子午胎生产关键设备之挤出机学习课件

1、 挤出机动画之一 挤出机动画2005.mpg 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

2、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，

3、 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 LD表示。其中L

4、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 2 挤出过程和挤出理论 2.1 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: l1 1）加料段-输送并开始压实物料 l2 2）压缩段-压实并塑化、混炼物料 l3) 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 l4)4)机

5、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 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 2 挤出过程和挤出理论 2.3 螺杆的基本参数： Db Ds Ds H B e e W f 机筒 螺杆 Y X Z 2 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、 Darne

6、l-Mol理论基本方程（体积流率）： 2 tantan tantan b sb b b w QnHDDH we 22 2 1 sin 1 KMKM K sincos cossin s bs fD K Df 2sinsin ssss bbs bbbbbb fWfDHD MKtgKctg WfDWfD 0 1 sinln bbbb WHDP Kctg WZfDP 2 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

7、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 2 挤出过程和挤出理论 2.5 2.5 熔体输送理论 1 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。 32 22 12 3 223 12 3 1sin sincos 212 tan 12 dpL f f QQQQ P

8、PDH D Hn L D PP eL 12 3f PP n L 2 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

9、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 3 挤出机的主要零部件 3 3 挤出机的主要零部件 4 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

10、，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4 0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XJ LXJ W一65(长径比10)等冷喂料挤出机。 4 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

11、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61 6排的销钉，每排有61 2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24，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 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

12、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4070，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

13、（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 4 挤出机的典型应用 复合挤出示意图 5 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U t h 有限公司开发出一种齿轮挤出机，称为Rollex 挤出系统，

14、 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P L C 控制，所有重要的加工参数受控，并能清楚显示； 胶料在低于8 5 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 1830W/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 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

15、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

16、，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 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： 使用一种双螺旋线，使胶料在螺杆与机筒的多流道传递式排气段的机 械剪切下产生混炼； 能将胶料内的热量降低到最小程度，提高螺杆转速而增加产量。 设有调节流量的节流阀，能使胶料在多流道传递式排气段内实现受控 塑炼。 该机的各段温度偏差皆不超过 2 。 5、发展动向 具有

17、连续生产、结构简单及多用途的特点。 1 ）配合全自动化轮胎生产技术创新设计； 2 ）用途将继续扩展，上延至连续混炼，下扩展到轮胎成型； 3 ）挤出设备实现智能化； 4 ）突破挤出机的硬软件技术难题。 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

18、 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 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

19、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 LD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 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