ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы экструзии из "Экструзия пластических масс" Поток вязкого материала в винтовом канале червяка складывается из трех отдельных потоков вынужденного, под давлением и потока утечки. [c.27] Вынужденный поток обусловлен адгезией расплава одновременно к неподвижной стенке цилиндра и к вращающемуся червяку. На рис. 10, а показана в упрощенном виде картина распределения скорости движения расплава, вызванного движением червяка относительно цилиндра. Если бы в канале червяка существовал только этот поток, то график распределения скоростей представлял собой примерно прямую линию. Тогда, если движущаяся поверхность имеет скорость V, средняя скорость движения материала равна У/2. [c.27] Поток под давлением возникает тогда, когда на выходном конце экструдера имеется сопротивление в виде головки, клапана, решетки или фильтрующей сетки, благодаря которому создается градиент давления в винтовом канале. По мере продвижения материала к головке давление возрастает и создается впечатление, что существует поток, движущийся по винтовому каналу в обратном направлении, хотя, как будет показано в даль-нейшем , подобного потока в действительности нет. График скоростей этого потока представлен на рис. 10, б. [c.27] Общий поток в винтовом канале является результирующим вынужденного и потока под давлением, а его скорость определяется алгебраическим сложением скоростей двух потоков. На рис. 10, в изображен результирующий график скоростей в плоскости, проходящей через ось Канала. Таким образом, движение каждой отдельной частицы материала весьма сложно. [c.27] В результате изучения такой модели был получен ряд приближенных зависимостей. [c.29] Жидкости, для которых справедлива эта закономерность, называются ньютоновскими. Существуют и другие закономерности течения расплава различных полимерных материалов, приведенные ниже. Так, например, если температура в каждой точке зависит от положения точки, то величина вязкости т) также зависит от этого пололсения, т. е. от координат х, у, г (рис. 12). [c.29] Первый член уравнения (4) обусловливается движением верхней плоскости и соответствует вынужденному потоку, второй — потоку под давлением. [c.30] Решение этого уравнения находят при условиях, выражающих величину V в точках на границах канала. Задача, как и прежде, заключается в определении характера течения расплава в канале прямоугольного сечения с высотой /г и шириной со, причем скорость на поверхности цилиндра экструдера равна V. [c.31] Уравнение скорости состоит из двух частей, соответствующих потоку под давлением Vp и выпужденному потоку Ух)-. [c.31] Полученные уравнения течения вязкой несжимаемой л идкости между двумя параллельными плоскостями применимы для течения расплава в винтовом канале червяка. Действительно, если винтовой канал червяка представить развернутым в плоскости, причем поверхность червяка оставить неподвижной, а поверхность цилиндра передвигать со скоростью, равной линейной скорости червяка, то относительное движение будет таким же, как в экструдере с неподвижным цилиндром и вращающимся червяком. [c.32] Первый член (вынужденный поток) уравнения (15) не содержит вязкости т) и прямо пропорционален скорости червяка N. Второй член (поток под давлением) зависит от вязкости т] и глубины канала h. [c.33] Первый член этого уравнения характеризует вынужденный поток и поток ПОД давлением, а второй, значение которого мало по сравнению с первым, поток утечки. [c.35] Необходимо принять в расчет и кривизну канала, введя в уравнение производительности коэффициент кривизны канала. М. Л. Буй (фирма Дюпон ) вывел коэффициент кривизны канала для вынужденного потока и потока под давлением при углах нарезки, наиболее часто применяющихся на практике. [c.36] Частичное заполнение канала червяка, встречающееся, например, в экструдерах с вакуум-отсосом, также заметно влияет на вынужденный поток и производительность. Тем не менее в некоторых случаях производительность при частично заполненном канале может быть больше, чем когда он заполнен целиком. [c.36] В литературе имеются указания на то, что допущение о справедливости закона Ньютона для течения ряда расплавов приводит к значительным ошибкам. Однако Мор, Клапп и Старра , применяя в своей работе экструдер с прозрачным цилиндром, показали, что ошибка, возникающая из-за этого допущения, не столь уж велика. [c.36] Таким образом, тангенс угла наклона характеристик червяка прямо пропорционален кубу глубины нарезки, квадрату синуса угла нарезки и обратно пропорционален эффективной длине червяка. Следовательно, даже небольшие изменения глубины и угла нарезки сильно влияют на наклон характеристики червяка. [c.37] Ряд прямых линий, соответствующих Д], 3,- проходящих через начало координат на рис. 14, представляют собой графическую интерпретацию уравнения (24). Точки пересечения этих линий с характеристиками червяка являются рабочими точками для данных червяка и головки. [c.37] Форма и положение рабочей области зависят от конструкции червяка. Сравнение теоретических диаграмм с графиками, построенными по экспериментальным дан-ным свидетельствует о близком совпадении результатов, за исключением работы в области высоких скоростей червяков с плавно убывающей глубиной нарезки. [c.39] Материал, загруженный в экструдер в виде гранул, чешуек или порошка, уплотняется, и монолитная масса перемещается по винтовому каналу, как цробка. В этой пробке деформация сдвига отсутствует до тех пор, пока температура материала не достигнет точки плавления. Таким образом, в первоначальной стадии, когда материал нагревается в твердом состоянии, движение пробки подчиняется классическим законам трения. Рассматривая движение материала в зоне загрузки с этой точки зрения, можно получить соотношения, позволяющие определить давление в любой точке вдоль оси червяка. [c.39] Вернуться к основной статье