固体输送理论讲义.docx
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固体输送理论讲义
固体输送理论
讲述人:
王庆江其他成员:
杨德森宋植林孙静
导论
•根据挤岀机操作参数和被挤岀的物料的性能的不同可把挤岀过程分为三个阶段,即:
固体输送段、熔融段、和熔体输送段,相应的发展出固体输送理论、熔融理论和熔体输送理论这三种经典理论。
•这次我们讲述的是固体输送理论。
•在大多数情况下,物料是以散粒体的形式从料斗进入第一个螺槽,并以非塞流的形式向前运动的。
随着物料的运动,系统压力逐渐增高,散粒体逐渐被压实。
最后,非塞流输送转变成塞流输送。
•我们介绍的是经典的Darnell-Mol塞流理论,该理论是建立在固体摩擦机理基础之上的
1・塞流固体输送理论的基本内容
★塞流固体输送理论的流率及压力分布
塞流固体输送理论的能量消耗及分布螺槽中固相的温升
2.研究塞流理论的意义
•①塞流占据着固体输送段长度的绝大部分;
•②固体输送量影响挤出产量;
•③影响固体输送过程的因素很多。
通过运动分析、受力分析解出固体输送量的表达式。
•3.螺杆几何参数
•。
匕一螺杆外径/?
一螺杆转速
•e—螺棱的法向宽H1—加料段螺槽深
•W—螺槽宽度
・①b—按螺杆外径计算的螺纹升角
•Ds—螺杆根径e—牵引角
•注意三个不同的D及其转换关系,w?
e,O亦有此问题。
D=Ds+H1=Db-H1
4•基本假设
(1)从料斗加入的粒料或粉料,在固体输送段中已被压实成密实的无内形变的固体塞,忽略其密度的变化;
(2)固体塞与螺槽底面、两个侧面和机筒内表面同时紧密地接触;
(3)固体塞上的压力p是沿螺槽流道距离z的函数;
(4)摩擦因数是一个常数,符合库仑定律;
(5)螺槽中物料重力比其它力小得多,因此可忽略不计。
但是,在料斗下面螺杆螺纹的开始处,由万有引力造成的物料静压力是不能忽略的。
(6)螺槽为矩形,螺纹圆角半径不计,螺杆和机筒之间的间隙亦忽略不计,加料段螺槽深度不变
固体输送的体积流率Qs=VA
先求v
tan°b
V
tan。
tan&tan0b
tan&+1an0b
tan&tan©、
=7rDbn亠
tan&+1an0b
再求出A
兀(A一HJ
懾—氏)=4叫-日1)
使螺纹头数加=1,得
W
A=7uH^~H^WTe
于是得到固体输送生产率2为:
•Qs=f(几何参数,工艺参数,0)
•运动分析的结果是:
仅余一个未知量e待求
6•受力分析
F>
6.1微元体所受的力
微元和机筒内表面的摩擦力
—/MdZb®5)
fb物料、机筒间的摩擦因数,p压力微元前后的物料对微元的正压力
代—笃二耳屁2-H.wPi
=+d^)-HyVpx=H.Wdp(6-6)
螺棱侧面对微元之正压力
F&=pH】(近(6-7)
F7=pH.dz+Fd(6-8)
Fd=F7-F8(6-9)
(6-10)
(6-11)
(6-12)
螺棱侧面与微元间之摩擦力
二fgH应+FJF4=fsFs=fspHxdzF3+F,=2pH^s+Fdfs螺槽底面与微元间之摩擦力
F5=fspWsdzs
fs物料、螺杆间的摩擦因数
6.2沿轴向、切向分解力轴向工好L=ma—O
F1L+(你_^2)L~(^7_代)L+fL+耳L+作L=0(6-13)
(6-14)
切向2>"工皿亠0
%
血二/b〃%dZbsinO
P\e=fbPwbd^cos&
F6-F2
(件—爲”二HiW^sinG)
(F6-F2)e=耳闷pcos@>
2
~^2)0~~(^7_伦)6#_心#_捡#_冬寸=0
(巧—以)
(F1-F8)L=Fdcos^
(场-代)e=^sin©
(场+耳)
(耳+爲)—2fsPH^sin^+Fdfssin$
(F3+爲)°=2£pH]dNcos/+Fdfscos0
F5L=fspWsdzssin札
F50=fspWsdzscosA
将上述各项分别带入6-136-14得
坊l+(佗—的)L_(为_4)l+3l+伤l+血=°
斥,向后F3(无Fd),F4,向后F5,向后
+H^Wdpsin一厲(co妙-fssin0)=0
F6-F2,向后F7-F&向前F3的Fd部分,向后
令Ai=/bWbsin0+2fsHxsin札+成叹sin札Ai=HyVsin$
A】=f(摩擦因数,几何参数,9)
A9=f(几何参数,)
刃%二工好•必=0
斤e丁_(你-Oe丁_(竹-傀)e3_心伤e丁_你6寸二0
DD
pqdZb(人%cos。
一2£耳莎singcot。
一f^Vs=singcot@)
"b»b
①向上F3(无Fd),F4,向下F5,向下
-H^VDcos(f)dp-FdD(sin(fi+fscos0)=0
令B、——sin0^cotQ
F6-F2,向下F7-F8,向卫F3的Fd部分,向下
=(sin/+厶cos/)
Db
几何参数,0)
B?
=f(几何参数,)
由(A),(B)两试得
阻力向上的力
Aipdzb+A2dp_Bipdzb-B2dpcos©-fssin”-^-(sin(|)+/scos©)
Db
推力向下的力
sin©+/cos©cos(|)-^sin(|)
cos0=7^sin0+2—-^
%人I
D
cot$sin(|)b
(
K+21^cot(|)ssin(|)b
v2—
+-^-•邑•丄(K+-^cot0)sin0In—%ZADbp{
改写(6-16)得cos6二Ksin6+M
6-16
6-17
M=f(几何参数,摩擦因数,压力)解岀sinB得
sin。
=
J1+k2_m2—KM
l+K?
6-18
图解式(6-18)得
由式还可得
P2=P\exp
6-19
若考虑螺槽中压力的各相异性系数
若令螺槽方向压力为P
则作用在机筒内表面、螺槽底面和螺纹侧面的压力分别为Pb,Ps,Pf
且Pb=Kb*P
Ps=Ks*P
Pf=Kf*P
7•关于基本方程的讨论
7.1牵引角e
7.1.1由式6-16,6-17知
KJ(轴向推力门->sine?
cosOJt盯
MJ(摩擦J,压力增长J)—cos0;->eT
7.1.20=0°—Qs=O
7.1.3由式6-16/y=0Qs最大,此时M=0,贝!
|
cosO=Ksin0+M
由式6-15於=0—
于是最大固体输送量
2W
2smax=71Db^Hi(Db—HJsin0bCos0b6-20
W+e
7.2.摩擦因数
Qs=f(几何参数,工艺参数,0)
7.2.1由6・16、6-17
於I—mI—et〜螺杆表面光滑
t-m!
-et-机筒内表面粗糙?
在切向,伪应t在轴向,伪应I
通过摩擦因数的影响提高固体输送能力的措施:
使螺杆表面光滑
机筒内壁开纵向沟槽
内摩擦约5倍于外摩擦,使伪切向
但仍保持机筒内表面光滑
7.2.2摩擦因数与温度有关螺杆通水冷却fsJ
7.3螺纹升角
max
=0
加=45。
实际上c|)b=17°-20°
通常使B(S)=Db,则Ob二17。
407
8•基本要求
掌握固体输送公式推导,各公式中各项的来源和意义
会根据主要公式及其涵义分析影响因素,得岀结论理解公式及推导过程的物理意义
That,sall!
Thankyou!
人有了知识,就会具备各种分析能力,
I明辨是非的能力。
所以我们要勤恳读书,广泛阅读,古人说“书中自有黄金屋。
”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识,
培养逻辑思维能力;
通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏;
培养文学情趣;
通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自I有许多书籍还能培养我们的道德情操,
青神丿j
鼓舞我们前进。
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