Page 119 - 《橡塑技术与装备》2022年3期

测试与分析 韦浪舟 等·螺杆设计方法探讨及在果筐注射机螺杆设计中的应用

式中 ： 混合状况得到了改善，这一切使得熔融过程加快。
V——挤出量总体积 ； 表 1 果筐注射机专用螺杆的参数和使用效果
H——均化段螺槽深度，( 为统一起见，下文均用 螺杆一 螺杆二 备注
螺杆直径 Ds/mm 85 85
H 3 表示均化段槽深 )。 螺杆长径比 L/DS 18.2 18.2 按欧洲标准定义螺杆长度 [5] 。
均化段槽深 /mm 5 6.5
式（1）的第一项是拖曳项，第二项是压力倒流项，
输送段槽深 /mm 9.95 13.65
其余两项是漏流项。 均化段长度 L 3 /mm 427.8 427.8
输送段长度 L 1 /mm 717.2 717.2
如果暂时不考虑漏流项，从式（1）知，拖曳流量 压缩段长度 L 2 /mm 400 400
与 H 3 成正比，压力倒流流量却与 H 3 的三次方成正比。 螺纹段长度 L/mm 1 545 1 545
波峰值 /mm 3.5 3.5
设计资料 [2] 推荐 ： 波谷值 /mm 13.5 11.5
间隙值度 /mm 2 1
H 3 =(0.05-0.07)D s
螺棱构型 图 3 图 2
H 3 ≤ 6。 制品重量 /g 1 120 1 120
塑化时间 /s 20 12
式中 D S 螺杆直径 三段式普通螺杆加工的产品
由下述公式确定值 H 3 : 最多可堆垛筐数 7 7 垛 5 筐
2
H 3 =KDs 3 （2） 波谷值受螺杆强度的约束。
50 ＜ D s K=0.25
双波螺杆一般以 2π 为一个波形周期，相邻波型起
50 ≤ D s ≤ 80 K=0.26
点相位差值为 π。将双波螺杆彼此相邻的两条波状槽，
80 ＜ D s ≤ 110 K=0.27
分别命名为 A 槽和 B 槽， A 槽和 B 槽中间再增加一条
过大的均化段槽深会造成塑化不良和压力倒流量
附加螺纹。
加大，在注射机的塑化系统中，喷嘴处的压力是比较
在一个波形周期中，由于起点相位差的原因，如
小的。而双波螺杆，由于结构的特殊性，不必对压力
果在波形的前半个周期，A 槽的槽深值在逐渐增加，
作过多的考虑。只是在设计塑化单元其他零件（止逆
那么，B 槽的槽深值肯定在逐渐减少。在波形的后半
环、推力环、螺杆头）时，须考虑它们与螺杆的匹配
个周期，情形正好相反。两槽之间就形成压力差。
问题 [5] 。
这样，在波形的前半个周期，B 槽的熔融体越过
鉴于果筐注射机专用螺杆的特殊要求，可加大均
附加螺纹与机筒形成的间隙而进入 A 槽，而在波形的
化段槽深值以提高产量，与普通螺杆相比，前者取值
后半个周期，A 槽的熔融体用同样的方式进入 B 槽。
是后者的 1.3 倍。
任一个波形周期中，A 槽和 B 槽，同时都有熔融体流
1.2 双波段设计
进和流出。越过附加螺纹与机筒内壁间隙的熔融体体
波状螺杆的设计工作内容，主要包括选择波数、
量多少，很大程度上由附加螺纹螺棱的顶部宽度值与
波峰值 H min 、波谷值 H max 、附加螺纹棱顶宽度值 δ 和
附加螺纹与机筒内壁的间隙值大小所决定。间隙值越
附加螺纹棱顶与机筒内壁间隙值的大小。
大，宽度值越小，越过附加螺槽的熔融体体量就多 ；
这几个参数的确定，需根据对螺杆的使用要求，
横流增大 ；波状槽的压力降就小，输送效率就高 ；这
统一考虑。
是有利的一面。不利的是，物料通过附加螺纹螺棱的
（1）波数与螺杆长径比有关，由于受到机器整体
顶部时，受到的剪切力就小，一些未熔的固体块也能
L
布局的限制， =18.2（见表 1），只能取 4 个波数， 越过附加螺槽，混合质量下降。为了提高产量，间隙
D S
这是波数的最小值。 值可取大一些。
（2）在螺杆的波峰处，机械能迫使解体后的固 物料处在波峰区域时，应该受到足够的剪切，因
体床产生滑移摩擦，物料颗粒表面因摩擦而产生内能 而，波峰值由原料的尺寸来决定的。根据原料的情况
（FED）；物料颗粒受到外压力而发生变形、破裂，产 定 H min 值。
生内能（PED）；熔融体相邻层间的摩擦力产生的内能 加工果筐的原料是回收料，尺寸不一，形状各异，
（VEP）增大。在螺杆波谷处，物料因螺槽深，容积大， 原料是由少量的粉、片状粒子掺混加入到颗粒状的物
受到剪切小，压力也低，停留时间长，固体床和熔融 料中构成。因此，只能由构成原料主体的那一部份物
体相互掺混。物料受到反复挤压和搅混，热量均化和 料的尺寸确定波峰值。

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