螺杆设计及组合

双螺杆组合排列原则塑料混合是一种有效的将多种组分的原料加工成更均匀、更实用的产品过程。

这一过程中主要发生的是物理反应，当然也存在少量的化学反应。

特殊的，例如反应挤出，我们所期望的更多是化学反应而非物理反应。

而无论是物理还是化学反应，都要求材料的充分混合辊炼，因此就有了共混设备这一有力的加工手段执行者。

先确认几个概念：1.预处理：我们通常说的预处理很多时候是指材料的水分预处理。

由于聚合物和添加剂都具有吸水性，而温度波动和仓库的潮湿都有可能是原材料吸湿，而这正是我们所不希望看到的。

熔融聚合物，如尼龙，聚酯等对水分极其敏感的材料，水分的存在将导致他们的降解，从而导致了各项性能指标的恶化甚至是导致加工失败。

目前比较实用的干燥方式多为热风循环干燥形式。

2.预混合：对于单螺杆而言，吃料能力很大程度上影响了混合效果，很多时候即使是单纯的颜色处理都会因为混合的不均匀而导致材料同批次的前后色差以及后期加工的颜色不均一性；而对于双螺杆，虽然吃料能力基本上不影响混合效果，而且为了计量精确，理论上是应该所有组分在喂料口单独计量、单独喂入。

但是这就意味着需要多个精确喂料器，而这对共混厂家而言是非常的不经济的，因此我们在加工双组分及多组分的材料前，大多都进行预混合。

目前的混合设备多为立式高速搅拌机。

3.分散混合：分散混合是将组分的粒度尺寸减小，将固体块或者聚集体破碎成微粒，或者是不相容的聚合物的分散相尺寸达到所要求的范围。

这一过程通常是依靠大厚度大角度的捏合盘来实现。

4.分配混合：分配混合是使个组分的空间分布达到均匀。

形象点说也就是“平均主义”，保证混合设备内通过分配元件的熔体中各组分的分布均匀。

这个通常是靠窄片小角度捏合盘来实现。

极端的情况先会采取齿轮分配元件来实现。

5.停留时间分布：同批次物料在通过喂料口后通过分散，分布混合最终挤出离开混合设备的时候长短的分布。

这一指标最主要的意义在于评估设备的自洁能力。

其实还有更多的各种公式，我个人觉得这对于我们在实际设计中有一定的指导意义，可惜我这里没有扫描仪，而我这个人又比较懒，公式我就不大打上来了。

玻纤增强PP螺杆元件组合方式班级：高材0911姓名：张健学号： 2009119136前言：在聚合物材料加工中，有一种重要的混炼设备，那就是挤出机，挤出机的发展，大大提高了聚合物材料的加工水平和应用范围。

它分为单螺杆、双螺杆、多螺杆，但实际应用中，还是双螺杆应用最为广泛。

由于双螺杆挤出机要完成许多混合任务，因此目前关于双螺杆挤出机的混合机理研究也比较多。

将双螺杆挤出机用作连续混炼机时，可以对聚合物进行共混改性、填充改性和增强改性；另外，双螺杆挤出机还可以用来进行反应挤出。

双螺杆挤出机的种类很多，根据两根螺杆的位置，可以分为啮合型和非啮合型；根据螺杆旋转的方向不同，又可以分为同向旋转型和异向旋转型。

由此，我们将常见的双螺杆挤出机分为非啮合异向旋转的双螺杆挤出机、啮合同向双螺杆挤出机和啮合异向双螺杆挤出机啮合同向双螺杆挤出机简介啮合同向双螺杆挤出机真正应用于聚合物加工是在20世纪30年代，由意大利LMP公司Roberto Colombo研制出来。

自从其诞生后，经过半个多世纪的不断改进和完善，它便以其积木式结构带来的多变性和适应性以及优异的混合性能，在成型、共混、改性、反应挤出等聚合物加工过程中得到了广泛应用一、双螺杆挤出机组合的一般原则为:(1) 正确分析所要混合物料的形态、性能与配比;(2) 必须了解螺杆元件及螺杆各区功能,工作原理及螺杆构型;(3) 确定加料方式与位置;(4) 选择适当几何参数的螺纹,捏合元件;(5) 根据共混体系混合程度要求选择螺杆组合。

(6) 加工工艺、设备各部分参数二、啮合同向双螺杆挤出机玻璃纤维增强塑料制备工艺流程玻璃纤维增强作用的好坏，与它在聚合物混合料或制品中的长度、分散状态或分布均匀性、取向以及被聚合物润湿性有关。

玻纤在制品或混合料中长度太短，只起填料作用，不起增强作用；太长，会影响玻纤在混合料或制品中的分散性、成型性能和制品的使用性能。

一般认为，增强热塑性塑料中玻纤的理想长度应为其临界长度的5倍。

湖南工业大学课程设计任务书2013 —2014 学年第一学期机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业—班级课程名称：__________________________ 包装机械设计__________________________________________ 设计题目：___________________ 分件供送螺杆的设计__________________________________________ 完成期限：自20 年12 月23 日至20 年12 月27 日共丄周指导教师（签字）：______________________系（教研室）主任（签字）：_________________一、设计概述 (2)1.1设计的目的 (2)1.2四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置概述 (3)二、四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置的参数确定 (4)2.1星形拨轮的设计 (4)2.2螺杆螺旋线的组合特征 (4)2.3螺杆螺旋线的基本参数 (5)2.4组合螺旋线的设计 (6)2.4.1输入等速段 (6)2.4.2螺杆变加速段螺旋线 (7)2.4.3螺杆等加速度段螺旋线 (8)2.4.4螺杆输出等速段螺旋线 (10)2.5螺旋槽轴向剖面的几何形状设计 (12)2.6利用程序设计的方法输出结果并自动生成图形 (14)2.6.1 Matlab 软件的运用 (14)2.6.2 PRO/E画图工具的运用 (16)三、设计小结 (18)参考文献 (19)第一章设计概述1.1设计的目的这个课程设计是一个重要的实践性教学环节，也是提高我们这些工科学生工程设计能力的一个重要途径。

是让我们这些包装机械专业方向的学生学好专业知识课程和充分利用所学资源进行设计分析的重要方法，对我们以后的学习工作具有非常重大的意义。

1.1.1设计的主要技术参数供送物品为圆柱体：尺寸：直径为75mm高为100mm螺杆转速n=500转/min，拨轮节距Cb=112mm1.1.2设计任务1 、根据有关参数进行计算或编写有关设计计算程序；2 、利用程序设计的方法输出结果并自动生成图形；3 、画出装配图及其主要零件图；4 、完成设计计算说明书。

初级双螺杆组合一、螺杆组合基本常识1. 挤出机螺杆分两大部分,就是芯轴和螺纹套;芯轴--不同型号机台有所不同,主要是直径,键槽(有单键和花键等)- 如早期螺杆一般是单键实验室30/40机70/72机等,目前75机一般是花键;2. 螺纹元件分类:从作用分两类–输送元件和剪切元件;即通常说的输送块和剪切块; 双螺杆我认为有两层意思:其一是螺杆是两根,另外实际包括了输送螺纹是双头的,就是同一根螺杆有两道螺纹; a 输送块根据作用分正反两种;输送块种类主要是从导程(绕一圈的轴向长度)和元件长度(元件轴向长度)来分;如72/36就可以代表这种输送元件,72是指导程,36是元件长度,单位mm ; 75机主要有96/96 72/72 56/56 72/32 56/28 72/36L 56/28L 72机40/30机等原理基本一样, 输送有特殊的元件单头螺纹元件,和KS元件3. 剪切元件实际就是通常说的捏合块,由单个的剪切块捏合在一起,片数不定,一般5/7片;单片厚度不一; 主要是以各单片捏合的角度来确定规格型号;同样也分正反两种,比如进口莱鼒机的部分剪切块就全是单片,可根据实际情况进行微调组合; 剪切块举例: 450/5/56L中450指捏合角度,5是片数,56是长度L 指左向,一般正向的不标明; 通常75机还有900/5/56 300/7/72 450/5/36 600/5/56的基本很少用了;可以根据要求采购;象30机只有450/5/28900/5/28 两种特殊剪切元件有新齿型盘;厚度很小的剪切块,薄的左向剪切块,还有新到的拉伸流块;4. 输送元件的大致作用,在螺杆组合整体效果看,单个的元件效果体现不明显,一般需要在特定的临近组合条件下才会有其真实的体现,具体比如同样90度剪切块在单独输送块之间和在后面连续90度90度/90度>>90度---90度; 一般来说,输送块96/96是目前最大导程输送,在物料未完全熔融输送能力最强(相对的,有新的KS元件等) 所以一般在下料口采用大导程元件,而在熔融状态下输送效率比小导程低(暂时无理论支持),在玻纤口真空口等需要降低压力的地方用大导程元件有很大优势,有效防止返料(当然还与熔融状况有关),72/72 56/56是目前使用比较多的一种元件,普通输送,配合对熔体进行适当压缩等, 该类元件主要起输送作用,新概念:输送能力,输送效率;涉及物料流动状态在挤出机内,靠摩擦拉伸往前流动,有一种说法:螺杆越光滑,螺筒越粗糙,熔体输送能力越强; 总体判定所有输送元件都是半充满状态; 反输送螺纹作用就不是简单相反,稳定并降低后段压力,但和降低单位时间产量没有直接联系;降低机头压力有很大优势,PBT大量采用;5. 剪切块,一般来说,角度越大剪切能力越强,厚剪切块剪切能力强于薄剪切块;正向剪切块除90度剪切块外,都有剪切和输送两个作用同时进行,有一个输送角度,一般剪切块厚度对剪切热影响很大,如: 450/5/56 ~~ 3 * 450/5/36 ;厚有利于通过剪切热加强塑化分散;反向剪切实际同时有反输送和剪切的作用,作用相当于正向剪切加左向输送块连接,但实际作用能力远小于后者;6. 固定流道理论,做两个极端假设,其一某一组合全部采用单一输送块56/56; 另一采用单一剪切块300/7/72 两个效果应该差别不大; 物料在其中容易形成固定流道,状态变化动力不足;但如果叉开,可能变成一套合格组合;原则就是不断打破这种固定流道平衡;实例:90号组合,修改原意就是封死玻纤口平衡分布剪切块,提高单位时间产量; 去掉前面左向剪切一个结果PP洗机料都不融,高冲也有大量白点;刘晴原改31号组合也类似,为提高输送压缩段输送能力,提高单位时间产量,前段全部使用96/96输送,结果80%以上粒料出来;当时是考虑53等组合剪切靠后有利于提高班产; 现用的90-75-C组合就是再次更改挤出机型的机械设计参数，ZSK型挤出机或任意同向旋转双螺杆挤出机的几何参数限定为3个，1. 啮合处间隙；2. 内外直径比（OD/ID）；3. 比扭矩（功率/容积比，即用扭矩/中心距的三次方（M/a3）表示）。

十字盘头组合螺钉标准
十字盘头组合螺钉由螺杆和十字盘头两部分组成。

螺杆采用螺纹加工工艺，其直径、长度、螺距、螺纹长度等尺寸应符合要求。

十字盘头采用交叉的十字形设计，适合使用十字螺丝刀拧紧。

2. 尺寸
十字盘头组合螺钉的尺寸应符合设计要求，包括螺杆长度、直径、螺距、螺纹长度、十字盘头直径和高度等。

3. 材料
十字盘头组合螺钉的材料应符合国家相关标准和规定。

常用的材料有碳素钢、合金钢、不锈钢等。

4. 力学性能
十字盘头组合螺钉的力学性能应符合国家相关标准和规定。

包括拉伸强度、屈服强度、硬度、扭矩、冲击性能等指标。

5. 表面处理
十字盘头组合螺钉的表面处理应符合设计要求。

常见的表面处理方式有镀锌、镀镍、磷化等。

6. 检验和试验
十字盘头组合螺钉应进行外观检查、尺寸检查、力学性能检查等。

同时应进行爆破试验、扭矩试验、脱落试验等试验，确保产品质量符合标准要求。

本标准适用于机械制造、建筑、家具、汽车等领域的十字盘头组合螺钉的设计、生产和应用。

一、直井下部钻具组合设计方法(一)钻铤尺寸及重量的确定1.钻铤尺寸的确定(1)为保证套管能顺利下入井内，钻柱中最下段（一般不应少于一立柱）钻铤应有足够大的外径，推荐按表1选配。

表1：与钻头直径对应的推荐钻铤外径钻头直径钻铤外径142.9～152.4 104.7～120.6158.8～171.4 120.6，127.0190.5～200.0 127.0～158.8212.7～222.2 158.8～171.4241.3～250.8 177.8～203.2269.9 177.8～228.6311.2 228.6～254.0374.6 228.6～254.0444.5 228.6～279.4508.0～660.4 254.0～279.4(2)钻铤柱中最大钻铤外径应保证在打捞作业中能够套铣。

(3)在大于190.5mm的井眼中,应采用复合(塔式)钻铤结构(包括加重钻杆)，相邻两段钻铤的外径差一般不应大于25.4mm。

最上一段钻铤的外径不应小于所连接的钻杆接头外径。

每段长度不应少于一立柱。

(4)钻具组合的刚度应大于所下套管的刚度。

2.钻铤重量的确定：根据设计的最大钻压计算确定所需钻铤的总重量,然后确定各种尺寸钻铤的长度,以确保中性点始终处于钻铤柱上，所需钻铤的总重量可按式(1)计算：Wc= PmaxKs/K f (1)其中：K f=1-ρm/ρs式中：Wc——所需钻铤的总重力，kN；Pmax——设计的最大钻压，kN；Ks——安全系数，一般条件下取1.25，当钻铤柱中加钻具减振器时，取1.15；K f——钻井液浮力减轻系数；ρm——钻井液密度，g/cm3；ρs——钻铤钢材密度，g/cm3。

(二)钟摆钻具组合设计1.无稳定器钟摆钻具组合设计：为了获得较大的钟摆降斜力,最下端1～2柱钻铤应尽可能采用大尺寸厚壁钻铤。

2.单稳定器钟摆钻具组合设计(1)稳定器安放高度的设计原则：a.在保证稳定器以下钻铤在纵横载荷作用下产生弯曲变形的最大挠度处不与井壁接触的前提下,尽可能高地安放稳定器。

填充改性在聚合物中添加其它无机或有机物（添加剂），以改变其力学性能、加工性能、使用性能或降低成本的方法。

填充改性中的填充剂可起到多种作用：增量、增强和赋予功能，其中以增量为主。

（1）增量在聚合物中添加廉价的填充剂以降低成本、节约原材料，其主要作用是增量，故这时的填充剂也称增量剂。

（2）增强填料可提高聚合物的力学性能和热性能，其效果在很大程度上取决于填料的形态等物理性能。

（3）赋予功能填料可赋予聚合物自身所没有的一些特殊功能，此时填料的化学组成往往起着重要作用。

多数以颗粒状填料填充的混合物，其结构形态类似于聚合物共混物中有一个连续相的结构，填料为分散相（只是粒度更小一些），而聚合物为连续相。

在连续相与分散相之间有一界面层，两相通过界面层结合在一起。

界面层的粘结作用，因树脂的性质、填料的性质不同而不同。

填充剂在聚合物内的分散状态，对填充改性聚合物的性能，尤其是力学强度影响极大。

填充剂若以很小而均匀的粒径均匀地分布在聚合物中，则会使填充聚合物具有良好的力学性能和制品尺寸稳定性。

相反，如果填充剂的粒径很不均匀，有大有小，且在聚合物中分布不均匀，则填充聚合物的力学性能会不好。

但填充剂粒子也不能过细，因极细的微粒易产生自身凝聚，不易分散，也会造成分散不均，影响力学强度的提高。

纳米材料用来作填充改性，就会遇到这个问题，必须设法解决，否则发挥不了纳米材料的作用。

填充剂在聚合物中的分散状态，与其表面活性、混合工艺等有关。

如能实现填充剂与树脂之间的良好化学结合，就会大大提高填充效果，还会使某些填充剂起到增强作用。

实现良好的化学结合最有效的方法是用偶联剂对填充剂、增强剂进行表面处理。

常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂等。

常用的填充剂有碳酸钙、炭黑、滑石粉、红泥、硅灰石、粉煤灰、铁泥、云母和金属填充物等。

根据塑料高填充改性的特点，要求改性设备必须适应其要求。

在20世纪80年代中后期，我国开始采用平行啮合双螺杆挤出机应用到高填充改性领域，取得了较好的效果。