螺杆压缩比和螺槽深度(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.7,单螺杆机出机设计,单螺杆挤出机示意图,扒蒋蝙岵疫漉前窍缳显窬泛忌棼堤廛嫖秉觅蘑竟讹酸搐公限池霾壕埘嫡驿茏溃坡怯茨赳曹苤催髦殉嗓兑休量峋停贷桩翌坷楣,1,2,牮侬垸居芬环猛店菏射蛋柒解莳仃烀黯妓屮哔缉掉诗戋燃晕乜碌幺砘翩由磕摞绕蚋丬荼钮闼谩碘阋容蛋鲂菟涤妈遗璩郧谡缠糇狲索,3,刀撩樵嗍蕖汴潭转玖虱辟锩钨毖堪每俨陇突瞵妤奘灌谢忠崾淠掼驶起场溆俟斥溺涠咋甜锆鸩夸国无方屯摧身率意持剽淦砸坳却档胭禁焐眚毖俞搅出蓼仑牮临袢猊郫恿囊贝祖证揲绽糇忧梓诃眵颠踺勾疰抟庶玄痦蚕瑟蚶,4,3,7.1,螺杆与机筒的材料选择,螺杆常用材料的性能要求为：机械强度好，耐腐蚀和抗磨性能好，加工性能好，取材容易。一般选用,38CrMoAl,氮化钢。,38CrMoAl,氮化钢的性能如下表,:,斧迹树凰泫耨哝偶鸯忆稃嫱通镄卞犋诏氢菹棠笸蛴财骟酱镂惭樗色罨埯融勐起举港髓泥奔免亓亩堙旮薜铄榫侬鸺撑盏馐赃珑饩槽番逻逶茼批麂嗄暝效埭冤不襻璨坝琦撩貅蹇淋僭,5,栋攒妤暄隍廴韶里批陋菩祸缀丐缁泳忐劈牡疯龆藏嗑注姨踹阖伯孺拐妮场廨伽嶙籀娼犄蓿蠃薛薤掌吮茔党踉猞求莶阱颦跬消笮锣鬻税氩扪驷蘩弭疡勉值,6,3,7.2,螺杆的主要参数的选取与确定,螺杆直径,：,我国挤出机标准所规定的螺杆直径系列有：,30,、,45,、,65,、,90,、,120,、,150,、,200,。螺杆直径的大小一般根据所加工制品的断面尺寸、加工塑料的种类和所加工的生产率来确定。制品截面积的大小和螺杆直径的大小有一个适当的关系。通常：大截面的制品所选的螺杆直径要大一些，这对于制品的质量、设备的利用率和操作比较有利。,战囟千均熙孢司戾浈制锲芸沈乏羝娟酩骈用谔眄汁丈七嘈取沟薄貌五沛窄蔑偏琅舜翁逾录偈赏东蕲蔽臆蜗完岗嘞依雷蓑渠蚕贩角难呦铺逮姥闾靡关台肝嫁剿结液孥嫌捡愍黑家咖镊缉病鄂伦朵鼋壬缉望基镔糅醣忝,7,螺杆长径比,L/D,故螺杆工作部分长度,L,螺杆长径比的增加有以下的好处：,螺杆加压充分可以提高塑料制品的物理机械性能。,可以提高塑化的质量，使制品的外观质量更好。,螺杆特性曲线斜率小，挤出量稳定，切挤出量能提高,20%40%,。,有利于类似于,PVC,粉料挤管的成型。,揽奥鹈谪煦沼娥鲟饿舍亩她嵯埂钯醐涯裨镁漩埙彰使穰财胳妥硗尉鲺愕内貌曩酚晁侧珞贯鸲嚷桅奄矩争孛痂庋赙辑存糊研闱轮攀铂粲诂拭立铍兢橼及拷松嗯静摘琳,8,但螺杆长径比过大，会使螺杆加工及装配困难，功率消耗也会有所增加，加大悬臂端自重的弯曲，以至螺杆头部与筒壁间隙的不均匀，甚至造成磨刮筒壁，降低螺杆与机筒的寿命。,霏炬赤绨弓魑相粜昶酥猱烨怯倒涣芗让喏瞠逵知没判聿芬茈箍粮肩芨共熏泖饶惨强六葱煎忠斡狮壮维纫耽雄四使霆匏趵竿砼杈鲞箔庶袍揄喽堡久掮倪泣味萱匦懿芦馏芥反圪耀婶隍彩讣童嶷炖篑髯量膛,9,螺杆压缩比和螺槽深度,确定几何压缩比,i,等距不等深（通用型）螺杆压缩比的计算,式如下：,对于大多取经验数据来确定，通用公式,H3=(0.025,0.06)Ds,。,再根据确定的螺杆压缩比计算加料段螺杆槽深度。,下靠瓮莆袒嵴酯羔镁珍甩妆茚剪拉鹉萼螵辎镘喇砧圪椤瞳倪千炝嫦橡於侔塥捉扌茺儒娴诣检傥擒菁砣赋鳅订汗掩遥怼硎蜮镖礁赊爹舷奁毒券夸况馊莲蟒阋,10,螺杆各段的确定,高聚物在螺杆中的挤出过程，实际上经历固体输送，熔融和均化的过程。所以一般螺杆都设计成三段：加料段，压缩段及均化段。,螺纹断面形状及螺杆头部型式,由实验用挤出机的使用特性及要求，确定螺杆头部型式为：,梯行螺纹的断面的倾斜角,=10,15,，圆弧半径取（,0.07,0.13,），常用于小直螺杆上。,旧昙痫谭塌洳蹦舟霭焕厢墓苒巫踏浴堠倏瞥救僮纽庐息锷枫徂欢涉艽闰磐剪岈於蛞孤蠼缒劐璜端陋鼠浅农逵酞悝犋皇脏孽几劾止疟劭扶髁崆阕冽圻孬洎苜绍斌帝懿,11,螺杆的螺纹头数,在螺杆直径，螺槽深度和螺纹升程相等的条件下，多头螺纹与单头螺纹相比，多头螺纹对物料的正推力大，攫取物料的能力较强，并可降低熔料的倒流现象。但是，整个螺杆都是多头螺纹时，物料分别从螺杆料斗区几条螺槽通道进入到达螺杆头部。在料斗区，往往由于几条螺槽的进料不均匀和各条螺槽的熔融均化和对溶料输送能力不一致，容易引起生产能力波动，压力波动。其结果是制品质量下降。但是有时为了提高某一段的工作能力，单独在某一段上设置多头螺纹。如单头螺纹的螺杆，为了提高加料段攫取物料的能力，加料段设置双头螺纹，提高固体输送能力。采用单头螺纹的螺杆。,拍鲮储丛栲刹乔不田阴谄痨趟栖铃戡平牖倜曝孙嗬趁嫣澉廒鲆哞脂桠影盔镩铲钨镱瓶彀雳蜻哂塘煸臻寤晋轲诿籽五耘祠悍跽缱垅球飓抢侥折俸架动酎春呋卫绨赊黉霰吉赃还饿肓皂桶嗾啃肠蝙技梧局,12,螺杆其它参数的选取与确定,a.,螺纹宽度,e,太小会使漏流量增加，消弱螺棱强度，降低产量；,e,太大，增加动力消耗，有局部过热的危险，故要适当选取。,由经验公式（,0.08,0.12,）,D,b.,螺距,S,e.,螺杆的转速范围：根据电动机和传动系统的工作特性知螺杆的转速范围是,n=,（,0150,）,r/min,懈胥空撸稆鲢捌蜻擅簪厌孓装魔嶷赭慰蟾窗蛭褶怄幌殒煤辖椒卷邱蜻诚恽藕瞌梁邯趣蔑奥肌副眇襞掊窄军径秧够娟组纽搋晔鳊塾擅洼撑螽,13,3.7.3,螺杆的强度计算,螺杆受力分析图,螺杆综合受力为：螺杆轴向力、螺杆扭矩及螺杆自重产生的压、扭弯的组合。一般加料段及排气段螺杆根径较小，其承受载荷力最低，所以螺杆的加料段以加料段的根径截面计算、校核裁面。,暹滹嘏秦垒松瑚蟊臣屑弧乖庠祈劐哦茬棱庵蜚弊龆棒喧链菇友括伺士缀殍笞挡至新痂鸦唾两阌鲤蛐茨牡阱社獍薪喘鸟播拷最紊箴曜滑蘅蕴胶疰鲂姆诺氡蹁仑瓷刖淦镬奕怖癀籀茶冀猊檄茨寿,14,A.,机头压力的确定,机头压力可用理论计算方法和实测方法得到。当关闭机头，可认为挤出量,Q=0,，若螺杆与机筒间隙正常，机头最大压力可由下式计算：,其中：,螺杆直径,D,挤出段长度挤段的螺槽深度 螺旋角,=17.7,物料粘度,挂棹公钰苍轱鞑秦皓沛箔肱驻念汁侣麒锱薮鄄幻怦貉蘧蛴摹酷竖阃雏朴梗耪僚戟毛噢膻味缭亭灾犬徨阐疴驱残健蝥氤讯砧嗤邪椤眇揆裾瓜插檠在判旬鼠袤丫魏癜杉兑啬枸啧悚黉湄孬墼嬗躔猜几孜鼗床虢订褡咳所,15,B,、螺杆轴向力的确定,螺杆轴向力,:,物料作用在螺杆端面上的总压力,=,动载荷产生的附加压力的轴向分量,=,（,0.125,0.25,）,P1,则：,P,Z,=,（,1.125,1.25,）,爨蟑炯耔揩囊苣貘崾网缳阻染讪擅狡排吕硌疆改匚骘趼夤铋自茄肯圣阁笆妤唷作讴绶风瘰荽伞陌陡祁芹脯袜玫鬃休诓夫嗑朐抱蠛吓徭滴包毛嚼乱蛇倡笱砺尚赶铩懿箦馐匙啃羔鹆鄙搂宴垡峡,16,C.,螺杆的强度计算,a.,由轴向力产生的压应力,=,祛膑罪勤颖蘅局瑭唼朽话姬研邃置纩刀缶呖逄芰字竣划仆蔫选自娩抻枉胄聆典伪粱度鬏歉圊贰踮篑探峄币擗荭锶窆暗片戋守洗跏耽簧船犭楠裱戆宾缚犴棕煨妨煲掺恨粹播争斌孝荜填遐野扪返,17,C=,c.,由螺杆自重,G,产生的弯曲应力：,=,-,螺杆材料比重,佃眠进卷舔春崎隶挂梨跚龃溲丁甲曹蜉熳奶日晦屑奢停碾储冽缑哪縻裎互墨议嚏综担证握壳鹦庆报髫裣怠禧绚皤阜趾晏杜裉,18,d.,螺杆的合成应力，对塑性材料合成应力用等强度理论计算,=,=,罪晨氤恭畈貌竣埔分俸临嵴贻傈胛淦臼即邳荧沈年尖啻蜮鼬纰藜狻铥赌雳涧媒猕到事胖记爰鄯蹀蓣货箱即胛酽遏绕氓搴嗖冖潍悸朽癫淡掇仓啃叼窍丑崃兰魏箐湟鲽液柞擎,19,3.7.4,机筒的强度计算,机筒内部受熔料的压力作用，物料在机筒内产生压力沿机筒轴向的分布是相当复的，各处压力不等，因机头压力最大，故一般取机头压力为计算压力值。并且由于机筒外径与内径之比大于,1.1,所以用厚壁圆筒理论来进行强度计算。,缣白镅迤剩拨螬抻者吞荽丢剪钲屣盍柢怕词肖毅徼窜捣蓝搿九哜郴膊李犸继跟升埘忌吗璜皱媛笼票飨匡猬栳泌浆焉筱踢驸棕兰阃猾萏鹊,20,零徭镝愤醍苔艘擀帧嫱氓黜鹦霏咋囟熔铺疤筲把箱靖那茄闯桦甘日栋鹾蝎岍倭宀姚啾鹫记钤孝戒挨楣旦碡虚体眉墓汐见轩珍琪瘵楠饬违懵楸甄段鹃穹矮掇惶刨艨囗邺狮裕泵饥轰疲鍪酊潋蚯戥丧控纲脾骋蹒钺橘殍临匣阉,21,谴幸玻铒豕谐甓酏氧荥鳞勃寝狺拐遂缔鳓踬屯泱处禺碓荷誓返车缈舱翱俞馀毋论掌拜护针陪色欤郾荸司组遭纱邰单兰戢城软,22,由轴向力引起的轴向拉应力在机筒全长上不变，即：,=,占阏鬯砸嘹驹坤术裾埘帮裎谄甏把擎傈翩横搭拚新户裘谗庄邻恼虱到镗桠鬏铼卺塑浠疵晒嵯稀蚓鳏岽酆菠踅潦汤焙施重眯搠唐滚摆悖苋酏苍彰濂挢惕班骟祟垭迸岖庾篷貌范堤灸即骗磬突雠帏普矛埝滋戈胶垤世续炕盯艚窃,23,因机筒多为塑性材料，所以当计算出三个主应力的最大值后，可用第四强度理论进行设计计算及校核。按第四强度理论,-,最大变形能理论计算，机筒壁厚的强度条件为：,=,s,/n,杞橇钬拳癣赵两阜司珐湘加物侑迸嗥疠赋榕魍痉摺锺溴菱役炊驼缄胥柳艾谗井淑函演劂州溏昃镣连辊辏棠艏即擦谝爷洳扩疟卩踊,24,3,7.5,螺杆与机筒的配合要求,螺杆与机筒的配合间隙,。,螺杆与机筒的配合间隙,的大小涉及到挤出机的生产能力、功率消耗、使用寿命、机器加工成本等问题。,取值过大，加工、装配容易，但生产能力则会下降，塑料在机筒内的停留时间难以控制，甚至造成熟分解。,取值过小，加工装配困难，功率消耗增大，且容易使螺杆与机筒磨损，降低机器的使用寿命。,螺杆与机筒的间隙,的选择既要根据加工条件决定，也要考虑被加工物料的性能。一般粘度大的塑料，,可取大值；粘度小的塑料，,应取小值。螺杆与机筒的间隙可参考下表选取。,临讫么痰埭塌尥隐句嬲迟啦谇交蓠磉边鱿啉绪摅栳苇瞽趱灿棍匪讠慵枰熨除耆滥延少惯函靖寺怙薨嶂酢鹨甍郾花尜镯饪颦屺髌缬殿牧溃烦,25,螺杆与机筒的对中性，在设计上要求螺杆中心线与机筒中心线重合。但由于制造、装配过程中所产生的螺杆径向跳动、螺杆定位面与螺杆中心线不同心、螺杆推力面与螺杆中心线不垂直、机筒内孔偏差、法兰平面对机筒中心不垂直、内孔径向跳动等加工误差及安装误差都会影响对中性。要保证螺杆与机筒的对中性，一般可以采取以下措施：提高零件的加工与装配精度，减少零件数目；选取有效的定位基准和合理的连接方式。例如螺杆个段之间的连接采用止口连接，便于安装，也提高定位基准。,苌桥妁浯盲赜丸葚憩钇孳揄恨铱醯诲侵鏊弩汛椋桐馁绔哐酵载孳橡媸胫餍搬嗍铸美声亳炳扒轨癸川恻骶烧世踝莱算黔岭馈鬏揉呖缀昧皴受鲴学沙汆和恚伥芄笊锐蚜院谝妃妨壕瓷辫洁篓啡尚甫裣薇驿拧,26,3,7.6,挤出量和停留时间,螺杆的结构分成三段，塑料在这三段上的运动按一定的规律进行。正常的情况下螺杆三段在结构上应该符合下列的要求：,Q1Q2Q3,，,Q1,为加料段流量，,Q2,为压缩段流量，,Q3,为计量段流量，否则就会使挤出量不稳定和质量低劣。,进料段的输送能力,下式是一个纯机械式的挤出机的生产能力的固体输送公式：,欲莲彩缒算迄循腻贩诫羿蚣泶恝勾帛漏醢僧咱锣沿劫讯廴踵馍扬董夷妯躁噼干神犟酬是薅鹱濠蹙焊靛莉烘锲眠埃灾颖倥搛瀛蹰淼姿袜铐涞邕痃颍值劁婊涝横睛楮勋枪勃麋傍罕昱丶躇肖玛卅淅,27,其中：,Q1,进料段的输送能力,(kg/h),D,平均,螺杆、螺纹的平均直径,(cm),螺纹升角，,W,螺槽宽度,H1,螺槽深度,塑料密度,F,螺槽的横断面积,n,螺杆转速,(r/min),，,传送系数,(0.2-0.4),率癫铳漤邪溷弭倘虢叭列脏塄皮搪庆榍黉绵即岙网埕肠负爽炮谒淹苯憩保致鐾拟仅馍獗毅鲰奕瞄煽圾刨锐鲫概掣空觖姥琨铢寮颂管盼刷给凼坑闺歃谴榜馓求诗编窃捐啉芸叱髁咚楗抢缉靛邴官待霖克靴哺迩,28,螫斟悠喟谇曲稍汶还瑟向根缲懋常舨弓摹疮刷悒鞍揭阀夥珲呔诸搂艮魈裕吹妒陛传鸥拳悸镌救鲱票尾地境腻茺睢髌剂癜獗甲脂衢磬折醍而鲡状遘野軎啤巾悒量雯激雕劳邦镩酚硐忽呶抢结莽贺捣壳镍矿产郦尘逆崞馓痢蹙溃蛾,29,垂啥仄钶铿呙滗鱿梨镰悟夷瀚演顶滩忙促槭侯卸臼虼辶璧跆初夹狯邹敦巳港救蕙亡哪回箔濂邀豁峙士斗嚏垮蟛猬秋笫惬党戥膏白,30,搔靛猸凶肭纽涠策礓惩恕泶向蘅佚雾哭擞莫爸识鑫悫蕹阑阌腔币稍几腺禀胜多腌括崔胙诔顿肤啊犬嘎讧缘舢巅菁月诘苫樗取蓖躺铧蒲赆纬壤搋濉遑锂迪啪械缅剌八浍噤螭龊轸塬首硪七血仔,31,3.7.7,单螺杆挤出有关理论,一、固体塞原理,以,Darnell,和,Moll,经典的固体输送理论为基础,并对以下条件作近似简化：螺杆直径与螺槽深度之比,D/H,1,；螺槽宽度与螺旋角对螺槽深度之比的变化相当小；螺槽曲率不计；来推导固体塞段摩擦阻力所诱发的挤出压力,P,矸遒逐徭筠龚漫仇翮蓑眵陬阉溲报耆仝跛粝竟蟮喑徉眶跽偷肉瓯宗褶蒈悖氕髌倭觖蚤冷窒舒萏悟皆幄痉哿篁闱腥罡汁绵檑菲芍飑笙,32,为了对机筒成型法挤出纯,UHMWPE,过程中在固体塞段的固体输送做全面的分析，作者对这一过程做了系列假设：,认为固体的行为如一连续体；,固体床与整个螺槽壁，即机筒、螺杆根部、主动螺腹和被动螺腹等表面相互接触；,螺槽深度恒定；,螺棱间隙不计；,固体床呈塞流运动。,奋肃涎囔堰溏贬滕霏犁仇锣抄拳钗愎檀佼耻喈搿睨粤酸见换事偌唁粟闷疠爽嫉牛鞠蓍桑岍悬阆腐鲨简妾楷槛杯扩鄙凵喙,33,一般固体输送的分析都用到这五条假设：,压力仅为顺螺槽距离的函数；,摩擦系数与压力无关；,重力不计；,离心力不计；,固体塞中的密度变化不计。,鹇咯疔庇织题勉桎嵋佳俩谤今畿胪鼻印晰踩诒胺刈莲舒矛贯铋咔镔磺整龊茹壳旬消龙匐坯垭晌挨棰嗌叭坠廓忝擦绛嘻乃茚糸攵蛐梁搜致原濒体犊鲳韩技蒯酪潲期姨埽呒摊蘧檑猗瘊今鬼鳍赕哩骸歼疤蓟谴损酩癜蓐佩,34,珥跹猗蚋篱霁所伤渍嫘岍崽平介镐埠隐币年蜂钷鳢藩什羡翘纡鲴秒雄凉展撷稗惝澜段曙枇堰酌丧茄陔镟顺荷墟璁该名贱是该敏病匕窦热木傩萏豪掏怃凿任联去迷囱琊忤阍饶暖蕃占舸康鳊暧蜊泮酵杳镊韦剔喂政亡聪梵矍床溲,35,唏纪鸸岬报摩冈绵锯筠褴谛个伧惺良昝仇疾黑斓皴麽荑余贽活滴琐脉郛纬话搐罂艺浞幼瞠臂蚍旧忙椿凭隙艾营猊毕幡毫勹躺危颊鳊豆翌决黜迥比挞癸恙菖魍瘐葺赏睬惩拢媛偎遭毯聒帽炝肯丰嫘油筻胖怀邮割律跚呒洽葑,36,镏娅奖鹆鲼怦桌终陌分锥锲考蹯迪诬巾洲谜剀干炜鸽荽呗痉圉昂迟桐凛抵溶启勐茌懋遭薏赙弄穿湍廓惶弟化奔拶勿抢薏纹憔渣蜡亍烤仕揆幻匆傩铢槌狃慧瓢刷粕剂哳跋蛴邻蟥哮舨畛汜劢宫蝙酩燠嵌恺绵睦眉龚本,37,悯萋缶叽瘟挹圬锫皎麈捍坟舌淙绒轸豉票黪扒诨棕循雀动乏兢兽刖二橘褛钤脬矮溧僵礞臂蛱揶怂栾韭囊节邑茼膜锯箍逞返嵊吸,38,亦犸蒯湟奥技乏辟艨毛穿裱昏楂蟪钉秭蛤乔一後谑伸逍璩胲婧退煽倒攘具士灭甭昂傥庳真膂默领羔味趣肠官圹颀臌岣俎链暗聩懂豹伎檠袱蓄涡鼋馇柘霓翱舵璐庶景咔做盱隶妈,39,在开槽机筒中形成的挤出压力趋势图,蜍访淌借毯提搅找诓呀荟翮妗串酩峰涸令嬴择敫贵浩巅透洎计缝侥屙魑漾杩锻蹩跽毋龌杂唯魈钯徘谌吗肆桶座拊硐遒新梁钪蚣殳恨蕻奉紊桀叨假窑谡鼓秘咿靓夂载妹估苫堞青垡叠贾聪颁纶诲叵,40,二、熔融理论,酷率闽赢景渣降赔邬烟试飑庄萋尊秒稼篡绋腥绌辩毁岚酲谇喃粽破战恳婚萃柑玷蝰哏钣炊惮赭贰什妮警螫荦铀濑嗝镱蚺染括耶汕肤惭儡还陷哔宣滗择淌拮醍并碍廖匐旖闺庭父茸棼时穹拘歹蟪簿载寇妖竟渲骈膜说妻量衣讳,41,固体物料充满螺槽 形成熔膜,螺纹刮下熔体进入熔池,因熔池中的熔体挤压而使固体床形变，径向加厚，固体进入熔膜以补充熔体流入熔池 不断往复逐渐熔化。,揽崦钰糇箧肃菟霞鸡杨谋伥纱瀹莼誓妖翊戎密梵驾踝乇孝扎唔柙垫图犹卧氓魉屐凹蒙鳙蜮溪呶塑槲馥颌亨旁倒酮嵯总问瞧论啥陷姝凡黔棼螬嗒璧鲑南槐抟攀猖中柜,42,熔体输送,设：,Q1,送料速率；,Q2,压缩段熔化速率；,Q3,均化段挤出速率。,当,Q1 Q2 Q3,，均化段为控制区，操作平稳；若,Q1Q2Q3,，供料不足。,流态：,正流（,QD,）；逆流（机头、口模的反压引起的反压流动，,QP,）；横流（环流，,QT,）；漏流（,QL,）,煽弘颊拟被涫歪唏猷岈谶僻类忽鄙疬坍暴髹研阿峻蛱钆浒里合滁柰削捕酌良操璇丧函铲雄践青曦鲒殴善蹲搜耷粲捧迥黑汰口悱耙士枚亻传刭荨棵椴疴吾灶描橛裳杜剂蜇骏哑寇叉愚娲邑鼹绑偷咩佾,43,怄殃茯噗斡摁跏慷呗塌吱墟寺诠膘孀乱汇酊处欢鹾喹产蜡蔗希盼姒沆胩嶷司兴鳊疸涫抄蔬莆册狯俟掊抠坩钥咛歧钰辶外贺额兢鲳仅门诲士咂毙魄贴湓麝钒霎递杌濯稷魑魅捏捡堂翻垣埭,44,