挤出机螺杆设计的方法有哪些?
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发布时间：2023-07-27 05:15
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热心网友
时间：2024-11-23 03:16
一般说来，优化设计数学模型中的目标函数，设计变量和约束条件越多，则设计过程和优化过程越复杂，越困难。所以，由前述知，设计一条满足各方面条件的最佳化螺杆是不可能的。于是，人们致力于寻求在预定优化目标下螺杆重要几何参数如螺纹升角、槽深，螺杆与机筒间隙、长径比等的优化设计方法。目前，常用的挤出机螺杆优化设计方法有：简化条件下的数学求极值方法(解析法)，建立在实验基础上的图解法和正交设计法、统计分析法和CAD等。
1解析法
该法使用较早。一般是在单一优化目标(如产量或功率消耗)下对某一设计变量进行最优化设计，其寻优方法即为高等数学中的求极值方法例如，由公式(1)中可以看出，若不考虑压力变化及螺杆摩擦因素f，Q，可达到最大。于是式（1）可写成。
2图解法
当要考虑的设计变量非单一，或设计变量以某种函数关系形式表达时，应用图解法可直观地显示出该参数的最佳值范围。例如，由式(1)知，当其它参数一定时，生产能力与tgф*tgθb/(tgф+tgθb)成正比。若取f。=fb，D=50mm，H=10mm，绘出tgф*tgθb/(tgф+tgθb)与θ的关系曲线如图2所示f当f=0.25-0.50(大多数塑料在此范围内)时，螺纹升角的最佳值范围为17°～20°。因而目前大多数螺秆被设计成螺距等于直径，这时θb=17．66°。
3正交设计法
如前所述，螺杆设计的变量众多，各变量之间又可能存在着某种联系，这些联系有时会十分复杂。在这种情况下，应用实验方法去寻找设计变量的最佳取值范围往往更为有效。但是，若采用常规的实验方法，则需进行上百次基至上千次宴验，费时费力正交设计是按照一定规律(正交表)用最少实验次数寻求最佳实验效果的科学方法。在分析各影响因素的基础上，将每个因素选择需要的水平数按正交表所示的组合原则进行实验对实验结果进行正交分析，既可确定设计参数的最佳值．亦可判断其中的主要因素，以便分析出效果更好的实验方案。
4统计分析法
应用图解法和正交设计法尽管可确定设计参变量的最佳值范围，但不能建立用于指导设计的模型，因此存在一定的局限性。建立在统计理论基础上的回归分析方法则可较好地解决这一问题。具体做法是，根据实验结果，确定螺杆设计参数与挤出工艺，材科性能，工作特性之间的近似定量关系(应用回归分析)，对若系式进行回归效果检验；利用所求得的关系式对挤出过程进行分析和预测，采用图解法或计算机寻求设计的最佳化。追问很详细谢谢
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时间：2024-11-23 03:16
一般说来，优化设计数学模型中的目标函数，设计变量和约束条件越多，则设计过程和优化过程越复杂，越困难。所以，由前述知，设计一条满足各方面条件的最佳化螺杆是不可能的。于是，人们致力于寻求在预定优化目标下螺杆重要几何参数如螺纹升角、槽深，螺杆与机筒间隙、长径比等的优化设计方法。目前，常用的挤出机螺杆优化设计方法有：简化条件下的数学求极值方法(解析法)，建立在实验基础上的图解法和正交设计法、统计分析法和CAD等。
1解析法
该法使用较早。一般是在单一优化目标(如产量或功率消耗)下对某一设计变量进行最优化设计，其寻优方法即为高等数学中的求极值方法例如，由公式(1)中可以看出，若不考虑压力变化及螺杆摩擦因素f，Q，可达到最大。于是式（1）可写成。
2图解法
当要考虑的设计变量非单一，或设计变量以某种函数关系形式表达时，应用图解法可直观地显示出该参数的最佳值范围。例如，由式(1)知，当其它参数一定时，生产能力与tgф*tgθb/(tgф+tgθb)成正比。若取f。=fb，D=50mm，H=10mm，绘出tgф*tgθb/(tgф+tgθb)与θ的关系曲线如图2所示f当f=0.25-0.50(大多数塑料在此范围内)时，螺纹升角的最佳值范围为17°～20°。因而目前大多数螺秆被设计成螺距等于直径，这时θb=17．66°。
3正交设计法
如前所述，螺杆设计的变量众多，各变量之间又可能存在着某种联系，这些联系有时会十分复杂。在这种情况下，应用实验方法去寻找设计变量的最佳取值范围往往更为有效。但是，若采用常规的实验方法，则需进行上百次基至上千次宴验，费时费力正交设计是按照一定规律(正交表)用最少实验次数寻求最佳实验效果的科学方法。在分析各影响因素的基础上，将每个因素选择需要的水平数按正交表所示的组合原则进行实验对实验结果进行正交分析，既可确定设计参数的最佳值．亦可判断其中的主要因素，以便分析出效果更好的实验方案。
4统计分析法
应用图解法和正交设计法尽管可确定设计参变量的最佳值范围，但不能建立用于指导设计的模型，因此存在一定的局限性。建立在统计理论基础上的回归分析方法则可较好地解决这一问题。具体做法是，根据实验结果，确定螺杆设计参数与挤出工艺，材科性能，工作特性之间的近似定量关系(应用回归分析)，对若系式进行回归效果检验；利用所求得的关系式对挤出过程进行分析和预测，采用图解法或计算机寻求设计的最佳化。
