挤砖机的设计与制造

1、挤出机的设计与制造陈 阳，刘丛军（成都兴田机械有限公司，四川 成都 ） 摘要本文根据我国砖瓦行业近年来的发展状况，结合国内外先进经验，分析了挤出机的结构特点，概述了该产品的设计与制造过程及发展趋势。关键词：挤出机、结构、设计、制造、发展趋势引进先进的技术装备、不断研发新的产品，才能使企业具有更强的竞争力和生命力，这是现代企业发展的关键因素。目前，我国砖瓦行业已经进入一个新的历史时期，在节能减排、绿色低碳的全球性环保意识的要求下，保护土地、发展新型墙体材料是行业发展的必然趋势和目标。研发出适应中国市场需求的设备产品是砖瓦机械制造企业所共同面临的机遇和挑战。近几年随着砖瓦行业的快速发展，很多与国际

2、同行业领域接轨的高新产品不断得到开发和应用，不断设计并制造出既适合国情又具有市场发展潜力的高端产品将是我国砖瓦设备制造企业发展的方向和目标。在烧结砖生产企业的工艺流程中起着重要作用的设备是成型环节中的主机挤出机（挤砖机），挤出机由于其应用的条件有着各种各样的不确定因素，所以很多参数要随着不同的工艺参数差异而做适当改变和调整，没有适应各种条件而不改变某些参数的“万能挤出机”。目前砖瓦行业里具有相对权威的理论著作及工具参考书籍也比较少，因此在设计挤出机时除了按正常的机械设计要求去计算，还要考虑该机所适应的地区和原料等不同工艺参数，很多可靠数据要反复从生产实践中分析和总结，再结合相关的理论做进一步的

3、论证。1.挤出机的种类与结构型式挤出机从诞生到现在，按照不同的角度与参数区分其种类与结构型式大概有以下几种：1.1按真空度非真空挤出机与真空挤出机。目前非真空挤出机基本上被真空挤出机所替代，非真空挤出机由于其生产性能和现代化企业发展空间的限制将逐步退出市场，真空挤出机适应性强，生产出来的烧结制品具有密实度大、强度高、吸水率低等优点，适合生产新型墙体材料。1.2按许用挤出压力（成型水份）软塑挤出机（JKR）：许用挤出压力2.0MPa（成型含水率20%-28%）；半硬塑挤出机（JKB）：许用挤出压力在2.0-3.0MPa之间（成型含水率在14%-22%）；硬塑挤出机（JKY）：许用挤出压力3.0M

4、Pa（成型含水率在12%-16%）。砖瓦行业虽然制定了这方面的标准，但在具体生产时没有非常严格的定义界限，工作挤出压力一般都小于许用挤出压力，不能混为一谈。以上数值只是很多砖瓦生产企业的一些经验数据，仅供参考。1.3按结构组合型式单级（真空和非真空）挤出机、紧凑型双级真空挤出机、组合型双级真空挤出机。单级挤出机结构简单，制造成本低，挤出的泥条质量和强度也较差，如图1所示；组合型双级真空挤出机结构较复杂，制造成本相对较高，挤出的泥条质量和强度也相对较高，如图3所示；紧凑型双级真空挤出机的结构和性能介于单级和组合型双级真空挤出机之间，如图2所示。 图1 单级真空挤出机 图2 紧凑型双级真空挤出机图

5、3 组合型双级真空挤出机组合型双级真空挤出机按外形风格还可分为欧式风格和美式风格。欧式风格一般上级为双轴搅拌挤出，下级为双压泥板结构。欧式风格的挤出机上级还有浮动轴型式的，以筛板代替内外锥套，这种形式对泥料的处理效果更好，生产的坯体质量更高，不过制造成本和维护成本也相对较高，如图4所示。美式风格的挤出机一般上级都为单轴搅拌挤出，下级是单压泥板结构，不过现在国内生产这种风格的厂家大都改之为双压泥板结构了。这两种风格的机型各具特色，目前国内以欧式风格产品生产厂家居多，以双鸭山东方墙材公司和山东迈科公司等为代表；美式风格以泰山建能公司和山东功力公司等为代表。 图4 采用浮动轴型式的上级搅拌挤出部分

6、为适应我国墙材革新和现代化企业发展的要求，目前开发和生产组合型双级真空挤出机的企业越来越多，也是发展方向和主流，产品外观风格上也越来越多样化，具有各公司的固定特点。1.4按传动型式单输出轴标准减速器配齿轮厢通过联轴器实现多轴输出传动，如图5所示；多轴输出非标减速器通过联轴器实现多轴传动，如图3所示；还有一种型式是下级压泥板采用单独动力通过减速器实现传动，如图6所示。 图5 配用单输出轴减速器型式的挤出机 图6 下级压泥板单独驱动的挤出机1.5按挤出方式1.5.1螺旋挤出该种形式由一组变径或变距的螺旋绞刀通过正旋转向前连续推进泥料实现挤出成型，目前大多采用此形式。1.5.2柱塞挤出该种型式由柱塞

7、返复运动间歇推进泥料实现挤出成型，该种型式目前还没有太大的推广空间。最近又有某些公司设计制造出了其他型式的挤出机，不过也是在上面几种型式的基础上做了些局部改动设计，如三挤出机、四挤出机、双机头挤出机等等。2.挤出机的设计与制造挤出机在设计过程中要考虑的方面很多，从外观特征到内部结构，从产品性能到行业标准，从加工能力到市场定位等等。2.1机型的确定与动力的选择在开发新产品之前要根据每个公司内部具体的生产能力和经济状况及市场发展的空间确定机型及外观特点，然后按照机型和需要的挤出压力由相关的理论工具书籍计算动力配备。以下机型配备的动力是按多家企业的长期实践经验总结的数据（仅供参考）：型 号许用挤出压

8、力（MPa）上级电机功功率（kw）下级电机功率（kw）JKR45/45J（紧凑型）1.5-2.090-132JKR45/451.5-2.045-5590-110JKB50/452.0-3.055-75132-160JKB50/502.0-3.055-75132-160JKB55/552.0-3.075-90160-200JKY60/603.0-4.075-90200-250JKY70/603.0-4.090-110250-280JKY70/703.0-4.090-110250-280JKY75/753.0-4.0110-132280-315以上数据还要考虑到不同的工艺和不同地区的原料性能及制品

9、要求做相应的选择和调整。2.2传动部分的设计该部分在传统方式上的设计有很多种，目前大多数企业都采用简洁而适用的设计方式，如外购非标减速器，下级三输出轴（主轴用夹壳联轴器，压泥板轴用链式联轴器或万向联轴器或柱销联轴器），上级双输出轴（夹壳联轴器），如图7所示。该种方法设计制造挤出机给砖机制造企业降低了生产压力，缩短了生产周期，减速器部分也有了专门的售后服务和技术保障，从另一种意义上来说也给砖机制造企业规避了一部分风险。目前相当一部分企业的老产品也都在向这种方式改进。离合器采用专业厂家生产的气动离合器也使设计和制造过程变得简单。图7 JKY55/55-3.0型双级真空挤出机外形图2.3主轴的设计一

10、般都采用浮动轴型式，主轴与绞刀联接部位采用四方、五方或六方。主轴设计过程中要着重考虑主轴和轴承的强度及轴承室的密封等技术问题。主轴的材料一般采用45#钢或40Cr，进行调质处理。在设计双列调心滚子轴承和推力调心滚子轴承的安装位置时一定要保证两口轴承的调心点重合在一起，实现最佳调心效果。轴承室的密封最好把封气和封油功能分开，形成两个独立的空间，这样封油和封气互不干涉，也便于维护。如图8所示。 图8 双级真空挤出机下级主轴部分结构图2.4螺旋绞刀的设计2.4.1螺旋绞刀的转速n2=F2/F1n1K式中：n2为生产空心砖时的转速 r/minn1为生产实心砖时的转速 r/minF2为空心挤出的有效面积

11、 cmF1为实心砖挤出的有效面 cm K为原料性能系数，一般取1.2-1.5（塑性指数低的泥料取较小值）。 经长期的实践经验总结，螺旋绞刀的正常转速应使其叶片圆周线速度为0.6-0.8m/s，塑性指数较你的原料取较小的数值。2.4.2螺旋绞刀叶片的螺旋角绞刀叶片的螺旋角是指绞刀叶片的平均中线与叶片平均周长的夹角。如图9所示。图9 螺旋螺绞刀的螺旋角 tg=2h/（D+d）经长期实践经验总结，一般取15.5-21，对于塑性较高的原料，绞刀的螺旋角取较大值；反之，取较小值。 一般情况下，塑性指数较高的原料采取低转速大螺距，塑性指数较低的原料采取高转速小螺距。每种形式的螺旋绞刀都有一个最佳的转速范围

12、和螺距范围，在此范围内，螺旋绞刀的工作效率最高。目前螺旋绞刀的型式有等径变距、变径等距、变径变距、等径等距等几种类型。变径还有正变径和反变径，变距也有正变距和反变距之分。在一副螺旋绞刀中可能有以上其中的几种形式共存的情况，在设计螺旋绞刀时不能只局限于简单的公式，要根据不同地区、不同的工艺及原料性能及长期的实践经验进行合理的分析和设计。螺旋绞刀的结构一般为焊接和铸造两种形式，焊接形式所用的材料一般为普通Q235钢板，在叶片前表面和端面堆焊耐磨材料或者喷涂耐磨合金，铸造形式一般采用高铬合金材料以消失模整体铸造成型。2.5机头与机口的设计机头（天圆地方）有钢板焊接和铸钢两种形式，有一节也有两节的，有

13、单泥条双泥条和多泥条，制造时要在前端与机口联接的四角处要有一定的圆角，保证四角处出泥速度。近几年又出现了双曲线机头，效果也不错，如图9所示。 图9 双曲线机头结构图机口（模具）有很多种，从泥条数量上分为单机口、双机口及多机口；从润滑角度分为水机口、油机口和干机口；从长度上分为外机口、内机口和半机口；从性能上分为传统机口和可调式耐磨机口。目前可调式耐磨机口比较受欢迎，调试和维护都很方面，寿命也比较长，如图10所示。 图10 可调式耐磨机口结构图2.6挤出机其它部位的设计及耐磨材料的选择挤出机设计过程中除了上述几个重要环节，其它部分按正常的思路设计就可以了，上级搅拌轴应该加上护套，还可以把上级搅拌

14、挤出加上机座联成一体，运输和安装都很方便。搅拌叶易损部分最好选用可拆卸的耐磨铸件。下级耐磨衬套一般有铸造（铸钢或铸铁）衬套，钢板焊接衬套及非金属耐磨衬套等几种材料，砖机生产厂家可根据具体情况合理选择其中的一种或几种。另外选择合适的外观颜色也很重要，能够突出个性及给人视觉享受的颜色值得推荐和应用。2.7挤出机制造过种中常见的问题能否制造出一台合格的好产品，工程图纸设计是基础和前提，企业管理和生产能力及员工综合素质是平台和保障。中国的砖瓦设备制造行业目前大都是私营或民营企业，高端企业还是占少数，大多数企业都存在管理机制不建全，经济基础不强，技术力量薄弱，员工综合素质偏低等等问题，在开发和制造过程中

15、难免会出现各种各样的问题。设备制造企业首先完善软件环境，积极培养和储备人才，建立建全各项管理制度，实现企业的平面化管理。供货生产销售及售后服务各个环节都要有规范的管理制度和成熟的管理模式，建立严密的质量管理体系，外购材料及零部件一定要选择质优的产品，不能为了暂时的利益空间而选择价格低廉的伪劣产品，要根据内部的生产能力合理安排生产工艺流程，建立自检和互检制度，不能为了降低成本而把一些零部件的热处理等工艺环节省略掉，也不能只是为了保证使用性能而不注意外观的细节处理，从实践中总结的经验和售后反馈的意见及建议要适时应用于产品的研发和生产。合理的结构，优越的性能，美观的外表，清新的颜色等方面是一款高端产

16、品应该具备的特点和指标。3.挤出机的现状与发展趋势挤出机从诞生到现在已有很长的历史，我国的砖机制造行业最近二十几年的发展速度相当快，从上世纪八十年代引进国外的先进技术装备并进行消化吸收，目前已经开发出了具有适合中国砖瓦市场的产品，国内的挤砖机制造技术已与国际发达水平基本接轨。近几年国内的砖机制造企事业涌现出了许多后起之秀，但实力与水平却参差不齐，行业管理和执行标准也不是很系统与规范。每家企业都存在不同程度的优势和劣势。随着节能减排、绿色低碳、生态环保要求的逐步实施，最近几年的砖机市场销售形式看好，多数制造厂家都在扩大规模并提升技术档次和自动化程度，在外观质量与内部结构及耐磨材料等等方面都做了很大的改进。未来的砖瓦生产企业将向烧结大孔砌块等新型墙体材料方向发展，大断面单机口和多泥条机口的挤出机会将逐步得到应用，企业将逐步规模化，生产操作也更将人性化和智能