八螺杆挤出的计算公式

1、【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 1 八八八八 螺杆挤出螺杆挤出螺杆挤出螺杆挤出的计算公式的计算公式的计算公式的计算公式 (一) 单螺杆挤出机的工作原理 单螺杆几何尺寸如图 281 所示。 1. 单螺杆挤出机的固体输送 （1）单螺杆挤出机的固体输送速率 ? ? ? ? ? ? ? （281） 式中，Qs 固体输送速率， m3/s； D 螺杆公称直径，m； H1 螺杆进料段螺槽深度，m； n 螺杆转数，r/s； 固体塞移动角，deg.； 螺旋角，deg.。 （

2、2） 固体塞移动角的计算 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 2 ? ? ? ? ? ? （282） 式中， 固体塞移动角，deg.； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （283） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （284） ? ? 螺杆平均直径，m； ? ? ? ? ?/2 （285） Db 螺杆机筒内直径，m，Db=D； D 螺杆公称直径，m； Df 螺杆进料段根径，m； H1 螺杆进料段螺槽深度，m； ? ? 螺

3、旋角平均值，deg.； tan? ? ? ? ? ? （286） ? 机筒内表面处螺旋角，deg.； tan? ? ? （287） ? 螺杆进料段根径处螺旋角，deg.； tan? ? ?D? （288） S 螺距，m，一般，S=D； e 螺棱宽度，m； e ? ?cos? （289） b 轴向螺棱宽度，m； 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 3 Wb 机筒内表面处螺槽宽度，m； ? ?cos? ? （2810） Ws 螺杆进料段根径处螺槽宽度，m； ? ?

4、cos? ? （2811） fb 机筒内表面和物料的摩擦系数； fs 螺杆根径表面和物料的摩擦系数。 （3） 固体输送速率计算举例 螺杆直径 D=65mm， 进料段螺杆根径 Df=41mm, 螺距 S=65mm， 螺棱宽度 e=6mm， 螺槽深度 H1=12mm，聚酯方切片密度b=450 kg/m3, 假设机筒和螺杆表面对物料的摩 擦系数相同, 且 fb= fs=0.3。求固体输送速率。 ? 求机筒处螺旋角 ? tan? ? ? ? tan ? ? ? ?=1739 ? 求螺杆根径处螺旋角 ? tan? ? ? ? tan ? ? ? ?=2646 ? 求螺旋角平均值 ? ? ? tan? ?

5、 ? ? ? tan ? ? ? ?=2119 ? 求机筒处螺槽宽度 ? ?cos? ? ? 65 ? cos1739 ? 6 ? 55.9 mm ? 螺杆根径处螺槽宽度 ? ?cos? ? ? 65 ? cos2646 ? 6 ? 52 mm 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 4 ? 计算螺杆平均直径 ? ? ? ? ? ? ? ? 53 mm ? 计算 Ks ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 53 65 ? sin2119? 0

6、.3 ? cos2119? cos2119? 0.3 ? sin2119? ? 0.637 ? 计算 M ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 ? 12 55.9 ? sin1739?.? ? ? ? ? 52 55.9 ? sin1739? ? ?0.637 ? 41 65 ? ctg2646? ? 0.887 ? 计算固体塞移动角 ? ? ?1 ? ? ? ? ? ? 1 ? ? ? ? 1 ? 0.637? 0.887? 0.637 ? 0.887 1 ? 0.637? ? 0.158 = 94 ? 计算固体输送速率 ? ? ? ? ? ? ? ?

7、? ? ? ? ? 65 ? 10? 12 ? 10? ?65 ? 12? ? 10? ? tan94 ? tan1739 tan94? tan1739 ? 4.34 ? 10? m?/r 2. 单螺杆挤出机的熔融过程 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 5 （1） 熔融速率 ? ? ? ? ? （2812） 式中， 沿螺槽 Z 方向单位长度熔融速率， m3/ m ； X螺槽横截面内固体床宽度，m； 系数, kg/sm3/2； ? ? ? ? ? ? ?/?

8、? ? ? ? ? ? （2813） 式中，Vbx 机筒内表面圆周速度的 x 方向分速度， m/s； Vbx= Vb sinb Vb 机筒内表面圆周速度，m/s； b 机筒处螺旋角，deg.； m 熔体密度， kg/m3； km熔体热导率， W/mK； Tb 机筒内表面温度，deg.； Tm 聚合物熔点，deg.； Ts 聚合物切片温度，deg.； Cs 聚合物固体比热，J/kgK； Hm 聚合物熔融热，J/kg； 聚合物熔体粘度，Pas.； Vj 机筒内表面处熔体的移动速度，m/s； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? （2814） 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇

9、元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 6 Vsz 熔体固体分界面处固体床移动速度，m/s。 （2） 固体床移动速度 ? ? ? ? ? （2815） 式中，Vsz 固体床移动速度，m/s； G 物料质量流动速率，kg/s； W 螺槽宽度，m； H1 螺杆进料段螺槽深度，m； s 物料固体密度， kg/m3。 （3） 熔体移动速度 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? （2816） Vj 熔体的移动速度，m/s； Vsz 固体床移动速度，m/s。 （4） 熔膜厚度 ? ? ? ? ? ? ? ?

10、 ? ? ? （2817） （5） 熔融系数 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2818） （6） 平均螺旋线长度 进料段平均螺旋线长度, m/turn(螺节)： 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 7 ? ? ? （2819） 压缩段平均螺旋线长度, m/turn(螺节)： ? ? ? （2820） 计量段平均螺旋线长度, m/turn(螺节)： ? ? ? （2821） （7） 熔融区长度 压缩段熔融区长度，m： ? ? ? ?2 ? ? ? ?

11、（2822） 式中，AT 渐变度； ? ? ? （2823） 计量段熔融区长度，m： ? ? ? （2824） （8） 固相分布函数计算 进料段固相分布函数： ? ? ? ?1 ? ? ? ? ? （2825） 压缩段固相分布函数： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2826） 计量段固相分布函数： ? ? ? ? ? ?1 ? ? ? ? （2827） 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 8 （9） 固相分

12、布函数计算举例 螺杆参数：螺杆直径 D=65mm，长径比 L/D=25，进料段长度 L1=7.5D，压缩段 长度 L2=7.5D，计量段长度 L3=10D，进料段螺槽深度 Hf=12mm, 计量段螺槽深度 H3=3.4mm, 螺棱宽度 e=6mm，螺距 S=65mm，螺旋角=1739。 物料参数：聚酯方切片固体密度s=1.455103 kg/m3, 熔体密度m=1.172 103 kg/m3, 固体比热 Cs=1.103103J/kgK，熔体热导率 km=0.084W/mK，聚酯熔融热 Hm=129103J/kg，熔点 Tm=255。 操作参数： 螺杆转速 n=60r/min， 挤出量 G=5

13、0kg/h， 固体切片温度 Ts=55， 机筒加热温度 Tb=295。 求固相分布函数。 计算步骤： ? 计算平均螺旋线长度 进料段平均螺旋线长度： ? ? ? ? 0.175 m/turn 压缩段平均螺旋线长度： ? ? ? ? 0.189m/turn 计量段平均螺旋线长度： ? ? ? ? 0.203m/turn ? 计算压缩段总长度和渐变度 Lzp=7.5zp=1.41m 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 9 ? ? ? ? 6.07 ? 10? ?

14、计算螺槽宽度 ? ? ?cos? ? ? ? 0.056 ? ? 计算机筒内表面圆周速度 Vb=Dn=20.410-2 m/s Vbx= Vb sinb=6.1810-2 m/s Vbz= Vb cosb=19.410-2 m/s ? 计算物料质量流动速率 G=50kg/h=13.910-3 kg/s ? 计算固体床移动速度 ? ? ? ? ? ? 1.42 ? 10? m/s ? 计算熔体移动速度 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? 19.0510-2 m/s ? 试算熔膜厚度 假定熔膜厚度=0.01cm=110-4m 确定熔膜平均温度：T=（Tb+Tm）/2=275 计算

15、平均剪切速率：? ? ? ? ? 1905 s? 由聚酯流动曲线查取粘度值：=145Pas 试算： 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 10 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 6.91 ? 10?X 当 X=W 时， max=1.63410-4m =max/2=8.1710-5m 计算值与假定值相差 1.8310-5m，比许用误差值 210-4小，可不再 试算，确定： = 8.1710-5m ? ? 2332 s? =135Pas ? 计算系数

16、? ? ? ? ? ? ?/? ? ? ? ? ? ? ? 0.0295 kg/s m ? ? ? 计算进料段固相分布函数 假设开始熔融点在进料段最后一个螺节的起始点，因此计算起点的固体床 宽度 X1=W ? ? ? ? ? ?1 ? ? ? ? ? ? ?1 ? 0.251z? ? 计算压缩段固相分布函数 因为进料段一个螺距的螺旋线长为 zf=0.175 m/turn，所以进料段终点处： ? ? ? ?1 ? 0.251z? 0.914 进料段终点的固体床宽度即为压缩段计算起点的固体床宽度，所以压缩段 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤

17、纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 11 起点处，X1/W=0.914 熔融系数： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 6.30 ? 10? 无因次量，AT/=0.963 压缩段固相分布函数： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1? ?1 ? ? ? ? ? ?2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0.914 ? ? ? ? ? ? ? 1.038 ? 0.038 ?1 ? 0.999 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 计算熔融区长度 Lzt ? ? ? ?2 ? ? ? ? ? 1

18、.975? 因压缩段长度为 Lzp=1.417m，所以熔融区由压缩段延伸到计量段，延伸距 离：1.975-1.417=0.558m。 ? 计算计量段固相分布函数 压缩段终点处：Lzp/ Lzt=0.717 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 12 ? ? ? 0.914 ? ?1.038 ? ?.? ?.? ? ? ? ? 0.854 压缩段终点即为计量段起点，所以计量段起点的固体床宽度： ? ? ? 0.854 。 ? 计算计量段熔融区长度 Lzt ? ?

19、? ? ?H? ?W ? ? ? ? ? 1.04? 相当于 1.04/0.203=5.12 个螺节。 3. 单螺杆挤出机的熔体输送速率 （1） 单螺杆挤出机的熔体输送速率计算式 ? ? ? ? ? =? ? ? ? ? ? ? ? ? （2828） 式中，Q单螺杆挤出机的熔体输送速率， m3/s； Qd 正流流量，m3/s； Qp 逆流流量，m3/s； Ql 漏流流量，m3/s； 螺杆尺寸参数， m3； ? ? ? ? ? ? （2829） 螺杆尺寸参数， m3； ? ? ? ? （2830） 螺杆尺寸参数， m3； 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程

20、计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 13 ? ? ? ? ? ? （2831） n 螺杆转数，r/s； P螺杆机头压力，Pa； 聚合物熔体粘度，Pas.； Db 螺杆机筒内直径，m； H3 螺杆计量段螺槽深度，m； ? 机筒内表面处螺旋角，deg.； L3 螺杆计量段轴向长度，m； E 螺杆对机筒的轴向偏心系数，对称：E=1，刮摩机筒：E=2.5， 一般：E=1.2； b 螺棱轴向宽度，m； f 径向间隙，m。 （2） 单螺杆挤出机的最大输送速率 ? ? ? ? ? ? ? （2832） （3） 单螺杆挤出机的最大机头压力 ? ?

21、? （2833） （4） 单螺杆挤出机的熔体输送速率计算举例 螺杆参数：螺杆直径 D=65mm，长径比 L/D=25，计量段长度 L3=10D， 计 量段螺槽深度 H3=3.4mm, 螺棱宽度 e=6mm， 螺距 S=65mm， 螺旋角=17 39。 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 14 物料参数：聚酯熔体密度m=1.172103 kg/m3,熔体粘度=200Pas。 操作参数：螺杆转速 n=60r/min，机头压力P=10MPa。 计算熔体输送速率。 忽

22、略漏流。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?.?.?.?.? ? ? ?.?.?.? ?.? =1.6 m3/s （二）单螺杆挤出机的性能 1. 单螺杆挤出机的生产能力 ? ? 6? ? 10? （2834） 式 中，G单螺杆挤出机的生产能力， kg/h； Vs 纺丝速度，m/min； IR 后拉伸倍数； Sn 纺丝头数，Sn=SpHs ； Sp纺丝位数； Hs 每位纺丝头数； K 设备有效系数，一般取 K=0.8； Td 纤维纤度，dtex。 2. 单螺杆挤出机的功率 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计

23、算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 15 （1） 驱动功率计算的经验公式 Nd=KdD2n （2835） 式中，Nd 单螺杆挤出机的驱动功率， kW； Kd 经验常数，一般 Kd=0.0030.008，螺杆直径小，取小 Kd 反之，取大 Kd； D 螺杆直径，cm； n 螺杆转速，r/min。 （2） 加热功率计算的经验公式 ? ? ? ? （2836） 式中，Nt单螺杆挤出机的加热功率， kW； DB 机筒外径，cm； Lt加热器覆盖区长度，cm； Wt 加热器瓦特密度，W/cm2 。 （三）螺杆及机筒设计计算 1. 螺杆几何参数计算 （1）最佳挤出速率时的计

24、量段螺槽深度 ? ? ? ? ? ? ? ? （2837） 式中，H3*最佳挤出速率时的计量段螺槽深度， m； D 螺杆直径，m； 螺旋角，； 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 16 L 建立压力 P 的轴向距离， m； P 压力，Pa； n 幂律指数 ； m 稠度指数，Pasn； ? ? ? ? ? （2838） 熔体粘度，Pas ； ? 剪切速率，1/s。 （2）最佳挤出速率时的计量段螺槽深度计算举例 螺杆参数：螺杆直径 D=50mm，螺旋角=1739。

25、 物料参数：熔体粘度=100Pas。 操作参数：螺杆转速 n=70r/min，机头压力P=10MPa。 ? 计算稠度指数 m 根据尼龙 6 在 280下的流动曲线，计算出幂律指数 n=0.9，而螺杆剪切速 率 ? ? 100 1/s 时，熔体粘度=110Pas，则， ? ? ? ? ? ? 110 ? 100?.? 174 Pasn ? 计算计量段螺槽深度 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?.?.? ?.?.? ?.?.? ? ? ?.? ? 3.9 ? 10? m ? 3.9 mm （3）压缩比 ? ? ? ? （2839） 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤

26、纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 17 式中，压缩比； D 螺杆直径，m； H1 加料段螺槽深度，m； H3 计量段螺槽深度，m。 （4） 压缩比近似计算公式(误差10%) ? ? 0.93 ? ? （2840） （5） 加料段螺槽深度 ? 0.5? ? ? 4? ? ? （2841） （6） 螺距和螺旋角关系式 ? ? ? （2842） 式中，S螺距， m； D 螺杆直径，m； 螺旋角，。 2. 螺杆半经验设计举例 （1）物料参数：聚丙烯切片，固体松密度b=0.64103 kg/m3， 熔体密度 m=0.7510 3

27、kg/m3，挤出温度下，熔体粘度=120 Pas。 (2) 操作参数：挤出温度 Te=280，机头压力P=8MPa，要求最大挤出量 G=100kg/h。 （3）设计步骤： ? 选取螺杆直径：D=90mm； 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 18 ? 选定螺杆最高转速：n=80rpm； ? 选定螺杆长径比：L/D=25； ? 计算熔融速率： 建立螺杆挤出平衡方程： ? ? ? ? ? ? （2843） 式中，Gs 固体输送量，kg/s； 单位面积熔融速率，m3

28、/m2s； A 固体料与机筒接触面积，m2； m 熔体密度， kg/m3； Q 熔体输送量，m3/s。 Gs=100/3600=0.028 kg/s Q=Gs/m=0.028/(0.75103)=3.7310-5 m3/s 熔融速率： ? ? ?/? （2844） ? ? ? ? ? ?.? ?.? ? 0.126 kg/s ? ? 固体料与机筒接触面积的估算： ? ? 0.35? （2845） 式中，A 固体料与机筒接触面积，m2； D 机筒内直径，等于螺杆直径，m； L 螺杆有效长度，等于与物料接触长度，m。 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公

29、式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 19 A=0.359010-3259010-3=0.223 m2 ? 选定 Qp / Qd 比： 一般纺丝螺杆可取 i=Qp / Qd=0.2 ? 计算正流流量 Qd： Q= Qd Qp Qd=1.25Q=1.253.7310 -5 =4.6610 -5 m3/s ? 计算计量段螺槽深度： ? ? ? （2846） ? ?.? ?.?.?.?.?.? ? 3.45 ? 10? m ? 3.5mm ? 计算逆流流量 Qd QP=0.25Q=0.253.7310-5 =0.93310-5 m3/s ? 计算

30、计量段长度： ? ? ? ? （2847） ? ?.?.?.?.?.? ?.? =0.60 m=6.7D ? 确定进料段螺槽深度： ? 0.5? ? ? 4? ? ? （2848） 取=3.5 ? 0.5 ? ?90 ? ?90? 4 ? 3.5 ? 3.5 ? ?90 ? 3.5? =13.9 mm 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 20 ? 验算压缩比： ? ? ? ? ? ?.?.? ?.?.? ? 3.49 ? 计算压缩段最小长度： 计算 Vsy：

31、Vsy=/b=0.126/0.64103=0.196910-3 m/s 计算 Vsz： ? ? ? （2849） ?SZ? ? ? ? ?.? ?.?.?.?.?.? =4.0810-2 m/s 计算压缩段顺螺槽展开长度： ? ? ? ? ? ? ?.? ?.? ? ?13.9 ? 3.5? ? 10? =2.16 m 计算压缩段最小长度： L2=LZ2sin=2.16sin17.65=0.65 m7.3D ? 计算进料段长度： L1= L（L2+ L3）= 25（7.36.7） D =11D=0.99 m ? 归纳计算结果： 螺杆直径： D=90 mm 螺杆长径比： L/D=25 进料段螺槽

32、深度： H1=13.9 mm 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 21 计量段螺槽深度： H3=3.5 mm 压缩比： =3.49 进料段长度： L1=11D 压缩段长度： L2=7.3D 计量段长度： L3=6.7 D 3. 螺杆模型放大设计举例 （1）物料参数：尼龙 6 切片，固体松密度b=0.475103 kg/m3， 熔体密度 m=0.97310 3kg/m3，挤出温度下，熔体粘度=100 Pas，幂律指数 n=0.9。 (2) 原型螺杆参数：螺杆直径

33、 D0=45mm，进料段螺槽深度 H01=7mm，计量段 螺槽深度 H03=1.7mm， 进料段长度 L01=8D0， 压缩段长度 L02=6D0， 计量段长度 L03=10 D0， 挤出量 G0=20kg/h。 （3）放大设计 D90=90mm 螺杆. （4）设计步骤： ? 计算流变系数 s：s=0.5（1n） （2850） s=0.5（10.9）=0.05 1s=0.95 23 s=1.85 35 s=2.75 ? 计算进料段螺槽深度：? ? ? ? ?/? （2851） ? 7 ? ? ? ?.?/?.? ? 9.899 ? 10 mm 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇

34、元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 22 ? 计算进料段长度： ? ? ? ? （2852） ? 8 ? 45 ? ? ? ?=514.29 mm =5.7 D90690=540 mm ? 计算压缩段长度： ? ? ? ? ? ? （2853） ? 6 ? 45 ? ? ? ?/?.? ? 392.7 mm =4.4 D90=4.490=396 mm ? 计算计量段螺槽深度： ? ? ? ? ?/? （2854） ? 1.7 ? ? ? ?.?/?.? ? 2.4 mm ? 计算计量段长度： ? ? ? ?

35、（2855） ? 10 ? 45 ? ? ? ? 900 mm =10D90=900 mm ? 计算挤出量 ： ? ? ? ? ?/? （2856） ? 20 ? ? ? ?.?/?.? ? 56 kg/h 4. 螺杆强度校核 (1) 螺杆强度校核计算 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 23 ? ? ? 4? ? （2857） 式中，y螺杆压应力，MN/ m2； 螺杆剪应力，MN/ m2； 螺杆材料许用应力，MN/ m2。 （2） 螺杆压应力计算 ? ? ?

36、 （2858） 式中，y 螺杆压应力，MN/ m2； Ar 螺杆计算截面面积， m2； Ar=Df12/4 （2859） Df1 螺杆进料段根径， m； PA 常规螺杆轴向力，MN； PA=（4.30593.094lgP） PAn （2860） P 螺杆机头压力值，MPa； An螺杆横截面面积， m2； An=D2/4 D 螺杆公称直径，m。 （3） 螺杆剪计算应力计算 ? ? ? ? （2861） 式中，螺杆剪应力，MN/ m2； Wn 螺杆抗扭截面模量， m3； 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工

37、程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 24 Wn=Df13/16 （2862） Df1 螺杆进料段根径， m； Mn 螺杆扭矩， Nm； Mn=9549 （ Nmax /nmax） （2863） Nmax 电机最高输出功率，kW； nmax螺杆最高工作转速， r/min； 螺杆挤出机传动效率，%。 （4） 螺杆材料许用应力确定 ? ? ? ? （2864） 式中，螺杆材料许用应力，MN/ m2； s 螺杆材料屈服强度极限， MN/m2； ns 螺杆安全系数，螺杆直径50mm ns=2 3 螺杆直径50mm ns=3 5。 （5） 螺杆强度校核计算举例 螺杆直径 D=120 mm，进料段根

38、径 Df1 =96 mm，螺杆材料为 38CrMoAlA 钢， 许用应力=278 MN /m2，机头压力 P =10 MPa， 螺杆最高转速 n=80r/min， 驱动电机功率 N =70 kW，传动效率=0.95。 ? 计算螺杆轴向力 PA=（4.30593.094lg10）10 0.122/4=0.137 MN ? 计算压应力 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 25 ? ?.? ?.? ? 18.9 MN/m? ? 计算扭矩 Mn=9549（ 70 /8

39、0） 0.95=7938 Nm ? 计算抗扭截面模量 Wn=9.6310-6/16 =1.7410-4 m3 ? 计算剪应力 ? ? ? ?.? ? 45.7 MN/m? ? 校核螺杆强度 18.9? 4 ? 45.7? 93.3 MN/m? ? ? 278 MN/ m? 5. 螺杆刚度校核 （1） 螺杆刚度校核计算 ? ? ? ? （2865） 式中，D螺杆直径， m； Mn螺杆扭矩，N m； 螺杆材料的泊桑系数，合金钢 =0.240.33； E 螺杆材料的弹性模量，N / m2， 合金钢 E=186109216109 N / m2； 单位长度许用扭转角，一般，螺杆取 =（0.32）/ m。

40、 （2）螺杆刚度校核计算举例 【下下下下】 功能功能功能功能 元件篇元件篇元件篇元件篇 化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦化纤纺丝机械工程计算公式集锦 26 螺杆直径 D=120 mm，螺杆扭矩 Mn =7938 N m，螺杆的材料为 38CrMoAlA 钢，泊桑 系数=0.3， 弹性模量 E =200109 N / m2，螺杆许用扭转角 = 1/ m。 ?.? ?.? ? 0.3/m ? （? ? 1/ m） 6. 机筒强度校核 （1） 机筒强度校核计算 ? ? 2? ?/? ? ? ? ? ? （2866） 式中， 机筒计算应力，MN/ m2； P1 机筒内熔体最大压力，MPa， P1 = k P （2867） k 超载系数，一般取 k =1.251.3； P 螺杆机头最大压力，MPa； DB 机筒外直径， m； Db 机筒内直径， m； 机筒材料许用应力，MN/ m2； nb 安全系数，一般取 nb=4。 （2） 机筒强度校核计算举例 机筒外直径 DB =190 mm，机筒内直径 Db = 120 mm，机头压力 P =15MPa， 机筒材料为 38CrMoAlA 钢，许用应力=265 MN /m2。校核机筒强度。 ? 选取超载系数， k =1.3 ? 计算熔体最大压力， 【下下下下】 功