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。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: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。
