1。2 研究现状

1。2。1 国外研究现状

1。2。2 国内研究现状

1。2。3 存在的问题

1。3 课题的主要研究内容

了解到我国和其他国家在挤出机自动控制方面还是有一定的差距的,特别是在计 量加料方面,国外普遍都安装了自动控制装置来实现自动加料过程;但在国内传统的 塑料挤出生产中,大多都是采用人工控制加料的方法;结合生产中对原物料的利用率 及产品质量等要求,本课题设计了一种新型的计量加料控制系统。

在称重料斗上端安置称重传感器,测得挤出机的加料斗中的剩余物料的重量,根 据其重量的范围来判断是否需要向料斗内加入的物料,以此来控制加料阀的开关。主 要研究内容如下:

(1)塑料挤出机的结构及其计量加量系统分析;

(2)称重传感器的选取及安装位置;

(3)控制器类型及其模块的选择;

(4)塑料挤出生产中的分析;

(5)计量加料控制系统算法在 PLC 中的设计实现。

第二章 塑料挤出机计量加料系统总体设计

2。1 塑料挤出机的总体结构

2。1。1 塑料挤出机结构及工作原理

塑料挤出机种类繁多,大致分成四种,分别是无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双 螺杆挤出机和多螺杆挤出机[3]。在所有种类中,单螺杆挤出机已被大量的使用,并且 由于它具有许多优点,如结构单一、操作简单、坚实耐用、易于维修、价格较低等, 使其占有了大部分的市场。根据相关信息显示,全世界有高于 78%的塑料制品是靠挤 出成型来加工生产得来的;中国塑料机械行业年产两千多台挤出机,其中生产的单螺 杆挤出机就占了 80%以上。

大多数的挤出生产线都要由主机和辅机组成,这是为了确保挤出成型过程的顺利 进行。主机部分是指塑料挤出机,主要由传输系统、挤压系统、加热冷却系统三个系 统构成;辅机部分主要有冷却及定形装置、牵引装置、料斗供给装置、切割装置、可 伸缩线设备等组成[4]。

挤出机主机部分是整个塑料挤出生产线设备的核心,根据各部分的功能的不同, 将其分为三种系统,即传输系统、挤压系统、加热和冷却系统。传输系统一般是由电 机和调速装置组成,它的作用是给螺杆提供所必要的转速和扭矩,来保障挤出制品有 合适的挤出速度和较好的成品质量。

挤压系统主要由料筒和螺杆组成,它能将在料筒中的物料变成均匀的熔融体,并 由螺杆将其一定的温度和压力下挤出机头。根据物料自身状态以及在机筒中的运动情 况,将挤出过程分为三步,即固体输送过程、熔融过程和熔体输送过程。论文网

一般地,机筒挨着料斗的一侧是固体输送段,塑料颗粒从加料斗进入筒内,之后 由螺杆摩擦阻力被压实,逐步向前机头方向输送。在此过程,该材料必须要有大量的 热量将其加热至熔融温度。固体输送段与熔体输送段间就是熔融段,通常在机筒中部, 接近机头的方向。在熔融段,塑料颗粒由于温度的上升变为为熔融态,此时螺杆的槽 深慢慢变低,螺纹的距离也渐渐缩短。一般来说,螺杆与物料的剪切作用会在此过程 会产生大量的热量,往往超过了物料反应所需要的正常量,所以需采用相应的办法及 时除去多余的热量。

在靠近机头的位置是熔体输送段,物料在经过熔融段到达此段的时候,其应力、

粘度、温度、密实度以及流速都变得均匀,正好使其能被顺利的挤出。在这个过程中, 最重要的是保持熔体的压力、温度和粘度的稳定,让物料被挤出时能够得到比较精准 的几何形状、尺寸以及良好的表面光亮度。

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