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螺杆与机筒间隙

时间:2021-01-06 08:37

 1.1静态影响
  挤出机流量计算公式为:Q=Qd-Qp-Ql即等于正流Qd、压力流Qp和漏流Ql的代数和。螺杆与机筒间隙其中挤出机漏流Ql是一种在螺棱和机筒形成的间隙δ中沿螺杆轴线向料斗方向的流动,它是由机头、分流板和滤网等对熔体的反压造成的流动。由于间隙δ很小,故在正常情况下,漏流较之正流小很多。但也不能完全忽略之。
  在相关假设基础之上,根据流体力学的分析方法,可推导出漏流量的计算公式如下:
  式中:D为螺杆直径(cm);δ为螺杆与机筒间隙(cm);μ2为间隙δ中塑料熔体的黏度(pa·s);φ为螺旋升角;e'为沿螺杆轴向测得的螺纹棱宽(cm);p1为计量段开始处熔体压力(Mpa);p2计量段末端处熔体压力(Mpa);
  由以上两公式可以看出:增加挤出机产量,需要减少漏流量。而漏流量与螺杆机筒间隙的三次方成正比。因此可以通过减小螺杆与机筒之间间隙来实现减少漏流量。
  由于螺杆与机筒的间隙关乎挤出机产量及加工、装配精度。在设计挤出机时,需要从各个因素来综合考虑螺杆与机筒间隙。间隙太小,挤出产量增加产量,但增加螺杆与机筒的磨损。间隙太大,一方面漏流量上升,产量下降;另一方面,将导致熔膜增厚,因而不利于热传导并降低了剪切速率,不利于物料的熔融。且实践证明[1]:当δ增大至计量段螺槽深的15%时,在给定条件下,经计算其漏流量已达37%。此时,螺杆和机筒磨损太大,生产很不经济。所以有必要选择高耐磨材料,如双金属机筒与螺杆结构。
  另外,在挤出机设计中,还要根据被加工物料性质选择不同的间隙δ值。例如:螺杆与机筒间隙对于温度敏感的物料,间隙δ值可以选大些,减少因剪切而产生的热分解;对于低粘度的非热敏性物料,比如高密聚乙烯,间隙δ可以小一些,以增加其剪切。

  1.2动态影响
  上面只是静态地分析了螺杆机筒间隙对挤出机工作性能的影响,主要是温室时的装配间隙。当挤出机运转时,由于加工温度和螺杆上的压力载荷,螺杆和机筒间的实际间隙会发生变化。当加工温度远高于是温室时,螺杆和机筒具有不同的热膨胀系数,或螺杆温度与机筒温度不同时,间隙就会发生变化。而间隙的变化就有可能引起螺杆抱死现象。
  计算表明[4]:由压力载荷引起的螺杆径向膨胀,而发生间隙变化相当小,可以不予考虑。倒是挤出机加料段的螺杆和机筒温度差异需要特别关注。加料段的机筒上一般都有水冷却,而螺杆却因为其它区的高温热传导温度较高。由此螺杆与机筒就存在一个温度差。这个温度差导致了两者的膨胀不同,进而使两者之间的间隙发生变化。如果间隙小到超出原装配间隙时,就会发生螺杆抱死现象。为了避免螺杆抱死情况的出现,可以在设计挤出机时,加大加料段的螺杆机筒间隙,也即减少进料段的螺杆直径,每毫米至少0.002㎜[4]。这样,在增加加料段螺杆与机筒间隙之后,既基本不影响挤出机的工作性能,还将大大降低挤出机螺杆抱死的可能性。

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