ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы теории и расчет технологических параметров работы червячных машин из "Оборудование и основы проектирования заводов резиновой промышленности" При переработке в червячной машине резиновая смесь проходит последовательно через все четыре зоны зону питания, зону пластикации, зону нагнетания и зону головки. Естественно, что с точки зрения такого технологического параметра, как производительность все эти зоны взаимосвязаны — сколько резиновой смеси будет взято в загрузочной воронке, столько ее, пройдя через зоны пластикации и нагнетания, попадет и в головку. На первый взгляд, определяющей работоспособ-ность машины в целом здесь выступает зона питания. И это во многих случаях так и есть. С другой стороны, пропускная способность и самой головки и работоспособность червяка в других зонах могут сдерживать работоспособность червяка в зоне питания. Например, если на машину поставить головку высокого сопротивления, то производительность машины будет невелика или по крайней мере намного меньше возможностей, заложенных в машине, т. е. конструкцией червяка, цилиндра и загрузочной воронки. Отсюда следует необходимость приведения в соответствие головки и машины, а в самой машине — рабочих зон. Теоретический анализ работы машины и производственный опыт позволяют найти оптимальное решение конструкций отдельных ее узлов и деталей и в целом машины. [c.184] Теоретическое решение любой задачи по переработке резиновой смеси предполагает знание трех групп параметров геометрических очертаний зоны деформации, скоростного режима переработки и свойств резиновой смеси. Под свойствами резиновой смеси подразумеваются такие ее физико-механические показатели, как текучесть, жесткость, теплопроводность, теплоемкость, коэффициент внутреннего и внешнего трения и др. Все эти показатели зависят от состава резиновой смеси, состав же смеси определяется назначением детали, а ассортимент деталей чрезвычайно велик. С другой стороны, величина показателей и даже свойства сильно зависят от температуры и скорости деформирования. Например, при холодном питании червячной машины резиновая смесь в зоне питания в большей степени проявляет упругие свойства, может рассматриваться как твердое тело, а в зоне нагнетания в большей степени проявляются текучие свойства, и здесь она может уподобляться высоковязкой жидкости. Естественно, что в средней зоне (зоне пластикации) имеет место переход резиновой смеси из твердо-упругого эластичного состояния в вязко-текучее состояние. [c.184] По этой причине работоспособность машины в противоположных зонах зависит от разных свойств резиновой смеси и при конструировании каждой зоны должны учитываться свойства резиновой смеси. В зоне питания на производительность оказывает большое влияние коэффициент трения резиновой смеси по металлу червяка и цилиндра. Чем меньше коэффициент трения резиновой смеси по поверхности червяка и выше по поверхности цилиндра, тем выше подающая способность червяка. Коэффициент же трения зависит от состояния поверхности, температуры, давления, скорости скольжения. С целью повышения подающей способности червяка в зоне питания его поверхность обрабатывают до зеркального состояния, а поверхность цилиндра делают шероховатой. Иногда на внутренней поверхности цилиндра делают продольные канавки для уменьшения проскальзывания резиновой смеси. Охлаждение червяка также способствует лучшему проскальзыванию смеси вдоль винтовой канавки. Форму винтового гребня червяка выполняют с наклонной стенкой, это способствует затягиванию резиновой смеси в зазор между червяком и стенкой цилиндра, здесь повышается давление и усиливается сцепление смеси с поверхностью цилиндра. [c.184] В зоне нагнетания червячная машина по сути дела работает как винтовой насос. Резиновая смесь, прилипая к поверхности червяка и цилиндра, деформируется необратимым образом и ведет себя как жидкость, нагнетаемая червяком в головку и проходящая по каналам профилирующего инструмента. [c.184] Все это затрудняет получение простых и надежных выражений для расчета технологических параметров путем математического моделирования работы червячной машины. [c.185] Ниже будут изложены фрагменты так называемой гидродинамической теории работы червячной машины. Основы этой теории были разработаны еще в 1953 г. в серии работ американских ученых Карлея, Маллоука и Мак-Келви. С тех пор по теории работы одночервячных машин (экструдеров) было опубликовано много трудов, и с результатами исследований можно ознакомиться в монографиях Э. Бернхардта, Д. М. Мак-Келви, Р. В, Торнера и др. [c.185] Сопротивление головок. Форма и геометрические размеры каналов головки и профилирующего инструмента выбираются с учетом размеров машины, а также формы и размеров поперечного сечения изделия или полуфабриката, получаемого на червячной машине, и в конечном счете определяют сопротивление головок течению перерабатываемого материала. Учитывая сложную конфигурацию каналов в реальных головках червячных машин, при теоретическом определении общего сопротивления головок прибегают к методу приближенного расчета, основанному на замене реальных каналов упрощенными моделями, для которых известны аналитические решения. Гидродинамический подход к решению задач о течении той или иной среды по каналам позволяет найти зависимость между объемным расходом и давлением. [c.185] Зависимость Fp от отношения высоты щелевого канала к его ширине показана на рис. 9.9. [c.187] Здесь 2 1 2/1а и представляют собой высоты щелевого диффузора в начале и конце. [c.187] Численные значения форм-факторов в зависимости от отношения Л/ш приведена на рис. 9.10. Рабочая характеристику червячной машины. [c.187] Эффективность работы машины достигает наивысшего уровня в том случае, когда вся механическая энергия, подведенная к червяку, переходит в тепловую и идет на повышение теплосодержания материала. При подобных условиях говорят, что машина работает в адиабатическом режиме. Обогрев цилиндра и головки осуществляется при этом лишь с целью компенсации потерь теплоты в окружающую среду. [c.189] Если количество энергии, необходимое для привода червяка, превышает количество энергии, необходимое для доведения материала до заданного температурного уровня, требуется применять охлаждение и цилиндра и червяка. Эффективность работы червячной машины (с точки зрения энергозатрат) в этом случае понижается. [c.189] Коэффициент полезного действия червячной машины, выражаемый отношением т] = м/(2дв + н). как правило, невелик и составляет примерно 0,2— 0,3 для машин холодного питания и- , 1—0,2 и даже меньше для машин теплого питания. [c.189] Вернуться к основной статье