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塑料造粒機的結構原理分析
發(fā)布時間：2014-09-04
塑料造粒機的主機是擠塑機系統(tǒng)，它由擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。1.擠壓系統(tǒng)：擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具，塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立壓力下，被螺桿連續(xù)的擠出機頭。
(1)螺桿：是擠塑機的最主要部件，它直接關系到擠塑機的應用范圍和生產效率，由高強度耐腐蝕的合金鋼制成。
(2)機筒：是一金屬無縫管筒，一般用耐熱、耐壓強度較高、堅固耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內襯合金鋼的復合鋼管制成。機筒與螺桿配合，實現(xiàn)對塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實，并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機筒的長度為其直徑的18：1，以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。
(3)料斗：料斗底部裝有截斷裝置，以便調整和切斷料流，料斗的側面裝有視孔和標定計量裝置。
(4)機頭和模具：機頭由合金鋼內套和碳素鋼外套構成，機頭內裝有成型模具。機頭的作用是將旋轉運動的塑料熔體轉變?yōu)槠叫兄本€運動，均勻平穩(wěn)的導入模套中，并賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機筒內塑化壓實，經多孔濾板沿一定的流道通過機頭脖頸流入機頭成型模具，模芯模套適當配合，形成截面不斷減小的環(huán)形空隙，使塑料熔體在芯線的周圍形成連續(xù)密實的管狀包覆層。為保證機頭內塑料流道合理，消除積存塑料的死角，往往安置有分流板(套筒)，為消除塑料擠出時壓力波動，也有設置均壓環(huán)的。機頭上還裝有模具校正和調整的裝置，便于調整和校正模芯和模套的同心度。擠塑機按照機頭料流方向和螺桿中心線的夾角，將機頭分成斜角機頭(120度)和直角(90度)機頭。機頭的外殼是用螺栓固定在機身上，機頭內的模具有模芯坐，并用螺帽固定在機頭進線端口，模芯座的前面裝有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通過芯線；在機頭前部裝有均壓環(huán)，用于均衡壓力；擠包成型部分由模套座和模套組成，模套的位置可由螺栓通過支撐來調節(jié)，以調整模套對模芯的相對位置，便于調節(jié)擠包層厚度的均勻性。機頭外部裝有加熱裝置和測溫裝置。
2.傳動系統(tǒng)：傳動系統(tǒng)的作用是驅動螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉速，通常由電動機、減速器和軸承等組成。
3.加熱冷卻裝置：加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進行的必要條件。(1)現(xiàn)在擠塑機通常用的是電加熱，分為電阻加熱和感應加熱，加熱片裝于機身、機脖、機頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內的塑料，使之升溫，以達到工藝操作所需要的溫度。(2)冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設置的。具體說是為了排除螺桿旋轉的剪切摩擦產生的多余熱量，以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。機筒冷卻分為水冷與風冷兩種，一般中小型擠塑機采用風冷比較合適，大型則多采用水冷或兩種形式結合冷卻；螺桿冷卻主要采用中心水冷，目的是增加物料固體輸送率，穩(wěn)定出膠量，同時提高產品質量；但在料斗處的冷卻，一是為了加強對固體物料的輸送作用，防止因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口，二是保證傳動部分正常工作。
二、輔助設備：
塑料造粒機組的輔機主要包括放線裝置、校直裝置、預熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計米器、火花試驗機、收線裝置。擠出機組的用途不同其選配用的輔助設
備也不盡相同。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。校直裝置：塑料擠出廢品類型中最常見的一種是偏心，而線芯各種型式的彎曲則是產生絕緣偏心的重要原因之一。在護套擠出中，護套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此，各種擠塑機組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有：滾筒式(分為水平式和垂直式)；滑輪式(分為單滑輪和滑輪組)；絞輪式，兼起拖動、校直、穩(wěn)定張力等多種作用；壓輪式(分為水平式和垂直式)等。預熱裝置：纜芯預熱對于絕緣擠出和護套擠出都是必要的。
對于絕緣層，尤其是薄層絕緣，不能允許氣孔的存在，線芯在擠包前通過高溫預熱可以徹底清除表面的水份、油污。對于護套擠出來講，其主要作用在于烘干纜芯，防止由于潮氣(或繞包墊層的濕氣)的作用使護套中出現(xiàn)氣孔的可能。預熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內壓力的作用。在擠塑料過程中，預熱可消除冷線進入高溫機頭，在模口處與塑膠接觸時形成的懸殊溫差，避免塑膠溫度的波動而導致擠出壓力的波動，從而穩(wěn)定擠出量，保證擠出質量。擠塑機組中均采用電加熱線芯預熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線芯預熱和纜芯烘干效率高。預熱溫度受放線速度的制約，一般與機頭溫度相仿即可。
冷卻裝置：
成型的塑料擠包層在離開機頭后，應立即進行冷卻定型，否則會在重力的作用下發(fā)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻，并根據(jù)水溫不同，分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻，急冷對塑料擠包層定型有利，但對結晶高聚物而言，因驟熱冷卻，易在擠包層組織內部殘留內應力，導致使用過程中產生龜裂，一般PVC塑膠層采用急冷。緩冷則是為了減少制品的內應力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使制品逐漸降溫定型，對PE、PP的擠出就采用緩冷進行，即經過熱水、溫水、冷水三段冷卻。
三、控制系統(tǒng)：
塑料造粒機的控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測量系統(tǒng)，主要由電器、儀表和執(zhí)行機構(即控制屏和操作臺)組成。其主要作用是：控制和調節(jié)主輔機的拖動電機，輸出符合工藝要求的轉速和功率，并能使主輔機協(xié)調工作；檢測和調節(jié)擠塑機中塑料的溫度、壓力、流量；實現(xiàn)對整個機組的控制或自動控制。擠出機組的電氣控制大致分為傳動控制和溫度控制兩大部分，實現(xiàn)對擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉數(shù)、螺桿冷卻、機筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制，以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤上從空盤到滿盤的恒張力收線控制。
1.擠塑機主機的溫度控制：
電線電纜絕緣和護套的塑料擠出是根據(jù)熱塑性塑料變形特性，使之處于粘流態(tài)進行的。除了要求螺桿和機筒外部加熱，傳到塑料使之融化擠出，還要考慮螺桿擠出塑料時其本身的發(fā)熱，因此要求主機的溫度應從整體來考慮，既要考慮加熱器加熱的開與關，又要考慮螺桿的擠出熱量外溢的因素予以冷卻，要有有效的冷卻設施。并要求正確合理的確定測量元件熱電偶的位置和安裝方法，能從控溫儀表讀數(shù)準確反映主機各段的實際溫度。以及要求溫控儀表的精度與系統(tǒng)配合好，使整個主機溫度控制系統(tǒng)的波動穩(wěn)定度達到各種塑料的擠出溫度的要求。
2.擠塑機的壓力控制：
為了反映機頭的擠出情況，需要檢測擠出時的機頭壓力，由于國產擠塑機沒有機頭壓力傳感器，一般是對螺桿擠出后推力的測量替代機頭壓力的測量，螺桿負荷表(電流表或電壓表)能正確反映擠出壓力的大小。擠出壓力的波動，也是引起擠出質量不穩(wěn)的重要因素之一，擠出壓力的波動與擠出溫度、冷卻裝置的使用，連續(xù)運轉時間的
長短等因素密切相關。當發(fā)生異常現(xiàn)象時，能排除的迅速排除，必須重新組織生產的則應果斷停機，不但可以避免廢品的增多，更能預防事故的發(fā)生。通過檢測的壓力表讀數(shù)，就可以知道塑料在擠出時的壓力狀態(tài)，一般取后推力極限值報警控制。
3.螺桿轉速的控制：
螺桿轉速的調節(jié)與穩(wěn)定是主機傳動的重要工藝要求之一。螺桿轉速直接決定出膠量和擠出速度，正常生產總希望盡可能實現(xiàn)最高轉速及實現(xiàn)高產，對擠塑機要求螺桿轉速從起動到所需工作轉速時，可供使用的調速范圍要大。而且對轉速的穩(wěn)定性要求高，因為轉速的波動將導致擠出量的波動，影響擠出質量，所以在牽引線速度沒有變化情況下，就會造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動大也會造成線纜外徑的變化，螺桿和牽引線速度可通過操作臺上相應儀表反映出來，擠出時應密切觀察，確保優(yōu)質高產。
4.外徑的控制：
如上所述為了保證制品線纜外徑的尺寸，除要求控制線芯(纜芯)的尺寸公差外，在擠出溫度、螺桿轉速、牽引裝置線速度等方面應有所控制保證，而外徑的測量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機組設備中，特別是高速擠塑生產線上，應配用在線外徑檢測儀，隨時對線纜外徑進行檢測，并且將超差信號反饋以調整牽引或螺桿的轉速，糾正外徑超差。
5.收卷要求的張力控制：
為了保證不同線速下的收線，從空盤到滿盤工作的恒張力要求，希望收排線裝置有貯線張力調整機構，或在電氣上考慮恒線速度系統(tǒng)和恒張力系統(tǒng)的收卷等等。
6.整機的電氣自動化控制：
這是實現(xiàn)高速擠出生產線應具備的工藝控制要求，主要是：開機溫度聯(lián)鎖；工作壓力保護與聯(lián)鎖；擠出、牽引兩大部件傳動的比例同步控制；收線與牽引的同步控制；外徑在線檢測與反饋控制；根據(jù)各種不同需要組成部件的單機與整機跟蹤的控制。