南京科锐挤出机械有限公司 
双螺杆挤出机螺杆构型对混合效果的影响及优化设计分析
双螺杆挤出机技术规格与操作维护手册
版本号：TSE-2025-03
适用范围：SHJ-50型同向平行双螺杆挤出机
本技术文档涵盖SHJ-50型双螺杆挤出机的结构原理、关键参数、温度控制逻辑、常见故障排除及润滑维护规范。该机型适用于工程塑料改性、母粒制备及高填充复合材料的连续混炼工艺，螺杆转速范围宽，扭矩密度高，适用于剪切敏感型物料的精准塑化。
一、设备概述与工作原理
SHJ-50型双螺杆挤出机采用同向啮合旋转设计，两根螺杆在机筒内形成“8”字形封闭空间，物料在啮合区受到强烈的剪切、拉伸和混合作用。螺杆由芯轴和可更换捏合块组成，通过积木式组合实现不同剪切强度和输送效率的切换。机筒由五个独立加热段组成，每段配置铸铜加热器和离心风机冷却，控温精度为±2℃。主电机通过高精度齿轮减速箱驱动螺杆，扭矩限制值为额定扭矩的115%，超载时自动报警并降速。
二、技术参数表
下表为出厂标准配置下的关键性能与安装尺寸数据，未注公差按GB/T 1804-m级执行。
| 参数项目 | 单位 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 螺杆直径 | mm | 50 | 啮合中心距46.5mm |
| 长径比（L/D） | - | 40:1 | 可选32:1~48:1 |
| 螺杆最高转速 | rpm | 600 | 变频调速范围30~600 |
| 主电机额定功率 | kW | 55 | 永磁同步电机，防护等级IP55 |
| 最大扭矩（双轴合计） | N·m | 320 | 单轴160 N·m |
| 机筒加热功率（每段） | kW | 2.5×5段 | 总加热功率12.5 kW |
| 冷却方式 | - | 强制风冷 | 每段独立离心风机 |
| 温度控制范围 | ℃ | 室温~350 | PID自整定控制 |
| 产量范围（PP+30%玻纤） | kg/h | 80~150 | 取决于配方及螺杆组合 |
| 真空排气口数量 | 个 | 1 | 位于第4机筒段 |
| 机筒内衬材质 | - | 氮化钢38CrMoAl | 渗氮深度0.4~0.6mm |
| 螺杆材质 | - | 高速钢W6Mo5Cr4V2 | 表面镀钛处理 |
| 中心高度 | mm | 1100 | 可调范围±50mm |
| 冷却水需求 | L/min | 15~25 | 压力0.2~0.4MPa |
| 整机重量 | kg | 3200 | 含减速箱及底座 |
三、温度控制与冷却系统参数
各加热段设定温度与物料停留时间直接相关，下表为加工典型塑料时的推荐温度曲线。操作人员须根据实际物料熔体流动速率微调各段设定值。
| 机筒段位 | 1段（加料口） | 2段 | 3段 | 4段（真空口） | 5段（机头） |
|---|---|---|---|---|---|
| PP+30%GF | 180℃ | 200℃ | 215℃ | 220℃ | 225℃ |
| PA66+30%GF | 245℃ | 260℃ | 275℃ | 280℃ | 285℃ |
| ABS | 170℃ | 185℃ | 200℃ | 210℃ | 215℃ |
| 冷却风机启动阈值 | 设定值+5℃ | 设定值+5℃ | 设定值+5℃ | 设定值+5℃ | 设定值+5℃ |
| 冷却风机停止阈值 | 设定值-2℃ | 设定值-2℃ | 设定值-2℃ | 设定值-2℃ | 设定值-2℃ |
| 超温报警值 | 设定值+15℃ | 设定值+15℃ | 设定值+15℃ | 设定值+15℃ | 设定值+15℃ |
四、润滑系统维护规格
润滑油品及更换周期如下表所列，加注时必须使用清洁漏斗，防止杂质进入油箱。减速箱、推力轴承箱及主电机轴承润滑方式不同，操作前务必核对润滑点标识。
| 润滑部位 | 润滑油品型号 | 黏度等级（ISO VG） | 首次更换时间 | 常规更换周期 | 油量（L） |
|---|---|---|---|---|---|
| 主减速箱 | 合成齿轮油PAO220 | 220 | 运行500h | 每5000h或12个月 | 12.5 |
| 推力轴承箱 | 抗磨液压油L-HM68 | 68 | 运行300h | 每3000h或6个月 | 3.2 |
| 螺杆花键轴端 | 锂基润滑脂2号 | NLGI 2 | 每24h手动注脂 | 每班注脂1次 | 每次5g |
| 真空泵 | 真空泵油VG100 | 100 | 运行200h | 每2000h或4个月 | 1.8 |
| 主电机轴承（两侧） | 高温润滑脂 | NLGI 3 | 每6个月 | 每12个月 | 每次8g |
五、常见故障现象、原因与排除方法
以下表格汇总了设备运行中高频出现的异常状态，处理故障前必须切断总电源并挂警示牌。若无法排除，请联系厂家技术人员，不得擅自拆除安全联锁装置。
| 故障现象 | 可能原因 | 排除方法 |
|---|---|---|
| 主电机过载报警 | 螺杆组合捏合块排列过密；加料量过大；熔体温度过低 | 降低加料频率；重新设计螺杆组合；升高加热温度5~10℃ |
| 机头压力波动大 | 滤网堵塞；真空口返料；熔体塑化不均 | 清理滤网及多孔板；检查真空口密封；调整螺杆剪切段长度 |
| 螺杆扭矩异常升高 | 金属异物进入；物料在机筒内炭化结焦 | 立即停机，拆卸机头，抽出螺杆清理；检查原料磁选装置 |
| 机筒加热段升温过慢 | 加热器烧毁；热电偶接触不良；固态继电器损坏 | 用万用表检测加热器电阻；重新紧固热电偶；更换SSR模块 |
| 真空度下降（| 挤出制品表面粗糙 | 口模温度太低；螺杆转速过高；玻纤分散不良 | 提高口模温度5℃；降低转速10%；调整捏合块错列角 |
| 轴承箱温度超过70℃ | 润滑油不足或变质；轴承间隙过大；冷却水流量不足 | 补充或更换润滑油；检查并调整轴承预紧力；增大冷却水阀门开度 |
| 螺杆与机筒摩擦异响 | 物料中有硬质颗粒；螺杆弯曲；机筒内衬磨损 | 检查并更换原料过滤网；测量螺杆径向跳动；更换机筒内衬套 |
六、安全操作与日常点检规范
开机前必须完成以下点检事项，点检结果记入设备运行日志。点检周期分为每班次与每周次两种，红色标项为强制停机项。
| 点检项目 | 检查标准 | 周期 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 润滑油液位 | 液位视镜位于中线上方 | 每班次 | 低于下限禁止启动 |
| 冷却水压力 | 0.2~0.4MPa，无渗漏 | 每班次 | 管路接头无滴水 |
| 加热器绝缘电阻 | 用兆欧表测量>2MΩ | 每周次 | 断电后测量 |
| 安全防护罩锁紧 | 所有防护罩完全闭合，限位开关有效 | 每班次 | 未闭合时无法启动 |
| 真空管路畅通 | 观察真空表指示，手试负压 | 每班次 | 真空罐需放空冷凝水 |
| 联轴器弹性体磨损 | 无裂纹、无金属粉末脱落 | 每周次 | 磨损超1/3厚度时更换 |
| 螺杆轴向间隙 | 用百分表测量≤0.15mm | 每周次 | 间隙过大时调整推力轴承垫片 |
| 机头法兰螺栓扭矩 | 拧紧扭矩为200 N·m±10% | 每班次 | 使用扭矩扳手复紧 |
| 整机接地电阻 | ≤4Ω | 每月 | 由电气人员测量 |
| 紧急停机按钮 | 按下后主电机3秒内停止并锁死 | 每班次 | 必须有效触发安全联锁 |
七、螺杆组合与工艺调整建议
针对不同物料体系，推荐以下基础螺杆构型方案。操作人员可在工程师指导下对捏合块数量进行微调，但不得改变螺杆总长及捏合块错列角范围（30°~90°）。
| 物料类型 | 输送段螺杆元件 | 剪切段捏合块排列 | 混炼段数量 | 排气段元件 | 机头压力要求 |
|---|---|---|---|---|---|
| 通用塑料（PP/PE） | 大导程螺纹（48mm） | 2组30°错列+1组60°错列 | 2组齿轮形混炼 | 反螺纹密封+大导程 | 5~8 MPa |
| 工程塑料（PA/PBT） | 中导程螺纹（40mm） | 3组45°错列+2组90°错列 | 3组齿形盘 | 反螺纹+齿形密封 | 8~12 MPa |
| 高填充母粒（70%CaCO₃） | 小导程螺纹（32mm） | 4组60°错列+3组90°错列 | 4组齿轮混炼 | 双反螺纹密封 | 10~15 MPa |
| 热敏性PVC | 大导程螺纹（56mm） | 1组30°错列，不加90° | 1组齿形盘 | 大导程输送 | 3~5 MPa |
| 橡胶/弹性体 | 中导程螺纹（40mm） | 2组45°错列 | 1组齿轮混炼 | 反螺纹 | 4~6 MPa |
八、安装地基与公用工程要求
设备安装基础须为水平混凝土平台，不平度不超过0.2mm/m。减震垫采用高弹性橡胶隔振器，安装后整机水平误差小于0.1mm。公用工程连接尺寸要求如下表，供厂房设计及预埋管道参考。
| 公用工程类别 | 接口规格 | 连接方式 | 消耗/供给量 | 压力/温度要求 |
|---|---|---|---|---|
| 冷却水进水 | DN25内螺纹 | 不锈钢软管快装 | 15~25 L/min | 0.2~0.4MPa，≤25℃ |
| 冷却水回水 | DN25内螺纹 | 不锈钢软管快装 | 自然回水 | 无压式回水槽 |
| 压缩空气 | G1/4"外螺纹 | 聚氨酯管 | 0.2 m³/min | 0.5~0.7MPa，干燥 |
| 真空排气 | DN50法兰 | 波纹管金属软管 | 抽气量60 m³/h | 真空度≥0.06MPa |
| 主电源 | 380V/50Hz，三相五线 | 铜排或电缆接线 | 60kW | 电压波动±5%以内 |
| 接地母线 | M10螺栓 | 铜编织带 | 接地电阻≤4Ω | 与主电柜可靠连接 |
九、停机与清理标准流程
当批次生产结束后，须按照以下顺序执行停机操作，否则将导致螺杆抱死或机筒内残料分解。停机过程中实时观察扭矩变化，扭矩突然上升时立即停止喂料并加大冷却风量。
| 步骤序号 | 操作内容 | 时间节点 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| 1 | 停止主喂料机，保留螺杆低速运转（50rpm） | 喂料停止后 | 观察机头熔体压力下降趋势 |
| 2 | 逐个关闭加热段电源，保留风扇运行 | 喂料停止后2分钟 | 保持冷却风机开启直至机筒温度降至80℃ |
| 3 | 向加料口加入300g清洗料（HDPE或专用清洗剂） | 机筒温度降至150℃时 | 清洗料应完全充满机筒，持续5分钟 |
| 4 | 停止螺杆转动，关闭所有加热与冷却电源 | 清洗完成后 | 停机后立即松开机头法兰螺栓 |
| 5 | 手动盘车检查螺杆是否灵活，无卡滞 | 停机后10分钟内 | 使用专用盘车扳手，禁止使用加力杆 |
| 6 | 拆卸机头、滤网及多孔板 | 盘车正常后 | 使用铜锤轻敲，严禁铁锤直接敲击模具 |
| 7 | 抽出螺杆（如需要），清理机筒内壁残留 | 确认机筒温度低于50℃ | 清理过程中不得划伤内衬 |
| 8 | 在螺杆表面涂抹防锈剂，套上保护套 | 清理并吹干后 | 防锈剂使用中性防锈油，避免硅油污染 |
十、环保与废弃物处置要求
设备运行中产生的废料、清洗料及废弃润滑油必须分类收集，不得排入雨水管网或土壤。下表列出典型废弃物的分类代码与处理建议，操作人员须严格遵守当地环保法规。
| 废弃物类型 | 主要成分 | 危废代码（参考） | 收集容器要求 | 处理方法 |
|---|---|---|---|---|
| 清洁废料（塑料） | PP/PE/PA等 | 非危废 | 带盖塑料桶 | 交由塑料回收企业 |
| 含玻纤粉尘 | 玻璃纤维+树脂 | 一般固废 | 防尘袋密封 | 委托填埋或焚烧 |
| 废弃润滑油 | PAO合成油 | HW08-900-214-08 | 铁桶密封，贴标签 | 交危废处理资质单位 |
| 含油棉纱手套 | 矿物油 | HW49-900-041-49 | 铁桶内衬塑料袋 | 交危废处理资质单位 |
| 废真空泵油 | 矿物油+杂质 | HW08-900-249-08 | 铁桶密封，防漏 | 交危废处理资质单位 |
| 废弃滤网 | 不锈钢+聚合物 | 非危废 | 铁丝笼 | 高温焚烧去除聚合物后回收金属 |
联系人：赵经理
电话：15850630094
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