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      用電子計算機進行螺桿設計

    2. 發布日期:2016-07-28
    3. 摘要:

      1.根據擠出過程的現象建立物理模型。
      2.根據物理模型建立數學模型。其根心便是達內爾—摩爾-鄭等人家里的固體輸送理論塔德摩爾—克萊因-鄭-多洛萬等人建立的熔融理論、杜邦(Dupont)集團和麥凱爾維建立的流體動力學理論。這些理論的主要計算公式是固相分布函數X/W與螺槽長度Z的關系式X/W=f(z),塑料壓力p與螺槽長度z的關系式p=f(z)。
         需要特別說明的是,由于目前還沒有一個完整的計算模型,因此在計算時不得不從各個理論中抽取有關的計算公式,而這些公式在假設條件和計算結果上還存在著一定的矛盾。例如按熔融理論計算固相分布函數X/W時不得不略去壓力的影響,而在計算壓力分布時往往又使用了固體摩擦理論中的壓力公式;在計算功率耗時往往只計算計量段功率消耗,至多再考慮固體輸送段的能量消耗而對熔融段又不予考慮.

       

      螺桿正交設計 http://www.lzfhjj.com/news/Industry-News/336.html

       

       

       3.根據上述計算公式編制程序。如果是人工(手)編程序,則需要先將上述公式演變為計算機所接受的+,-,×,÷ 四則運算或“是”、“否”,“或”等邏輯運算的算術式,然后才能人工編程序。但是人工編程序有很多缺點,例如易出差錯,錯了檢查也不易;閱讀起來也不方便,各計算機之間程序不能通用,而且需要專門人員來做這項工作。
       因此,近年來都不用人工來編程序,而采用比較方便而通用的程序語言,此時不再需要將指數,三角函數等初等數學關系式轉換為算術關系式。程序編制人員只需將計算機的工作程序以規定的數碼形式(即ALGOL語言、FORTRAN語言或BASIC語言)書寫在規定的專用表格上。每一條程序指令其外形就是一組數碼,全部程序指令就是數碼的序列。
       4.計算機計算。將程序代碼和設定的已知數據輸入計算機,計算機便按預定的要求輸出計算結果。
       

        由于計算過程的復雜性,在用電子計算機進行螺桿設計時往往是假設下列三方面參數已知:

      螺桿參數:螺桿直徑D、長徑比L/D、計量段長度L3、計量段槽深H3、加料段長度L1、加料段槽深H1、壓縮段長度L2、螺距S、法向和軸向棱寬e和b,最后還有螺紋頭數M。
       塑料性能參數:固相密度ρs、液相密度ρ、固相比熱C1、液相比熱C2、熔融潛熱λ、固相導熱系數K、液相導熱系數K、熔點T和黏度η=f(T,γ)。
       擠出工藝參數:生產率Q、螺桿轉速n、機頭壓力p、機筒溫度T=f(L)。
       將這三方面數據中計算必須的數據輸入計算機后,一般 要求偶得出的都是X/W=f(z)、T=f(z)等關系式。這樣實際上便是在已知(設定)螺桿參數、物理參數和擠出工藝參數的條件下來校驗固相是否在規定地點熔化結束,或者是校驗擠出溫度是否超過規定溫度。計算結果如果不理想便應變更第三方面設定參數中的某幾方面中的某幾個參數(例如,如果在規定位置X/2≠0便應降低產量、減慢轉速等等),一直反復計算到結果滿意為止。
       由于理論公式尚不完善,缺少綜合考慮過的三段螺桿的計算模型,每個計算者選取的公式往往不同,再加上經驗數據的局限性,因此計算機計算結果必然會產生誤差。為了得出合乎實際的計算結果,在可能的條件下都要實驗來驗證。即頂出螺桿法或剖分機筒法直接測量塑料在螺桿上的熔融情況(測量X/W),或者是用壓力、溫度等測量儀表直接測量料壓或料溫,用這些測得數據和計算結果直接比較,從而完善計算模型同事也設計出性能更好的螺桿。
       螺桿設計程序包括一整套主程序和相應的子程序,沒一個子程序都是由一系列的計算過程組成,它們都有它的理論公式和經驗公式。由于每個程序選用公式的差異,因此編制出來的程序相差很多。
       圖13-27是介紹的設計螺桿的主程序的程序方框圖,這套程序的特點是根據在穩定狀態下求出的螺桿上的溫度、壓力分布曲線進行螺桿設計,再根據動力計算和能量平衡情況進行料溫方面的校核。
       
       對圖13-27所示主程序的各子程序 的作用作如下說明:
       子程序1:輸入數據。計算機“閱讀”穿孔帶或磁帶記錄的為計算所必須的全部輸入數據。
       子程序2:數據函數化。即將子程序1讀入的原料物性值函數化,如η=f(T,γ)和ρ=f(p,T)等等,這樣才能為計算機進一步計算。
       子程序3:設定初始值.即為進行螺桿擠出過程的計算,先假定一批初始值,例如消耗動力等等。
       子程序4:計算螺桿出口料溫。根據擠出機內能量平衡的計算求的螺桿出口處料溫。
       子程序5:求沿螺桿全場上塑料溫度分布曲線。
       子程序6:求螺桿參數。
       子程序7:求螺桿消耗動力。
       子程序8:將計算出的動力消耗值與設定初始值相比較,當其差值允許范圍內時編客進行第10子程序,若差值過大則變更設定值(子程序9)重行計算。
       子程序10:將計算的料溫與允許的料溫相比較,如果不超過允許料溫則可進行子程序12,若超出允許料溫則應變更初始設定的溫度條件(子程序11)重行計算。
       子程序12:打印出螺桿形狀,即得出設計的螺桿參數。
       對每一子程序的程序方框圖和相應的計算公式(各資料旺旺不一樣)可參看相關資料。
       
         由于計算過程的復雜性,在用電子計算機進行螺桿設計時往往是假設下列三方面參數已知:
      螺桿參數:螺桿直徑D、長徑比L/D、計量段長度L3、計量段槽深H3、加料段長度L1、加料段槽深H1、壓縮段長度L2、螺距S、法向和軸向棱寬e和b,最后還有螺紋頭數M。
       塑料性能參數:固相密度ρs、液相密度ρ、固相比熱C1、液相比熱C2、熔融潛熱λ、固相導熱系數K、液相導熱系數K、熔點T和黏度η=f(T,γ)。
       擠出工藝參數:生產率Q、螺桿轉速n、機頭壓力p、機筒溫度T=f(L)。
       將這三方面數據中計算必須的數據輸入計算機后,一般 要求偶得出的都是X/W=f(z)、T=f(z)等關系式。這樣實際上便是在已知(設定)螺桿參數、物理參數和擠出工藝參數的條件下來校驗固相是否在規定地點熔化結束,或者是校驗擠出溫度是否超過規定溫度。計算結果如果不理想便應變更第三方面設定參數中的某幾方面中的某幾個參數(例如,如果在規定位置X/2≠0便應降低產量、減慢轉速等等),一直反復計算到結果滿意為止。
       由于理論公式尚不完善,缺少綜合考慮過的三段螺桿的計算模型,每個計算者選取的公式往往不同,再加上經驗數據的局限性,因此計算機計算結果必然會產生誤差。為了得出合乎實際的計算結果,在可能的條件下都要實驗來驗證。即頂出螺桿法或剖分機筒法直接測量塑料在螺桿上的熔融情況(測量X/W),或者是用壓力、溫度等測量儀表直接測量料壓或料溫,用這些測得數據和計算結果直接比較,從而完善計算模型同事也設計出性能更好的螺桿。
       螺桿設計程序包括一整套主程序和相應的子程序,沒一個子程序都是由一系列的計算過程組成,它們都有它的理論公式和經驗公式。由于每個程序選用公式的差異,因此編制出來的程序相差很多。
       圖13-27是介紹的設計螺桿的主程序的程序方框圖,這套程序的特點是根據在穩定狀態下求出的螺桿上的溫度、壓力分布曲線進行螺桿設計,再根據動力計算和能量平衡情況進行料溫方面的校核。
       螺桿設計主程序

       

       

       對圖13-27所示主程序的各子程序 的作用作如下說明:
       子程序1:輸入數據。計算機“閱讀”穿孔帶或磁帶記錄的為計算所必須的全部輸入數據。
       子程序2:數據函數化。即將子程序1讀入的原料物性值函數化,如η=f(T,γ)和ρ=f(p,T)等等,這樣才能為計算機進一步計算。
       子程序3:設定初始值.即為進行螺桿擠出過程的計算,先假定一批初始值,例如消耗動力等等。
       子程序4:計算螺桿出口料溫。根據擠出機內能量平衡的計算求的螺桿出口處料溫。
       子程序5:求沿螺桿全場上塑料溫度分布曲線。
       子程序6:求螺桿參數。
       子程序7:求螺桿消耗動力。
       子程序8:將計算出的動力消耗值與設定初始值相比較,當其差值允許范圍內時編客進行第10子程序,若差值過大則變更設定值(子程序9)重行計算。
       子程序10:將計算的料溫與允許的料溫相比較,如果不超過允許料溫則可進行子程序12,若超出允許料溫則應變更初始設定的溫度條件(子程序11)重行計算。
       子程序12:打印出螺桿形狀,即得出設計的螺桿參數。
       對每一子程序的程序方框圖和相應的計算公式(各資料旺旺不一樣)可參看相關資料。


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