螺杆原理
電動螺杆機電器原理簡介
一．微電腦控制器
電動螺杆空壓機電氣控制系統是電動螺杆機的關鍵系統，其主要作用對三相異步電動機（容量大于10KW）起動時降低電壓，減少起動電流，不緻在供電線路中産生過大的壓降，減少對電網的影響。
該系統具有下述特點：
1.功能及技術參數
①開關量：9路開關量輸入，10路繼電器開關量輸出；
②模拟量：二路pt100溫度輸入，二路4~20mA變送輸入，兩組三相電流輸入（配置CT）；
③相序輸入電壓：三相380V；
④控制器工作電流：220V、50Hz、20VA；
⑤相序保護：當保護器檢測到錯相時，顯示器就會報警，無法起動；
⑥主控器對主電機和風扇電機均具有五種保護功能，分别為堵轉保護，短路保護，缺相保護，不平衡保護，過載反時限保護特性；
⑦溫度保護：當檢測到的實際溫度大于設定溫度時，動作時間≤2S；
⑧輸出繼電器觸點容量：250V5A；觸點壽命5000000次；
⑨電流顯示誤差小于1.0%。
2.控制器接線端子
顯示器與主控器由通訊電纜連接，23、24、25為相序輸入端子；7、9為排氣溫度輸入端子；CT1為主電機互感器；CT2為風扇電機互感器；32為輸出繼電器公共端COM1；27控制主接觸器（KM1）；28控制星形接觸器（KM3）；29控制三角形接觸器（KM2）；30加載電磁閥；31控制電機；34控制卸放閥；37運行指示；42為接地；43、44為220V電源。
基本原理
控制器上電後有3秒自檢，按啟動鍵不能起動。自檢結束後，按起動鍵主機開始起動；出現故障，按急停鍵按鈕。主機起動過程為：KM3、KM1得電→Ｙ形起動狀态→延時時間到（Y/△轉換時間），KM3失電（KM2、KM3互鎖），KM2得電→電機△形起動。電機起動到△狀态後，延時一段時間後，加載電磁閥得電，空壓機開始加荷。當氣壓升高超過設定高限壓力時（卸載壓力值），加載電磁閥失電，空壓機空車運行，在空車時間内，壓力沒有降到低限壓力，控制器将自動停止電機工作，實現空車過久自動停機。為了防止頻繁起動控制，按停機鍵，空車過久停機。故障停機使電機停轉時不能馬上起動電機，需有一段延時。本控制器在各種停機狀态下時間顯示窗口倒計時顯示剩餘延時時間（如90秒），隻有延時時間為零時才能起動電機。
對材質的要求
由擠出過程可知，螺杆是在高溫、一定腐蝕、強烈磨損、大扭矩下工作的，因此，螺杆必須：
1）耐高溫，高溫下不變形；
2）耐磨損，壽命長；
3）耐腐蝕，物料具有腐蝕性；
4）高強度，可承受大扭矩，高轉速；
5）具有良好的切削加工性能；
6）熱處理後殘餘應力小，熱變形小等。
常用材料
目前我國常用的螺杆材料有45号鋼、40Cr、氨化鋼、38CrMOAl，高溫合金等。
1）45号鋼便宜，加工性能好，但耐磨耐腐蝕性能差。
熱處理：調質HB220—270，高頻淬火HRC45--48。
2）40Cr的性能優于45号鋼，但往往要鍍上一層鉻，以提高其耐腐蝕耐磨損的能力。但對鍍鉻層要求較高，鍍層太薄易于磨損，太厚則易剝落，剝落後反而加速腐蝕，已較少應用。
熱處理：調質HB220—270，鍍硬鉻HRC>55
3）氮化鋼、38CrMoAl綜合性能比較優異，應用比較廣泛。一般氮化層達0．4—0．6毫米。但這種材料抵抗氯化氫腐蝕的能力低，且價格較高。
4）高溫合金材料優于其它材料，該材料不用鍍層，主要用于注塑機生無鹵螺杆，該材料抗氧化耐腐蝕性能高，熱處理hra55`60.
熱處理
調質HB220—270，滲氮HRC>65
國外有用碳化钛塗層的方法來提高螺杆表面的耐腐蝕能力，但據報道，其耐磨損能力還不夠好。
國外在提高螺杆的耐磨耐腐蝕能力方面采取了一系列措施。一種辦法是采用高度耐磨耐腐蝕合金鋼。如34CrAlNi，、31CrMo12等。還有采取在螺杆表面噴塗Xaloy合金的方法。這種Xaloy合金具有高的耐磨耐蝕性能。
規格
公制螺紋外徑是以毫米為單位，如6，8，10，12，18，20毫米等等螺距也是以毫米為單位，如0.5,0.75,1,1.5,2,3,等等
英制螺紋外徑是以英寸為單位，（每英寸等于25.4毫米）如3/16,5/8,1/4,1/2,等等所以用公制卡尺量外徑讀數常帶不規則的小數。
英制螺距是用每英寸含多少個牙表示。把卡尺定在25.4毫米，把一個尺尖對齊螺紋牙尖，另一個尺尖如對齊螺紋牙尖就是英制螺紋，如對不齊螺紋牙尖應該是公制螺紋。
測量螺距時最好把螺紋的牙尖倒印在白粉筆上，粉筆上的印比較清晰，便于測量。測公制螺距應該測量一段長度，如10，15，20，毫米等等，數一下含多少牙，算出螺距。
用英寸為單位規定螺紋規格的為英制螺紋，如：G1"。用公制單位毫米規定螺紋規格的為公制螺紋，如：M30。
英制是一英寸(2.54厘米)内有多少牙來定的,一般是55度角。公制是兩牙尖的間距是多少MM來定的螺距,一般是60度角。
螺杆的用處
多用于塑料成型設備，如塑料型材擠出機，注塑機等。螺杆和機筒是塑料成型設備的核心部件。是加熱擠出塑化的部分。是塑料機械的核心。
螺杆廣泛應用于加工中心,CNC機器,數控車床,注塑機,線切割,磨床,銑床，慢走絲,快走絲,PCB鑽孔機,精雕機,雕銑機,火花放電機,咬齒機,刨床,大型立車龍門銑等等
設計原理
銷釘螺杆的主體部分是普通的螺杆，銷釘可設置在螺杆的熔融段或計量段的落槽内或計量段末無螺槽的光滑圓柱形表面。銷釘按一定的排列方式設置，可疏密程度不等，數量不等。圓柱形的銷釘是将銷釘裝配到螺杆的孔中形成的；方形或菱形銷釘是直接在螺杆上銑銷形成的。
如果這些銷釘是在設置在熔融區，銷釘可将固體床打碎，破壞兩相流動，把固、液相攪在一起，使末溶固相碎塊與已容物料的接觸面積加大，促進熔融。如果銷釘是設置在熔體輸送區，則其主要作用是分割料流，增加界面，改變料流的方向，使流束重新排列。多次分流、彙合，改變流動方向，使熔體組分與溫度均化。
混合段均為設置在普通螺杆均化段末端的向内開槽結構，其外徑與螺杆外徑相等。溝槽分為若幹組，每組之間是物料的彙合區。物料被溝槽分割，到彙合區彙會，再分割、彙合，其原理是銷釘式類似的。
分離型螺杆的特點是熔融段上除了有原來的一條螺絲紋(稱為主螺杆)外，還附加了一條螺紋（稱為附加螺紋），其外徑略小于主螺紋外徑，主副紋的導程不同，副螺紋自加料段末端開始（并在此與加料段相聯），經過幾個螺紋後，逐漸與均化段的主螺紋相交。
這種螺杆的螺槽深度和螺紋導程從加料段開始至均化末端都是逐步變化的，既螺紋導程從寬逐漸變窄，螺槽深度由深度逐漸變淺，可使物料得到最大的壓縮。
磨損原因
1、每種塑料，都有一個理想塑化的加工溫度範圍，應該控制料筒加工溫度，使之接近這個溫度範圍。粒狀塑料從料鬥進入料筒，首先會到達加料段，在加料段必然會出現幹性磨擦，當這些塑料受熱不足，熔融不均時，很易造成料筒内壁及螺杆表面磨損增大。同樣，在壓縮段和均化段，如果塑料的熔融狀态紊亂不均，也會造成磨損增快。
2、轉速應調校得當。由于部分塑料加有強化劑，如玻璃纖維、礦物質或其他填充料。這些物質對金屬材質的磨擦力往往比熔融塑料的大得多。在注塑這些塑料時，如果用高的轉速成，則在提高對塑料的剪切力的同時，亦将令強化相應地産生更多被撕碎的纖維，被撕碎的纖維含有鋒利末端，令磨損力大為增加。無機礦物質在金屬表面高速滑行時，其刮削作用也不小。所以轉速不宜調得太高。
3、螺杆在機筒内轉動，物料與二者的摩擦，使螺杆與機筒的工作表面逐漸磨損：螺杆直徑逐漸縮小，機筒的内孔直徑逐漸加大。這樣，螺杆與機筒的配合直徑間隙，随着二者的逐漸磨損而一點點加大。可是，由于機筒前面機頭和分流闆的阻力沒有改變，這就增加了被擠塑物料前進時的漏流量，即物料從直徑間隙處向進料方向流動量增加。結果使塑膠機械生産量下降。這種現象又使物料在機筒内停留時間增加，造成物料分解。如果是聚氯乙烯，分解産生的氯化氫氣體加強了對螺杆和機筒的腐蝕。
4、物料中如有碳酸鈣和玻璃纖維等填充料，能加快螺杆和機筒的磨損。
5、由于物料沒有塑化均勻，或是有金屬異物混入料中，使螺杆轉動扭矩力突然增加，這種扭矩超出螺杆的強度極限，使螺杆扭斷。這是一種非常規事故損壞。
維護注意事項
1、螺杆未達到預調溫度時，切勿啟動機器。
2、防止金屬碎片及雜物落入料鬥，若加工回收料，便需加上磁性料鬥以防止鐵屑等進入料筒。
3、使用防涎時要确定料筒内塑料完全熔融，以免螺杆後退時損壞傳動系統零件。
4、使用新塑料時，應把螺杆的餘料清洗幹淨。
5、當熔融塑料溫度正常但又不斷發現熔融塑料出現黑點或變色時，應檢查膠螺.
6、在加工時，盡量使物料塑化均勻，不要讓金屬異物混入料中，減少螺杆轉動扭矩力。
擠出機基本知識
擠出機螺杆的作用是使膠料随螺杆旋轉運動逐漸變為直線運動，向機頭方向推移，并與機身相配合，壓縮生熱、軟化攪拌，混合膠料。
螺杆是由螺紋和圓柱體組成的。螺杆沿中心線有長孔，可通冷卻水。螺杆的尾部裝在止推軸承内，避免擠橡時産生反作用力把螺杆推出。
螺杆的直徑比機身的鋼套内徑稍小，即螺杆的直徑與鋼套内表面要有間隙，其間隙一般控制在螺杆直徑的0.002~0.004倍。間隙太小會造成螺杆“掃膛”，産生磨損，甚至産生卡死螺杆的現象；間隙太大膠料回流影響擠出量，生産效率低，還會影響産品品質。
螺杆的螺紋特性
螺紋深度與設備生産能力有直接關系，螺紋深度大，在一定壓力下，擠出膠料多。但膠料塑化困難，螺杆強度也差。螺杆螺紋深度一般控制在螺杆直徑的0.18~0.25倍。螺紋的推進面應該垂直于螺杆的軸線，而推進面的相對面應該有一定的斜度。相鄰螺紋的軸向距離稱為螺距，橡膠擠出機螺杆一般為等距不等深雙頭螺紋螺杆。螺距之間的容積計算如下：
tgФ=L/πD
F=h（πDtgФ-e）式中：Ф——螺杆推進面的相對面的斜度
L——螺距
D——螺杆直徑
e——螺紋頂峰寬度
F——螺距之間的容積
螺紋頂峰寬度一般取0.07~0.1倍螺杆直徑，其中小規格擠橡機的螺杆可取較大值，而大規格擠橡機的螺杆可取較小值，螺紋頂峰寬度不能取得太小，取得太小頂峰處強度太小；取得太大，将減小螺紋容積。影響産量，并因摩擦生熱引起膠料焦燒。螺紋的距離一般等于或稍大于螺杆直徑。
螺杆的頭部有三種形狀：平形、半圓形及圓錐形。現常用的是圓錐形螺杆。
螺杆的長徑比
螺杆的長徑比是螺杆的長度L與螺杆的直徑D之比。螺杆長徑比大，也就是螺杆工作部分長，膠料塑化好，混合均勻，膠料受壓力大，産品質量好。但螺杆長易引起膠料焦燒，螺杆加工困難，增加擠出功率。用于熱喂料擠橡機的螺杆一般取長徑比4~6倍，用于冷喂料擠橡機的螺杆一般取長徑比8~12倍。
螺杆的壓縮比
螺杆進料端第一個螺距的容積與出料端最後一個螺距的容積之比，稱為螺杆壓縮比。壓縮比計算公式如下：
（S1-e）（D-h1）h1
I=—————————
（S2-e）（D-h2）h2
式中：S1——螺杆進料端第一個螺距mm
S2——螺杆出料端最後一個螺距mm
h1——螺杆進料端螺槽深度mm
h2——螺杆出料端螺槽深度mm
D——螺杆直徑mm
e——螺紋頂峰寬度mm
螺杆壓縮比可以用以下幾種方法得到：
1、螺距變化，螺槽深度不變；
2、螺槽深度化，螺距不變；
3、螺距和螺槽深度都變化。
電線電纜廠大都采用等距不等深螺杆。其壓縮比計算公式如下：
I=h1/h2
壓縮比大小對産品的質量有很大的影響，壓縮比大，膠料緊密度高，表面光滑。壓縮比太大則膠料對螺杆的反作用也大，螺杆容易被折斷。擠橡機螺杆壓縮比一般控制在
1.3：1到1.6：1。
還有一種螺杆是分離型螺杆。這種螺杆是在螺杆的中段增加一條附加螺紋。螺杆共分三段：加料段、熔融段、計量段。有附加螺紋的中段是熔融段，加料段是指螺杆進料處到附加螺紋的起點部分，計量段是指螺杆頭部到附加螺紋的終點的部分。
螺杆的材料
螺杆必須耐熱、耐磨、耐磨蝕。因此在加工螺杆時要進行熱處理，表面鍍鉻或滲氮。常用的材料有45#鋼或鉻钼鋁合金鋼等。
擠出機螺杆的分段
物料在擠出機螺杆中的運動是分為三段研究的，因而螺杆的設計也往往分段進行。由于各段是連續通道，所以在實際生産中，隻要能滿足要求，并不是非把螺杆分成三段不可，實際上有的螺杆隻有兩段，有的還不分段。例如擠出尼龍這一類結晶性好的材料時，隻有加料段和均化段，一般的螺杆擠出軟聚氯乙烯塑料的螺杆，可以采用全部壓縮段，而不必分成加料段和均化段。
螺杆的分段式從經驗得到的，主要決定于物料的性質。加料段長度可以從0至占螺杆全長的75%，大體說來擠出結晶性聚合物時最長，硬性無定型聚合物次之，軟性無定型聚合物最短。壓縮段長度通常占螺杆全長的50%，當然象上述尼龍和軟聚氯乙烯塑料例外。擠出聚乙烯時均化段長度可取全長的20一25%。但對某些熱敏性材料(如聚氯乙烯)，物料在這一段不宜停留過長，可以不要均化段。有些高速擠出機均化段長度竟取50%。
長徑比L/D
塑料擠出機擠出成型用塑料品種較多，一根螺杆不可能成型所有的塑料。應根據原料特性，并盡可能考慮各種原料的共性來設計螺杆，使一根螺杆能同時擠出幾種塑料，這在工業生産上是有經濟意義的。螺杆後端的反螺紋起防止漏料的作用。
螺杆長徑比L/D，螺杆直徑D指螺杆螺紋的外徑。螺杆有效長度L指螺杆工作部分長度，如圖3-14所示。有效長度和螺杆總長不同。長徑比就是螺杆有效長與直徑的比值。早期的拚出機螺杆的一長徑比較小，隻有12-16。随着塑料成型加工工業的發展，擠出機螺杆的長徑比逐漸增大，目前常用的為15、20、25，最大可達43。
增加長徑比有如下好處，
1.螺杆加壓充分，制品的物理機械性能均可提高。
2.物料塑化好，制品外觀質量較好。
3.擠出量提高20-40%。同時，長徑比大的螺杆特性曲線斜率小，較平坦，擠出量穩定。
4.有利于粉料成型，如聚氯乙烯粉料擠管。
但增加長徑比使螺杆的制造和螺杆與機筒的裝配變得困難。因此，長徑比不能無限制增大。
