固体输送理论

1、固体输送理论 讲述人：王庆江 其他成员：杨德森 宋植林 孙静导论 根据挤出机操作参数和被挤出的物料的性能的不同可把挤出过程分为三个阶段，即：固体输送段、熔融段、和熔体输送段，相应的发展出固体输送理论、熔融理论和熔体输送理论这三种经典理论。 这次我们讲述的是固体输送理论。 在大多数情况下，物料是以散粒体的形式从料斗进入第一个螺槽，并以非塞流的形式向前运动的。随着物料的运动，系统压力逐渐增高，散粒体逐渐被压实。最后，非塞流输送转变成塞流塞流输送。 我们介绍的是经典的Darnell-Mol塞流理论，该理论是建立在固体摩擦机理基础之上的1. 塞流固体输送理论的基本内容塞流固体输送理论的流率及压力分布

2、塞流固体输送理论的能量消耗及分布 螺槽中固相的温升 2. 研究塞流理论的意义 塞流占据着固体输送段长度的绝大部分 ； 固体输送量影响挤出产量； 影响固体输送过程的因素很多。通过运动分析、受力分析解出固体输送量的表达式。 3. 螺杆几何参数 Db一螺杆外径 n一螺杆转速 e一螺棱的法向宽H1一加料段螺槽深 W一螺槽宽度 b一按螺杆外径计算的螺纹升角 Ds一螺杆根径 一牵引角 注意三个不同的D及其转换关系，W,e,亦有此问题。bseeesebWWWsWbHDHDD1b1S 4.基本假设 (1) 从料斗加入的粒料或粉料，在固体输送段中已被压实成密实的无内形变的固体塞，忽略其密度的变化； (2) 固体

3、塞与螺槽底面、两个侧面和机筒内表面同时紧密地接触； (3) 固体塞上的压力p是沿螺槽流道距离z的函数； (4) 摩擦因数是一个常数，符合库仑定律； (5) 螺槽中物料重力比其它力小得多，因此可忽略不计。但是，在料斗下面螺杆螺纹的开始处，由万有引力造成的物料静压力是不能忽略的。 (6) 螺槽为矩形，螺纹圆角半径不计，螺杆和机筒之间的间隙亦忽略不计，加料段螺槽深度不变 5.运动分析 取微元体 静系：机筒 动系：螺杆 动点:微元体(物料) 牵连运动速度：Vb 螺杆相对于机筒 的速度 相对运动速度：Vsz 物料相对于螺杆 的速度 绝对运动速度：Vs 物料相对于机筒 的速度 Vs = Vb + Vsz

4、牵引角: 螺杆相对于机筒 的速度Vb 与物料相对于机筒 的速度Vs 间的夹角固体输送的体积流率 Qs=VA先求VtantanbbVVVbbbbbbtantantantantantantantannDVV再求出Asin412s2beHMDDA)(sin1bHDeW)(41b12s2bHDHDD 使螺纹头数M =1，得eWWHDHA)(1b1于是得到固体输送生产率Qs为： Qs = f(几何参数，工艺参数，) 运动分析的结果是：仅余一个未知量待求 eWWHDnHDQbb1b1b2stantantantan (6-4)(6-4)6.受力分析6.1 微元体所受的力微元和机筒内表面的摩擦力bbb1dzp

5、WfF (6-5) fb 物料、机筒间的摩擦因数, p 压力微元前后的物料对微元的正压力 112126pWHpWHFFpWHpWHppWHd)d(11111 (6-6) 螺棱侧面对微元之正压力 zpHFd18d17dFzpHF87dFFF(6-7)(6-8)(6-9) 螺棱侧面与微元间之摩擦力 )d(d1s7s3FzpHfFfFzpHfFfFd1s8s4sds143d2fFf zpHFF 螺槽底面与微元间之摩擦力 sss5dzpWfF (6-10) (6-11) (6-12)fs 物料、螺杆间的摩擦因数6.2 沿轴向、切向分解力轴向 0LmaFi0)()(L5L4L3L87L261LFFFFF

6、FFF切向 0iiiRFM02222)(2)(2s5438726b1DFDFDFDFFDFFDFF1sindbbb1zpWfFLcosdbbb1zpWfF(6-13)(6-14) F6 F2)sin()(126dpWHlFF)cos()(126dpWHFF)(87FF cos)(d87FFFLsin)(d87FFF)(43FF coscosd2)(sd1s43fFzpHfFFsinsind2)(sd1s43fFzpHfFFLF5SLzpWfFsindsss5SzpWfFcosdsss5将上述各项分别带入6-13 6-14得0)()(L5L4L3L87L261LFFFFFFFF)sinsin2s

7、in(dss1sbbbbbWfHfWfzp0)sin(cossinsd1fFdpWHF1，向后 F3（无Fd ）， F4,向后 F5，向后F6- F2, 向后 F7- F8, 向前 F3的Fd 部分，向后 令则bbWfHfWfAsinsin2sinss1sbb1sin12WHAsincosds2b1dfdpAzpAF （A）A1 = f (摩擦因数，几何参数，) A2 = f (几何参数，)0iiiRFM02222)(2)(2s5438726b1DFDFDFDFFDFFDF)cotsinDcotsin2cos(dsbbsssbb1sbbbbDWfDDHfWfzpDF1，向上 F3（无Fd ）,

8、F4, 向下 F5，向下0)cos(sincossd1fDFdpDWHF6- F2, 向下 F7- F8,向下 F3的Fd 部分，向下sbbsssbb1sbb1cotsinDcotsin2cosDWfDDHfWfBcosb12DDWHB)cos(sindsb2b1dfDDdpBzpBFB1 = f (摩擦因数，几何参数，)B2 = f (几何参数，)（B）令则由（A），(B)两试得sincosds2b1fdpAzpA阻力 向上的力)cos(sindsb2b1fDDdpBzpB推力 向下的力再令sincoscossinssbffDDK ( (6-156-15) ) sincosKbbbsb1si

9、ncot2DDKffWHbsbsbsbssincotDDKffWW12bbb1blnsin)cot(1ppDDKfZHWW改写(6-16)得MKsincosM = f (几何参数，摩擦因数，压力)解出sin得22211sinKKMMK6-166-176-18图解式(6-18)得由式还可得b221112expZKABKABpp6-19若考虑螺槽中压力的各相异性系数若令螺槽方向压力为P则作用在机筒内表面、螺槽底面和螺纹侧面的压力分别为Pb,Ps,Pf且Pb=Kb*P Ps=Ks*P Pf=Kf*P7.关于基本方程的讨论7.1牵引角7.1.1由式6-16,6-17知K(轴向推力) sin, cosM(摩擦, 压力增长 ) cos7.1.2 =0 Qs=07.1.3由式6-16 fs = 0 Qs最大，此时M=0，则 cos=K sin+M由式6-15 fs = 0 tgDDKb则b1tgtg于是最大固体输送量bb1b1b2smaxcossin)(eWWHDnHDQ6-207.2. 摩擦因数Qs = f(几何参数，工艺参数，)7.2.1由6-16、 6-17fs M 螺杆表面光滑 fb M 机筒内表面粗糙？ 在切向，fb应 在轴向，fb应 通过摩擦因数的影响提高固体输送能力的措施: 使螺杆表面光滑 机筒内壁开纵向沟槽 内摩擦约5倍于外摩擦，使fb切向 但仍保持机筒内表面光滑 7.2.