ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Расчет потерь давления

Подробное изучение сложного течения через бленды с прорезанными отверстиями возможно только с помощью сложных методов [33,41]. Поэтому желательно разрабо­тать более простые, но достаточно эффективные методы, позволяющие проводить
общий анализ параметров течения. Основное значение при таком анализе имеют по­тери давления на входе в канал. Полный перепад давления в головке для получения профилей из резины складывается из упругой составляющей, которая характерна для участка входа, и вязкой компоненты, характеризующей стационарное течение в канале, то есть

(7.7)

Если перепад давления известен, его можно использовать при конструировании головки для расчета локальных размеров каналов, обеспечивающих равномерный профиль скорости на выходе из формующей щели.

Существуют различные методы оценки потерь давления на входе в каналы [42-43]. Практические испытания показали [9], что наиболее приемлемым для определения потерь давления на входе является метод, описанный в работе [42]. Минимальные входные потери давления в зоне перехода в цилиндрический канал (например, в ка­пиллярном реометре) можно рассчитать по формуле:

(7.8)

Примечание: индекс Е относится ко входу в канал.

Величина ц по Когсвеллу представляет собой продольную вязкость. Продоль­ная вязкость (вязкость расплава при растяжении), по аналогии со сдвиговой вязко­стью связана со скоростью продольной деформации степенным соотношением. На основе практических исследований ряда резиновых композиций было получено уравнение:

(7.9)

Ое - (1 • Е.

Между напряжением растяжения и перепадом давления на входе имеется связь: а между напряжением растяжения и скоростью продольной деформации —

(7.10)

(7.11)

Комбинируя вышеприведенные уравнения, получаем окончательное уравнение для расчета потерь давления на входе:

гдех представляет собой выражение:

(7.13)

1

2(С+1)

Константы вязкости при растяжении (р0, е) можно определить путем измерений на капиллярном реометре. То есть потери давления на входе были определены путем применения поправки Бэгли (см. главу 3). Для этой цели был построен график зави­симости перепада давления (при разных длинах трубы, постоянном диаметре отвер­стия и постоянном расходе) от длины головки. Значение потерь давления при задан­ном расходе представляет собой отрезок, отсекаемой прямой на оси абсцисс. Это значение можно подставить в уравнение (7.10) и зная функцию скорости сдвига г| =/(у), значения рис можно получить непосредственно из уравнений (7.8), (7.10), и (7.11).

Построив график зависимости р от скорости продольной деформации е, получим функцию р = /(с), из которой можно определить значения р0 и Q.

В работе [9] приведены результаты испытания блендовых головок с дисками, в которых прорезаны отверстия прямоугольной и круглой формы, по описанной выше методике. Результаты показали, что уравнения (7.8) и (7.13) хорошо подходят для расчета потерь давления за счет упругости. Сравнение расчетных и эксперименталь­ных значений приведены в табл. 7.3.

Таблица 7.3. Сравнение экспериментальных и расчетных значений, полученных для различных дисков с прорезями [9]

Массовый

расход,

г/мин

Экспериментальное значение давления, бар

Расчетное значение давления на входе, бар

Ошибка, %

Отверстие

диска

410

46,9

42,9

8,3

Прямоугольное

550

50

46,9

6,6

Высота = 4 мм

655

53,2

49,4

7,6

Ширина = 5 мм

380

43,3

43

0,8

Круглое

550

46,3

48

3,7

Диаметр = 5 мм

670

49,5

51

3,1

520

51,7

52

0,5

Круглое

655

58,3

55,7

4,6

Диаметр - 5 мм

В другой серии экспериментов с прорезными дисками более сложной геометрии проверялась формула, предложенная в работе [43]. Она основана на допущении, что при течении материала в отверстиях разной формы, но с одинаковой площадью попе­речного сечения, на входе возникают одинаковые потери давления, которые могут быть рассчитаны для канала с круглым поперечным сечением. Как видно из рис. 7.9,
такая оценка входных потерь давления возможна, поскольку потери давления на вхо­де в каналы с одинаковой площадью поперечного сечения действительно не показы­вают заметного отличия. Для расчета потерь давления в самом отверстии в работах [41,46] была предложена концепция, позволяющая оценить градиент давления для каждого варианта формы с помощью МКЭ. Поясним это на примере резинового окан- товочного профиля (рис. 7.10).

Профиль состоит из двух участков, один — в виде круглого прутка диаметром 10 мм, второй — узкая полоса толщиной 2 мм и шириной 20 мм. Средняя скорость экструзии 10 м/мин (то есть 167 мм/с).

SHAPE * MERGEFORMAT

•S

ч

о

О.

Давление в головке р, бар

Рис. 7.9. Потери давления на входе для прорезных дисков с оди­наковой площадью попереч­ного сечения [9]

Рис. 7.10. Распределение скоростей на параллельном формующем участке в головке для изго­товления резинового окан- товочного профиля [41]

Анализ течения в этом случае осуществляется для всего профиля, если градиент давления изменяется в разумных пределах. Результирующие значения (градиент дав­ления, средняя скорость течения) используются для построения характеристических кривых для каждого участка профиля (рис. 7.11).

При этом необходимо убедиться, что результаты расчета для каждого участка профильного канала приведены в диапазоне рекомендуемой средней скорости. Далее можно графически определить величину градиента давления для каждого из участ-

Ь

О

Q.

О

I

5

о.

и

Градиент давления dp/dz, бар/мм

Рис. 7.11. Характеристические линии для двух ти­пов каналов экст­рузионной головки [41,46]

ков канала в виде линии, проходящей через значение рекомендуемой скорости экст­рузии параллельно оси давления до пересечения с характеристическими кривыми. Соответствующие градиенты давления относятся к рекомендуемой скорости экстру­зии (рис. 7.11).

ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Охлаждаемые головки, процесс производства сплошных стержней

Массивные профили, например, сплошные стержни до 0500 мм и толстые пласти­ны (плиты) производят с помощью охлаждаемых головок. Оснастка для этого процесса представляет собой экструзионную головку, состоя­щую из зоны расплава и …

Механические расчеты калибрующих устройств

При конструировании калибрующих устройств необходимо проектировать их неподвижные части достаточно жесткими для противодействия достаточно боль­шим силам от тянущего устройства. Для крепления калибраторов в большинстве слу­чаев используют так называемые калибровочные столы, …

Влияние охлаждения на качество экструдата

Процесс охлаждения оказывает влияние на качество экструдата, основные крите­рии оценки которого приводятся ниже: • состояние поверхности (блеск, наличие продольных линий); • стабильность геометрических размеров; • устойчивость к механическим нагрузкам и …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua

За услуги или товары возможен прием платежей Онпай: Платежи ОнПай