挤出机螺杆的强度分析

发布日期:2017-11-13 10:01:46
摘要:挤出机螺杆作业是一个连续的进程,固体颗粒进入加料口之后,被细密地压实,构成在螺槽上滑动的固体床,固体颗粒与机筒外表的磨擦力的差而发生运动。
挤出机螺杆
 
 
挤出机螺杆是塑料挤出机中挤出部分的核心零件之一,是挤出机的心脏。挤出机螺杆在作业进程中,它的强度该怎样分析呢?接下来请看下面的详细说明!
 
挤出机螺杆作业是一个连续的进程,固体颗粒进入加料口之后,被细密地压实,构成在螺槽上滑动的固体床,固体颗粒与机筒外表的磨擦力的差而发生运动。固体塑料逐步被溶融、塑化及挤出。螺杆的强度或在某一标准螺杆所能接受的最大载荷是设计者最关心的问题。运用有限元剖析能够核算出螺杆在特定载荷下,螺杆体每一点的应力应变散布,能够给设计人员一个定量的应力应变概念,确保设计的一次成功率。
 
1、分析条件
 
现以SJ-150×30A单螺杆挤出机为例进行分析。螺杆与减速箱主轴选用较松的合作衔接。在挤出时,螺杆体在机筒内起浮,作业时其自重可疏忽,强度核算时可视另一端为固定的悬臂梁。
 
螺杆的强度首要包含螺杆的歪曲强度,轴向压强,螺杆的侧向挠曲。
 
SJ-150×30A 挤出机螺杆驱动功率kW,螺杆最高转速75r/min 。
 
螺杆原料:38CrMoAlA。
 
38CrMoAlA  物理特性:σ:980MPa(抗拉 强 度 );σ:800 MPa( 屈 服 强 度 );E:211 722MPa(弹性模量-室温)。
 
依据塑料在挤出机中的三种物理状况的(玻璃态、高弹态、粘流态)改变进程,以及对螺杆各部位的作业要求,通常螺杆分红固体段、熔融段、计量段。因为高分子材料在挤出机中被运送、揉捏、熔融进程中的状况比较复杂,物料的磨擦系数随物料熔融不断改变,螺杆各段所受的扭矩和压力也不好断定。但挤出机作业进程中所运用的动力(电机功率、机头压力等)是已知的。因而,为了核算加载便利,核算进程作如下假定:
 
(1)将三段式作业状况改为两段,即固体段和熔融段;
 
(2)总的电机功率所发生的扭矩平均分配到螺杆的全长,其间固体运送段占总载荷的15%左右,呈三角形布置;
 
(3)假定螺杆不动,载荷完全由阻力引起;
 
(4)全部功率均耗费在物料的运送上,这样核算出来的值最为保存。
 
依据螺杆的作业原理和假定可知:螺杆全长上首要受物料运送进程中的压强P,战胜物料阻力所需的扭矩M,螺杆径向所受的压力P大小持平,方向相反而互相抵消,对P的影响只考虑轴向压强对螺杆的效果。由此引起的螺杆纵向曲折问题可疏忽。因为螺杆作业状况为起浮式,螺杆自重引起的重应力可不计。因而,对螺杆的强度剖析可归结为在压、扭复合力效果下,螺杆各断面的强度核算。
 
2、分析要求
 
经过有限元剖析可求得:螺杆各部的应力、应变。螺杆全长方向上的应力变形量,螺杆根部薄弱环节的应力集中点,螺棱上的应力散布。
 
3、分析类型
 
挤出机螺杆的强度属结构静力剖析。后处理及成果剖析如下:
 
求解结束后,能够看到核算成果的等效云图。核算的最大等效应力为 σ=297.7MPa,螺杆的抗拉强度为σ=980MPa,b由n =σ/σ,可核算n=980/297.7=3.29,此结sbs果满足安全系数3~3.5规模。另外挤出机的功率耗费有很大一部分要耗费到物料的发热上。因而实践耗费在螺杆扭矩上的功率比额定功率要小,所以螺杆是安全的。
 
经过有限元分析,我们具体了解了挤出机螺杆进程中其全长上的应力散布及应力集中点,以为目前Φ150螺杆强度足够,是安全的。另外我们经过本课题剖析能够对螺杆结构方式及各项性能参数进行优化设计,还能够反过来校核挤出机的额定功率是否合理。