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挤出机螺杆设计的优化方法

挤出机螺杆是挤出机的关键部件,其性能决定了挤出机的性能。因而挤出机螺杆设计优化就是一件非常重要的事情。一般来说,优化设计数学模型中的目标函数、设计变量和约束条件越多,设计过程和优化过程就越复杂、越困难。人们致力于在预定的优化目标下,寻求螺杆的重要几何参数,如螺杆角度、槽深、螺杆与机筒间隙、长径比等的优化设计方法。下面小编带大家一起来看看挤出机螺杆设计的优化方法有哪些。


 

目前常用的挤出机螺杆优化设计方法有:简化条件下的数学极值法(解析法)、图解法和基于试验、统计分析和CAD的正交设计法等。


1、分析方法。

这种方法早些时候就用过了。通常,设计变量的优化是在单一优化目标(如输出或功耗)下进行的。最优化方法是高等数学中求极值的方法,例如,可以从公式(1)中看出。在不考虑压力变化和螺杆摩擦因素的情况下,可以达到最大值。因此,公式(1)可以写成。

2、图解法。

当要考虑的设计变量不是单一变量时,或者当设计变量以某种函数关系的形式表示时,参数的最优值范围可以用图解的方式直接显示出来。例如,从公式(1)可知,当其他参数不变时,生产能力与Tg容量*Tgθb/(Tg比率+Tgθb)成正比。取f.=fB,D=50 mm,H=10 mm,绘制Tg*Tgθb/(Tg T+Tgθb)与θ的关系曲线。因此,目前大多数螺栓的设计都是在θb为17.66时,节距等于直径。

3、正交设计法。

如前所述,螺杆设计中的变量很多,变量之间可能存在某种关系,有时可能非常复杂。在这种情况下,使用实验方法找出设计变量的最佳范围往往更为有效。然而,如果采用常规的实验方法,则需要举行成百上千场宴会。费时费力的正交设计是按一定规律(正交表)用最少的试验次数寻求最佳试验效果的科学方法。在分析影响因素的基础上,根据正交表中的组合原则,对各因素进行选择所需的层数,对试验结果进行正交分析,确定设计参数的最佳值。为了更好地对实验方案进行分析,还可以对主要因素进行判断。

4、统计分析。

虽然图解法和正交设计法的应用可以确定设计参数的最优范围,但不能建立模型来指导设计,因此存在一定的局限性。基于统计理论的回归分析方法可以很好地解决这一问题。具体方法是根据实验结果,确定螺杆设计参数与挤出工艺、材料性能和工作特性的近似定量关系(用回归分析),检验IF级数公式的回归效果;用得到的关系对挤出过程进行分析和预测,用图解法或计算机找出设计的最优方案。


以上4个方面的内容就是小编跟大家介绍的挤出机螺杆设计的优化方法。希望对大家有所启发。


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