1子午胎生产关键设备之挤出机.ppt

子午胎生产关键设备之挤出机及其联动线青岛科技大学机电工程学院曾宪奎 挤出机动画之一 挤出机动画之二 1概述 1概述挤出成型是橡胶成型加工的重要方法之一 是子午胎生产的关键设备 1 1挤出成型的特点1 生产过程是连续的 因而其产品都是连续的 即可连续化生产2 生产效率高 一台 200挤出机2100 3300kg 小时 250挤出机3500 6000kg 小时 3 应用范围广 可以生产子午线轮胎的很多部件 比如 胎面 胎侧 胎肩垫胶 三角胶 钢丝带束层 钢丝圈 钢丝或纤维帘布等 4 投资少 收效快 与压延机相比 制造及使用成本都较低 5 结构简单 易操作 挤出成型在很多方面已经开始逐步取代压延成型 比如 宽幅胶片的制作 可以生产2000 3000mm甚至更宽的薄胶片 精度也很高 1概述 1 2挤出机的组成一台挤出生产线一般由主机 辅机 控制系统等各部分组成 1 主机挤压系统 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 传动系统 它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速 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 机头 挤压系统 传动系统 加热冷却系统 1概述 2 辅机根据生产制品及生产工艺的不同 辅机的种类和形式也不相同 以胎面生产线为例 主要包括 接取 收缩 称量 贴胶 打印 输送 冷却 吹干 切割 分离 称量 分选 卷曲等装置主机及联动生产线在计算机控制下按不同的工艺要求实现全自动化生产 1概述 3 控制系统 检测和控制 挤出机的控制系统 它由计算机或PLC 各种电器 仪表和执行机构组成 根据自动化水平的高低 可控制挤出机的主机 辅机 以及检测 控制主辅机的温度 压力 流量 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 1 3挤出机的主要参数单螺杆挤出机的性能特征通常用以下几个主要技术参数表示 螺杆直径 指螺杆外径 用D表示 单位毫米 螺杆长径比 用L D表示 其中L为螺杆有效长度 即螺纹部分的长度 工艺上将L定义为由加料口中心线到螺纹末端的长度 D为螺杆直径 螺杆的转数范围 用r min表示 驱动电机功率 用N表示 单位千瓦 200 300kw 250 500kw挤出机生产率 用Q表示 单位公斤 小时 2挤出过程和挤出理论 2 1挤出过程橡胶从加料口进入料筒后 随着螺杆的旋转而被逐渐推向机头方向 经过以下四个阶段 1 加料段 输送并开始压实物料2 压缩段 压实并塑化 混炼物料3 均化段 均化 挤出物料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 综上所述 挤出机的挤出过程可以归纳如下 喂料 输送 压实 塑化 混炼 均化 挤出成型2 2描述挤出过程的参变量 1 温度 2 压力 3 流率 挤出量 4 能量 功率 机械能 热能 熔融热能 压力能 热量损失 2挤出过程和挤出理论 2 3螺杆的基本参数 2挤出过程和挤出理论 2 4固体输送理论1956年达涅耳 Darnel 和莫耳 Mol 提出 根据固体对固体摩擦的静力平衡为基础建立起来的理论 1 Darnel Mol理论基本方程 体积流率 2挤出过程和挤出理论 2 提高固体输送效率的途径 取决于螺杆几何参数 摩擦系数和压力增长情况1 降低螺杆表面粗糙度2 提高机筒内表面的摩擦因数3 在加料段尽早建立起较大的P0 有利于压实物料 提高挤出质量 4 适当加长加料段长度Zb 也有助于压实和输送物料 提高生产率 5 槽深H对 和Qs的影响较复杂 存在一个最佳值 过深的H是有害的 6 Qs正比于n 提高转速是提高产率的有效途径 2挤出过程和挤出理论 2 5熔体输送理论1 生产率的基本方程2 影响挤出机生产能力的主要因素1 螺杆转速与生产能力的关系 n与Q n与Q成正比关系 在各方面都允许的情况下 提高转速n是提高挤出机生产能力的最有效的途径2 螺杆直径与生产能力的关系 D与Q Q与D2成正比关系 2挤出过程和挤出理论 3 螺杆深度H与生产能力的关系 H与Q 正流流量Qd正比与H 倒流流量Qp正比与H3 可见 太深的螺槽深度是有害的 H存在一个最佳值 4 螺杆均化段长度L3与生产能力的关系 L3与Q 倒流流率Qp和漏流流率QL与L3成反比 也就是说 增加L3 有助于Q的提高 这也正是现代挤出机L D不断加大的原因 5 螺杆与机筒间隙 与生产能力的关系 与Q 漏流QL正比于 3 即 增加 Q明显降低 当螺杆经长时间使用 增大后 应及时修复或更换 否则会影响挤出能力 6 机头压力与生产能力的关系 P与Q 正流Qd与 P无关 倒流Qp和漏流QL与 P成正比 因此 P增加 会使生产能力降低 但是 增大 P 有助于物料的塑化 提高制品的质量 因此在实际生产中 经常在机头处装设孔板 过滤网等 增大机头压力 3挤出机的主要零部件 螺杆 3挤出机的主要零部件 料筒 4挤出机的典型应用 4 1橡胶挤出机橡胶挤出机的发展经历了三个重要发展阶段 热喂料挤出机 冷喂料挤出机 销钉冷喂料挤出机 自20世纪70年代以来 销钉冷喂料挤出机在轮胎生产中已经普遍推广应用 1 普通螺杆热喂料挤出机预热供胶 不但使工艺过程复杂化 占地面积大 动力浪费大 螺杆长径比较短 很难建立起机头压力 导致挤出半成品质地疏松 直接影响橡胶成品质量 2 普通螺杆冷喂料挤出机为了克服上述问题 20世纪40年代初有人在热喂料螺杆的基础上加大长径比 从而产生了普通冷喂料挤出机 取消庞大的热炼供胶系统 提高了挤出机的机头压力 使挤出半成品质地致密 提高了制品质量 螺杆主要是起输送作用 其剪切 混合功能较差 这种冷喂料挤出机主要用于子午线轮胎型胶部件的挤出 或挤出法制造的覆胶钢丝帘布 如意大利的TG60 长径比13 天津赛象科技股份有限公司的XJL XJW一65 长径比10 等冷喂料挤出机 4挤出机的典型应用 3 销钉冷喂料挤出机销钉冷喂料挤出机是在螺杆杆体上或机筒上安装数排销钉而成 杆体销钉螺杆挤出机销钉机筒挤出机销钉主副螺纹螺杆挤出机4 销钉机筒冷喂料挤出机是20世纪70年代中期在国际上出现的新一代冷喂料挤出机 其特点 在机筒上安装6 16排的销钉 每排有6 12枚销钉 销钉穿过机筒朝螺杆中心呈辐射状固定在机筒上 胶料受到多个销钉的分割和剪切 强化了捏炼 加速了胶料在螺杆的螺纹沟槽中的流动 因此可获得高质量的混合 捏炼和塑化的胶料 在相同挤出条件下 螺杆的长径比减少2 4 胶料在机筒内停留的时间缩短 出胶温度可以降低10 以上 电机功率消耗也可以下降20 以上 4挤出机的典型应用 销钉插人胶料之中 可以将剪切 捏合产生的热量传递出来 降低胶料的出胶温度 由于出胶温度低 从而可以提高螺杆的转速 增大产量 降低单位能耗 通常产量可以提高40 70 能耗降低25 40 更重要的是 挤出胶料塑化好 挤出制品断面气密性好 适用胶种广 通用性强 自洁性能好 变换胶料方便 挤出过程的工艺参数控制方便 挤出稳定 容易操作 目前 在子午线轮胎制造中 应用较多的有德国贝尔斯托夫公司 德国特劳斯特机器制造厂 英国法兰斯 肖公司的产品 国内产品有内蒙古富特橡塑机械有限公司 天津赛象科技股份有限公司 桂林橡胶工业设计研究院 沈阳橡机厂等生产的销钉式冷喂料挤出机 4 2复合挤出机复合挤出工艺是一种整体成型技术 复合装置 机头 包括可更换的流道板 可更换的预口型板和口型板 几种不同配方的胶料经过各自的螺杆被挤出到流道板上 在预口型内复合并经口型板一起挤出机外 不需粘接或贴合 具有优良的黏合质量 各部件定位准确 整台机组结构紧凑 效率高 4挤出机的典型应用 复合挤出示意图 5挤出机的最新发展 挤出机发展的一个主要的特点是 挤出技术多功能化和普遍化 以螺杆挤出为特征的挤出机 除了挤出传统的胎面 胶条等之外 现已大量用于密炼机的下料压片 压延机的热炼供胶 代替压延机制造挂胶钢丝帘布 挤出宽幅胶片等 1 齿轮挤出机德国Uth有限公司开发出一种齿轮挤出机 称为Rollex挤出系统 它可以用于轮胎工业中的压延供胶 内胎挤出 滤胶 胶料预热 根据齿轮泵的原理 由两个啮合的转子产生压力 以塑化和挤出喂入的胶条 其特点如下 设有两辊喂料机 将单根或多根胶条吃入挤出机内 对喂料速度可以调节 采用PLC控制 所有重要的加工参数受控 并能清楚显示 胶料在低于85 的条件下可用细孔滤网进行快速滤胶而不会焦烧 挤出温度低并采取有效方法 使能耗降低 每千克胶料仅需18 30W h结构紧凑 安装简单 与产量相似的螺杆挤出机比 占地面积小 50 该机与传统挤出机相比所需投资少 5挤出机的最新发展 2 销钉可调式冷喂料挤出机德国贝尔斯托夫公司对销钉式冷喂料挤出机也在不断进行改进 近年来该公司研发出销钉可调式冷喂料挤出机 如图所示 3 多流道混合传递式挤出机瑞士RCM公司生产的多流道混合传递式挤出机 其特殊功能是使胶料在通过机器时按 规定程序 加工 这比使用开炼机或普通挤出机进行 随意 混合相比更彻底且更有效 胶料加工稳定 升温低 该机特点如下 1 可作为改进的 通用型 挤出机之用 2 拆卸螺杆时 可从后端的减速箱抽出 不用拆卸挤出机头和流道 3 胶料挤出温度低 产品均匀 消耗动率小 4 塑化区段较短 并在进口段及压缩段产生挤出效应 故只需用一个很小的混合区段 5 采用微处理机控制 使胶料挤出精确 并及时调节胶料变化 6 采用多流道混合传递式挤出机时 各机台相互配合协调方便 7 适用于高产量的母炼胶 终炼胶或两者结合作业的混炼胶挤出之用 5挤出机的最新发展 4 多流道传递式排气冷喂料挤出机Kiffer工业公司生产的多流道传递式排气冷喂料挤出机 MCTD 能大幅度提高产量 与普通冷喂料挤出机不同的是