽度，m 螺棱顶部的法向宽度，m 作用在固体塞上的力比 螺棱顶部螺槽的法向宽度，m 螺槽底部的法向宽度，m 物料与螺杆的摩擦系数 物料与机筒内壁的摩擦系数 螺杆固体输送区的轴向长度，m 螺槽底部的螺纹升角，。 平均螺纹升角，。 螺杆的平均直径，m 固体输送区终止位置处物料的压力，砌 固体输送区开始位置处物料的压力，p a 螺杆根径，m 回转筒旋转角速度，m i n 。1 回转筒锥壳锥底角度，。 截平面上，圆筒的最大半径，m 截平面上，圆筒锥面的延伸面与转盘所在平面相交得到圆的 半径，m 截平面上，d 点到圆盘内任意点的距离，m 回转筒锥底边缘高度，m 回转筒锥壳与料口圆柱壳体交线处离料筒的垂直距离，m 转鼓内r 处物料的压力，p a 回转筒内任意一点的半径，m 微元的质量，k g 转鼓的倾角，o 以仇日吼驴旷 k睨彤f丘乞见歹iq置r皿 a r 尺 北京化工大学硕：卜学位论文 尺。 f b f h p g 转鼓的内径，m 转鼓转速，- m i n 1 物料与回转筒内壁上表面的摩擦系数 物料与回转筒内壁下表面的摩擦系数 物料密度，g g m 弓 重力加速度，m s 产 第一章前言 第一章前言 木材、硅酸盐、会属和聚合物构成当今世界广泛使用的四大材料体系，它们 在多个领域有着重要、广泛的应用。其中的聚合物是高分子聚合物的简称，高分 子聚合物主要有合成树脂、合成橡胶、合成纤维三大类。其中，以合成树脂为主 要成分，在一定条件下( 如温度、压力等) ，可以塑化制成一定形状且在常温下 保持形状不变的材料，就是人们所熟悉的塑料【1 1 。 塑料制品在人们日常生活中应用越来越广，例j t t l - 日用塑料制品、塑料包装 箱及容器、塑料编织品、塑料人造革、塑料泡沫、塑料薄膜、板片材、管棒材等 等。据统计，2 0 0 1 年世界塑料原材料总产量为1 6 4 ，5 0 0 k t 比2 0 0 0 年增长了约 0 3 7 ，比1 9 9 9 年增长了约4 3 8 l 2 1 。可见人们对塑料的需求逐年增长。 塑料从原材料到制品必须依赖一定的塑料加工机械，并经过一定的成型加工 过程。塑料成型加工的方法有很多，比如挤出成型、注射成型、压延成型、压制 成型、吹塑成型、浇铸成型、热成型等等【3 1 ，不同的加工方法对应的塑料加工机 械也往往不相同。下面简单介绍一些常用的塑料加工成型方法： ( 1 ) 注射成型 注射成型法主要采用螺杆式注射机，物料首先经螺杆进行预塑化，然后以一 定的压力和速度注射至制品模具的型腔中，冷却后定型脱模就得到了一定形状的 塑件，主要用于热塑性塑料的加工。据统计，有1 3 的塑料制品是由这种方法加 工而成的。 ( 2 ) 挤出成型 挤出成型是通过螺杆的旋转和机筒的加热完成物料的塑化，并实现连续输送 和建立稳定的成型压力，经挤出模具和冷却定型辅机得到所需的具有相同截面形 状的制品。这种方法主要用于加工塑料管、棒、线等横截面一定的材料。据统计， 用这种方法加工的制品占总量的l 3 左右1 4 。 ( 3 ) 吹塑成型 吹塑成型法通过将压缩空气预旨在模具内处于吹胀温度的塑料型腔中，使坯 料膨胀，紧贴模腔成型，冷却脱模后得到制品，主要用于生产聚乙烯、聚氯乙烯 树脂等材料的中空制品。根据型坯的制取方法，分为挤出吹塑和注射吹塑两种。 ( 4 ) 压制成型 压制成型法多用于热固性塑料的加：i ：，它又可分为模压成型和层压成型，模 北京化工大学硕士学位论文 压成型是指将物料加入金属模具中，使其受热熔融后流动并充满模腔，经一定时 间的保温后固化脱模得到制品，其产品有电木开关、插头、玻璃钢等；层压成型 是将纸、玻璃布等片状材料作填料压制成型的方法，多用于制造板材。 ( 5 ) 压延成型 压延成型是生产高分子材料薄膜和片材的主要方法，它是将接近粘流温度的 物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，成为 具有一定厚度和宽度的薄片状制品。 ( 6 ) 浇铸成型 塑料的浇铸成型法类似于金属的浇铸，将塑料加热熔融后注入模具中，由熔 料冷却固化开模得到成品，有机玻璃就是浇铸成型的典型产品。 ( 7 ) 热成型 热成型法是一种二次加工方法，是将热塑性塑料的薄板加热，使其软化，在 一定压力和温度下在模具中成型的方法，它主要适用于大而较平坦的制品。热成 型方法简单、设备投资少，但后续工序多。 1 1挤出机发展过程及现状 挤出成型是塑料成型加工的重要成型方法之一，可以加工大部分热塑性塑 料。挤出成型因其生产过程连续；生产效率高；应用范围广，能生产管材、棒材、 板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材；投资少，收效快等特点，而成为高分 子材料的最主要的加工方法之一。据有关资料统计，有6 0 以上的塑料制品都是 用挤出法加工成型的【列。 1 。1 1挤出成型技术的发展历史 挤出成型不仅是成型加工中最重要的方法之一，也是较早的方法之一，早在 十八世纪末，j b r a n d 就开始将挤出工艺运用于工业生产；十九世纪初，挤出成型 技术简单地被用于铅管、面条的生产；十九世纪中期，人们发明了柱塞式挤出机、 电加热单螺杆挤出机垆j ，挤出成型技术被用于橡胶电线、电缆等的生产；二十世 纪中期后，挤出机朝着高速、高效、高自动化、多规格、多品种的方向快速发展， 从当初简单的柱塞式、单螺杆式挤出机，发展到双螺杆式、三螺杆式以及无螺杆 挤出机等。 2 第一章前言 1 1 2 挤出机的种类 随着塑料挤出成型方法的广泛应用和发展，挤出机的类型日益增多。按照挤 出机螺杆数量的多少可以将挤出机分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、三螺杆挤 出机、多螺杆挤出机和无螺杆挤出机等。前两种在实际应用中最为广泛。下面简 单介绍下上述挤出机的特点。 ( 1 ) 单螺杆挤出机 单螺杆挤出机可分为普通挤出机和排气式挤出机等。普通挤出机一般是非排 气式的，主要是借助螺杆与物料之间及物料与机筒壁之间不同的摩擦作用，产生 压力和剪切力，使物料塑化、混合；排气式挤出机主要是在普通挤出机的基础上 为了解决制品中所含气泡的问题，在结构上设置了排气孔用来将物料中所含的气 体排出。 ( 2 ) 双螺杆挤出机 双螺杆挤出机比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应功能，它在加工热 稳定性差的塑料和共混料时有很大优势。根据两根螺杆的相对位置和旋转方向可 以将双螺杆挤出机分为同向平行双螺杆挤出机、异向平行双螺杆挤出机、异向锥 形双螺杆挤出机，其中同向平行双螺杆挤出机具有相对更好的混炼能力，多用于 混炼造粒，异向平行双螺杆挤出机的混合作用相对差一些，异向锥形双螺杆挤出 机的混炼能力在三者里居中，它多用于聚氯乙烯管材和型材的生产。 ( 3 ) 三螺杆挤出机 三螺杆挤出机的三根螺杆的长径比一般较小，有多个啮合区，物料在流向和 流速上有多重变化，因而有优异的混合特性和较高的产能比。根据三根螺杆的几 何排布方式可以细分为“一”字型三螺杆挤出机、“品”字型三螺杆挤出机、行 星式挤出机。“一”字型挤出机的螺杆一般不等径，主副螺杆反向旋转，扩大了 辗压面积，加强了挤压、破碎、卷入等作用，具有较好的塑炼效果和高效、稳定 的生产能力。“品”字型挤出机的三螺杆一般同向旋转，构成三个啮合区，相当 于三对双螺杆同时工作，有高质高产的优点。行星式挤出机的喂料特性更好，更 容易加工热稳定性著的共混料，但是其结构复杂，成本高。 ( 4 ) 无螺杆挤出机 无螺杆挤出机有圆盘式挤出机、柱塞式挤出机等。圆盘式挤出机主要是利用 两个圆盘问相对旋转产生的法向应力差，使物料向圆心挤压。柱塞式挤出机结构 简单但是不能连续工作，主要用于部分特殊场合。 1 2 挤出机的前沿发展情况 3 北京化工大学硕十学位论文 塑料加工业的发展，对挤出机械提出了更高的要求。从市场角度来说，挤出 机将向技术含量高、价格降低、能耗降低的方向发展。从技术角度来说，挤出机 将向高效、精密、大型、自动化方向发展。 高速、高效和精密化代表着现代挤出成型技术的发展方向。挤出成型机械的 发展趋势如下所示【2 】： ( 1 ) 高速、高产化 长期以来，作为挤出成型装备主要性能指标的“高速、高产 一直是挤出成 型机发展的主要方向，高的产出与价格比不仅是企业家最为关心的，也是科技工 作者梦寐以求的目标。以9 0 单螺杆挤出机为例，1 9 6 1 年它的产量为9 0 k g h ，到 1 9 9 5 年则提高到6 0 0 k g h ，3 4 年问产量整整翻了6 7 倍；w p 公司生产的z s km c 型 同向平行双螺杆挤出机从1 9 9 5 年至i 2 0 0 1 年的z s km v 型，六年问螺杆转速从6 0 0 r m i n 提高到1 8 0 0 r m i n ，产量相应提高了2 5 倍。 挤出机高速、高产固然可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额的回 报，但从技术角度看，随着挤出机螺杆转速高速化也带来了一系列需要克服的难 点：如物料在螺杆内停留时间的减少导致物料混炼塑化不均；物料经受过度剪切 造成物料急骤升温和热分解；挤出稳定性控制困难造成挤出物几何尺寸波动，相 关的辅助装置和控制系统的精度必须提高；螺杆与机筒的磨损加剧，需要采用高 耐磨及超高耐磨材质；减速器与轴承在高速运转的情况下如何提高其寿命等一系 列问题。 ( 2 ) 高效、多功能化 挤出机的高效性能主要体现在高产出、低能耗、低制造成本方面。在2 0 0 1 年1 0 月在德国举办的“1 5 t hi n t e r n a t i o n a lt r a d ef a i rp l a t i c s + r u b b e r ”( 第十五届 橡胶、塑料制品国际博览会) 上展出的z s k 系列同向平行双螺杆挤出机单耗( 即 名义比功率) 均小于0 1 k w