广西桂林 541000
摘要：螺杆挤出机是在特定的技术条件和生产条件下，选择变量并根据设计要求和目标确定目标函数，在适当的限制下，产生最优参数，如喷管的直径、距离和深度。我列出了螺杆挤出机输出的主要参数，研究了感应输出螺杆挤出机结构优化的理论基础，以及螺旋突出结构的优化特性。对现有结构的概述，优化步枪和前景。
关键词：螺杆挤出机;优化设计;单螺杆挤出机;双螺杆挤出机
前 言:螺杆挤出机装置是聚合物的主要加工设备之一，在聚合物工业和其他行业越来越广泛使用。排气机械性能的主要技术参数是:螺旋桨直径、螺旋桨、伸长、大转速、主螺旋桨发动机、机械功率、汽缸、加热功率、区域数、升降机和比重计、这些参数、评价和选择了埃克斯特拉特，主要用于设计技术参数。根据打桩机中三种聚合物的物理状态的变化以及锤子每个部分的工作要求，通常应将螺杆螺杆分成组件、熔化和测量段。由于螺杆的几何非常复杂，很难建立一个数学模型来充分反映排挤结构的优化。理想凸起结构优化的数学模型，使用树干凸起，考虑到影响因素的复杂性和设计中的许多变量，这是非常困难的，因此，根据功能段落优化它，更实际地优化它。70年代在20世纪发展的基础理论,主要工业国榨成了开始使用电脑的挤出理论设计,只有法律为螺钉将日本企业在这方面超过100,在美国、德国等国家开始使用电脑的一些研究单位大量计算和分析的基础上优化项目为螺钉。
1 螺杆挤出机优化设计的理论与方法
1.1 螺杆挤出机优化设计的理论基础
（1）理论依据:优化机械设计有两个主要环节或内容:一是建立优化问题的数学模型。二是选择优化问题的解决办法。解释式数学模型除了取决于预期的优化目标外，还很大程度上依赖于部件的工作状况和对理论的认识。三段式螺出机，饲料依次通过固体运输，熔融与溶体运输等不同的运输阶段，各个部分的运输原理不同。答:古东提密提提，用绒坛、用绒坛和计量坛以最佳设计理论为基础，评价尼耳和摩尔的提案，用陶摩语和博尼完善古体摩擦的卓越古体运输理论建立在玛耶克等以数学、物理模型为基础的隆隆理论;还有流体动力理论。（2）优化目标:有多种方式，主要是在保证压出物质量的前提下，达到最高生产能力或最低功率的消耗。（3）设计参数:设计方案以默认参数显示。其中需要选择好的独立参数称为设计变数。螺栓直径、紧致度、螺丝升力、骨架深度等因素直接关系到螺栓的承重能力、生产能力、动力消耗、推力物的质量以及螺栓的机械加工性等，因此要选择设计变数。
1.2 螺杆挤出机优化设计的特点
螺杆挤出机的优化设计有许多设计变量。多目标与单目标优化设计并存;数学模型的多维性和非线性;多个维度共存于设计变量中。
1.3 螺杆挤出机优化设计算法
常用的约束优化设计算法有:约束坐标旋转法、约束随机方向法、复合形状法、惩罚函数法、拉格朗日乘子法和遗传算法。
1.4 螺杆优化设计的一般流程
根据现象,建立物理模型,建立物理模型的数学模型,应用优化设计相关软件写螺杆优化设计的程序,程序输入计算机,通过改变值的优化计算,通过优化分析和验证的计算机输出结果,螺杆优化设计的参数。
2 螺杆挤出机生产线的工艺及配置
使用双螺杆挤出机生产线对废旧EPS塑料进行再生造粒，具有工艺简单、PS再生粒子性能得到较好的保持的特点。一条完整的双螺杆挤出机生产线依次包括粉碎、输送、均化、除金属、喂料、双螺杆挤出、过滤、切粒、干燥等工艺流程。
2.1 粉碎
适用于废旧塑料粉碎的设备通常有重型粉碎机和单轴撕碎机，重型粉碎机的出料尺寸为8~16mm，而单轴撕碎机的出料尺寸为40~100mm。因双螺杆挤出机受喂料段螺杆深度的限制，故进料尺寸必须小于12mm，因此选择重型粉碎机来粉碎废旧EPS塑料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆粉碎机运行时，出料尺寸越小粉碎的效率就越低，选择粉碎机的出料筛网的孔径为10~12mm，以保证后续双螺杆挤出机进料的稳定和顺畅。重型粉碎机的腔体内转轴呈开放式，转轴装有带角度的转刀，转刀与定刀之间具有一定的角度呈“X”交叉，具有剪切力大，低能耗且剪切颗粒均匀等优点。粉碎腔体内有未装偏转楔和安装偏转楔二种方式，未装偏转楔时，进料强劲有力，物料在粉碎机内的第一次切割通常在4点钟方向的位置，物料粉碎完以后迅速从筛网孔掉下，出料快、粉碎效率高。安装偏转楔时，偏转楔与第三把定刀一起安装在腔体顶部，可降低粉碎机所承受的冲击力，起到保护粉碎机的作用，物料在粉碎机内的第一次切割通常在2点钟方向的位置，但是安装偏转楔和第三把定刀以后增加了切割次数，也增加了物料在腔体内的摩擦。废旧EPS塑料熔点低，在70℃时开始软化，故重型粉碎机不能安装有偏转楔，否则容易引起EPS物料因摩擦生热而导致结块。
2.2 输送
塑料粉碎后常见的输送方式有密闭式管道输送、螺杆输送和皮带输送。密闭式管道输送有风送和管链输送二种，一般适用于熔点高、含粉尘量少、尺寸小且粒径均匀的物料；螺杆输送适应的物料广泛，但是输送螺杆的长度不宜大于5m，否则在当物料充满螺杆的情况下，导致电机负载加大，容易出现卡料的情况或损毁电机；皮带输送，和螺杆输送一样适应的物料广泛，且送料平稳，不容易出现卡料的情况，故障率低。实际使用证明采用皮带输送是废旧EPS塑料粉碎后较合理的输送方式。
2.3 双螺杆挤出
2.3.1 螺杆直径
双螺杆挤出机的螺杆直径是一个基本的重要参数。螺杆直径的大小，从根本上决定了挤出机规格的大小、生产能力的大小，因为挤出机的挤出量与螺杆直径的平方成正比。也决定了螺槽中物料的剪切速率以及螺杆外径和筒体内壁之间物料的剪切，从而影响到物料的混炼和塑化性能。废旧EPS塑料造粒常采用的双螺杆挤出机有75或95二种型号。
2.3.2 扭矩等级
同向双螺杆挤出机的传动能力用比扭矩等级T=Md/a3来表示，其中Md为单根螺杆驱动轴的扭矩（N.m），a为双螺杆挤出机的中心距（cm）。比扭矩等级T越高，表明双螺杆挤出机的产量更高、比能耗更低、挤出性能更稳定。Coperion集团制造的双螺杆挤出机的比扭矩等级按照型号分为三大类，如Coperion南京制造的CTEPLUS系列的比扭矩等级为7.2，STSMC11系列的比扭矩等级为11.3；Coperion德国制造的ZSK系列的比扭矩等级为13.5、15和18。
2.4 双螺杆挤出机生产线的特点
2.4.1 较广泛的适用性
它不仅适应于废旧EPS塑料，也适应于HIPS、ABS、PP、PE、PC等废旧塑料的再生造粒，又能在增加侧喂料的情况下改性，进行优质再生和高效应用，进一步提高再生粒子的性能和附加值。在当前塑料产品复合化、多样化的情况下，双螺杆挤出机生产线可为废旧塑料循环再利用提供一条解决合理的经济规模与灵活的设备配置之间矛盾的途径。
2.4.2 较高的生产能力及较低的能耗
双螺杆挤出机的挤出量大，而能耗较低。实测表明：用于废旧EPS塑料的再生造粒时,本文设计的96型双螺杆挤出机的挤出量可达到1800kg/h(400kW、MC11.3、双螺杆转速600r/min)，是同直径普通96型双螺杆挤出机（315kW、MC7.2、双螺杆转速500r/min）的1.8~2.3倍，而能耗仅是它的130%。
结束语：
前人对螺杆挤出机优化设计的研究虽然取得了一些重要成果, 但还存在着一些问题, 有待于进一步研究和完善。
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论文作者:黎裕良
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/21
标签：挤出机论文; 螺杆论文; 双螺杆论文; 优化设计论文; 物料论文; 粉碎机论文; 扭矩论文; 《防护工程》2019年第3期论文;