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  • 擠出機螺桿計量段優化設計方案(二)

  • 發布日期:2016-06-17
  • 摘要:
    1.2目標函數
     
    根據高產、優質和低能耗的設計原則,選擇以單位產量的能耗最小為螺桿計量段幾何結構參數設計的優化目標,即f ( x) = N/ Q      (9)
     
    將式(3)和(8)代入式(9) ,可得擠出機螺桿計量段幾何結構參數優化設計的目標函數。
     
    1.3設計變量
     
    根據前述的聚合物物料在螺桿計量段內熔融剪切流動機理及目標函數可知,該段的幾何參數中,螺槽深度H3、螺紋棱頂寬度e、螺棱與機筒內壁之間的間隙δ以及螺棱處螺紋升角θb對聚合物物料熔融剪切流動過程的影響很大。因此,取H3, θb, е和δ為設計變量,得X=[x1,x2,x3,x4]T=[ H3, θb, е, δ]T     (10)
     
    1.4 約束條件
     
    (1)強度約束條件由受力分析可知,螺桿在工作時受彎、扭和壓的作用,相應的應力為彎應力、剪應力和壓應力。根據螺桿所用材料(38CrMoAlA氮化) ,應用第三強度理論,其強度約束條件為

     

    式中 [σ]———許用應力,取[σ]=277. 9MPa;
     
    σ1 ———由軸向力引起的壓應力;
     
    σ2 ———由螺桿自重引起的彎應力;
     
    db———螺桿外徑;
     
    ds ———螺桿根徑;
     
    L———螺桿有效螺紋長度;
     
    c———螺桿冷卻孔徑與ds 之比;
     
    γ———螺桿材料密度,取7. 85Mg*m-3;
     
    △P———機頭最大壓力降,取△P=6πηL3DBn/H tanθ此外,螺桿還應滿足扭轉強度條件:
     
    g2(x)=496000Nmaxμ/nmaxd (1-c4)[ τ] – 1≤0   (14)式中μ———機械效率,一般取0.8;
     
    [τ]———許用剪切應力,取3400Mpa;
     
    Nmax———螺桿最高轉速,取78r*min-1;
     
    Nmax———點擊的最大額定功率,取 Nmax=0.7457vmax(db/4.2)2,其中vmax是螺桿最大圓周速度, vmax=πdsnmax/60*1000(2壓縮比約束條件
     
    為了使物料得到足夠的壓縮,以便排氣和致密性好,應滿足如下的壓縮比條件:
     
    g3(x)=1-L/dsε1≤0   (15)
     
    g4(x)= L/dsε2-1≤0   (16)
     
    式中,ε1, ε2———壓縮比的上、下限,分別取5和3.
     
    (3)設計變量上下限幾何約束條件
     
    幾何結構參數有一定的取值范圍。根據文獻建議的上述設計變量的上下限值,可確定如下的邊界約束條件:
     
    1.5 數學模型
      綜上所述,可得擠出機螺桿計量段優化設計的數學模型:
     

     
     

    標簽: 擠出機螺桿(20) 螺桿定做(16)

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