北京化工大学：《聚合物加工工程》课程教学资源（课件讲稿）第三章 挤出成型（Extrusion Extrusion）3.3 单螺杆挤出理论（固体输送理论）

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 一、 挤出理论的准备知识 1、物料通过挤压系统的运动及物态变化 r. 止推轴承 强制加料 齿轮箱 料简和螺杆 加料口 料筒加热器 物态变化 机头连接器 传动马达 搅拌混合 加压泵送 底应 冷却系统 挤出机 东方仿真COPYRICHT

一、挤出理论的准备知识 一、挤出理论的准备知识 强制加料 物态变化 搅拌混合 加压泵送 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论 1、物料通过挤压系统的运动及物态变化 、物料通过挤压系统的运动及物态变化

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 螺杆的分段： 加料段：固体输送 压缩段：压缩物料，并使物料熔融塑化 计量段：对熔融物料进行搅拌和混合，同时稳定、 定量地向口模输送料流。 计量段 压缩段 加料段

螺杆的分段： 加料段：固体输送 压缩段：压缩物料，并使物料熔融塑化 压缩物料，并使物料熔融塑化 计量段：对熔融物料进行搅拌和混合，同时稳定、 对熔融物料进行搅拌和混合，同时稳定、 定量地向口模输送料流。 定量地向口模输送料流。 计量段 压缩段 加料段 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 2、物料在挤出机中的温度和压力变化 物料在挤出机中的温度变化： 物料在挤出机中的压力变化： 物料的输送机理： 物料与螺杆间的相对运动状态类似于螺栓与螺母间的 相对运动

物料在挤出机中的温度变化： 物料在挤出机中的温度变化： 物料在挤出机中的压力变化： 物料在挤出机中的压力变化： 物料的输送机理： 物料的输送机理： 物料与螺杆间的相对运动状态类似于螺栓与螺母间的 物料与螺杆间的相对运动状态类似于螺栓与螺母间的 相对运动。 2、物料在挤出机中的温度和压力变化 、物料在挤出机中的温度和压力变化 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 3、挤出理论的研究内容 一三段理论 研究螺槽内流体的速度、压力、温度分布的规律。 计算螺杆对物料的输送能力及螺杆的功率消耗。 评价螺杆对物料的混合与塑化效果

3、挤出理论的研究内容 、挤出理论的研究内容——三段理论 研究螺槽内流体的速度、压力、温度分布的规律。 研究螺槽内流体的速度、压力、温度分布的规律。 计算螺杆对物料的输送能力及螺杆的功率消耗。 计算螺杆对物料的输送能力及螺杆的功率消耗。 评价螺杆对物料的混合与塑化效果。 评价螺杆对物料的混合与塑化效果。 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 4、挤出理论的研究方法一模型法 (假设、简化) 引入方程 实际过程理想化 分析 解方程 实验验证与修正 分析结果 数学模拟式 指导加工过程

4、挤出理论的研究方法－模型法 、挤出理论的研究方法－模型法 解 方 程 实验验证与修正 实验验证与修正 分析结果 数学模拟式 实际过程理想化 实际过程理想化 （假设、简化） 分 析 引入方程 指导加工过程 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 二、固体输送理论 (一)假设条件及流场分析 (二)固体输送率的计算 (三)固体输送方程的讨论 (四)对固体塞摩擦理论的修正

二、固体输送理论 二、固体输送理论 （一）假设条件及流场分析 （一）假设条件及流场分析 （二）固体输送率的计算 （二）固体输送率的计算 （三）固体输送方程的讨论 （三）固体输送方程的讨论 （四）对固体塞摩擦理论的修正 四）对固体塞摩擦理论的修正 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 二、固体输送理论 目 的：定量计算固体输送率，探索其影响因素 发展概况：1956年，Darnel1和Mo1通过固体对固体摩擦 的静力平衡，建立了固体输送理论。 1972年，Broyer和Tadmor对上述理论进行了 修正，得到Darnell-Mol理论，成为研究物 料在螺杆挤出过程中固体输送的经典理论

目 的：定量计算固体输送率，探索其影响因素 定量计算固体输送率，探索其影响因素 发展概况：1956年，Darnell Darnell和Mol通过固体对固体摩擦 通过固体对固体摩擦 的静力平衡，建立了固体输送理论。 的静力平衡，建立了固体输送理论。 1972年，Broyer和Tadmor对上述理论进行了 对上述理论进行了 修正，得到Darnell Darnell- Mol理论，成为研究物 理论，成为研究物 料在螺杆挤出过程中固体输送的经典理论。 料在螺杆挤出过程中固体输送的经典理论。 二、固体输送理论 二、固体输送理论 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论

北京化二大学 第三节！ 单螺杆挤出理论 二、固体输送理论 在螺槽中运行的 是挤压在一起的 固体塞。 图2一8固体塞运动分析 D。一螺杆外径n一螺杆转速e一螺棱的法向宽度 h1一加料段螺槽深度W一螺槽宽度 P。一按外圆计算的螺纹升角D、一螺根直径

在螺槽中运行的 是挤压在一起的 固体塞。 二、固体输送理论 二、固体输送理论 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 (一) 假设条件及流场分析 1、固体输送区中的物料是已被压实的固体塞，充满 整个螺槽，固体塞密度不变； 2、固体塞所受压力仅沿螺槽方向有变化； 3、摩擦系数f是常数，但物料与螺杆和机简内表面的 摩檫系数（f。、f)不同； 4、忽略螺棱与机筒的间隙； 5、螺槽为等距等深的矩形螺槽； 6、重力不计

（一）假设条件及流场分析 （一）假设条件及流场分析 1、固体输送区中的物料是已被压实的固体塞，充满 整个螺槽，固体塞密度不变； 2、固体塞所受压力仅沿螺槽方向有变化； 3、摩擦系数f是常数，但物料与螺杆和机筒内表面的 摩檫系数（f s、f b）不同； 4、忽略螺棱与机筒的间隙； 5、螺槽为等距等深的矩形螺槽； 6、重力不计。 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论

北京化二大学 第三节 单螺杆挤出理论 固体塞形貌及运动分析： A-A 机头

固体塞形貌及运动分析： A－A A A 机头 VL V1 V2 V3 θ 第三节 单螺杆挤出理论 单螺杆挤出理论 x yz 0