Bagaimana untuk beralih dari minikomputer ke kerangka utama? Kemajuan penyelidikan mengenai teori penguatan yang serupa bagi penyemperit skru

Penyemperit skru berterusan mempunyai tahap fleksibiliti dan automasi yang tinggi. Penggunaan pemprosesan penyemperitan semasa pemprosesan polimer dengan berkesan boleh mengurangkan kos pemprosesan, meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan pelepasan sisa.

Walaupun penyemperit sedia ada boleh mengatasi pencairan dan pencampuran bahan semasa dalam skru, dengan tahap perindustrian yang semakin meningkat, kecekapan keluarannya yang rendah tidak lagi dapat memenuhi keperluan industri masa depan. Untuk meningkatkan lagi kecekapan pemprosesan polimer, reka bentuk penyemperit berskala besar adalah mendesak.

Walau bagaimanapun, jika anda secara langsung mereka bentuk peralatan berskala besar, anda akan menghadapi masalah seperti pembaziran sumber kerana pengalaman reka bentuk yang tidak mencukupi. Oleh itu, penyelidikan teori skala-up mengenai peralatan penyemperitan skru telah menjadi sangat penting.

Teori amplifikasi persamaan ialah kumpulan nombor tanpa dimensi yang mewakili parameter yang berkaitan dengan fenomena tertentu dalam sistem. Apabila fenomena dalam dua sistem adalah serupa, terdapat juga persamaan tertentu antara parameter yang berkaitan. Persamaan ini boleh membentuk kumpulan Nombor tanpa dimensi, iaitu kriteria persamaan ialah nilai tetap. Bermula daripada teorem persamaan, menggunakan kesimpulan empirikal yang dibuat dalam peralatan berskala kecil kepada peralatan pengeluaran berskala besar boleh memastikan bahawa kumpulan tanpa dimensi yang dihasilkan dalam peralatan berskala kecil dan besar adalah sama, dengan itu mengekalkan bentuk penyelesaian tanpa dimensi kepada pelbagai persamaan yang konsisten. Berubah. Untuk reka bentuk struktur skru penyemperit skru berkembar besar, teori penguatan penyemperit yang serupa boleh digunakan. Teori ini boleh bermula dari perspektif persamaan geometri dan menyediakan platform untuk reka bentuk melalui kajian pemodelan parametrik. Penggunaan kaedah reka bentuk ini boleh mengelakkan pemodelan berulang, menjimatkan masa reka bentuk, dan dengan itu meningkatkan kecekapan pengeluaran dan kualiti pengeluaran.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidikan mengenai struktur penyemperit kecil telah dibincangkan secara meluas, tetapi penyelidikan mengenai penyemperit besar masih dalam peringkat penerokaan. Melalui penyelidikan mendalam tentang parameter geometri dan penguatan indeks prestasi model eksperimen, ia boleh menyediakan asas teori untuk pembangunan penyemperit skru berskala besar, dengan itu meningkatkan kualiti reka bentuk dan kadar kejayaan. Artikel ini bertujuan untuk memperkenalkan kerja semasa dan kemajuan dalam bidang ini daripada teori amplifikasi serupa yang digunakan untuk penyemperit skru berkembar.

Extruder skru berkembar teori penguatan yang serupa

Penyemperit skru berkembar mempunyai prestasi pencampuran yang lebih baik daripada penyemperit skru tunggal. Selepas penyelidikan saintifik mengenai teori penguatan yang serupa bagi penyemperit skru tunggal, mereka mengembangkannya kepada penyemperit skru berkembar. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, di bawah premis mengekalkan sudut heliks (φ) tidak berubah, skru berkembar dibuka untuk mendapatkan hubungan diameter antara skru berkembar dan skru tunggal, seperti ditunjukkan dalam Persamaan (1). Dengan mengabaikan pengaruh kawasan jerat (ψ sudut jerat adalah lebih kurang 0), kebolehlaksanaan penghampiran skru berkembar kepada satu skru digambarkan lebih lanjut.

Rajah 2 Gambar rajah serupa skru berkembar kira-kira setara saluran aliran satu skru

Kajian prestasi pencampuran dan keselamatan penyemperit skru berkembar adalah faktor penting untuk reka bentuk penyemperit yang berjaya. Ia adalah perlu untuk menentukan kriteria penguatan untuk parameter utama dan mengkaji kesan yang dikuatkan berdasarkan pengiraan berangka. Dalam penyemperit skru berkembar, bahan tersebut mempunyai bahagian yang terisi separa dan bahagian yang terisi sepenuhnya. Teori amplifikasi serupa yang digunakan untuk penyemperit skru tunggal digunakan untuk penyemperit skru berkembar dengan bahagian yang diisi sepenuhnya. Walau bagaimanapun, apabila permintaan untuk penyemperit bancuhan teragih dan penyemperit skru berkembar devolatilisasi meningkat, teori skala yang serupa mula muncul untuk penyemperit skru berkembar bukan berjerat yang memenuhi sebahagian kawasan saluran. Memandangkan tahap pengisian penyemperit skru berkembar adalah penunjuk penting kapasiti penyampaian skru, kriteria penguatan skru berkembar boleh dibahagikan lagi mengikut darjah pengisian berbeza saluran aliran penyemperit skru berkembar.

01Teori penguatan yang serupa bagi pengisian saluran aliran lengkap

Saluran aliran penuh sepenuhnya bermakna bahan diisi sepenuhnya dalam saluran aliran tanpa sebarang jurang. Para penyelidik mendapati bahawa panjang bahagian penyemperit yang diisi sepenuhnya mempunyai kesan yang ketara ke atas masa kediaman dan penggunaan kuasa bahan tersemperit cair dalam penyemperit. Apabila saluran aliran diisi sepenuhnya, sifat bahan lebih stabil daripada apabila skru tidak diisi sepenuhnya. Hanya apabila skru terisi sepenuhnya, ketekalan, kualiti dan keluaran produk tersemperit boleh dijamin. Oleh itu, perbincangan sarjana semasa mengenai teori serupa penyemperit skru berkembar pada asasnya menganggap bahawa saluran aliran telah diisi sepenuhnya.

Li Ao membuat perbandingan komprehensif kaedah penguatan yang serupa untuk mengisi saluran aliran sepenuhnya, dan mencadangkan untuk menggunakan kaedah penguatan pada penyemperit skru tunggal kepada penyemperit skru berkembar, meletakkan asas teori untuk transformasi mesin besar skru berkembar. . Berzin et al. percaya bahawa pekali pemindahan haba dalam penyemperit terisi penuh adalah sangat kritikal. Apabila nisbah permukaan kepada isipadu berkurangan dengan diameter, kadar pemindahan haba penyemperit juga akan berkurangan. Oleh itu, skru sering ditakrifkan sebagai adiabatik dalam proses pengiraan simulasi. nyatakan, menggunakan suhu cair sebagai salah satu kriteria penilaian. Oleh kerana proses penyemperitan dihadkan oleh pemindahan haba, suhu cair yang diperlukan dalam bahagian penghantaran cair tidak mudah dicapai. Oleh itu, eksperimen dan pemodelan tambahan mungkin diperlukan apabila menggunakan amplifikasi pemindahan haba. Matic' menjalankan perbandingan eksperimen kaedah penguatan serupa pemindahan haba dan kaedah penguatan serupa tenaga dan mendapati suhu lebur di kawasan terisi separa adalah lebih rendah dan masa tinggal sebelum dan selepas penguatan di kawasan terisi penuh adalah serupa, menunjukkan bahawa kedua-dua kaedah amplifikasi lebih sesuai untuk aliran terisi penuh. Dalam terowong, prestasi pencampuran di dalam extruder adalah lebih baik pada masa ini. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, masa tinggal dan taburan suhu cair di bawah proses yang berbeza telah diterokai, dan didapati bahawa masa tinggal dan suhu cair dalam saluran aliran yang diisi sepenuhnya mempunyai trend perubahan yang sama, dan suhu lebur yang diperkuatkan dan masa tinggal. menjadi lebih luas, menunjukkan bahawa Kualiti produk yang dihasilkan selepas amplifikasi adalah serupa dengan model rujukan, yang menyelesaikan masalah penguraian produk yang dikuatkan. Nakatani percaya bahawa indeks adiabatik dan indeks bukan Newtonian menentukan keadaan penyemperit dan sifat polimer. Beliau mencadangkan imbangan terma penguatan serupa menggunakan indeks penguatan keluaran sebagai pembolehubah utama, dan mengesahkan kebolehlaksanaan kaedah ini melalui suhu cair yang konsisten.

Rajah 3 Perbandingan antara suhu cair dan masa kediaman tempatan sebelum dan selepas penskalaan extruder

Penyemperit skru berkembar mempunyai fungsi pencampuran yang baik, dan kesan pencampuran bahan dalam penyemperit skru berkembar perlu diberi perhatian selepas penguatan. Qu Wenbin menggunakan kaedah penguatan persamaan bancuhan untuk membesarkan reka bentuk elemen skru dalam bahagian adunan penyemperit. Dia menganalisis prestasi pencampuran konfigurasi skru yang berbeza dalam saluran aliran yang diisi sepenuhnya dan membuktikan bahawa penguatan penyemperit skru adalah berdasarkan persamaan geometri struktur skru. Kelakuan seksual. Chen mencadangkan bahawa kualiti extrudat ditentukan oleh parameter seperti parameter geometri, tenaga khusus, taburan masa kediaman, suhu dan tekanan, dan parameter ini menentukan taburan pencampuran semasa proses penyemperitan. Juan membangun dan menguji kebolehlaksanaan peraturan penguatan nisbah geometri yang serupa menggunakan penyemperit skru berkembar dengan diameter berbeza. Beliau mendapati bahawa parameter proses asas, kadar aliran bahan dan kelajuan skru mempunyai kesan yang sangat sedikit terhadap sifat bahan, manakala konfigurasi skru mempunyai kesan yang lebih besar. Penyelidikan di atas menunjukkan bahawa berdasarkan penentuan konfigurasi skru, penguatan persamaan geometri boleh menghasilkan output dan memenuhi keperluan pencampuran berterusan, tetapi ia mempunyai perubahan suhu yang berbeza. Oleh itu, aplikasi komprehensif pelbagai kaedah penguatan yang serupa dapat menyelesaikan masalah dengan lebih baik.

Premis untuk penggunaan menyeluruh pelbagai kaedah penguatan yang serupa adalah untuk menentukan persamaan geometri bagi konfigurasi skru dan gabungan tong. Kemudian, berdasarkan tujuan menguatkan output dalam industri skru berkembar, penguatan volum yang serupa dilakukan, dan akhirnya kelajuan skru mesin kecil dikira secara terbalik untuk menentukan mesin besar. Kelajuan skru, simulasi medan aliran digunakan untuk menilai keselamatan penguatan dan prestasi pencampuran. Dong Zhonghua memperoleh teori penguatan yang menggabungkan pelbagai kaedah penguatan dengan mengimbangi medan pencampuran dan suhu antara bahan, iaitu imbangan terma komprehensif dan mencampurkan penguatan serupa, dan menggunakannya dalam pengadun siri ZSK. Yue Jinfeng et al. menggunakan kaedah penguatan yang serupa geometri⁃isipadu⁃kadar ricih untuk menjalankan penyelidikan penguatan pada bahagian pemeteran ekzos campuran kerangka utama, dan meneroka keselamatan dan prestasi campuran model yang dikuatkan. Di samping itu, berdasarkan pembesaran serupa penyemperit skru berkembar selari, penyemperit skru berkembar kon juga telah dikaji dan dibincangkan dalam hal ini. Langhorst menjalankan simulasi yang berbeza dan penguatan yang serupa bagi setiap bahagian fungsian struktur khas penyemperit skru berkembar berputar balas kon. Yin Qingzhen meringkaskan parameter yang berkaitan ke dalam bentuk pemalar tidak berdimensi, dan mereka bentuk dan membesarkan bahagian berfungsi setiap bahagian penyemperit skru berkembar kon, menyediakan syarat untuk operasi yang stabil bagi penyemperit yang diperbesarkan. Chen Simeng menggunakan kaedah elemen mikro untuk mendiskrisikan penyemperit skru berkembar kon untuk bahan bertenaga, mewujudkan teori penguatan yang sepadan untuk bahagian fungsi yang berbeza, dan membuat pembetulan. Ringkasnya, kaedah penguatan serupa konvensional boleh menguatkan parameter khusus bahagian fungsi bebas, tetapi masih terdapat kekurangan dalam penguatan keseluruhan penyemperit skru. Kaedah penguatan serupa yang dioptimumkan boleh digunakan untuk menggabungkan ciri-ciri bahagian berfungsi yang berbeza. Pengeluaran Sebenar. Pada masa yang sama, kaedah pengesahan penting untuk menggunakan reka bentuk eksperimen ortogon untuk mengimbangi dan menilai parameter berbeza secara menyeluruh semasa proses pembetulan untuk mengesahkan kebolehlaksanaan penguatan yang serupa dan mengoptimumkan tahap parameter model penguatan.

02 Teori penguatan persamaan pengisian saluran aliran separa

Dalam pemprosesan penyemperit skru sebenar, bahan hanya boleh mengisi sebahagian daripada saluran aliran, tetapi tidak dapat mengisi keseluruhan saluran aliran sepenuhnya. Kerumitan proses pengisian saluran aliran separa jauh lebih besar daripada aliran fasa tunggal apabila saluran aliran diisi sepenuhnya. Apabila saluran aliran diisi sebahagian, kadar aliran dan tegasan ricih bahan cair akan meningkat, menjadikan proses penyemperitan lebih rumit.

Berdasarkan ciri-ciri pengisian separa dalam bahagian penghantaran cair bagi penyemperit skru berkembar berputar bersama, MEIJER membincangkan kedalaman saluran, penguatan aliran laminar yang serupa, dan penguatan pemindahan haba yang serupa, dalam kes pengisian separa atau perubahan kelikatan. semasa proses penyemperitan ( Keadaan bukan isoterma, bukan Newtonian), terdapat kebocoran aliran yang serius. Ganzeveld menegaskan bahawa kadar aliran kebocoran adalah berkaitan dengan tahap pengisian ruang dalam zon suapan. Dalam kes pengisian separa, apabila bilangan ruang yang diisi penuh berkurangan, kadar aliran kebocoran terjejas, dan indeks penguatan pengeluaran akan berkurangan. Fukuda et al. menjalankan ujian aliran rintangan pada elemen penyampai yang diperbesarkan secara berkadar dan blok menguli, dan mencadangkan penguatan aliran rintangan peratusan yang serupa untuk menguatkan kadar aliran dengan mengekalkan aliran rintangan peratusan unsur yang ditentukan tetap.

Memandangkan pelbagai kaedah skala yang serupa untuk pengisian lengkap penyemperit skru telah dicadangkan, ramai penyelidik telah mula mengkaji sama ada kaedah ini boleh digunakan dalam saluran aliran yang diisi separa. Bigio et al. percaya bahawa jika tahap pengisian separa dan kadar pencampuran penyemperit skru berkembar kekal malar, maka kaedah skala yang serupa yang digunakan untuk mengisi lengkap akan sama berkesan untuk saluran yang diisi separa. Dalam skala yang sama yang dicadangkan di bawah premis pengisian lengkap, geometri skru mempunyai pengaruh yang ketara ke atas pencampuran dan aliran yang dibangunkan dalam penyemperit skru berkembar. Pengering et al. mencadangkan teori penguatan persamaan isipadu apabila skru kebanyakannya diisi. Penguatan persamaan volum hanya mempertimbangkan isipadu bebas keseluruhan panjang skru dan mengekalkan kepenuhan yang sama. Menggunakan kadar aliran volum sebagai pembolehubah tunggal, indeks parameter penguatan adalah sama seperti di bawah pengisian lengkap. Kaedah penguatan persamaan campuran adalah serupa. Haser membuktikan bahawa penguatan proses penyemperitan geometri yang berbeza boleh dicapai berdasarkan penguatan persamaan volum, dan trend parameter penguatan adalah konsisten. Dapat disimpulkan bahawa kaedah penguatan yang terpakai untuk mengisi sebahagian saluran aliran penyemperit skru berkembar kebanyakannya diperoleh daripada mengisi saluran aliran sepenuhnya. Jadual 2 menunjukkan kaedah penguatan serupa yang biasa digunakan untuk penyemperit skru berkembar.

Jadual 2 Ciri-ciri kaedah penguatan serupa yang biasa digunakan untuk skru berkembar

permohonan

Pada asas teori, sebilangan besar penyelidik telah menggunakan teori amplifikasi persamaan dalam pengeluaran sebenar. Penyelidikan awal digunakan untuk membandingkan kaedah penguatan serupa yang berbeza. Chung menjalankan pengesahan eksperimen pada jenis penyemperit skru tunggal yang sama untuk penguatan persamaan sejagat, penguatan serupa pemindahan haba dan penguatan persamaan geometri, dan mendapati bahawa selepas persamaan geometri Model berskala itu mempunyai output. Wang Jianping menggunakan kaedah "diameter setara" untuk menganalisis tiga kaedah penguatan yang serupa bagi bahagian penyampaian cair dalam penyemperit skru berkembar berputar bersama meshing, dan menggunakan data teknikal skru berkembar besar untuk mendapatkan hasil yang lebih konsisten dengan keadaan sebenar.

Rajah 4(a)~(c) menggambarkan perbandingan output, kuasa dan kelajuan dengan data eksperimen di bawah kaedah penguatan yang berbeza. Didapati bahawa aliran data kaedah penguatan serupa Maddock adalah lebih dekat dengan data eksperimen. Berdasarkan banyak kaedah sedia ada, pasukan Nastaj membangunkan sistem pengoptimuman komputer penyemperitan baharu untuk mengoptimumkan proses berdasarkan model penyemperitan skru global untuk memaksimumkan keluaran penyemperitan dan meminimumkan penggunaan tenaga tertentu. , Rajah 4(d) ialah lengkung bahan dan data proses yang diperoleh dengan mensimulasikan keseluruhan bahagian penyemperit. Tahap pengisian adalah rendah dalam bahagian penghantar pepejal, dan mencapai keadaan terisi penuh selepas katil pepejal hilang. Pada masa ini, turun naik yang jelas dalam tekanan dan suhu berlaku. Mengambil polivinil klorida sebagai contoh, Menge mengesahkan penguatan yang serupa pada suhu cair malar dan kadar ricih malar dalam penyemperit skru berkembar berputar balas. Richter memperoleh taburan saiz zarah zarah pada tahap pengisian yang berbeza melalui kaedah penguatan yang serupa. Menggunakan pengesanan zarah untuk mengesahkan pencampuran selamat dalam saluran aliran pada masa ini merupakan kaedah yang berkesan dan intuitif.

Berdasarkan skala-up yang serupa penyemperit skru, aplikasi skala-up peralatan struktur yang serupa telah muncul secara beransur-ansur. Peralatan seperti penyemperit skru cakera pengisaran, pembancuh dalaman, penapisan skru berkembar, dan pengadun berterusan pemutar berkembar juga telah mula membina aplikasi skala yang serupa. kaedah. He Xiaoling membina model penyemperit skru cakera berdasarkan penguatan persamaan campuran, dan pada masa yang sama mengoptimumkan parameter dengan bantuan eksperimen ortogon dan simulasi berangka. Chen Kejuan et al. menggunakan kriteria kesamaan persamaan geometri dan tegasan ricih maksimum malar dalam teknologi pemprosesan skru untuk mereka bentuk model pengadun dalaman. Hu Dongkui membandingkan fungsi dan struktur penyemperit skru berkembar dan penapis skru berkembar, dan mendapati penapisan skru berkembar dan penyemperit skru berkembar adalah paling serupa secara keseluruhan, dan boleh disahkan melalui eksperimen, sekali gus menjadikan pemahaman yang lebih baik tentang kembar- penyemperit skru. Reka bentuk mesin adalah sangat penting. Gong Shuyun menggunakan kesetaraan tenaga sebagai kriteria untuk mengukur kesan pencampuran, dan mencadangkan proses dan model teori reka bentuk penguatan yang serupa bagi bahagian pencampuran pengadun berterusan dwi-pemutar. Idea penyelidikan kaedah penguatan yang serupa semakin mendapat perhatian dalam industri.

Rajah 4 Analisis perbandingan teori amplifikasi yang serupa dalam pengeluaran sebenar

Kesimpulan

Reka bentuk skala dan penggunaan penyemperit skru yang serupa boleh membantu mengoptimumkan struktur skru, kelajuan dan parameter lain penyemperit dan meningkatkan prestasi penyemperit. Walau bagaimanapun, dengan meringkaskan kriteria skala yang sama untuk penyemperit skru di dalam dan luar negara dalam beberapa tahun kebelakangan ini, boleh didapati bahawa tidak kira kaedah yang digunakan, eksperimen skala adalah berdasarkan memastikan keselamatan dan pencampuran penyemperitan skru.

Walau bagaimanapun, penyemperit skru melibatkan isu seperti penggunaan tenaga, kebocoran, prestasi pencampuran dan keselamatan. Kaedah penguatan serupa yang sedia ada tidak dapat memaksimumkan kelebihannya. Oleh itu, pengoptimuman piawaian persamaan dan faktor penguatan adalah sangat penting. Penyelidikan masa depan harus meneroka lebih lanjut potensi aplikasi teori penguatan persamaan dalam pengoptimuman struktur penyemperit dan parameter proses, dan membangunkan alat dan kaedah praktikal yang sepadan untuk menyediakan penyelesaian yang lebih lengkap untuk pengacuan, reka bentuk dan aplikasi penyemperit besar yang lebih tepat. sokongan teori.