双合金螺杆强度计算的原始数据(2)

  由于黏度η是剪切速率γ和料温T的函数，当剪切速率γ增加（即转速n增加）和温度T增加时，黏度η都会下降。试验表明，对聚乙烯来说，黏度η和螺杆转速之间有式（12-5）所示的关系：

 

 

 式12-6中的指数与我们实测的指数正好相等。

 作用在螺杆上的轴向力P由两部分组成。第一部分是由机头压力P作用在螺杆端面所产生的“静”压力P1；第二部分是在挤出时由于动载产生的“动”压力P2，这一部分包括了加料段和计量段中沿螺杆轴向压力梯度产生的附加轴向力，例如固体输送过程推进面作用在微元上的正推力（式3-18），流体输送过程αp/ αx和αp/αz产生的轴向力(图5-2)等等.动载力的计算是比较复杂的,目前还没有一个准确而使用的理论公式来计算这一部分.在大多数情况下都是根据实验的数据来考虑动载部分的影响,令P₂=KP₁,系数K表示了动载部分与静载部分的比值.K=0.125-0.25,即动载部分大约是静载部分的1/8-1/4.

 

 

 根据我们的实验，证明系数K的数值变化幅度很大，从0.48-0.06都有。当螺杆转速增加时，动载部分数值一般都减小，螺杆参数对动载部分也有明显的影响，例如随着螺旋升角ф的减小，动载部分也会增大。

 

 

图12-10 加工LDPE时动载系数K和转速，料温T以及黏度的关系

 目前在设计时一般取K=0.25，因此：

 P=1.25π/4D²p≈D²p   (12-9)

 根据流体动力学理论,当机头关闭时机头压力达到最大值,即:

Pmax=6πη₁L₈n/Htgф   (12-10)

 由式(12-11)可知:机头压力正比于熔料黏度η₁,计量段长度L₃,螺杆直径D和转速n,反比 于螺纹深度H₃的平方以及螺纹升角ф的正切.当然,式(12-10)表达的是在断流状态下的非正常情况,用它来计算是不合适的.根据实测对不同的机头由于熔料的不同机头压力总是在一个范围内变化(表12-6)