Проектирование червячного экструдера. Выбор основных геометрических параметров машины в зависимости от перерабатываемого материала и вида изделия в соответствии с требуемой производительностью процесса, страница 5

В итоге получим эквивалентные напряжения:

- условие прочности при изгибе выполняется.

2.2 Проверка червяка на гибкость

Проверка червяка на гибкость представляет собой расчет на продольно-поперечный изгиб с учетом осевого усилия P и силы веса червяка q.

Прежде всего определяем величину осевого усилия, при котором  консольный стержень еще не теряет устойчивости:

 

E=2,1*10¹¹(МПа) – модуль упругости для стали.

Момент инерции сечения червяка:

μ- коэффициент защемления консоли (учитывая характер закрепления червяка в подшипниковом узле, считаем ).

При выборе значения коэффициента защемления консоли следует учесть: назначение не бесспорно, поскольку наличие в зазоре между червяком и цилиндром вязко-упругой полимерной жидкости позволяет достаточно обоснованно считать, что червяк аналогичен консоли с подшипником в точке нагружения, а в этом случае .

L=640(мм) - длина консоли.

P=34534(Н) 

Т.к , определим прогиб f от действия силы q по формуле:

где:

В итоге

Условие жесткости  выполняется

2.3 Расчет материального цилиндра

Поскольку материальный цилиндр изготавливают со значительной толщиной стенки, вследствие чего он относится к толстостенным сосудам, а его наружные и внутренние поверхности имеют разные температуры, то расчет цилиндров производится по механическому  и температурному  напряжениям. При этом должно соблюдаться неравенство вида:

Значения  определяется с учетом свойств материала цилиндра.

Для сталей:

 

Цилиндр изготовлен из стали Ст45  ()

Наибольшая величина температурного напряжения , возникающего на внутренней поверхности материального цилиндра, определяется по формуле:

- коэффициент линейного теплового расширения.

 - коэффициент Пуассона.

 - перепад температур между наружной и внутренней поверхностью цилиндра.

 - радиус наружной поверхности цилиндра.

 - радиус внутренней поверхности цилиндра.

В итоге получим:

Определим допускаемое напряжение для толстостенной оболочки:

- условие прочности выполняется.

  2.4 Расчет подшипникового узла

Подшипниковый узел червяка состоит из радиально- упорных подшипников качения  с коническими роликами , на которые передается приложенное к червяку осевое усилие P . Проверим подшипник по коэффициенту работоспособности C:

n – скорость вращения червяка (об/мин).

H=10000(ч) – требуемая долговечность подшипника.

С1=1,3-коэфициент динамичности нагрузки;

С2=1,3-температурный коэффициент;

Стабл-табличное значение коэффициента работоспособности.

Для подшипника шарикового упорного двойного он Стабл=150 кН.

3. Определение рабочей точки экструдера

Рабочую точку экструдера определим построением внешней характеристики червяка и экструзионной головки,  производя расчет нескольких режимом процесса с различной производительностью. Значения объёмной производительности выбираем следующими: Q=2,5 (см³/сек) Q=3,5 (см³/сек) Q=4,213 (см³/сек) Q=5 (см³/сек)

При пересчете получены следующие значения приращения длины зоны питания:

Q, см³/сек	2,5	3,5	4,213	5
∆L, см	2.15	2.13	1.6	1

К начальному и конечному сечениям участка с убывающей глубиной винтового канала относительная ширина пробки гранул составит:

Q, см³/сек	2.5	3.5	4213	5
X1/w	1.329	0.665	0.256	0.0715
X2/w	1.346	0.661	0.110	0.0225

Протяженность зоны плавления на участке с постоянной глубиной винтового канала 0,27 см составляет:18,97;18,93;18,9;18,87.