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  • 擠出機螺桿計量段優化設計方案(三)

  • 發布日期:2016-06-17
  • 摘要:
     2 結果與討論
    2.1 優化方法
     
      根據本優化設計數學模型的特點,選擇約束隨機方向法進行尋優。這是一種簡單的直接解法,首先在可行域內選擇一個初始點,利用隨機數的概率特性,產生若干個隨機方向,并從中選擇一個能使目標函數值下降最快的隨機方向作為搜索方向。迭代程序采用True-BASIC語言編寫,其優化設計流程如圖2所示。設計示例為Φ65mm單螺桿擠出機。螺桿材料用38CrMoAlA氮化鋼,取[τ]=3400Mpa。擠出機技術參數為:nmax=78r*min-1,i=1,L/db=20,L3=0.22L,ε1=5,ε2=3。擬加物料為高密度聚乙烯(HDPE),擠出操作溫度為180°C。
     
    2.2優化結果
     
    把上述已知數據輸入計算機,并取計算精度ε′=0. 001,計算機運算后,輸出最優解: H3*=2.72mm; θb*=30.22;e*=6.58mm; δ=0.35mm。圓整后得:H3*=3mm;θ*=30°;e*=7mm;δ=0.35mm。
     
    2.3 討論
     
      傳統的擠出機螺桿的螺紋升角θ大多取17.66°。前文中對計量段熔融剪切流動過程進行了理論分析,建議θ的最佳取值范圍為20~34°。本工作中,取θ*=30°,位于最佳取值范圍內。螺槽深度直接關系到擠出機的生產能力和功耗。對于非牛頓流體,文獻建議的最佳取值范圍為212~3. 2mm,本工作中,取H3* =3mm,位于最佳取值范圍內。螺桿螺紋棱頂寬度的增大可增強對物料的剪切作用,有利于熔融塑化,但同時又增大能量消耗。由前述的設計參數的取值范圍知e=(0. 08~0. 12) Ds,本文中,Ds =60mm,e=4. 8~7. 2mm,即e*值接近上限值。
     
    3 結語
     
      螺槽深度、螺紋棱頂寬度、螺紋棱頂與機筒之間的間隙和螺紋升角直接關系到擠出機的生產能力、塑化質量和能耗。因此,取這些幾何參數為設計變量,以單位產量能耗最小為優化目標,建立了簡化的擠出機計量段螺桿優化設計的數學模型。應用約束隨機方向法求解。結果表明,螺桿計量段螺槽深度、螺紋棱頂寬度、螺紋棱頂與機筒之間的間隙和螺紋升角的最佳值分別為3mm,7mm,0.35mm和30°,均位于或接近文獻中所建議的最佳取值范圍。致謝:華南理工大學工控系1997級本科生羅峰參與了本課題的部分工作,謹表謝意。
     
     
     
     

    標簽: 擠出機螺桿(20) 螺桿定做(16)

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