Page 121 - 《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

（机器只能更换塑化单元）限制的折衷之举。由于原料
的原因，在生产过程中需要频繁地拆、装喷嘴 , 每次
耗时 2~3 min。喷嘴安装后开机，第一次预塑用的塑
化时间比拆、装前的数值少 20%~25%。第二次塑化，
图 3 普通螺杆垂直于螺棱的剖面图
塑化时间又恢复到原值。
π
2
2 π
ΔS= 1 +H tan α- r sin ( 2 -α) + 1 r ( +α) +r 2 - 1 r 2π 拆、装喷嘴时，螺杆处于静止状态，停留时间比
2
2 1+cos ( π -α) 2 2 2 2 正常生产时的停留时间增加 9~14 倍。塑料在机筒热
2
（7） 传导作用下得到更充分地熔融。所以，取 L =20、辅
D S
ΔS: 图 2、图 3 各自的螺槽截面积之差。 [6]
以合理地设计机筒 ，塑化能力更好。
1 1
α 值较小， r≈ （ 7 6 ） H，按级数展开后作近似计算： 与的螺杆相比，的螺纹段加长。螺杆各段需要具
ΔL≈Hα （8） 备的功能是不同的，因而，改进后的螺杆输送段长度
1 为 9.49D, 均化段长度不变。
2
ΔS≈ H α （9）
2
由此可知，图 2 中，螺槽截面积增大 ( 对塑化有利 )
4 用相似理论设计不同规格的果筐机螺
的同时，螺杆与物料的接触线长度也在增加 ( 对塑化
杆 [3] [5]
不利 )，只是有利影响大于不利影响。
相似设计不是类比放大。设计前须规定一定的前
粘性牵附理论 [3] 的模型示意图见图 4。图 2 所示
提条件 ：
的螺棱构型，在固体输送段，一区熔料的一部份将会
双波螺杆有四个波形 ；
进入图三所示的螺槽新增三角型区域内，固体床的宽
L
度会增大，牵引角也会增大，从而增大固体输送率。 =20 (10)
D S
在熔融段，局部熔融速度直接决定于固体床宽度， 果筐机螺杆的尺寸按下列算式确定 ：
图 2 所示的螺棱构型对螺杆的熔融性能带来了收益。 L 10 L 1N
= (11)
更改螺棱构型，仅考虑由于几何参数变化而带来 D S D S
的收益，是不全面的。从式（8）、（9）中看到，ΔL、 L 20 = L 2N (12)
D S D S
ΔS 的数值均不大，螺棱构型的更改必须受到不能削弱
螺棱强度这一条件的约束。更改的目的主要是使螺棱 H 3N =H 30( D SN ) 0.74 (13)
D SO
构型有助于增强物料正向输送能力和帮助加快物料熔
D SN
H minN =H mino( ) (14)
融过程。 D SO
D SN 0.74
H maxN =H mino( ) (15)
D SO
δ 3N =δ 30( D SN ) 0.74 (16)
D SO
H 3N
=2.1 (17)
H 3O
图 4 粘性牵附理论的模型示意图 δ N =δ 0( D SN ) 0.74 (18)
D SO
在生产中取得很好效果的双波螺杆见图 1。 式中，下标带 “N” 者，为新设计的果筐机螺杆 ；下
表 1 给出了双波螺杆的部份设计参数。 标带 “O” 者为经生产实践检验性能良好的果筐机螺杆。
表 1 是两种果筐注射机专用螺杆的参数对比和使 笔者应用式 (10)至(18) 设计了多种不同规格的果
用情况汇总。 筐机螺杆，效果令人满意。

3 改进 5 结论
L
需要指出的是，取 =18.2 这是受到客观条件 作者在塑化理论的指导下设计果筐注射机专用螺
D S

2022 第 48 卷 ·63·
年