正確的機(jī)筒支架對(duì)于擠出機(jī)的運(yùn)行至關(guān)重要

文/ 本刊編譯自Plastics Technology（作者Jim Frankland）

便于擠出機(jī)的機(jī)筒發(fā)生膨脹和收縮的支架可以避免校準(zhǔn)問(wèn)題，因此要定期對(duì)它進(jìn)行檢查，尤其是在磨損嚴(yán)重時(shí)。只有這樣，才能確保擠出機(jī)運(yùn)行正常。

溫度的升高會(huì)引起幾乎所有的材料發(fā)生熱膨脹，熱膨脹是因?yàn)椴牧戏肿拥膭?dòng)能增加從而引發(fā)分子間距的擴(kuò)大而導(dǎo)致的，膨脹的程度被稱為熱膨脹系數(shù)。在膨脹過(guò)程中，固體材料通常會(huì)保持其形狀的精確性而只發(fā)生尺寸的簡(jiǎn)單變化。沒(méi)有什么能阻止熱膨脹的發(fā)生，因?yàn)樗l(fā)生在分子水平上，試圖抑制它通常是徒勞的。因此，在擠出機(jī)尤其是大型擠出機(jī)中，這可能是一個(gè)大問(wèn)題。

雖然擠出機(jī)中的每一個(gè)部件都會(huì)隨著溫度的升高而發(fā)生尺寸的變化，但螺桿和機(jī)筒卻是最關(guān)鍵的部件，因?yàn)樗鼈兪軣岫l(fā)生尺寸變化的程度通常是最高的。由于螺桿和機(jī)筒的材質(zhì)基本相同，所以它們的膨脹是緊密匹配的，不會(huì)造成任何問(wèn)題。但是，在設(shè)計(jì)和使用擠出機(jī)時(shí)，必須考慮到它們的膨脹問(wèn)題。

由于分子結(jié)構(gòu)的變化，鋼的熱膨脹系數(shù)是0.00000611～0.00000694 in.（1 in.=2.54 cm），而碳素鋼通常是0.00000645 in.（1 in.=2.54 cm），這似乎并不很大——溫度每變化一度，只有645 萬(wàn)分之一英寸的膨脹。

但是，如果一個(gè)直徑8 in.（20.32 cm）、長(zhǎng)240 in.（609.6 cm）的螺桿在平均溫度升高400 °F（約204.4 ℃）后，其長(zhǎng)度就會(huì)增 加0.619 in.（約1.57 cm，即240×400 × 0.00000645）。為了適應(yīng)這一膨脹，會(huì)引發(fā)大約5/8 in.（約1.58 cm）的移動(dòng)而沒(méi)有什么可以阻止它：這可能是下游設(shè)備向前移動(dòng)，也可能是擠出機(jī)向后移動(dòng)，或者更加糟糕的是，如果一切都是固定好的，螺桿會(huì)發(fā)生彎曲以適應(yīng)長(zhǎng)度的變化。

如果機(jī)筒不能直線膨脹，它就會(huì)彎曲，這是由許多嚴(yán)重的磨損問(wèn)題導(dǎo)致的。當(dāng)機(jī)筒彎曲時(shí)，螺桿會(huì)在每次旋轉(zhuǎn)時(shí)隨著機(jī)筒筒體的彎曲而彎曲，這會(huì)給運(yùn)行帶來(lái)極大的壓力，導(dǎo)致螺桿和機(jī)筒材料磨損，而且磨損迅速。即使是非常大的螺桿，最終也會(huì)因反復(fù)的反向彎曲而斷裂。

因此首先要考慮的是，是否能允許擠出機(jī)向后移動(dòng)來(lái)適應(yīng)熱膨脹，或者配置可以自由向前移動(dòng)的下游設(shè)備。如果這樣做了但仍然遇到熱膨脹問(wèn)題，很可能是因?yàn)闄C(jī)筒支架不允許機(jī)筒隨著它的加熱和冷卻而自由地向前和向后滑動(dòng)。當(dāng)機(jī)筒不能自由滑動(dòng)時(shí)，膨脹力會(huì)非常強(qiáng)大，以至于將支架推倒。取決于機(jī)筒長(zhǎng)度、運(yùn)行溫度以及支架的設(shè)計(jì)，這會(huì)導(dǎo)致不同程度的偏差。

機(jī)筒支架只是一個(gè)支撐機(jī)筒重量的基座，用于消除自然下垂并糾正任何輕微的側(cè)向偏差。雖然它不是一個(gè)能讓機(jī)筒保持平直的裝置，但機(jī)筒必須從一開(kāi)始就保持平直，這樣才能確保螺桿運(yùn)行正常。

最壞的情況是，將機(jī)筒牢牢地夾緊在一個(gè)環(huán)狀或圈狀的套管里，然后用螺栓固定到支架上，這種裝置可能會(huì)阻止任何移動(dòng)，即使環(huán)與機(jī)筒之間最初可能存在間隙，但因腐蝕而增加的摩擦力再結(jié)合機(jī)筒的重量，通常會(huì)阻止滑動(dòng)。圖1 所示的支架處于正常狀態(tài)，它使機(jī)筒保持平直；圖2所示的支架阻止了機(jī)筒的滑動(dòng)，導(dǎo)致支架被推倒，機(jī)筒彎曲。

擠出機(jī)冷卻時(shí)，可以通過(guò)在支架上放一個(gè)水平儀來(lái)檢查支架是否處于正常狀態(tài)，然后在完全加熱后再檢查一遍，看看它是否傾斜。也可以檢查每個(gè)支撐點(diǎn)處機(jī)筒上的滑痕，看看在此支撐點(diǎn)處的支架上的移動(dòng)是否與計(jì)算出的膨脹量成正比，如圖3 所示。

當(dāng)有不止一個(gè)支架時(shí)，問(wèn)題可能會(huì)更加嚴(yán)重。如果每個(gè)支架都允許機(jī)筒有不同程度的滑動(dòng)，會(huì)使機(jī)筒扭曲成復(fù)雜的曲度，這比逐漸變彎更糟糕，如圖4 所示。

在計(jì)算由機(jī)筒不平直引起螺桿和機(jī)筒磨損而產(chǎn)生的總成本時(shí)，因更換部件、停機(jī)和生產(chǎn)效率的降低而帶來(lái)的損失會(huì)比諸如喪失驅(qū)動(dòng)或減速器這樣的災(zāi)難性損失更大。因此，在擠出機(jī)的整體維護(hù)保養(yǎng)中，對(duì)支架的維護(hù)保養(yǎng)是重要的一個(gè)方面，但即使是最有經(jīng)驗(yàn)的操作人員，也難以做到在糾正成本低的時(shí)候想到這一點(diǎn)。