Оборудование заводов по переработке пластмасс

Осевое усилие на червяке и мощность привода

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Осевое усилие в зоне дозирования. При работе экструдера чер­вяк нагружается осевым усилием от продольного и поперечного градиентов давления. Действующее на червяк осевое усилие Т складывается из двух компонент — силы Tv, действующей на то­рец червяка и численно равной произведению давления на вы­ходе из червяка Рг на лобовую площадь сечения червяка, и си­лы Ті, действующей на толкающую стенку червяка и равной произведению перепада давлений на стенке на общую площадь стенки:

Т = ТР + Ті (5.123)

Где

Tp = Prsi(D — 2бд)2/4 (5.124)

TOC o "1-3" h z 2 I -

Р. 'д

Ті = V ДPih cos сpdz = ctg Ф ( ДPihdl (5.125)

Z /

Пл пл

Перепад давлений ДPi между двумя соседними сечениями винтового канала, отстоящими друг от друга ровно на один шаг, равен

(dP dP 6nW4N а. , 4 ДР/ = nD / cos ф + sin ф I = —р (a cos2 ф + sin2 ф) (5.126)

Подставляя (5.126) в (5.125) и заменяя интегрирование сум­мированием, получим:

M г і

Г, = 6 ctg фя2Г>2ЛГ 2 | («і cos2 Ф + sin2 Ф) АЦJ (5.127)

Из (5.126) и (5.127) следует, что даже при отсутствии про­тиводавления (Рг=0; с = 0) осевое усилие не равно нулю. Оно оказывается тем значительнее, чем выше вязкость среды и чем больше скорость вращения червяка.

Осевое усилие в зоне питания. Вследствие трения между червяком и движущейся по его каналу твердой пробкой нерас­плавленного материала возникает дополнительная компонента осевого усилия, направленная в сторону движения материала. Эту компоненту можно определить, исходя из схемы движения материала в зоне загрузки, рассмотренной выше.

Вернемся к схеме сил, действующих на элемент пробки дли­ной dz (см. рис. 5.21). Очевидно, что неизвестная сила F*, на­правленная в сторону загрузочной воронки, и является искомой компонентой осевого усилия. Выражая ее из (5.10)—(5.18), получим:

DTif — C[Pdz (5.128)

Где

= te Sin е + 2hjfs sin ф + wfs cos Ф + (Вг — А1К)!(А2К + В2) 1 COS ф — fs sin ф ^

Подставим Р из (5.27) и проинтегрируем уравнение (5.129), определяя постоянную интегрирования из условия Tif=0 при z=0:

= Си zf-^K рі ехР АІК + І Az 130>

Из выражения (5.130) видно, что возникающее в зоне пита­ния осевое усилие очень сильно зависит как от коэффициента трения fs, так и от угла ср. Увеличение любого из двух парамет­ров приводит к резкому росту Су сопровождающемуся возра­станием осевого усилия.

Мощность, необходимая для привода червяка, складывается из мощности, рассеиваемой в пределах зоны дозирования, мощ­ности, рассеиваемой в пределах зоны плавления и зоны пита­ния, и мощности, рассеиваемой в головке. Наибольший инте­рес представляет определение мощности, рассеиваемой в преде­лах зон дозирования и плавления, поскольку именно здесь рас­ходуется основная мощность привода.

Мощность, рассеиваемая в пределах зоны дозирования. Обо­значим мощность, расходуемую в пределах зоны дозирования, через W^ (кВт). В случае политропического режима она опреде­ляется соотношением

W4, = 10~spQcpA Т і К і (5.131)

Где Ki — среднее значение коэффициента политропичности.

Мощность, рассеиваемая в пределах зоны плавления. В пре­делах зоны плавления основная мощность расходуется на тан­генциальную деформацию расплава в тонком слое, прилегаю­щем к внутренней поверхности корпуса. Считая, что температу­ра в этом слое равна среднему значению между температурой стенки корпуса и температурой плавления, определим напряже­ния сдвига, действующие на поверхности Твердой пробки:

Тп = т|0 (Avb/b) ехр [-6 [Ть - Tg)] (5 132)

Мощность, которую нужно подвести к червяку, чтобы ком­пенсировать работу напряжений сдвига, действующих на по­верхность пробки, определится из соотношения

Гп

Гп = I Г1 wdz = wAvb*Az 2 -|f (5.133)

J 1=1

Г/

Где б і — средняя толщина слоя расплава.

Мощность, рассеиваемая на участке зоны питания, равна работе сил внешнего трения в пределах этой зоны.

Мощность, рассеиваемая на элементарном участке зоны пи­тания, равна

DWf — UwfbP ^[^dz (5.134)

Суммарная мощность, рассеиваемая в зоне питания, опреде­лится интегрированием этого выражения по длине зоны пита­ния. В пределах участка малой длины, для которого можно при­нять, что плотность пробки и коэффициенты трения /ь и fs оста­ются неизменными, рассеиваемая мощность описывается выра­жением

^ = (5135>

В том случае, если канал червяка в пределах зоны питания имеет переменное сечение (например, при коническом сердеч­нике), приходится прибегать к методу ступенчатой аппрокси­мации.

Мощность, рассеиваемая в головке. Обозначим мощность, расходуемую в головке, через WT. Из уравнения энергетического

Баланса следует, что она равна

Wr = QPr (5.136)

Суммарная мощность, необходимая для привода червяка, оп­ределяется выражением

Wz = + 10~eQP + Wf+ Wn) ■ Ю-3 (5.137)

При расчете по уравнению (5.137) следует иметь в виду, что размерность Q в этом уравнении — см3/с; при этом размерность мощности — кВТ.