Istraživanje o utjecaju brzine rotacije vijka mašine za brizganje na sposobnost plastificiranja i prividni viskozitet

0 Uvod

Mašina za brizganje je glavna oprema za prešanje plastike, uglavnom sistemom ubrizgavanja.Sistem, sistem stezanja, električni sistem upravljanja, sistem podmazivanja, hidrostatski prenosni sistem,Sistem grijanja i hlađenja, sistem za nadzor bezbednosti, itd. Za poboljšanje kvaliteta proizvoda Količina, efikasnost proizvodnje, smanjenje potrošnje energije, ljudi su proveli dubinsko istraživanje o tome. Istraživanje mašina za brizganje je višestruko, uključujući i električni upravljački sistem. Inteligentna transformacija. Servo transformacija prenosnog sistema Ušteda energije sistema grejanja i hlađenja Reform. Vijčana struktura transformacije sposobnosti plastifikacije. Vijak je jezgro srčanih komponenti mašine za brizganje, čiji parametri određuju zapreminu ubrizgavanja mašine za ubrizgavanje, istraživači su proučavali Više. Što bolja ujednačenost plastifikacije vijka predstavlja tačnost ponavljanja proizvoda. Što je veća tačnost mjerenja, parametar performansi uniformnosti plastificiranja je prividni viskozitet. Pri čemu modifikacija strukture vijka pomaže da se smanji prividni viskozitet taline, vijak.

Kapacitet je određen strukturom vijka i brzinom vijka, pritisak, brzina, temperaturu, itd. To je glavni parametar za mjerenje performansi zavrtnja. Wang Xish Taljenje injekcionog vijka Transport tijela je analiziran teoretski. LI Zhenget efekti temperature i natrag pritiska na snainfluence sposobnosti za plastificiranje štapa. Kapacitet plastifikacije predstavlja efikasnost proizvodnje mašina za brizganje,Neophodno je poboljšati sposobnost plastifikacije vijka radi ekonomske koristi preduzeća.

Sposobnost plastificiranja štapa se odnosi na kvalitet plastificiranih materijala po jedinici vremena vijka mašine za brizganje. Kvalitet skladištenja materijala određuje komora za doziranje., i izlaz iz vijčane homogenizacione sekcije spojen sa prostorijom za merenje, može se izmeriti zapremina na izlazu iz sekcije za homogenizaciju vijka. Sposobnost plastifikacije vijka određena je brzinom prolaza. Prilikom izbora materijala, na viskoznost uvelike utječu brzina smicanja i temperatura Stepen niske osjetljivosti polipropilena kako bi se olakšalo otkrivanje i promatranje eksperimentalnih rezultata. Ovaj rad Polje protoka PP taline u homogenizirajućem dijelu vijka analizirano je softverom Fluent.

Koristeći istraživačku metodu kombinovanja eksperimenta i teorijske analize, rotacija zavrtnja

Utjecaj različitih dubina zavrtnja na temperaturu, prividni viskozitet, brzina i sposobnost plastificiranja. Volumetrijska brzina prolaza na izlazu iz sekcije za homogenizaciju puža se analizira kako bi se optimizirala brzina zavrtnja parametara proizvodnog procesa mašine za brizganje..

1 Teorijska analizaU ovom radu, homogenizacija mašine za brizganje plastike LYH680 simulira Fluent. Sekcija fluida cevi, podesite različitu brzinu zavrtnja, analiza homogenizacionog preseka cevi Dobijena je volumetrijska brzina tranzita na izlazu iz sekcije homogenizacije tečnosti propilena. Ispitivani su prividni viskozitet PP taline i sposobnost plastifikacije puža.. Faza mašine za brizganje Relevantni parametri su: dužina homogenizovanog preseka vijka je 80 mm, a temperatura bačve u sekciji za homogenizaciju je podešena na 220 C, pritisak taline u sekciji za homogenizaciju je 1.5 MPa, a dubina utora za vijke je 2,2 mm, ugao zavrtnja je 17.66 °, omjer dužine vijka i prečnika je 19.6, prečnik vijka 32 mm; Gustoća topljenja polipropilena (PP) bio 770 kg / m3 Tačka topljenja je 170 °C, koeficijent toplotne provodljivosti taline je 0,182W / (m · °C), i omjera topljenja toplinski kapacitet od 2900 J / (kg · C), viskoznost topljenja 421 Pa · s (453 K / 320)Pa·s (463 K)/250 Pa·s (473 K)。 U praktičnom inženjerstvu, uzmite u obzir fluid. Gustoća se malo mijenja zbog činjenice da se rastopljeni polimer striže u mašini za brizganje kada je prethodno oblikovan. Brzina smicanja je manja od 10-3 m / s, u tom trenutku talina se nalazi u nenjutnovskoj reološkoj oblasti prvog u ovoj regiji, rastopljeni polimer se može smatrati njutnovskim fluidom, tako da se PP talina smatra nestišljivom laminarnom njutnom tekućinom u teorijskoj i eksperimentalnoj analizi ispitivanja.

• Uspostavljanje koordinatnog sistema

Originalni rotirajući kanal kroz koji materijal prolazi rastegnut je u kockasti kanal,Trodimenzionalni model prostora konstruiran iz ishodišta prikazan je na slici 1 to Figure 3.

1.2 Uspostavljanje jednačine koja upravlja fluidom (Phi) + div (p f) = div (γ gradphi) + S. (1) Gdje je φ generalizirana fizička varijabla; Generalizirani koeficijent difuzije koji odgovara phi; S je generalizirani izvorni termin.

Prema Guangyi metodi, jednadžba održanja mase i količine gibanja je uspostavljena na ulazu u presek homogenizacije u ravnini x-y (z = 0).

dV

r

Z = – od Pb + π F + d V.

(2) U dt formuli: rho je gustina taline, kg / m3; Vz je brzina strujanja u z smjeru, m / s, ulazak u spiralni žljeb u području homogenizacije; F je ubrzanje gravitacije, m / s2; Pb je protivpritisak, Pa; Da li je viskozitet taline,

Pa·s; T za vrijeme, s; ▽ je Hamiltonijan，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Jednačina (2) je jednačina ravnoteže impulsa (N-S jednadžba) viskozne tečnosti, fluid u spiralnom žljebu se smatra izotermnim strujanjem; Polja viskoziteta i gustine su ujednačena. Širina spiralnog žlijeba je mnogo veća od dubine spiralnog žlijeba, a efekat bočne stijenke vijaka se zanemaruje. Talina teče u potpunosti duž pužnog kanala, zanemarujući efekat protoka na ulazu i izlazu, ali s obzirom na efekat obrnutog povratnog pritiska. N-S jednačina je pojednostavljena gornjim uslovima:

2

dp

dy=1·b。 (3) dy2eta dx

Integrirajte y dvaput i dajte granične uslove (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). Dobivena je funkcija stanja raspodjele brzine protoka u smjeru taline, to je

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2i × Lsintheta. (4)

Gdje je h dubina žljeba vijka u dijelu homogenizacije, m; Ugao spirale vijka, (°); L je dužina homogenizovanog segmenta, m; N je brzina zavrtnja, r a d / m i n; D je pravi prečnik vijčane šipke, m.

1.3 Proračun teoretskog kapaciteta plastificiranja

Zamjena jednadžbe. (4) u jednačinu definicije toka, Q = WhVz = π DhVzsynthesizer, daje

22 32

Mpt = Qπ = π D Nhrsin θ cos θ – p Dhsin

Pitch. (5) 120 12 L gdje: W je širina presjeka fluida, m; MPT je teorijska mašina za brizganje plastike s vijkom

Hemijski kapacitet, kg / s; Q je volumna brzina prolaza sekcije homogenizacije taline, m3 / s. Kroz jednačinu (5), može se vidjeti da na sposobnost plastifikacije vijka utječu različiti procesni parametri kao što je promjer vijka, ugao utora za vijke, pritisak topljenja i dubina utora zavrtnja. Što je veća brzina zavrtnja, to je jača sposobnost plastificiranja; Kada se prividna viskoznost taline povećava, povećava se sposobnost plastifikacije vijka.

Eksperimentalni rezultati i simulacijska analiza

2.1 Simulacijska analiza i rezultati

1) Uslovi za simulacijsku analizu.

Krajnja strana ulaza: iz funkcije stanja raspodjele brzine u z smjeru taline (kao što su (4)), brzina na ulazu u homogenizujući dio se mijenja sa vrijednošću y. Sada N = 120, 140, 160, 180 rad / min se zamjenjuju u Vz respektivno, a početna simulirana brzina duž spiralnog smjera na ulazu u homogenizacijski dio se određuje kroz definiciju funkcije Fluent s vlastitim programskim jezikom UDF, to je, početna brzina u simuliranim i izmjerenim uslovima; Zato što je pritisak taline na ulazu mnogo niži od pritiska glave vijka, pritisak na ulazu u sekciju homogenizacije je 0; Prema procesnim parametrima PP materijala i opreme, the

Temperatura topljenja je podešena na 465 K. Lijevi i desni bočni zidovi: y-z avion (x = 0), (x jednako 3.2 × 10-2 m) kao segmenti homogenizacije

Dvije strane zida utora za vijke postavljene su kao protuklizni zidovi, a temperatura topljenja je temperatura vijka, koji je postavljen na 473 K prema karakteristikama PP materijala i stvarnom stanju opreme.

Gornji i donji bočni zidovi: x-z ravan (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) kao donja i gornja strana utora za vijke sekcije homogenizacije, donja strana se smatra neklizajućim zidom, temperatura topljenja je temperatura vijka, i temperatura je podešena na 473 K prema karakteristikama materijala PP i stvarnom stanju opreme; Gornja strana utora za vijke u sekciji homogenizacije je kontaktna površina taline i cijevi, brzina protoka taline je maksimalna, a temperatura taline je jednaka temperaturi grijača bačve, koji je postavljen na 493 K prema uslovima proizvodnje PP materijala.

Krajnja strana izlaza: x-y ravan (z = 0.264 m) kao izlaz iz sekcije za homogenizaciju, usvojena je granica izlaza pritiska, gde je pritisak suprotan od smera z, a pritisak je podešen tako da odgovara eksperimentalnoj opremi radi lakše analize i poređenja, a protivpritisak je podešen na -1.2 MPa.

• Rezultati simulacijske analize

Za x = 0.01, dijagram krive brzine, Temperatura i viskozitet na izlazu iz sekcije homogenizacije kao funkcija dubine spiralnog žlijeba prikazani su na slikama 4 to 6.

Vidimo sa slike 4 da sa povećanjem brzine zavrtnja, brzina sekcije homogenizacije na izlazu se takođe povećava, sa povećanjem dubine utora vijka, brzina se prvo smanjuje, a zatim povećava, što je zbog posmične sile i viskoznosti na gornjoj i donjoj površini žlijeba vijka, u skladu sa polimernim fluidom u ploči.

Promjene između. Kao što vidimo sa slike 4, sa povećanjem brzine zavrtnja, Povećava se i brzina na izlazu iz sekcije za homogenizaciju. Sa povećanjem dubine utora, brzina se prvo smanjuje, a zatim raste. To je zbog velike posmične sile i viskoznosti na gornjoj i donjoj površini žlijeba, što je u skladu sa promjenom polimerne tekućine između ploča. Promjena temperature u radijalnom smjeru kao što je prikazano na Sl. 5. PP talina je u kontaktu sa vijkom na dnu (y = 0), iznad kontakta sa vijkom (y = 0,0022m) dolazi do provođenja toplote, toplote sa dna, gornji u topljenje, temperatura sa obe strane prema unutra opadajući trend, formirajući konkavnu temperaturnu krivu. Sa povećanjem brzine zavrtnja, brzina se povećava, smanjuje se vrijeme zagrijavanja u vodilici, a temperatura opada sa povećanjem broja obrtaja. Kao što je prikazano na Sl. 6, prividni viskozitet taline prvo raste, a zatim opada s povećanjem visine spirale, Suprotno temperaturnoj krivulji, prividni viskozitet je najniži na vrhu najviše temperature topljenja, a prividna viskoznost je najveća na sredini najniže temperature topljenja. Sa povećanjem brzine zavrtnja, prividni viskozitet taline je sve veći i veći, a prividna uniformnost viskoziteta se smanjuje. Može se vidjeti da je prividni viskozitet PP taline obrnuto proporcionalan temperaturi, što pokazuje tačnost simulacije.

To se može vidjeti sa slike 6 da viskoznost nije fiksirana u Fluent simulaciji, pa uzimamo prosječnu viskoznost na izlazu iz sekcije homogenizacije na x = 0.01 ovdje, jer se viskoznost ovdje mijenja kroz poređenje podataka.

Viskozitet koji je najbliži teoretskom proračunu.

2.2 Mjerenje i analiza kapaciteta plastificiranja

Nakon predgrijavanja mašine za brizganje, polipropilenska sirovina se stavlja u lijevak radi plastičnosti. Parametri brzine rotacije vijka su podešeni na 120,140,160,180 rpm, temperatura homogenizovanog preseka je podešena na 220 °C, a pritisak taline u sekciji za homogenizaciju je podešen na 1.2 MPa. Vrijeme skladištenja t pri svakoj brzini rotacije se bilježi štopericom, a zatim se postavlja prazan feed.

Nakon injekcije, nakon što se injekcija ohladi, masa m injekcije se prikuplja i mjeri, a stvarna sposobnost plastificiranja mps se dobija sa mps = 1000m/t. Rezultati poređenja sa teoretskom sposobnošću plastifikacije mpt pod istim uslovima prikazani su na Sl. 7.

Slika 7 pokazuje da su teoretski kapacitet plastificiranja i brzina zavrtnja vijka približni funkciji

Sa povećanjem brzine zavrtnja, poboljšana je sposobnost plastifikacije vijka, i stvarni vijak zavrtnja

Sposobnost plastificiranja štapa je niža od teorijske sposobnosti plastificiranja, stvarna sposobnost plastificiranja mašine za brizganje pri brzini od 120 ~ 180 rad / min računa 82% ~ 86% teorijske sposobnosti plastificiranja, što ukazuje da je sposobnost plastificiranja vijaka mašine za brizganje iznad prosječnog nivoa. 2.3 Analiza grešaka

Postoje razlike između stvarne sposobnosti plastificiranja i teorijske sposobnosti plastifikacije vijka, ništa više od ovih tačaka: 1) dio materijala formira rastopljeni film tokom procesa plastificiranja, što rezultira curenjem materijala; 2) Propuštanje spiralnog pritiska nije uzeto u obzir u teorijskoj analizi sposobnosti plastificiranja, što je uzrokovalo da neki materijali ostanu na ivici spirale. 3) Osim topline koju prenosi bačvasti grijač, materijal je više od smične topline vijka i trenja između materijala, što rezultira termičkom razgradnjom dijela materijala.

Sa povećanjem brzine zavrtnja, stvarna sposobnost plastificiranja se usporava, postoje sledeće tačke: 1) Sa povećanjem brzine zavrtnja, smična toplina vijka se povećava, što rezultira termičkom razgradnjom dijela materijala; 2) Povećanje temperature smanjuje viskoznost materijala, povećava obrnuti pritisak, ometa napredak materijala, i uzrokuje usporavanje stvarne energije plastificiranja.

Zaključak Sa povećanjem dubine utora zavrtnja, ujednačenost temperature i prividni viskozitet su se smanjili, i povećana je sposobnost plastifikacije, ali je preciznost kvaliteta proizvoda smanjena. Sposobnost plastificiranja se povećava sa povećanjem brzine zavrtnja, ali ujednačenost temperature i prividna viskoznost opada sa povećanjem brzine zavrtnja. Povećanje temperature vijka pomaže da se promoviše prividna ujednačenost viskoziteta i poboljša tačnost kvaliteta proizvoda; Kako bi se osigurao kvalitet proizvoda i poboljšala efikasnost proizvodnje, dubina, temperaturu i brzinu zavrtnja treba optimizirati.