ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ
Механические расчеты щелевой экструзионной головки
На рис. 5.31 была показана геометрическая конфигурация колле1?юра щелевой
экструзионной головки, разработанной для заданного рабочего режима по работе [11].
Распределение давления в канале такой головки, рассчитанное по уравнениям разде-
ла 5.2.2 и главы 3, показано на рис. 5.26. Как показано на этом рисунке, наибольшее
давление наблюдается в середине головки. Осевое растяжение канала в этой части
тоже максимально. Значения давлений по участкам головки, критически важные для
механических расчетов такой головки, еще раз приведены на рис. 9.12.
^ Линия приложения эквивалент-
ной силы F$p (сосредоточенная
нагрузка)
|
о |
|
со СО С[ |
|
Рис. 9.12. Определение размеров плоскощелевой экструзионной головки (потери давления в средней части головки) Существует несколько методов определения толщины стенки с точки зрения механической прочности, однако все они должны принимать во внимание деформации сдвига (среза) и изгиба. С точки зрения термических расчетов стенки экструзионной головки должны быть достаточно толстыми, чтобы при использовании нагревательного элемента патронного типа можно было бы принять допущение о постоянстве температуры стенки канала (см. главу 8). 1. Метод расчета деформации головки (с использованием ртях) При определении размеров используется только сечение А-А на рис. 9.13. хМакси - мальноедавлениевканалертах(рис.9.12)должно действовать на площадьЛ = В ■ I. Это означает, что форма канала типа «вешалка» в расчет не принимается. Таким образом, головка в сечении А-А может рассматриваться как консольная балка, жестко заделанная с одного конца и нагруженная постоянной нагрузкой ртт. Результирующие деформации показаны на рис. 9.14. Поскольку приложенная нагрузка высока, данный расчет уже учитывает необходимый запас прочности. Аналогичный метод используется и для расчета сдвиговой деформации (рис. 9.14). |
|
Сечение А—А |
|
Болт |
|
Эквивалентная фигура для© |
|
g Ширина В 6 ^ |
|
Сечение В-В |
|
(уравнения см. на рис. 9.14) |
|
(уравнения см. на рис. 9.14) |
|
Эквивалентная фигура для© |
|
Рис. 9.13. Определение размеров плоскощелевой экструзионной головки |
|
Напряженная консольная балка, жестко заделанная одним концом и скользящая по направляющей на другом |
Напряженная консольная балка, жестко заделанная одним концом
2. Метод расчета деформации экструзионной головки (на основе действующих сил/©
Центр тяжести площади, ограниченной кривой давления на рис. 9.12, можно определить графически (эта методика подробно описана в работах [5,6]). Так называемая линия концентрации давления, вдоль которой действует сосредоточенная нагрузка Fsp (полная сила, действующая на поверхность канала), проводится через этот центр тяжести. При этом справедливо уравнение:
Отдельные силы Fможно определить, аппроксимируя кривую давления ступенчатой функцией.
3. Метод расчета деформаций экструзионной головки (используя сложение деформаций в сечениях А-А и В-В).
Если взять сечение щелевой головки в плоскости В-В (рис. 9.13) и предположить, что головка не стянута болтами, то деформация этой новой условной консольной балки, жестко закрепленной с одного конца и свободно перемещающейся на другом, может быть рассчитана с помощью уравнений, приведенных на рис. 9.10. Как показано в работе [ 12], на примере формы для литья под давлением, полные деформации для двух случаев нагружения (сечения А-А и В-В), в предположении одинаковой
|
Сечение А-А Изгибающая нагрузка от ртах ТТТШ |
|
I-/* |
|
Ртах А, . |
|
; А, = 8 • / |
|
г_ = |
|
i |
|
Я = |
|
8 • £• I |
|
;:Т |
|
В-I* |
|
э II “1 |
G • А 2 |
|
=>Ут = |
Ртах ^ |
|
2 • G • h |
|
8 • Е ■ I q-l2 |
|
Я ~~ |
|
Сдвиговая нагрузка от Fsp ТГТТТП^ |
|
Ртах А, |
|
; А, = В • I; А2 = В ■ h; G = |
|
2(1+ д) |
|
~"',Т |
tofa/
|
V'sp 3- E-l |
|
' |
Изгибающая нагрузка от Fsp
i
f = f у
m гп У mi
F ■ I3 f =(,-/ ) 11P-J. P.. 2 U V 3 • f • /
|
V'sp G-A, |
|
A2 = B - h |
|
У m |
|
Сдвиговая нагрузка от fsp -i * |
|
^total IV |
Arc. 5*. 14. Определение размеров плоскощелевой экструзионной головки (рассматриваемой как консольная балка)
нагрузки в обоих случаях, могут быть получены путем взаимного наложения. Для этого применяют следующее уравнение:
|
п болтов 'k' |
|
п ' бbolt' Ibolt Fsp ' /5 Fsp ■ (,sp+ <k) Fbo„ = —777— |
s
Рис. 9.15. Расчет сил, действующих на болты, скрепляющие части плоскощелевой экструзионной головки
в соответствующих центрах тяжести Fsp и соответствующие плечи приложения нагрузок lsp. Анализ сил, действующих на среднюю часть экструзионной головки в предположении, что они распространяются на всю ширину головки, позволяет осуществить надежный выбор размера болтов. Уравнения, приведенные на рис. 9.15, показывают, что болты должны располагаться как можно ближе к каналу. Кроме того, расстояние между каналом и задним краем головки должно быть относительно велико.
