¿Cuáles son los métodos para el diseño de tornillos para extrusoras?

Métodos para el diseño óptimo de tornillos extrusores

En términos generales, cuantas más funciones objetivas, variables de diseño y restricciones haya en el modelo matemático de diseño óptimo, más difíciles serán los procesos de diseño y optimización. . Cuanto más complejo, más difícil es. Por lo tanto, a partir de lo anterior, es imposible diseñar un tornillo optimizado que cumpla todas las condiciones. Por lo tanto, la gente está comprometida a buscar métodos de diseño óptimos para los parámetros geométricos importantes del tornillo, como el ángulo de paso de la rosca, la profundidad de la ranura, la holgura del tornillo y el cilindro, la relación de aspecto, etc., bajo objetivos de optimización predeterminados. En la actualidad, los métodos de diseño de optimización de tornillos de extrusora comúnmente utilizados incluyen: método matemático de valores extremos en condiciones simplificadas (método analítico), método gráfico y método de diseño ortogonal basado en experimentos, método de análisis estadístico y CAD, etc.

1 Método de análisis

Este método se utilizó anteriormente. Generalmente, una determinada variable de diseño se optimiza bajo un único objetivo de optimización (como la producción o el consumo de energía). El método de optimización es el método de valor extremo en matemáticas avanzadas, como se puede ver en la fórmula (1), si es la presión. Los cambios y los factores de fricción del tornillo f y Q no se consideran, se puede alcanzar el máximo. Entonces la ecuación (1) se puede escribir como.

2 Método gráfico

Cuando las variables de diseño a considerar no son únicas, o las variables de diseño se expresan en forma de una determinada relación funcional, la aplicación del método gráfico puede Muestra intuitivamente el valor máximo del parámetro. Mejor rango de valores. Por ejemplo, según la fórmula (1), cuando otros parámetros son constantes, la capacidad de producción es proporcional a tgф*tgθb/(tgф+tgθb). Si se toma f. =fb, D=50mm, H=10mm, dibuje la curva de relación entre tgф*tgθb/(tgф+tgθb) y θ como se muestra en la Figura 2. Cuando f=0,25-0,50 (la mayoría de los plásticos están dentro de este rango), el óptimo El rango de valores del ángulo de avance de la rosca es de 17°~20°. Por lo tanto, la mayoría de los vástagos de los tornillos están diseñados actualmente para que el paso sea igual al diámetro, cuando θb=17,66°.

3 Método de diseño ortogonal

Como se mencionó anteriormente, hay muchas variables en el diseño de tornillos y puede haber alguna relación entre las variables. Estas relaciones a veces son muy complejas. En este caso, suele ser más eficaz aplicar métodos experimentales para encontrar el rango de valores óptimo de las variables de diseño. Sin embargo, si se utilizan métodos experimentales convencionales, es necesario realizar de cientos a miles de experimentos. El diseño ortogonal es un método científico que utiliza la menor cantidad de experimentos para encontrar los mejores resultados experimentales de acuerdo con ciertas reglas (tablas ortogonales). Sobre la base del análisis de cada factor que influye, el número de niveles requeridos para cada selección de factor se lleva a cabo de acuerdo con el principio de combinación que se muestra en la tabla ortogonal, y los valores óptimos de los parámetros de diseño se pueden determinar realizando un análisis ortogonal en los resultados experimentales. También se pueden juzgar los factores principales para analizar el plan experimental con mejores resultados.

4 Método de análisis estadístico

Aunque la aplicación del método gráfico y el método de diseño ortogonal puede determinar el rango de valores óptimo de los parámetros de diseño, no puede establecer un modelo que oriente el diseño, por lo que no es Ciertas limitaciones. El método de análisis de regresión basado en la teoría estadística puede resolver mejor este problema. El método específico consiste en determinar la relación cuantitativa aproximada entre los parámetros de diseño del tornillo y el proceso de extrusión, el rendimiento del material y las características de trabajo en función de los resultados experimentales (aplicación del análisis de regresión) y probar el efecto de regresión de la ecuación obtenida; relación Analizar y predecir el proceso de extrusión utilizando métodos gráficos o computadoras para optimizar el diseño.