Thiết kế trục vít máy đùn: Các loại, hình học và hiệu suất

Vít máy đùn là gì và thiết kế của nó cần đạt được điều gì?

Vít máy đùn là bộ phận xử lý quay bên trong thùng. Trong quá trình ép đùn nhựa nhiệt dẻo, nó vận chuyển nguyên liệu thô, hỗ trợ nấu chảy và trộn, đồng thời cung cấp vật liệu cho dụng cụ tiếp theo. MỘTmáy đùn trục vítlà cái máy;đùn vítlà quá trình Việc mua bộ phận vít không thay thế bộ truyền động, hệ thống sưởi, làm mát hoặc bộ điều khiển của máy.

Bắt đầu bằng cách xác định lượng tan chảy và sản phẩm mong muốn, thay vì một con số đầu ra riêng biệt. Mục tiêu hữu ích chỉ rõ tính đồng nhất của vật liệu, chất lượng sản phẩm, phạm vi thông lượng và giới hạn vận hành có thể chấp nhận được. Nó cũng phải nêu rõ công việc đó là làm tan chảy các viên đã được tạo sẵn, kết hợp các thành phần, xử lý nghiền lại hay loại bỏ các chất dễ bay hơi.

Tách biệt thiết kế mới khỏi thay đổi của máy hiện có

Một máy mới mang lại nhiều tự do hơn trong việc phối hợp hệ thống trục vít, thùng, truyền động và cấp liệu. Thiết bị thay thế phải hoạt động trong phạm vi được lắp đặt. Ghi lại tình trạng trục vít và thùng hiện tại trước khi quyết định xem có cần một cấu hình khác hay không: thay thế một bộ phận bị mòn và thiết kế lại một bộ phận không phù hợp là những nhiệm vụ kỹ thuật khác nhau.

Vật tư EJSvít cấp liệu đùncho các ứng dụng vít đơn và vít đôi. Bản tóm tắt bắt đầu phải xác định nhiệm vụ xử lý và kiến ​​trúc nào mà thành phần phải phục vụ.

Các loại vít đùn: Phân loại kiến ​​trúc và chức năng riêng biệt

“Vít đơn”, “vít chắn” và “vít trộn” mô tả các khía cạnh khác nhau của một thiết kế. Chúng không phải là ba lựa chọn loại trừ lẫn nhau. Một vít đùn đơn có thể chứa cả phần nóng chảy rào cản và máy trộn xuôi dòng.

Đơn và đôi mô tả số lượng ốc vít

Đối với vít đôi, cũng thiết lập cùng quay hoặc quay ngược chiều, ăn khớp hoặc không ăn khớp và hình học song song hoặc hình nón. “Song song” không có nghĩa là cùng quay. danh sách EJSthùng vít đơnVàthùng vít đôi song songriêng; danh mục sản phẩm là sự khởi đầu của một đặc điểm kỹ thuật, không phải là đặc điểm kỹ thuật hoàn chỉnh.

Số lượng chuyến bay và cấu trúc mô-đun cần có mô tả riêng

Vít một cánh có một đầu xoắn ốc; nó không chỉ đơn giản là tên gọi khác của máy đùn trục vít đơn. Tương tự như vậy, vít đôi không phải đều có dạng mô-đun. Trong thiết kế mô-đun, các bộ phận vận chuyển và trộn được lắp ráp trên các trục tương thích. Trong thiết kế liền khối, biên dạng làm việc được chế tạo thành thân vít.

Hình học trục vít máy đùn: Kích thước, đường bay và tính năng thiết kế

Bản vẽ vít phải xác định nơi áp dụng từng kích thước. Chiều dài tổng thể, chiều dài làm việc và chiều dài bên trong thùng có thể đề cập đến các ranh giới khác nhau. Cần có sự chăm sóc tương tự đối với đường kính danh nghĩa, đường kính bay cục bộ và đường kính chân răng.

cácSổ tay bộ xử lý đùn Dynisco, Phần 4minh họa kích thước vít và hình học vít đơn thông thường. Các kênh sâu hơn cung cấp nhiều thể tích hình học hơn, nhưng sản lượng có thể sử dụng được cũng phụ thuộc vào việc làm đầy, tan chảy và dòng chảy ngược do áp suất điều khiển. Các kênh nông hơn thay đổi hành vi cắt và bơm trong khi giảm âm lượng kênh. Cùng nhau xem xét các hiệu ứng này khi thay đổi độ sâu kênh.

Tỷ lệ độ sâu chỉ hữu ích với các giả định của nó

Đối với vít thông thường đơn giản có bước răng và chiều rộng rãnh tương đương, độ sâu cấp liệu chia cho độ sâu đo là phép tính gần đúng phổ biến cho tỷ lệ nén hình học. Theo tính toán trên bản vẽ minh họa, D = 60 mm với đường kính chân răng là 48 mm và 56 mm cho chiều sâu tương ứng là 6 mm và 2 mm: tỷ lệ chiều sâu là 3:1.

Tính toán đó không dự đoán mức tăng áp suất 3:1, chứng tỏ sự tan chảy hoàn toàn hoặc xác định lực nén của rào cản hoặc biên dạng bước thay đổi. Hỏi định nghĩa hình học nào mà nhà cung cấp đã sử dụng. Xem chi tiếthướng dẫn tỷ lệ nén trục vít đùnđể phân biệt giữa tỷ lệ độ sâu thuận tiện và so sánh âm lượng kênh đầy đủ.

Cách cấp liệu, nấu chảy và đo sáng phối hợp với nhau

Mô hình ba vùng quen thuộc mô tả một vít đơn dẻo thông thường. Đây là lời giải thích hữu ích về các chức năng của quy trình, nhưng không bắt buộc mỗi vít đùn phải có ba phần cố định, có chiều dài bằng nhau.

Cho ăn bắt đầu với nguyên liệu thực sự được giao

Viên, bột, mảnh và nghiền lại không đều không có cùng điều kiện cho ăn. Mật độ khối, tính nhất quán của hạt, cầu nối và họng cấp liệu đều đáng được chú ý. Sự thay đổi biên dạng ở hạ nguồn không thể bù đắp một cách đáng tin cậy cho việc cung cấp nguyên liệu ở thượng nguồn không được kiểm soát.

Nhiệt độ thùng không phải là phép đo nhiệt độ nóng chảy

Sự truyền nhiệt của thùng và công cơ học đều ảnh hưởng đến lịch sử nhiệt của vật liệu. Đóng góp của họ thay đổi theo điều kiện hoạt động. Sử dụng phép đo nhiệt độ nóng chảy thích hợp và vị trí của nó khi so sánh các thiết kế; chỉ riêng điểm đặt bộ gia nhiệt phù hợp không thể hiện được điều kiện nóng chảy phù hợp.

Áp suất và đầu ra thuộc về đường dẫn dòng chảy hoàn chỉnh

Vít hoạt động chống lại điện trở của màn hình, bộ điều hợp, khuôn và các thiết bị hạ lưu khác. Ghi lại cách sắp xếp đã lắp đặt khi chẩn đoán đầu ra thấp. Kết quả thu được với gói sàng sạch và dụng cụ mở không nên được trình bày dưới dạng tốc độ sản xuất dự kiến ​​​​đối với dây chuyền hạn chế hơn.

Các phần rào chắn, trộn và thông gió giải quyết các nhiệm vụ khác nhau

Một bộ phận chức năng cần có một công việc được nêu rõ và một cách để kiểm tra xem công việc đó đã được thực hiện hay chưa. “Sự pha trộn tốt hơn” sẽ không đầy đủ trừ khi bản tóm tắt xác định những gì phải được phân phối hoặc phân tán và phép đo sản phẩm nào sẽ cho thấy sự cải thiện.

Các thiết bị trộn có thể thực hiện cả công phân phối và công phân tán; sự cân bằng phụ thuộc vào hình dạng và điều kiện hoạt động của chúng. Chỉ tên thiết kế thôi thì không đủ để xếp hạng hiệu suất. Các hạn chế bổ sung cũng có thể thay đổi nhiệt độ nóng chảy, nhu cầu áp suất và cách làm sạch.

Việc thông hơi cần có thùng tương thích và thiết bị hỗ trợ. Cấu hình vít không thể tạo lỗ thông hơi qua thùng không có cổng và lỗ thông hơi không tự động loại bỏ yêu cầu làm khô nhựa. Kiểm tra hướng dẫn xử lý của nhà cung cấp vật liệu.

Để so sánh kỹ hơn, hãy sử dụng hướng dẫn EJS đểrào cản so với vít thông thườngVàMáy trộn trục vít Maddock, dứa và Saxton.

Thiết kế hồ sơ trục vít đôi: Các phần tử, trình tự và trộn

Đối với hệ thống vít đôi mô-đun, cấu hình có nghĩa là chọn các phần tử tương thích và sắp xếp chúng theo trình tự có chủ ý. Nó cũng có nghĩa là kiểm tra xem trình tự đó liên quan như thế nào đến các vị trí cho ăn, bổ sung chất lỏng, thông hơi và xả.

Hướng dẫn chức năng vít của NC State Extensionmô tả việc vận chuyển, nhào trộn, đảo ngược và các yếu tố khác, cùng với ảnh hưởng của chúng đến việc trộn và chảy. Cuộc thảo luận của nó bao gồm chế biến thực phẩm và thức ăn chăn nuôi cũng như các mã thành phần dành riêng cho thiết bị. Những nguyên tắc đó giúp giải thích cấu hình; mã ví dụ của nó không phải là một tiêu chuẩn chung về vít nhựa.

Đọc khối nhào như một phần của trình tự

Chiều rộng đĩa, góc nghiêng, hướng truyền tải và chiều dài khối cần được xem xét cùng với tốc độ, thông lượng, khả năng lấp đầy cục bộ và các yếu tố lân cận. Tránh các quy tắc chung như “đĩa rộng hơn luôn mang lại khả năng phân tán tốt hơn”. Câu hỏi hữu ích là trạng thái vật chất và hành vi dòng chảy mà trình tự cụ thể này phải tạo ra.

Các yếu tố đảo ngược hoặc hạn chế có thể làm tăng cường độ xử lý và lấp đầy thượng nguồn, nhưng chúng cũng ảnh hưởng đến áp lực và thúc đẩy nhu cầu. Thêm nhiều hạn chế hơn không phải là con đường miễn phí để hòa trộn mạnh mẽ hơn.

Xác nhận tính tương thích trước khi sao chép hồ sơ

Hai phần tử có cùng đường kính ngoài danh nghĩa có thể có các mặt tiếp xúc trục, yêu cầu về khoảng cách tâm, biên dạng hoặc kích thước trục khác nhau. Nêu rõ OEM hoặc quy ước bản vẽ cho mỗi mã. của EJStrang sản phẩm phần tử vítliệt kê các bộ phận vận chuyển, trộn và nhào; cáihướng dẫn phần tử trục vít đôibao gồm việc kiểm tra thay thế của họ chi tiết hơn.

Kết hợp thiết kế với Polymer, dạng thức ăn và công việc xử lý

“Ốc vít PE” hoặc “vít tái chế” quá rộng để đưa ra quyết định thiết kế cuối cùng. Xác định loại, thông tin độ nhớt, gói phụ gia, dạng thức ăn và tình trạng. Nêu rõ chất độn hoặc chất xơ có ở dạng viên được trộn sẵn hay phải được kết hợp trong quá trình ép đùn; đây là những nhiệm vụ xử lý khác nhau.

Đọc hình học được xuất bản trong phạm vi vật liệu của nó

Một ví dụ hữu ích làHướng dẫn xử lý ép đùn Ultramid của BASF, trang 7. Đối với quá trình xử lý phim Ultramid được thảo luận ở đó, nó mô tả các vít chắn hoặc vít ba phần có chiều dài từ 24 đến 32 D, bước không đổi là 1 D và tỷ lệ nén từ 3:1 đến 3,5:1. Nó cũng làm cho độ sâu chuyến bay phụ thuộc vào đường kính và độ nhớt tan chảy.

Bài học kỹ thuật là mối quan hệ giữa hình học và điều kiện vật chất. Những con số này không phải là giới hạn chấp nhận cho mọi loại polyamit, mọi loại nhựa nhiệt dẻo hoặc mọi máy hiện có. Nhận hướng dẫn xử lý cho cấp thực tế và giải quyết mọi sự không khớp với thiết bị được lắp đặt trước khi chọn kích thước.

Thiết kế trong giới hạn thùng, ổ đĩa và hạ lưu

Vít thay thế phải vượt qua hai bài kiểm tra: nó phải vừa khít và phải xử lý thành công. Việc khớp các địa chỉ đường kính danh nghĩa chỉ là một phần nhỏ của thử nghiệm đầu tiên.

• Thùng và giao diện:xác nhận cấu hình và tình trạng lỗ khoan, chiều dài hiệu dụng, kết nối truyền động, hình dạng đầu cuối, lỗ nạp và vị trí cổng.
• Phong bì cơ khí:lấy các giới hạn tốc độ, mô-men xoắn, lực đẩy và áp suất cho phép từ thông tin máy hiện hành. Đừng suy ra chúng từ đường kính vít.
• Đường bao nhiệt và hạ lưu:xem xét khả năng làm mát, đo nhiệt độ, thay màn hình, bơm tan chảy và dụng cụ. Xác định thành phần nào hạn chế điểm vận hành được đề xuất.

Tôi sẽ tiếp cận yêu cầu thay vít như thế nào

Cách tiếp cận này giữ cho việc thiết kế lại luôn tập trung. Nếu lỗi hệ thống cấp liệu gây ra tổn thất sản xuất, hãy sửa lỗi đó trước khi xử lý biên dạng vít mới để khắc phục.

Vật liệu và độ mòn trục vít của máy đùn ảnh hưởng đến hiệu suất thiết kế như thế nào

Hình học và lựa chọn bề mặt làm việc nên được xem xét cùng nhau. Vật liệu cơ bản cung cấp nền tảng cấu trúc của vít; bề mặt hoặc kết cấu chịu mài mòn phải phù hợp với khả năng tiếp xúc của nó với polyme, chất phụ gia và thùng giao phối.

Trang vít cấp liệu của EJS liệt kê các tùy chọn mạ nitrid, lưỡng kim, cứng và mạ crôm. Đó là hàng loạt công trình sẵn có chứ không phải bằng chứng cho thấy mọi phương án đều phù hợp với mọi nhiệm vụ. Xác định chỉ định vật liệu, vị trí xử lý, kích thước cuối cùng và các yêu cầu kiểm tra đã được thống nhất cho bộ phận thực tế. cácHướng dẫn sử dụng vật liệu vít và thùng EJSgiải thích các câu hỏi lựa chọn.

Phân biệt cơ chế hao mòn với các triệu chứng

Các thành phần mài mòn, điều kiện ăn mòn và sự tiếp xúc ngoài ý muốn với kim loại đòi hỏi các cuộc điều tra khác nhau. Vật liệu cứng hơn không điều chỉnh được độ lệch hoặc khe hở vận hành không chính xác. Việc kết hợp vít và thùng cũng hữu ích hơn việc chọn từng bề mặt làm việc một cách độc lập.

Các vấn đề về mài mòn trục vít của máy đùn có thể xuất hiện cùng với sản lượng giảm, tải thay đổi hoặc phân phối nóng chảy không ổn định, nhưng không có triệu chứng nào chứng tỏ bản thân sự mài mòn. So sánh tình trạng vít/thùng đo được với bản vẽ và đường cơ sở sản xuất được kiểm soát. cáchướng dẫn đo độ mòn và thay thếbao gồm quá trình kiểm tra.

Không sao chép đường kính ngoài đo được của vít bị mòn làm kích thước danh nghĩa mới. Tách riêng mục đích thiết kế ban đầu, hao mòn hiện tại và bất kỳ thiết kế lại được đề xuất nào trong đặc điểm kỹ thuật.

Đánh giá hiệu suất trục vít bằng dữ liệu sản xuất có thể so sánh

Sự so sánh công bằng cần có khung nguyên liệu và sản xuất xác định, các yêu cầu chất lượng chung và ranh giới đo lường rõ ràng. Giữ đường cơ sở ở các điều kiện tương đương, sau đó thử nghiệm thiết kế đề xuất trong phạm vi hoạt động dự kiến. Ghi lại mọi cài đặt đã thay đổi để thiết kế có thể chạy thành công.

Đo lường sản lượng sản phẩm có thể chấp nhận được tách biệt khỏi tổng sản lượng. Bao gồm nhiệt độ nóng chảy thực tế, áp suất và sự thay đổi, tải truyền động, loại bỏ và kiểm tra sản phẩm đã thúc đẩy sự thay đổi. Ghi lại vị trí cảm biến, quy tắc ổn định, khoảng thời gian lấy mẫu và thời gian thử nghiệm để kỹ sư khác có thể diễn giải kết quả.

Một ví dụ điển hình: sản xuất nhiều hơn không tự động làm giảm năng lượng cụ thể

Nếu tôi đang dẫn đầu một cuộc đánh giá thiết kế lại vít, tôi sẽ đồng ý về vật liệu, yêu cầu chất lượng, cửa sổ ghi và ranh giới đo điện trước khi thử nghiệm. Mặt khác, hai bộ dữ liệu hấp dẫn có thể mô tả các công việc khác nhau.

Hãy xem xét một so sánh minh họa chạy ổn định. Thiết kế A tiêu thụ trung bình 80 kW điện đầu vào và 200 kg/h sản phẩm có thể chấp nhận được. Thiết kế B đạt công suất trung bình 96 kW và 240 kg/h ở cùng ranh giới đo lường và yêu cầu chất lượng. Đây là những giá trị giả định để tính toán.

Cả hai thiết kế đều tiêu thụ 0,40 kWh trên mỗi kg sản phẩm có thể chấp nhận được trong ranh giới đó. Tôi sẽ mô tả kết quả là tăng sản lượng chứ không phải tiết kiệm 20% năng lượng. Đối với cửa sổ ghi được đo bằng giờ, phép tính tương đương là tổng năng lượng điện tính bằng kWh chia cho khối lượng chấp nhận được tính bằng kg.

Sau đó tôi sẽ kiểm tra nhiệt độ nóng chảy thực tế, sự thay đổi áp suất, tải truyền động và phế liệu. Điểm đầu ra cao hơn vượt quá giới hạn nhiệt hoặc cơ học đã thỏa thuận sẽ không vượt qua chỉ vì tốc độ khối lượng cao hơn. Nếu đồng hồ đo năng lượng bao gồm bộ gia nhiệt thùng, bộ làm mát hoặc thiết bị phụ trợ, hãy xác định các tải đó; không dán nhãn lại kết quả là cơ năng trục vít.

Những gì thử nghiệm được công bố có thể thiết lập

Kelly, Brown và Coates đã nghiên cứu ba dạng hình học trục vít đơn xử lý LDPE thương mại ở các tốc độ khác nhau trongẢnh hưởng của hình dạng trục vít đến biên dạng nhiệt độ nóng chảy trong quá trình ép đùn trục vít đơn. Các báo cáo tóm tắt cho thấy hình học có ảnh hưởng lớn hơn đến các trường nhiệt độ nóng chảy ở thông lượng cao hơn và vít bay rào chắn với máy trộn Maddock đạt được độ nóng chảy tốt hơn so với vít bay đơn trong điều kiện nghiên cứu.

Điều đó hỗ trợ việc đánh giá hình học cùng với điểm vận hành. Nó không thiết lập tỷ lệ phần trăm cải tiến chung hoặc chứng minh kết quả tương tự đối với một loại polymer hoặc máy khác. Các nghiên cứu mô phỏng và đã công bố giúp hình thành đề xuất thiết kế; thử nghiệm sản xuất đã thống nhất xác định xem thiết kế được cung cấp có đáp ứng được công việc cụ thể hay không.

Biến ý định thiết kế thành bản tóm tắt mà nhà sản xuất có thể sử dụng

Một cuộc điều tra hữu ích cho phép nhà sản xuất giải thích cả thay đổi được đề xuất và cách kiểm tra nó. Gửi gói kết nối các tiêu chí vật liệu, máy móc, hình học và chấp nhận.

1. Nguyên liệu và thức ăn:cấp độ, công thức, dạng thức ăn, cách chế biến phù hợp và sự thay đổi được phép.
2. Mục tiêu xử lý:phạm vi đầu ra chấp nhận được, yêu cầu sản phẩm, lỗi quan sát được và hồ sơ vận hành hiện tại.
3. Máy và linh kiện lắp đặt:kiến trúc, OEM/model, bản vẽ có sẵn, số đo lỗ khoan, giao diện, cổng và giới hạn vận hành đã được xác minh.
4. Hồ sơ đề xuất:ranh giới chiều dài làm việc, các phần chức năng có kích thước, độ sâu cục bộ, hình học chuyến bay và từng quy ước khoảng trống.
5. Vật liệu và sản xuất:chỉ định thép đã thống nhất, kết cấu bề mặt làm việc, vị trí xử lý, kích thước điều kiện cuối cùng và kế hoạch kiểm tra.
6. Xác minh:bản vẽ sửa đổi, hồ sơ kiểm tra thành phần và kế hoạch sản xuất thử nghiệm với các phép đo và tiêu chí đạt/không đạt.

Tách biệt việc chấp nhận thành phần khỏi việc xác nhận sản xuất

Chứng chỉ vật liệu và báo cáo kích thước trả lời xem thành phần có đáp ứng các yêu cầu về vật liệu và bản vẽ được chỉ định hay không. Bản thân chúng không chứng minh được tốc độ sản xuất, sử dụng năng lượng hoặc chất lượng sản phẩm. Ngược lại, một lần sản xuất thành công không thay thế được việc kiểm tra thành phần đã thỏa thuận.

Thông tin sản phẩm của EJS nêu rõ rằng thùng vít được cung cấp bao gồm báo cáo kiểm tra và chứng chỉ vật liệu. Thống nhất về nội dung sửa đổi bản vẽ có liên quan và báo cáo cho các bộ phận được đặt hàng. Bất kỳ việc lấy mẫu bổ sung, thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc chấp nhận quy trình đều thuộc phạm vi bằng văn bản.

Câu hỏi thường gặp