?螺桿擠出機作為聚合物加工成型的主要設(shè)備之一,已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于聚合物加工行業(yè),并將更多地應(yīng)用于其他行業(yè)。 表征螺桿擠出機工作性能的主要技術(shù)參數(shù)有:螺桿直徑、螺桿長徑比、螺桿轉(zhuǎn)速范圍、驅(qū)動主螺桿的電機功率、機器生產(chǎn)能力、加熱功率和機筒段數(shù)、中心高度和機器外形尺寸等。這些參數(shù)是衡量和選擇擠出機的主要依據(jù),也是設(shè)計螺桿擠出機時需要首先確定的技術(shù)參數(shù)。
根據(jù)螺桿
擠出機中聚合物三種物理狀態(tài)的變化過程和螺桿各部分的工作要求,螺桿擠出機的螺桿通常分為喂料段、熔融段和計量段。 由于螺桿的幾何結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,很難建立一個能全面反映螺桿擠出機優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。 即使可以建立螺桿擠出機優(yōu)化設(shè)計的理想數(shù)學(xué)模型,但由于影響因素復(fù)雜,設(shè)計變量多,求解起來也非常困難。因此,根據(jù)螺桿的功能截面進行建模和優(yōu)化設(shè)計更符合實際要求。
目前常用的螺桿擠出機優(yōu)化設(shè)計方法有解析法、圖解法和計算機模擬法。 根據(jù)擠壓過程的現(xiàn)象,建立了物理模型,并建立了數(shù)學(xué)模型。利用Pro/E、ANSYS、Polyflow、Matlab等軟件編制了優(yōu)化設(shè)計程序。將程序輸入計算機,通過改變優(yōu)化目標值進行優(yōu)化。通過對計算機輸出的優(yōu)化結(jié)果進行分析和驗證,得到了擠出機優(yōu)化設(shè)計的參數(shù)。
解析式的數(shù)學(xué)模型不僅取決于預(yù)定的優(yōu)化目標,還在相當程度上取決于對部件工作情況和理論的理解。 設(shè)計方案可以用一組基本參數(shù)來表示。 其中,需要優(yōu)化的獨立參數(shù)稱為設(shè)計變量。 由于擠出機的螺桿直徑、長徑比、螺紋角和螺桿槽深直接關(guān)系到螺桿的承載能力、生產(chǎn)能力、功耗、擠出物質(zhì)量和可加工性,所以通常選擇它們作為設(shè)計變量。 螺桿擠出機優(yōu)化設(shè)計的特點是:設(shè)計變量多;多目標和單目標優(yōu)化設(shè)計并存;多維非線性數(shù)學(xué)模型;多個維度共存于設(shè)計變量中。