挤出机的性能(选购高性能的双螺杆挤出机，其核心硬件技术还得看这两个部分)

Posted 2023-05-27

篇首语：观书散遗帙，探古穷至妙。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了挤出机的性能(选购高性能的双螺杆挤出机，其核心硬件技术还得看这两个部分)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

挤出机的性能(选购高性能的双螺杆挤出机，其核心硬件技术还得看这两个部分)

对绝大部分改性企业而言，整个工厂里最贵的设备一定是挤出机。大家面对进口/国产，各种型号的挤出机都挑花了眼，却不一定清楚挤出机的核心关键是什么。

其实，双螺杆挤出机所有的技术进步主要集中在传动部分和挤出部分，只有在这两个部分将硬件核心技术与软件核心技术相结合，才能打造出最具性价比和竞争力的现代化同向双螺杆挤出设备。

双螺杆挤出机主要由两大部分构成：传动部分和挤出部分。

传动部分为螺杆提供扭矩，强劲的扭矩输出是双螺杆挤出机高效工作的保证；挤出部分主要由机筒、螺纹元件和芯轴构成，物料在这个区域内完成塑化、混合并挤出。双螺杆挤出机的所有技术进步也都集中体现在这两个部分，并构成了双螺杆挤出机更新换代的标志。

传动部分

双螺杆挤出机与其他机型相比，一个显著的特点就是传动系统的不同。双螺杆挤出机要求在一个受限的空间内把动力平均地分配到两根螺杆上，这就是扭矩分配技术。

不同的扭矩分配技术，决定了齿轮箱的承载能力、甚至于直接影响整机的寿命和性能。

传统的平行三轴式扭矩分配技术

传统的平行三轴式扭矩分配技术是一种成熟的双螺杆挤出机传动技术，国外双螺杆挤出机的齿轮箱早期大多采用这种结构。

如传统的平行三轴式传动原理图所示，来自电机的动力平行均匀地分配到A、B两输出轴上，即A、B轴各承担50%的扭矩。由于A、B轴中心距的限制，B轴上齿轮相对较小，传递的扭矩值受限。所以B轴齿轮是双螺杆齿轮箱承载力的瓶颈，直接决定了齿轮箱所能传递的功率。

传统平行三轴式传动原理图

高扭矩平行三轴式扭矩分配技术

为了提高B轴的输出扭矩，改进的高扭矩平行三轴式扭矩分配技术在B轴上设计了两组齿轮传动，这样B轴输出的扭矩理论上是改进前的2倍，实现了高扭矩输出，亨舍尔公司的高扭矩齿轮箱就是采用这种结构。

高扭矩平行三轴式传动原理图

高扭矩平行三轴式齿轮箱的优点

一、这种结构中，A/B两输出轴及过渡轴中心都位于同一平面内，齿轮箱只有一个分型面，所以结构简单，装配方便；

二、过渡轴采用浮动布置，其上的两斜齿轮与B轴上的两啮合齿轮处于动态平衡状态，无需人为调整即可均载，传动可靠。

高扭矩平行三轴式齿轮箱的缺点

一、安装B轴的轴孔细长，加工精度难以保证，尤其对于小功率齿轮箱，这个问题显得更为突出。

二、B轴上的轴承始终承受较大负荷，且为弯扭联合作用，B轴上轴承所承受的力随着输出扭矩的增加而增大，使轴承在受力磨损20000h后，达到齿轮轴和轴承的寿命极限，所以这种结构的齿轮箱寿命受B轴轴承的制约。

三、由于B轴始终承受较大载荷，加速了轴承的磨损，造成B轴的径向跳动不断增加直至失效，使该系统成为一个不稳定的动力系统。由于B轴的跳动，导致由其驱动的螺杆也不稳定，导致螺杆和机筒之间的间隙不均匀，造成物料在机筒内的停留时间不均匀，从而影响产品品质的一致性。

双侧对称齿轮驱动式扭矩分配技术

目前世界上双螺杆挤出机的一线品牌，如科倍隆（Coperion）、克劳斯玛菲（KraussMaffei）、东芝（TOSHIBA）JSW等都使用这种传动结构的齿轮箱。

如双侧对称齿轮驱动原理图所示，输出轴A和平行三轴式一样，其上的轴承、齿轮等都有足够的强度，安全系数高。而B轴上的齿轮依然受制于两螺杆的中心距，承载能力有限，这种结构提供的解决办法是将传递给B轴的扭矩等量分解到两个过渡轴C/D上，在输入端，过渡轴C/D上的齿轮同时与A轴上齿轮啮合，在输出端同时从上下两个方向对称地与B轴齿轮啮合，这样B轴齿轮在不增加齿宽的情况下，同时受到两个齿轮驱动，从而达到高扭矩驱动的目的。

双侧对称齿轮驱动式传动原理图

双侧对称齿轮驱动式齿轮箱的优点

一、由于两过渡轴C/D对称布置于B轴的两侧，B轴的齿轮仅受到切向力，径向力完全抵消，形成理想的力偶驱动。同时，B轴也仅承受纯扭矩，没有弯曲应力，彻底消除了B轴上径向轴承的负荷，B轴理论上永不磨损，使用寿命可达72000h。

二、该结构不仅实现了高扭矩输出，提高了生产效率，还增加了齿轮箱的使用寿命，更重要的是保证了扭矩分配系统的稳定性。由于B轴上的轴承不受径向力，从而不会发生因轴承磨损所带来的径向跳动，相应的也就不会引起螺杆的径向跳动，物料在机筒内停留时间的一致性好。

双侧对称齿轮驱动式齿轮箱的缺点

一、该结构相对复杂，装配难度大，制造成本较高。由于上下两个过渡轴C/D与输出轴A/B不在一个平面上，这样给制造和装配都带来困难。

二、过渡轴C/D上齿轮与B轴齿轮啮合，必须人为调整，以确保两个过渡轴上的齿轮各自都真实准确地把总扭矩的25%传递给B轴齿轮，也就是保证两过渡轴齿轮均载，而且要确保在整个齿轮箱寿命期间，这个均载一直有效，这是这种结构齿轮箱成功运转的关键所在。如果均载不理想，或者不能长时间的维持这种均载状态，则直接影响齿轮箱使用寿命。

挤出部分

挤出部分主要由机筒、螺纹元件和芯轴构成，是双螺杆挤出机完成塑化与混合的功能区。螺杆间隙、容积率、转速、芯轴的强度和螺纹元件的寿命是评价双螺杆挤出机挤出部分性能的关键性指标。

国际先进双螺杆挤出机的发展趋势是：小螺杆间隙、大容积率、高转速、高强度芯轴、高耐磨蚀螺纹元件。高效、大产量的同时，整机的使用寿命依然能得到进一步提高，产品品质稳定。

小间隙技术

小间隙技术指的是相啮合的螺棱前后间隙、螺纹与机筒间隙，控制在一个很小的水平（0.15-0.2mm）。传动系统输出稳定、输出轴跳动小且稳定是小间隙技术的基础和保证。

小间隙技术，保证了物料在机筒内均匀的停留时间分布，从而保证了产品品质的稳定性和一致性，使精密挤出、稳定挤出成为可能。

小间隙技术也是螺杆高转速的基础，高转速配合小间隙，才能保证加工的物料被及时清理掉并被快速送出机筒；而如果在常规间隙水平，螺杆高速运转时，由于料子不能被及时清理，停留时间长且不均匀容易引起降解。

螺杆、机筒和芯轴

扭矩分配技术突破后，制约双螺杆发展的因素发生了根本性变化：以前的制约因素是齿轮箱的输出扭矩和使用寿命，即芯轴的强度系数高于传动箱，而现在强的是传动箱，芯轴的强度成了制约因素.

所以现在双螺杆的制造者把研发的重心放在了芯轴、筒体衬套和螺纹元件上，开发更高强度的芯轴、更耐磨的机筒衬套和螺纹元件。解决方案之一就是采用热等静压粉末冶金成型工艺（PM-HIP）制造的高抗磨蚀材料。

双侧齿轮对称驱动技术的突破，保证了高比扭矩的双螺杆挤出机齿轮箱稳定连续化运行，从此改变了B轴的输出精度随着执行时间不断衰减的历史；

热等静压粉末冶金材料使用，使得机筒/螺杆的抗磨蚀性和芯轴的强度与大扭矩齿轮箱相适应，这些构成了最先进双螺杆挤出机的硬件核心技术。

小间隙技术、高效的螺纹元件、合理的螺杆组合，可以进一步提升挤出机的性能，提高产量、降低能耗，提高产品品质，这就是双螺杆挤出机的软件核心技术。

文章来源：链塑网