Page 64 - 《橡塑技术与装备》2024年9期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

隙减小，导致该位置温度急剧上升而使物料局部热降 2 填充度和压力分布
解 [2] 。 从图 3 和图 4 给出的螺杆组合内压力和填充度分
布可以看出。在给定工艺条件下，螺杆处于较高的产
能负载状态。由于仅仅是对局部螺纹元件进行替换，
所以整体运行状态差异不显著。但是，从压力分布可
以看出，在调换了元件后，整个螺杆上游的压力分布
曲线并不重合。随着单头螺纹元件螺棱宽度的增加，
其对应的压力分布曲线逐渐靠下。由于单头螺纹元件

图 2 JSW335 单头螺纹元件端面螺棱宽度调整 的螺棱宽度越厚，对物料的扭转限制越大，其回流效
果越小，正向输送能力越强 [3] 。可见，在输送相同产
表 1 螺杆组合元件类型及规格（自上而下为挤出方向）
能物料时，较宽螺棱单头螺纹元件的输送能力更强，
序号 名称 规格
1 螺纹元件 L214-134 也可理解为在保证相同的输送能力下，较宽螺棱单头
2 螺纹元件 L502.5-251.25
3 螺纹元件 L502.5-251.25 螺纹元件能适应熔融指数更高的物料。由于整体非 0
4 螺纹元件 L502.5-251.25 压力已经延伸到加料段，所以大部分元件都处于完全
5 螺纹元件 L502.5-251.25
6 螺纹元件 L502.5-251.25 充满状态。在填充度分布图中，替换三种元件后，填
7 螺纹元件 L502.5-251.25 充度分布的差异表现在组合中第三个元件处。综上所
8 螺纹元件 L502.5-251.25
9 螺纹元件 L502.5-251.25 述，更换了较宽螺棱的单头螺纹元件后，使得螺杆的
10 螺纹元件 L418.75-418.75
11 螺纹元件 L335-335 填充度略微降低。
12 螺纹元件 L335-335
13 螺纹元件 L335-335
14 捏合元件 K307.14-3-45 3 螺杆受力
15 捏合元件 K400.12-3-45 螺杆在混炼过程中，物料对螺杆的作用力会表现
16 捏合元件 K297.74-3-45
17 捏合元件 K335-5-45 在扭矩、轴向力和径向力三个方面。本文将从这三方
18 过渡元件 Gate 面，对比两种螺杆在加工同一种物料时的受力状态。
19 螺纹元件 L418.75-418.75
20 捏合元件 K335-5-90 表 2 调换组合局部的载荷数据
21 捏合元件 K335-5-90 宽度 /mm 扭矩 /Nm 轴向力 /N 径向力 /N
22 螺纹元件 L335-167.5L 256.5 5 567.958 -34 964 38 554.64
23 螺纹元件 L502.5-251.25 260 5 763.047 -37 361.7 40 419.18
24 螺纹元件 L502.5-251.25 265.5 5 965.948 -38 453.8 42 025.86
25 螺纹元件 L502.5-251.25
26 螺纹元件 L502.5-251.25 图 5、图 6 和图 7 分别给出了更换三种不同螺棱
27 螺纹元件 L502.5-251.25
28 螺纹元件 L418.75-418.75 宽度的单头螺纹元件后扭矩、轴向力和径向力载荷的
29 螺纹元件 L335-335 对比情况。由此可见，局部元件更换对螺杆组合扭矩、
30 螺纹元件 L335-335
31 螺纹元件 L335-335 轴向力和径向力分布影响很小。但是从局部扭矩数据
32 螺纹元件 L335-335
33 螺纹元件 L335-251.25 （表 2）中可以看出，单头螺纹元件螺棱越宽，物料的
34* 过渡块 GD（256.5）（260）（265.5） 反作用扭矩、轴向力和径向力载荷均越大。值得注意
35* 单头螺纹元件 S335-251.25（256.5）（260）（265.5）
36* 单头螺纹元件 S335-335（256.5）（260）（265.5） 的是，与双头螺纹元件和啮合盘元件不同，单头全啮
37* 过渡块 GD（256.5）（260）（265.5） 合螺纹元件的径向力会促进两根螺杆相互靠近。增加
38 齿形元件 SME251.25-251.25G
39 齿形元件 SME251.25-251.25 单头螺纹元件螺棱宽度，则更加有利于防止螺杆扫膛
磨损。同时，螺棱宽度增加，还有利于改善螺杆在机
1.2 工艺参数
筒内的悬浮状态，降低螺杆和机筒的磨损。
分析中螺杆组合出料口压力设定值为 10 MPa，螺
杆转速设定为 241 r/min。整体产能设定为 45 t/h。物
3
料密度为 920 kg/m 。物料的黏度使用 Bird-Carreau 4 螺杆混炼能力评价
关于对螺杆混炼能力的评价是依托黏性耗散功
描述，相关流变参数贴近典型牌号 PP。
率、物料在组合内各个元件内的平均停留时间、以及
9
·16· 第 50 卷 第 期