在一定的螺杆转速下,提高挤出机产量的关键在于增加固体输送率。固体输送率与物料在螺杆加料段的运动有关,主要表现为轴向运动和旋转运动。通过合理控制机筒和螺杆温度,提高机筒对物料的摩擦力,同时避免物料熔融,可以有效提高固体输送效率。此外,定期更换分流板和过滤网,控制机筒和螺杆的表面粗糙度,以及采用IKV结构机筒加料段,都有助于提高挤出机的产量。
在一定的螺杆转速下,要想提高挤出机的产量,首先需要考虑的是在加料段中如何提高固体输送率。而固体输送率又与物料在螺杆加料段螺槽中的运动有关。
在日常生活中,当人们用手捏紧螺栓上的螺母不动,螺栓独自旋转,不仅发现螺母在螺栓上发生了位移,而且螺母与人的手之间也产生了一定的打滑而感到很吃力。假设把机筒、物料和螺杆分别看作人的手、螺母和螺栓,不难看出,物料将产生如下两种运动。
①轴向运动:是由于旋转螺杆的螺棱推进面对物料产生的轴向推力所致。
②旋转运动:是由于物料与机筒、物料与螺杆之间的摩擦所致。
物料在螺杆加料段螺槽中同时存在着以上两种运动,其合运动的结果形成了螺旋运动。由此可见,在一定的螺杆转速下,尽可能地提高物料轴向运动的速度、降低物料旋转运动的速度,以使得固体输送率增大,从而提高挤出机的产量。固体输送率同螺杆表面与物料的摩擦系数和
料筒表面与物料的摩擦系数有关。当螺杆表面的摩擦系数比料筒表面的摩擦系数低,物料在料筒表面产生的摩擦作用力大于物料在螺杆表面产生的摩擦作用力,此时物料运动方向以轴向为主。
在实际生产中,固体输送理论具有实践指导意义。
(1)合理控制机筒和螺杆温度,提高固体输送率塑料对钢的摩擦系数随温度升高而增加,一般在螺杆的加料段开设冷却水孔,通过冷却螺杆的加料段(而不是冷却螺杆全长)来降低螺杆对物料的摩擦力;另外,提高机筒的温度增大其对物料的摩擦力,有利于提高固体输送效率。
但机简温度的提高必须是固体物料在加料段机筒内壁上未发生熔融现象之前,因为一旦发生熔融现象,便存在着熔体与机筒、熔体与熔体和熔体与固体之间的三种摩擦。由于熔体之间的摩擦系数小于熔体与机筒和熔体与固体之间的摩擦系数,因此,有效摩擦发生在熔体内部,反而使机筒对物料的摩擦力减小,不能达到提高固体输送效率的目的。此时,物料在螺槽中的轴向运动速度大大降低,造成物料与机筒打滑而不出料的现象。
(2)定期更换分流板和过滤网 由于分流板和过滤网的堵塞使物料运动阻力过大,物料在螺槽中的轴向运动速度大大降低,造成不出料现象。因为前者将使物料过热分解,后者因物料运动阻力过大而导致机筒内部压力过高,使机头与机筒的连接螺栓断裂,造成设备甚至人身安全事故。所以,不仅要合理地控制挤出机的温度,而且分流板和过滤网必须定期清理和更换。
(3)控制机筒、螺杆的表面粗糙度jb/t8538-2011规定了螺杆与机筒的表面粗糙度,即螺杆外圆及螺槽底径的表面粗糙度Ra≤0.8μm,螺棱两侧的表面粗糙度Ra≤1.6um,其值不宜过小,否则会大大增加螺杆的制造成本。机筒内孔的表面粗糙度Ra≤1.6um,其值不宜过大,否则,不仅不利于机筒的加工,而且会因表面的粗糙引起物料停滞产生过热分解。
(4)机筒加料段采用IKV结构 该结构机筒加料段内壁呈锥形,并开设轴向沟槽,且沟槽深度由深变浅。这种结构不仅增加了机筒的摩擦系数,而且增大了物料的流通面积,从而起到强制输送物料的作用。