В данной работе основным рассматриваемым оборудованием является экструдер.

Основным узлом экструдера, независимо от его функционального назначения, является червяк-шнек, при вращении которого загружаемый в цилиндр материал в виде порошка, гранул, расплавленной или размягчённой массы подвергается перемешиванию, уплотнению, размягчению и гомогенизации, причём степень завершения этих процессов зависит от конструкции шнека, его длины и числа оборотов, а также температурного режима и свойств пластмассы.

Шаг винтовой линии червяка t рекомендуется принимать равным диаметру червяка и постоянным по длине червяка:

t = (0,8 ÷ 1,2)D, (3.6)

где D – наружный диаметр червяка, см.

Для ПЭ шаг рекомендуется принимать равным 1D:

t = 1*60 = 60 мм

Ширину гребня витка червяка рекомендуется принимать

е = (0,06 ÷ 0,1) D, (3.7)

Меньшие значения для больших диаметров червяка (125, 160, 200 мм), большие для малых диаметров (32, 45, 60 и 90 мм).

е = 0,1 *60 = 6 мм

Радиальный зазор δ между внутренней поверхностью корпуса и наружной витка червяка ( за счет уменьшения диаметра червяка) рекомендуется принимать

δ = (0,002 ÷ 0,003) D, (3.8)

Меньшие значения для больших машин.

δ = 0,0025 * 60 = 0,15 мм

Определение глубины винтового канала червяка производится по эмпирической формуле:

h1 = (0,12 ÷0,16) D, (3.9)

где h1 – глубина винтового канала под загрузочной воронкой;

h2 = 0,5*[D - √D2 - 4h0/i * (D – h0)], (3.10)

где h2 – глубина винтового канала на конце червяка;

h0 – высота винтового канала под загрузочной воронкой, см;

i – число заходов.

h1 = 0,15 * 60 = 9 мм

h2 = 0,5*[60 - √602 – 43,6/1 * (60 – 3,6)] = 3,6 мм

3.2.1. Расчет производительности червяка.

Произведём расчёт производительности экструдера при данных приведенных в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Параметры экструдера

Сырьё	ПЭВД
Плотность при 20°С, г/см³	0,92
Диапазон параметров технологического режима (шнек с водяным охлаждением; цилиндр с электрообогревом):
Число оборотов n, об/мин.	15-60
Давление перед головкой, Н/см²	0-2000
Температура расплава в витках шнека Тв, К	450
Температура расплава в зазоре между витками и цилиндром Тз, К	470
Размеры шнека в мм:
наружный диаметр D	60
шаг t	60
длина общая L (L=20D)	1200
длина третьей зоны LIII	300
глубина средняя в I зоне hI	9
глубина средняя в III зоне hIII	3,6
толщина витка е	6
зазор шнека в цилиндре δ	0,15

Угол наклона винтовой линий:

φ = arctg/2пRср = arctg t/п(2R1-h) (3.11)

φ = arctg 60/3,14(60-9) = arctg 0,375

φ = 20º54'

sinφ = 0,351 ; cosφ = 0,936

Для определения производительности предварительно подсчитываем значение коэффициентов, входящих в формулу (3.2):

Q = λ∙K n/K+β+γ (3.12)

λ = П∙D∙h(t-e)∙cos²φ/120 (3.13)

D – диаметр червяка;

K - общее сопротивление червяка;

t – шаг винтовой линии;

e – ширина гребня;

h – глубина винтового канала.

λ = 3,14∙6,0∙0,9(6,0-0,6)∙(0,936)²/120 = 0,668 см³

β = h³∙ (t-e)∙sinφ∙cosφ/12∙ℓo (3.14)

ℓo – длина червяка.

β = 0,9³∙(6,0-0,6)∙(0,936∙0,351)/12∙120 = 0,9∙10־³см³

γ = п²∙D²∙δ³∙tg²φ∙sinφ ÷ 10 (3.15)

δ – зазор между гребнями винтовой нарезки червяка и гильзой, мм;

γ = 3,14²∙6,0²∙0,015³∙0,375∙0,351/10∙0,6∙120 = 2,2∙ 10-7 см³

Определяем производительность по формуле:

Q = 0,668∙0,105∙60/0,105 +0,9∙10ˉ³+ 2,2∙10ˉ7 = 40,1 см³∕сек

Или при удельном весе ПЭ γо = 0,74 кг/дм³

Q = 40,1∙0,74∙3,6 = 106,8 кг/час.

Производительность экструдера по расчету будет равна 106,8 кг/час.

Эта производительность экструдера вначале с глубиной нарезки червяка 6мм.