2.挤出机的构成 

挤出机主要由螺杆、机筒、加热冷却系统、传动系统和控制系统等组成。 

2.1螺杆和机筒 

螺杆是塑料机设备中最重要的零部件，它直接关系到塑料机塑化效果和产量。螺杆在料筒内旋转工作是在高温高压大扭拒下进行的，由于它要在转动中强力推动物料前移，同时，它本身还要承受强大的摩擦力和塑料分解腐蚀气体的侵蚀，因而螺杆的材料必须具有很高的力学强度、承受巨大的扭力矩和高温高压条件下不变形的性能。 

螺杆在旋转过程中，主要靠螺棱对塑料进行剪切塑化，并推动塑料前移，因而螺棱承受巨大的剪切应力和摩擦力，由于长期在苛刻条件下工作，螺棱磨损，螺棱变小，同料筒的间隙增大，导致塑料挤出量降低，严重时会产生塑料回流，且塑化效果降低，出现晶粒和产能严重下降的现象。 

熔融挤出的过程是将预混合好的物料从加料口进入挤出机机筒，经机筒第一段为加料段，物料在此阶段不会熔融，随螺杆传动，物料被带入第二段为压缩段，该段为加热阶段，物料开始熔融，物料间的摩擦力增加，形成高粘体，继续随螺杆传动进入高剪切的第三段为均化段，使它很有效分离颜料" target="b">颜料聚集体，达到充分分散的目的。目前，应用于粉末涂料中使用的挤出机设备于双螺杆挤出机、单螺杆挤出机和星型螺杆挤出机等，虽然挤出机的类型、内部构造各不相同，但是设计目的是一致的，即最大限度的使物料均匀分散，因此挤出机的好坏直接决定物料的分散程度。

2.  

螺杆泵的工作原理：螺杆绕本身的轴线旋转的同时沿衬套内表面滚动，形成了密封的腔室。螺杆每转一周,密封腔内的液体向前推进一个螺距，随着螺杆的连续转动，液体螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔，最后挤出泵体。 

2.2加热冷却系统 

挤出机的加热冷却系统是为了保证挤出机能够正常运转，以及保持挤出机有稳定的工艺温度。挤出机中机筒的加热是为了使机筒受热达到一定的温度，冷却是为了使高温机筒把温度降下来。在挤出机挤塑料生产过程中，机筒上有加热和冷却装置交替工作，则使机筒工作时温度恒定在一个挤出塑料化需要的工艺温度范围内，保证了挤出机正常挤塑制品成型生产的顺利进行。塑料的熔融主要依靠机筒的热传导，所以挤出机必须要有足够的加热装置功率。机筒的加热方式，可采用电阻加热，电感应加热或者用载热体加热。加热的控制有位式控制和比例控制。位式控制比较简单，是开关控制，总是全功率加热或者切断，温度波动大。比例控制是按照实际温度和设定温度差来自动选择加热功率，因此热惯性比较小，温度波动小。  

机筒的冷却方式可以采用风冷和水冷，风冷方法是用电动风机来吹机筒需要降温的部位，让冷风带走机筒部分热量，以达到机筒降温目的。风冷机筒的特点是机筒降温的速度缓慢。机筒采用循环水冷却降温的速度较快，但长时间使用容易结垢堵塞，因此若要使用水冷方式，应该选用处理过的软化水。 

2.3传动系统 

挤出机的传动系统要为挤出机提供螺杆运转动力，为了满足工艺要求，对挤出机的动力应有以下几个要求： 

（1）螺杆能够有足够的转矩； 

（2）螺杆能够从低速起动，然后调至所需要的转速，并且应该是恒转矩状态； 

（3）运转平稳，转速不波动。 

2.3.1主机 

一台挤出机主机由挤压、传动、加热冷却三部分系统组成。 

挤压系统主要由螺杆和机桶组成，是挤出机的关键部分； 

传动系统中起作用是驱动螺杆，要保证螺杆在工作过程中具备所需要的扭矩和转速； 

加热冷却系统主要来保证物料和挤压系统在成型加工中的温度控制。 

2.3.2辅机 

挤出设备的辅机的组成根据制品的种类而定。一般说来，辅机由剂透定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置以及制品的卷取或堆放装置等部分组成。 

2.4控制系统 

挤出机控制系统的主要作用，是在挤出过程中实现对螺杆转速、机筒温度和熔体压力等工艺参数的控制。目前，以仪表控制系统、PLC控制系统为主要选择。两者的功能分别为：温度控制中仪表控制系统可以实现开关两控制，也可以采用智能仪表实现简单比率控制，而PLC控制系统可以通过模拟量通信实现PID（比率-积分-微分控制）控制；前者压力控制显示熔体压力，而后者显示熔体压力并实现闭环控制；前者的测试功能只有显示功能，而后者可以实现测试单元的串口通信。挤出机的控制系统主要由电气、仪表和执行机构组成，其主要作用为： 

（1）控制主、辅机的拖动电机，满足工艺要求所需的转速和功率，并保证主、辅机能协调地运行。   （2）控制主、辅机的温度、压力、流量和制品的质量。 

（3）实现整个机组的自动控制。 

（4）进行数据的采集和处理，实现闭环控制。 

2.5双螺杆挤出机的主要技术参数 

1、螺杆公称直径。螺杆公称直径是指螺杆外径，单位为ｍｍ。对于变直径（或锥形）螺杆而言，螺杆直径是一个变值，一般用最小直径和最大直径表示如： 

65/130。双螺杆的直径越大，表征机器的加工能力越大。 

2、螺杆的长径比。螺杆的长径比是指螺杆的有效长度与外径之比。一般整体式双螺杆挤出机的长径比是在7-18之间。对于组合式双螺杆挤出机，长径比是可变的。从发展看，长径比有逐步加大的趋势。 

3、螺杆的转向。螺杆的转向有同向和异向之分。一般同向旋转的双螺杆挤出机多用于混料，异向旋转的挤出机多用于挤出制品。 

4、螺杆的转速范围。螺杆的转速范围是指螺杆的最低转速到最高转速（允许值）间的范围。同向旋转的双螺杆挤出机可以高速旋转，异向旋转的挤出机一般转速仅在0-40r/min。 

5、驱动功率。驱动功率是指驱动螺杆的电动机功率，单位为kw。 

6、产量。产量指每小时物料的挤出量，单位为kg/h。 

2.6双螺杆挤出机的工艺原理 

2.6.1双螺杆挤出机的控制启动步序 

1.接通电源按工艺把温控仪表调到一定的温度进行加热，等到温度到了以后，要保温3小时对料筒里的物料进行软化，然后把温控仪表调到工艺要求的温度进行控制。 

2.开启主机在开启主机时要注意电机的电流大小，如果电流过大，这时不能将速度调上去，要检查料筒里的物料是否被软化，或挤出机有没有故障，一定要等到正常后，将速度调到制品所需要用的转速进行生产。 

3.开启辅机喂料机、牵引机、切割机。 

3.挤出机的系统 

其工作过程为：把触摸屏中的设定值通过通信线路传输到PLC，同时机筒和模头上的当前温度通过热电偶传送到温控模块进行处理，再由温控模块传送到PLC中。当温度值与设定植在PLC中进行数值比较后，如果当前值低于设定值，PLC就发出指令使PLC内部相应的热电器得电工作，并使接触器得电工作。由于接触器的闭合通电，使得加热器通电加热。在加热过程中，热电偶不断地把当前温度传送到温控模块，温控模块也不断地把数值传送到PLC中进行数值比较。经过一段时间的加热后，如果当前温度值高于设定值，PLC就发出指令，使得PLC内部的继电器、接触器失电不工作。由于接触器的断开，使得加热器断电不加热。对有冷却风机的，PLC同时发出指令使PLC内部相应的继电器得电工作，使风机通电工作。通过风机冷却，把机筒的当前温度降低。当机筒温度达到设定值以后，PLC发出指令，使内部继电器失电不工作，并使中间继电器线圈失电不工作。由于中间继电器断开，使冷却风机断电停止工作。  

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。 

4．结束语 

双螺杆挤出机电气控制系统由触摸屏作为上位机与M2双回路自整定PID温控模块及PLC进行通讯。其神奇之处在于所有运用到的参数都可以通过触摸屏来设置和显示。M2双回路自整定PID温控模块是上海亚泰仪表有限公司生产的智能温控模块。触摸屏给我们提供了一个友好的人机界面。可编程控制器PLC和变频器正在被广泛的应用于双螺杆挤出机的自动控制上。上述这一些都是双螺杆挤出机电气控制系统的一个明显的发展趋势。(end)