技术型材挤出机
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螺杆挤出机优化设计的现状

2020-11-11 10:53:48

作为聚合物加工成型主要设备之一的螺杆挤出机,在聚合物加工行业得到越来越广泛的应用,而且在其他行业也将得到更多的应用。标志螺杆挤出机工作性能的主要技术参数有:螺杆直径、螺杆的长径比、螺杆的转速范围、拖动主螺杆的电动机功率、机械的生产能力、机筒的加热功率和分段数、机器的中心高度和外形尺寸等,这些参数是衡量和选用挤出机的主要依据,也是设计螺杆挤出机首先需确定的技术参数。根据聚合物在螺杆挤出机中的三种物理状态的变化过程,以及对螺杆各部位的工作要求,通常将螺杆挤出机的螺杆分为加料段、熔融段和计量段。由于螺杆的几何结构非常复杂,所以难以建立一个能全面反映螺杆挤出机优化设计的数学模型。即便能建立起理想的螺杆挤出机优化设计的数学模型,由于影响因素复杂,设计变量多,其求解也非常困难,所以按螺杆的功能段建模并进行优化设计,较为符合实际要求。


螺杆挤出机

目前,常用的螺杆挤出机优化设计方法有:解析法、图解法和计算机模拟仿真法。根据挤出过程的现象建立物理模型,根据物理模型建立数学模型,采用Pro/E、ANSYS、Polyflow、Matlab等软件编写优化设计程序,将程序输入计算机并通过改变优化目标的取值进行优化计算,通过对计算机输出的优化结果进行分析和验证,得出挤出机优化设计的参数。


对于解析式的数学模型,除了取决于预定的优化目标以外,还在相当程度上依赖于对部件的工作情况及理论的认识。一个设计方案可用一组基本参数的数值来表示。其中,需要优选的独立参数称之为设计变量。由于挤出机螺杆直径、长径比、螺纹升角和螺杆槽深等参数直接关系到螺杆的承载能力、生产能力、动力消耗、挤出物质量,以及螺杆的机加工性等,故通常选择为设计变量。螺杆挤出机优化设计的特点是:设计变量多;多目标与单目标优化设计并存;数学模型的多维性和非线性;设计变量中多种量纲并存。


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