螺杆原理
电动螺杆机电器原理简介
一．微电脑控制器
电动螺杆空压机电气控制系统是电动螺杆机的关键系统，其主要作用对三相异步电动机（容量大于10KW）起动时降低电压，减少起动电流，不致在供电线路中产生过大的压降，减少对电网的影响。
该系统具有下述特点：
1.功能及技术参数
①开关量：9路开关量输入，10路继电器开关量输出；
②模拟量：二路pt100温度输入，二路4~20mA变送输入，两组三相电流输入（配置CT）；
③相序输入电压：三相380V；
④控制器工作电流：220V、50Hz、20VA；
⑤相序保护：当保护器检测到错相时，显示器就会报警，无法起动；
⑥主控器对主电机和风扇电机均具有五种保护功能，分别为堵转保护，短路保护，缺相保护，不平衡保护，过载反时限保护特性；
⑦温度保护：当检测到的实际温度大于设定温度时，动作时间≤2S；
⑧输出继电器触点容量：250V5A；触点寿命5000000次；
⑨电流显示误差小于1.0%。
2.控制器接线端子
显示器与主控器由通讯电缆连接，23、24、25为相序输入端子；7、9为排气温度输入端子；CT1为主电机互感器；CT2为风扇电机互感器；32为输出继电器公共端COM1；27控制主接触器（KM1）；28控制星形接触器（KM3）；29控制三角形接触器（KM2）；30加载电磁阀；31控制电机；34控制卸放阀；37运行指示；42为接地；43、44为220V电源。
基本原理
控制器上电后有3秒自检，按启动键不能起动。自检结束后，按起动键主机开始起动；出现故障，按急停键按钮。主机起动过程为：KM3、KM1得电→Ｙ形起动状态→延时时间到（Y/△转换时间），KM3失电（KM2、KM3互锁），KM2得电→电机△形起动。电机起动到△状态后，延时一段时间后，加载电磁阀得电，空压机开始加荷。当气压升高超过设定高限压力时（卸载压力值），加载电磁阀失电，空压机空车运行，在空车时间内，压力没有降到低限压力，控制器将自动停止电机工作，实现空车过久自动停机。为了防止频繁起动控制，按停机键，空车过久停机。故障停机使电机停转时不能马上起动电机，需有一段延时。本控制器在各种停机状态下时间显示窗口倒计时显示剩余延时时间（如90秒），只有延时时间为零时才能起动电机。
对材质的要求
由挤出过程可知，螺杆是在高温、一定腐蚀、强烈磨损、大扭矩下工作的，因此，螺杆必须：
1）耐高温，高温下不变形；
2）耐磨损，寿命长；
3）耐腐蚀，物料具有腐蚀性；
4）高强度，可承受大扭矩，高转速；
5）具有良好的切削加工性能；
6）热处理后残余应力小，热变形小等。
常用材料
目前我国常用的螺杆材料有45号钢、40Cr、氨化钢、38CrMOAl，高温合金等。
1）45号钢便宜，加工性能好，但耐磨耐腐蚀性能差。
热处理：调质HB220—270，高频淬火HRC45--48。
2）40Cr的性能优于45号钢，但往往要镀上一层铬，以提高其耐腐蚀耐磨损的能力。但对镀铬层要求较高，镀层太薄易于磨损，太厚则易剥落，剥落后反而加速腐蚀，已较少应用。
热处理：调质HB220—270，镀硬铬HRC>55
3）氮化钢、38CrMoAl综合性能比较优异，应用比较广泛。一般氮化层达0．4—0．6毫米。但这种材料抵抗氯化氢腐蚀的能力低，且价格较高。
4）高温合金材料优于其它材料，该材料不用镀层，主要用于注塑机生无卤螺杆，该材料抗氧化耐腐蚀性能高，热处理hra55`60.
热处理
调质HB220—270，渗氮HRC>65
国外有用碳化钛涂层的方法来提高螺杆表面的耐腐蚀能力，但据报道，其耐磨损能力还不够好。
国外在提高螺杆的耐磨耐腐蚀能力方面采取了一系列措施。一种办法是采用高度耐磨耐腐蚀合金钢。如34CrAlNi，、31CrMo12等。还有采取在螺杆表面喷涂Xaloy合金的方法。这种Xaloy合金具有高的耐磨耐蚀性能。
规格
公制螺纹外径是以毫米为单位，如6，8，10，12，18，20毫米等等螺距也是以毫米为单位，如0.5,0.75,1,1.5,2,3,等等
英制螺纹外径是以英寸为单位，（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径读数常带不规则的小数。
英制螺距是用每英寸含多少个牙表示。把卡尺定在25.4毫米，把一个尺尖对齐螺纹牙尖，另一个尺尖如对齐螺纹牙尖就是英制螺纹，如对不齐螺纹牙尖应该是公制螺纹。
测量螺距时最好把螺纹的牙尖倒印在白粉笔上，粉笔上的印比较清晰，便于测量。测公制螺距应该测量一段长度，如10，15，20，毫米等等，数一下含多少牙，算出螺距。
用英寸为单位规定螺纹规格的为英制螺纹，如：G1"。用公制单位毫米规定螺纹规格的为公制螺纹，如：M30。
英制是一英寸(2.54厘米)内有多少牙来定的,一般是55度角。公制是两牙尖的间距是多少MM来定的螺距,一般是60度角。
螺杆的用处
多用于塑料成型设备，如塑料型材挤出机，注塑机等。螺杆和机筒是塑料成型设备的核心部件。是加热挤出塑化的部分。是塑料机械的核心。
螺杆广泛应用于加工中心,CNC机器,数控车床,注塑机,线切割,磨床,铣床，慢走丝,快走丝,PCB钻孔机,精雕机,雕铣机,火花放电机,咬齿机,刨床,大型立车龙门铣等等
设计原理
销钉螺杆的主体部分是普通的螺杆，销钉可设置在螺杆的熔融段或计量段的落槽内或计量段末无螺槽的光滑圆柱形表面。销钉按一定的排列方式设置，可疏密程度不等，数量不等。圆柱形的销钉是将销钉装配到螺杆的孔中形成的；方形或菱形销钉是直接在螺杆上铣销形成的。
如果这些销钉是在设置在熔融区，销钉可将固体床打碎，破坏两相流动，把固、液相搅在一起，使末溶固相碎块与已容物料的接触面积加大，促进熔融。如果销钉是设置在熔体输送区，则其主要作用是分割料流，增加界面，改变料流的方向，使流束重新排列。多次分流、汇合，改变流动方向，使熔体组分与温度均化。
混合段均为设置在普通螺杆均化段末端的向内开槽结构，其外径与螺杆外径相等。沟槽分为若干组，每组之间是物料的汇合区。物料被沟槽分割，到汇合区汇会，再分割、汇合，其原理是销钉式类似的。
分离型螺杆的特点是熔融段上除了有原来的一条螺丝纹(称为主螺杆)外，还附加了一条螺纹（称为附加螺纹），其外径略小于主螺纹外径，主副纹的导程不同，副螺纹自加料段末端开始（并在此与加料段相联），经过几个螺纹后，逐渐与均化段的主螺纹相交。
这种螺杆的螺槽深度和螺纹导程从加料段开始至均化末端都是逐步变化的，既螺纹导程从宽逐渐变窄，螺槽深度由深度逐渐变浅，可使物料得到最大的压缩。
磨损原因
1、每种塑料，都有一个理想塑化的加工温度范围，应该控制料筒加工温度，使之接近这个温度范围。粒状塑料从料斗进入料筒，首先会到达加料段，在加料段必然会出现干性磨擦，当这些塑料受热不足，熔融不均时，很易造成料筒内壁及螺杆表面磨损增大。同样，在压缩段和均化段，如果塑料的熔融状态紊乱不均，也会造成磨损增快。
2、转速应调校得当。由于部分塑料加有强化剂，如玻璃纤维、矿物质或其他填充料。这些物质对金属材质的磨擦力往往比熔融塑料的大得多。在注塑这些塑料时，如果用高的转速成，则在提高对塑料的剪切力的同时，亦将令强化相应地产生更多被撕碎的纤维，被撕碎的纤维含有锋利末端，令磨损力大为增加。无机矿物质在金属表面高速滑行时，其刮削作用也不小。所以转速不宜调得太高。
3、螺杆在机筒内转动，物料与二者的摩擦，使螺杆与机筒的工作表面逐渐磨损：螺杆直径逐渐缩小，机筒的内孔直径逐渐加大。这样，螺杆与机筒的配合直径间隙，随着二者的逐渐磨损而一点点加大。可是，由于机筒前面机头和分流板的阻力没有改变，这就增加了被挤塑物料前进时的漏流量，即物料从直径间隙处向进料方向流动量增加。结果使塑胶机械生产量下降。这种现象又使物料在机筒内停留时间增加，造成物料分解。如果是聚氯乙烯，分解产生的氯化氢气体加强了对螺杆和机筒的腐蚀。
4、物料中如有碳酸钙和玻璃纤维等填充料，能加快螺杆和机筒的磨损。
5、由于物料没有塑化均匀，或是有金属异物混入料中，使螺杆转动扭矩力突然增加，这种扭矩超出螺杆的强度极限，使螺杆扭断。这是一种非常规事故损坏。
维护注意事项
1、螺杆未达到预调温度时，切勿启动机器。
2、防止金属碎片及杂物落入料斗，若加工回收料，便需加上磁性料斗以防止铁屑等进入料筒。
3、使用防涎时要确定料筒内塑料完全熔融，以免螺杆后退时损坏传动系统零件。
4、使用新塑料时，应把螺杆的余料清洗干净。
5、当熔融塑料温度正常但又不断发现熔融塑料出现黑点或变色时，应检查胶螺.
6、在加工时，尽量使物料塑化均匀，不要让金属异物混入料中，减少螺杆转动扭矩力。
挤出机基本知识
挤出机螺杆的作用是使胶料随螺杆旋转运动逐渐变为直线运动，向机头方向推移，并与机身相配合，压缩生热、软化搅拌，混合胶料。
螺杆是由螺纹和圆柱体组成的。螺杆沿中心线有长孔，可通冷却水。螺杆的尾部装在止推轴承内，避免挤橡时产生反作用力把螺杆推出。
螺杆的直径比机身的钢套内径稍小，即螺杆的直径与钢套内表面要有间隙，其间隙一般控制在螺杆直径的0.002~0.004倍。间隙太小会造成螺杆“扫膛”，产生磨损，甚至产生卡死螺杆的现象；间隙太大胶料回流影响挤出量，生产效率低，还会影响产品品质。
螺杆的螺纹特性
螺纹深度与设备生产能力有直接关系，螺纹深度大，在一定压力下，挤出胶料多。但胶料塑化困难，螺杆强度也差。螺杆螺纹深度一般控制在螺杆直径的0.18~0.25倍。螺纹的推进面应该垂直于螺杆的轴线，而推进面的相对面应该有一定的斜度。相邻螺纹的轴向距离称为螺距，橡胶挤出机螺杆一般为等距不等深双头螺纹螺杆。螺距之间的容积计算如下：
tgФ=L/πD
F=h（πDtgФ-e）式中：Ф——螺杆推进面的相对面的斜度
L——螺距
D——螺杆直径
e——螺纹顶峰宽度
F——螺距之间的容积
螺纹顶峰宽度一般取0.07~0.1倍螺杆直径，其中小规格挤橡机的螺杆可取较大值，而大规格挤橡机的螺杆可取较小值，螺纹顶峰宽度不能取得太小，取得太小顶峰处强度太小；取得太大，将减小螺纹容积。影响产量，并因摩擦生热引起胶料焦烧。螺纹的距离一般等于或稍大于螺杆直径。
螺杆的头部有三种形状：平形、半圆形及圆锥形。现常用的是圆锥形螺杆。
螺杆的长径比
螺杆的长径比是螺杆的长度L与螺杆的直径D之比。螺杆长径比大，也就是螺杆工作部分长，胶料塑化好，混合均匀，胶料受压力大，产品质量好。但螺杆长易引起胶料焦烧，螺杆加工困难，增加挤出功率。用于热喂料挤橡机的螺杆一般取长径比4~6倍，用于冷喂料挤橡机的螺杆一般取长径比8~12倍。
螺杆的压缩比
螺杆进料端第一个螺距的容积与出料端最后一个螺距的容积之比，称为螺杆压缩比。压缩比计算公式如下：
（S1-e）（D-h1）h1
I=—————————
（S2-e）（D-h2）h2
式中：S1——螺杆进料端第一个螺距mm
S2——螺杆出料端最后一个螺距mm
h1——螺杆进料端螺槽深度mm
h2——螺杆出料端螺槽深度mm
D——螺杆直径mm
e——螺纹顶峰宽度mm
螺杆压缩比可以用以下几种方法得到：
1、螺距变化，螺槽深度不变；
2、螺槽深度化，螺距不变；
3、螺距和螺槽深度都变化。
电线电缆厂大都采用等距不等深螺杆。其压缩比计算公式如下：
I=h1/h2
压缩比大小对产品的质量有很大的影响，压缩比大，胶料紧密度高，表面光滑。压缩比太大则胶料对螺杆的反作用也大，螺杆容易被折断。挤橡机螺杆压缩比一般控制在
1.3：1到1.6：1。
还有一种螺杆是分离型螺杆。这种螺杆是在螺杆的中段增加一条附加螺纹。螺杆共分三段：加料段、熔融段、计量段。有附加螺纹的中段是熔融段，加料段是指螺杆进料处到附加螺纹的起点部分，计量段是指螺杆头部到附加螺纹的终点的部分。
螺杆的材料
螺杆必须耐热、耐磨、耐磨蚀。因此在加工螺杆时要进行热处理，表面镀铬或渗氮。常用的材料有45#钢或铬钼铝合金钢等。
挤出机螺杆的分段
物料在挤出机螺杆中的运动是分为三段研究的，因而螺杆的设计也往往分段进行。由于各段是连续通道，所以在实际生产中，只要能满足要求，并不是非把螺杆分成三段不可，实际上有的螺杆只有两段，有的还不分段。例如挤出尼龙这一类结晶性好的材料时，只有加料段和均化段，一般的螺杆挤出软聚氯乙烯塑料的螺杆，可以采用全部压缩段，而不必分成加料段和均化段。
螺杆的分段式从经验得到的，主要决定于物料的性质。加料段长度可以从0至占螺杆全长的75%，大体说来挤出结晶性聚合物时最长，硬性无定型聚合物次之，软性无定型聚合物最短。压缩段长度通常占螺杆全长的50%，当然象上述尼龙和软聚氯乙烯塑料例外。挤出聚乙烯时均化段长度可取全长的20一25%。但对某些热敏性材料(如聚氯乙烯)，物料在这一段不宜停留过长，可以不要均化段。有些高速挤出机均化段长度竟取50%。
长径比L/D
塑料挤出机挤出成型用塑料品种较多，一根螺杆不可能成型所有的塑料。应根据原料特性，并尽可能考虑各种原料的共性来设计螺杆，使一根螺杆能同时挤出几种塑料，这在工业生产上是有经济意义的。螺杆后端的反螺纹起防止漏料的作用。
螺杆长径比L/D，螺杆直径D指螺杆螺纹的外径。螺杆有效长度L指螺杆工作部分长度，如图3-14所示。有效长度和螺杆总长不同。长径比就是螺杆有效长与直径的比值。早期的拚出机螺杆的一长径比较小，只有12-16。随着塑料成型加工工业的发展，挤出机螺杆的长径比逐渐增大，目前常用的为15、20、25，最大可达43。
增加长径比有如下好处，
1.螺杆加压充分，制品的物理机械性能均可提高。
2.物料塑化好，制品外观质量较好。
3.挤出量提高20-40%。同时，长径比大的螺杆特性曲线斜率小，较平坦，挤出量稳定。
4.有利于粉料成型，如聚氯乙烯粉料挤管。
但增加长径比使螺杆的制造和螺杆与机筒的装配变得困难。因此，长径比不能无限制增大。
