節(jié)能的高速高效擠出機(jī)設(shè)計(jì)和制造

1、節(jié)能的高速高效擠出機(jī)設(shè)計(jì)和制造節(jié)能的高速高效擠出機(jī)設(shè)計(jì)和制造廣州勵(lì)進(jìn)新技術(shù)有限公司李樺李樺擠出機(jī)是聚烴類塑料管材擠出生產(chǎn)線的主機(jī)，其中最廣泛使用的主機(jī)是單螺桿擠出機(jī)，它決定了生產(chǎn)線的主要性能。單螺桿擠出機(jī)已有幾十年的發(fā)展歷史，雖然至今它的工作原理和主要結(jié)構(gòu)沒有根本性的變化，但經(jīng)過業(yè)界的不懈努力和創(chuàng)新，其基本性能在不斷提高。一方面所生產(chǎn)的管材向大口徑高壓力等級方向發(fā)展；一方面所生產(chǎn)的管材向高速薄壁方向發(fā)展。廣州勵(lì)進(jìn)公司在從事高速鋁塑復(fù)合管

2、生產(chǎn)線、鋼塑復(fù)合管生產(chǎn)線、穩(wěn)態(tài)PPR生產(chǎn)線和RTP生產(chǎn)線等復(fù)合管型生產(chǎn)線研發(fā)和制造中，配套的擠出機(jī)必須滿足管壁薄、管周長要求高、速度快等特殊要求，通過大量實(shí)踐，摸索出和普通厚壁PE管用擠出機(jī)的特性。往大口徑和高速的要求這兩個(gè)方向的發(fā)展，都意味著擠出量的增加和管材質(zhì)量的提高。如何達(dá)到這樣的性能，各生產(chǎn)廠商都有自己的招數(shù)，但有些方法是共通的。1.提高螺桿的轉(zhuǎn)速提高螺桿的轉(zhuǎn)速這是影響一臺擠出機(jī)產(chǎn)能最關(guān)鍵的因素。螺桿轉(zhuǎn)速不僅是提高對物料的擠出速

3、度和擠出量，更重要的是使擠出機(jī)在實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量的同時(shí)得到好的塑化效果。以往要提高擠出機(jī)產(chǎn)量，主要的辦法是加大螺桿直徑。雖然螺桿直徑增大后，在單位時(shí)間內(nèi)擠出的物料會(huì)增加。但擠出機(jī)不是螺旋輸送機(jī)。螺桿除了擠出物料，還要對塑料進(jìn)行擠壓、攪拌、剪切，使塑料塑化。在螺桿轉(zhuǎn)速不變的前提下，大直徑大螺槽的螺桿對物料的攪拌、剪切效果不如小直徑的螺桿。因此，現(xiàn)代擠出機(jī)主要通過提高螺桿轉(zhuǎn)速的方法提高產(chǎn)能和制管質(zhì)量。普通擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速，傳統(tǒng)的擠出機(jī)是60轉(zhuǎn)到9

4、0轉(zhuǎn)（每分鐘，下同）。而現(xiàn)在一般已提高到100~120轉(zhuǎn)。高速一點(diǎn)的擠出機(jī)達(dá)到了150轉(zhuǎn)到180轉(zhuǎn)。國外報(bào)導(dǎo)某擠出機(jī)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速在200轉(zhuǎn)以上，甚至達(dá)到了1000多轉(zhuǎn)。螺桿直徑不變而提高螺桿轉(zhuǎn)速，螺桿所承受的扭矩會(huì)增大，扭矩達(dá)到一定程度時(shí)，螺桿有被扭斷的危險(xiǎn)。但是通過改進(jìn)螺桿的材料和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)計(jì)螺桿結(jié)構(gòu)，縮短進(jìn)料段長度，提高物料的流速，降低擠出阻力，可以減少扭矩、提高螺桿的承受能力。如何設(shè)計(jì)最合理的螺桿，在螺桿能夠

5、承受的前提下，最大限度地提高螺桿轉(zhuǎn)速，這需要專業(yè)人員通過大量試驗(yàn)獲得。同樣螺桿直徑的擠出機(jī)，高速高效的擠出機(jī)比常規(guī)的擠出機(jī)所消耗的能量多，電機(jī)功率要加大是必須的。高速的65擠出機(jī)，要配55千瓦至75千瓦的電機(jī)。高速的75擠出機(jī)，要配90千瓦至100千瓦的電機(jī)。高速的90擠出機(jī)，要配150千瓦至200千瓦的電機(jī)。這比普通擠出機(jī)所配置電機(jī)功率大一至二倍。同樣螺桿直徑的擠出機(jī)配了較大的電機(jī)，看起來是費(fèi)電，但如果按產(chǎn)量計(jì)算，高速高效的擠出機(jī)要比

6、常規(guī)的擠出機(jī)節(jié)能。例如一臺普通型的90擠出機(jī)，電機(jī)為75千瓦，產(chǎn)能是180公斤，每擠出一公斤物料消耗0.42度電。而一臺高速高效的90擠出機(jī)，產(chǎn)能是600公斤，電機(jī)是150千瓦，每擠出一公斤物料只消耗0.25度電，單位擠出量的耗電量只有前者的60%，節(jié)能效果是顯著的。而且這還只是比較了電機(jī)的耗能，如果再把擠出機(jī)上加熱器和風(fēng)機(jī)等裝置的用電量考慮進(jìn)去，能耗的差別就更大。大螺桿直徑的擠出機(jī)要裝較大的加熱器，散熱面積也增大。因此同樣產(chǎn)能的兩臺擠

7、出機(jī)，高轉(zhuǎn)高效的新型擠出機(jī)機(jī)筒小一些，加熱器耗能比傳統(tǒng)的大螺桿擠出機(jī)的少，在加熱方面也節(jié)約了不少電。在加熱器功率方面，高速高效的擠出機(jī)與螺桿直徑相同的普通擠出機(jī)相比，并不因產(chǎn)能增加而增大加熱器的功率。因?yàn)閿D出機(jī)的加熱器耗電，主要是在預(yù)熱階段，在正常生產(chǎn)時(shí)，物料熔化的熱量主要是通過消耗電機(jī)電能轉(zhuǎn)化而來，加熱器的導(dǎo)通率很低，用電量并不大。這在高速擠出機(jī)中更加明顯。因此，高速高效擠出機(jī)=節(jié)能擠出機(jī)下表是廣州勵(lì)進(jìn)公司設(shè)計(jì)的兩種擠出機(jī)產(chǎn)能和能耗的

8、對比：AD45機(jī)AD65機(jī)AD90機(jī)機(jī)型普通螺桿高速高效螺桿普通螺桿高速高效螺桿普通螺桿高速高效螺桿電機(jī)功率（kw）5.515457575150產(chǎn)能減速機(jī)重量9.403.432.982.024.501.635、采用先進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、采用先進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在變頻器技術(shù)還未普遍應(yīng)用的時(shí)候，傳統(tǒng)的大擠出量的擠出機(jī)，一般采用直流電機(jī)和直流電機(jī)控制器。因?yàn)橐郧耙话阏J(rèn)為直流電機(jī)比交流電機(jī)的功率特性比較好，調(diào)速范圍比較大，在低速段運(yùn)行時(shí)比較穩(wěn)定。另大功

9、率變頻器比較昂貴，這也限制了變頻器應(yīng)用。近年來變頻器技術(shù)發(fā)展比較快，矢量型的變頻器實(shí)現(xiàn)了無傳感器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩，低頻特性有了長足的進(jìn)步，價(jià)格也下降得比較快。變頻器與直流電機(jī)控制器相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能。它使能耗與電機(jī)負(fù)荷成正比，負(fù)荷重就增加能耗，電機(jī)負(fù)荷下降就自動(dòng)調(diào)低能耗。這在長期應(yīng)用中的節(jié)能效益是非常顯著的。6、采取多重減振措施、采取多重減振措施高速的擠出機(jī)容易發(fā)生振動(dòng)，過大的振動(dòng)對設(shè)備的正常使用及機(jī)件的使用壽命是非常有害的。因此

10、必須采取多重措施以減少擠出機(jī)的振動(dòng)，以提高設(shè)備的使用壽命。擠出機(jī)最容易產(chǎn)生振動(dòng)的環(huán)節(jié)是電機(jī)軸和減速機(jī)的高速軸。首先，高轉(zhuǎn)擠出機(jī)要配置高質(zhì)量的電機(jī)和減速機(jī)，避免因電機(jī)轉(zhuǎn)子和減速機(jī)高速軸振動(dòng)而成為振動(dòng)源。第二是要設(shè)計(jì)一個(gè)好的傳動(dòng)系統(tǒng)。廣州勵(lì)進(jìn)公司采用了雙節(jié)彈性聯(lián)軸器傳遞電機(jī)與減速機(jī)間的扭力。這種聯(lián)軸器有兩個(gè)彈簧片關(guān)節(jié)，可以在兩根少量不同心的軸間傳遞扭力時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)。如果采用皮帶輪系傳遞電機(jī)動(dòng)力，有減振作用的皮帶對避免電機(jī)的振動(dòng)傳遞到減速機(jī)有

11、利，但如果皮帶輪本身的動(dòng)、靜平衡不好，也會(huì)造成新的振動(dòng)。因此要采用經(jīng)過動(dòng)、靜平衡試驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)皮帶輪和高質(zhì)量的皮帶。注意提高機(jī)架的剛性、重量和加工、裝配各個(gè)方面質(zhì)量，也是減少擠出機(jī)振動(dòng)的重要環(huán)節(jié)。一臺好的擠出機(jī)在使用時(shí)不用地腳螺栓固定，也基本上沒有振動(dòng)。這依賴于機(jī)架有足夠的剛性和自重。另要加強(qiáng)各部件的加工和裝配的質(zhì)量控制。如加工時(shí)控制好機(jī)架上下平面的平行度，減速機(jī)安裝面與機(jī)架平面的垂直度等。在裝配時(shí)要認(rèn)真測量電機(jī)和減速機(jī)的軸高度，嚴(yán)格地配制

12、減速機(jī)墊塊，使電機(jī)軸與減速機(jī)輸入軸同心。以及使減速機(jī)安裝面與機(jī)架平面的垂直。通過對各環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和精心制造，高速高效的擠出機(jī)各方面性能有了明顯的提升。這大大降低的擠出機(jī)能耗，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，順應(yīng)當(dāng)今社會(huì)節(jié)能減排的潮流。近年來，在國際上一種全新種類的擠出機(jī)電機(jī)正脫穎而出：環(huán)形、高轉(zhuǎn)矩、永磁性的同步電機(jī)，2009年6月，筆者在美國芝加哥塑料展上看到不少這類的產(chǎn)品，包括辛辛那提、巴頓公司和其他公司。同步電機(jī)有著與眾不同的空圓筒或圓環(huán)形狀，