Методика расчета, кто знает??

[Дмитрий174]

Всем здравствуйте.
Есть один животрепещущий вопрос - где найти методику расчета производительности экструдера??
Применительно к себе: есть экструдер с 90-м коническим шнеком, длина шнека 1,5 метра.
Как посчитать до какой производительности его можно разогнать.
Я понимаю, что есть много факторов ограничивающих производительность.
Но если взять просто экструдер без головы, засыпать гранулу пвд, дать оборотов 80 в минуту на шнек, сколько он выдавит расплавленной массы за час.
Или остается в цеху методом научного тыка проделать все на практике)))
Должны же быть формулы расчета.

[новичёк]

Как правило, в паспорте есть производительность ,транспортная возможность, шнеков машины.
Оптимальная переработка или "окно пластикации" это 70-80% от паспорта.

Экструдер без головки полимер расплавить не сможет. Нужно иметь сопротивление канала головы.

[Maks42]

Методика в учебниках, объем витка в зоне згрузки умножается на насыпную плотность и скорость вращения.

[новичёк]

Методика в учебниках, объем витка в зоне згрузки умножается на насыпную плотность и скорость вращения.

Раз так. То. Вы получите транспортную характеристику шнека. Без учёта нагрева и увеличения плотности расплава материала

И как Вы это видете себе в условиях работы цеха?

[Дмитрий174]

Экструдер самодельный.
Был произведен с целью добиться уменьшения энергозатрат.
Эффект достигнут следующий- линия по производству трубы пнд технической кушает электрику в расчете 1 потребленный киловатт на 4,65 кг произведенной продукции, теперь осталось определиться с максимальной производительностью, так как буду производить 110 и 160 трубу на нем, пока до 63 только. как понимаю в трубной головке на 160 трубу будет довольно большая площадь сечения выхода расплава, вот и думаю - пойдет нет труба и с какой производительностью можно ее делать.( это кстати еще и вопрос сопротивления канала головки, как сказал Новичек.)
Каков должен быть показатель сопротивления канала?
Макс, если вас не затруднит, - пару тройку названий книжек по данному вопросу??

[Maks42]

В таких экструдерах обычно лимитирует подача сырья.
Типа того: Давыдова В.Н., Лукасик В.А., Соловьева Ю.В. Расчеты основного оборудования, перерабатывающего полимеры.

[Дмитрий174]

Вот и хочется все не прикинуть на глазок, а посчитать по формуле.
Может лучше, не смотря на затраты производить гранулу, чем сыпать агломерат, для повышения удельной прибыли и расширить продажи в связи с увеличением производительности.
А может правильно рассчитать и произвести трубную головку.
Но сначала надо знать что может этот экструдер.

[новичёк]

Экструдер самодельный.

Очень интресно.

Расскажите, что значит самоделный?
Диаметр шнека на выходе Ф90! какой диаметр в зоне загрузки?
скольки заходные витки шнека?
Шнеки. Цилиндр точили сами?
дегазация есть?
Редуктора у Вас чьи?
мощность двигателя. номинальный ток привода.
передаточное отношение главного привода?
максимальные обороты шнеков?
Сегодня в работе на каких токах работаете?

[Дмитрий174]

Вот книжку нашел, наверное оно - Басов Н.И., Казанков Ю.В., Любартович В.А. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов
По экструдеру. Собирал не сам, а при участии народного умельца.
Но следующий уже думаю самому лучше.
Шнек однозаходный.
Шаг витков 50 мм
Глубина витков в зоне загрузки 14мм
Без дегазации. Шнек был произведен токарем-фрезеровщиком из ст 45 с последующим шлифованием за несколько дней с обязательным использованием тонизирующих и укрепляющих спиртосодержащих средств.
Естесно хочется с дегазацией, посему и ищу где можно узнать расчет экструдера в том числе и шнека.
Материальный цилиндр сделан из заготовки под гидроцилиндр( те, которые стоят на сельхозтехнике.)
Внутренний диаметр 90 мм наружний 105мм.
Редуктор производства Завод Редуктор Челябинск
Передаточное число 40.
Двигатель мощностью 11 кВт трехфазный асинхронный. Ток как то замерял, цифру не помню сейчас, помню сделал вывод, что двигатель даже наполовину не загружен.
40 оборотов в мин на шнеке.
Данный экструдер в виде гранулятора производил около 70 кг в час, что думаю немного для 90мм шнека, работал с китайцем 45 мм шнек, та же производительность, но уже около 1 КВт на килограмм продукции.
Сейчас в составе трубной линии производительность плавает в зависимости от диаметра трубы.
Хочется понять
- до скольки оборотов можно разогнать.
- какую производительность можно, при это выжать на агломерате и на грануле.
килограмм 100 в час вполне устроит).
Скоро будет производится еще одна линия, но хочется уже и дегазацию и производительность повыше, при тех же удельных энергозатратах.

[новичёк]

С огромным уважением к Вашему труду!!!
И восхищён Вашей решимостью в изготовлении такой машины.

Ваш ЭКСТРУДЕР и его производительный потенциал может быть оценён только Вами и только в условиях Вашего производства.
Думаю, спрогнозировать его рабочие параметры теоретически будет очень и очень трудно или практически невозможно.
Остаётся только Ваша каждодневная практическая работа и Ваш анализ полученных результатов....
Например,
-Вы можете постоянно оценивать текущие плотности материала при изготовлении труб различного диаметра?
-Настроить и постоянно работать в режиме минимально возможного колебания тока привода?
-Вы можете периодички контролировать наличие пор в материале в стенках Вашей трубы?
Причины их появления и меры по их устранению на экструдере...


Желаю Вам огромных успехов на этом интресном пути!

[Дмитрий174]

Нда... Судя по научной литературе на производительность влияет такое количество факторов, как конструктивных так и состава сырья, что проще методом тыка с увеличением оборотов подбирать температуру и добиться оптимального числа оборотов для данной конструкции. Еще и за током следить надо..

Да, вопрос к "Новичек" - а какая зависимость минимального колебания силы тока от производительности или оборотов. Так понимаю, что минимальные колебания будут при установившейся работе с однородным материалом??

А каким образом была расчитана производительность экструдера в данной теме - viewtopic.php?f=10&t=12298

[новичёк]

- а какая зависимость минимального колебания силы тока от производительности или оборотов. Так понимаю, что минимальные колебания будут при установившейся работе с однородным материалом??

Вы задали самый важный вопрос по процессу переработки полимера в экструдере.

- Винт экструдера ( изменение объёма витка от загрузки к выходу) должен учитывать изменение плотности Вашего полимера на входе и выходе машины. В первую очередь, агрегатное состояние исходного полимера (порошок, гранула, агломерат - его насыпную плотность).
- Во время переработки, плотность Вашего полимера будет менятся ( увеличиватся) под воздействием механической и тепловой энергии. Это принцип "неразрывности потока"... У Вас не должно быть провала ( разрыва) полимера в витках по всей длине шнека.
- вместе с полимером шнек может унести в зону расплава и воздух. Ваша машина должна иметь систему для защиты от этого. Особенно это важно по мере увеличения скорости вращения шнека.
- во время работы давление на полимер по длине шнека растёт. Захваченный воздух или воздух в случае "разрыва" потока может быть растворён в полимере...
В этом случае на выходе Вы можете увидеть "эффект газировки". пузырки вспенят полимер. Тогда на трубных головках - можно увидеть белёсую дорожку как след от спиц дорна....


- производительность самого экструдера в линии = это производительность головки + перетечки в внутри машины в зазоре шнек-цилиндр....
мы уже говорили: экструдер без головки не плавит.

Перетечки в машине тоже нужны. Три стороны одной медали
-Перетечки обеспечивают более ранний процесс каплеобразования в подходящем новом полимере в витке шнек. Полимер лучше перемешивается.
-Шнек во время работы должен как бы плавать в полимере. Перетечки полимера берегут Вашу машину от механического износа. Речь идёт о зазорах менее 0,1 мм на сторону. И здесь дело даже не в вашем водкоплавающем токаре. А в классе станков для обеспечения таких допусков при изготовлении. И, в идеале, селективной подборке шнека под цилиндр....
Это две стороны медали перетечек - хорошие!

Но, есть и другая сторона той медали.
Перетечки могут стать предпосылкой к началу термодиструкции полимера. А это плохо и для ПЭ и ПВХ.
По уму. тест на окисление и УФО нужно проводить исходя ещё и из -за износа машины.

Выбранный Вам полимер ( по свойствам и агрегатному состоянию), вес погонного метра изделия, проходной канал головки и запланированная скорость м/мин. линии определдят Вам тип и производительность экструдера. Из условия "70-80%".

Тогда во время работы экструдера, шнек Вашей машины будет загружен на 95-98%.
Тогда возможные колебания (пульсации давления ) истечения полимера будут как возможно минимальными. Это Вам обеспечит железо
Колебания давления как раз и отслеживаются колебаниями тока главного привода.

В случае необходимости ( жизнь - есть жизнь) Вы можете только подкорректировать этот процесс процессинговыми добавками..
У ПЭ и ПП их относительно не много. У ПВХ их туча...

Колебание же давления массы полимера = колебания скорости истечения полимера - приведёт к тому, что плотность материала вашего изделия будет изменятся. Т.н. "мгновенная плотность". При постоянной скорости Вашего тянущего Вы будите иметь в этом случае "замороженные" остаточные напряжения в профиле.

А эти напряжения при любом удобном случае напомнят Вам о себе - усадкой. Вот такой

[Дмитрий174]

Во-первых большое спасибо за доступный для понимания непрофессионала в данной области экскурс в теорию.
Заодно назрела пара вопросов.

- Винт экструдера ( изменение объёма витка от загрузки к выходу) должен учитывать изменение плотности Вашего полимера на входе и выходе машины. В первую очередь, агрегатное состояние исходного полимера (порошок, гранула, агломерат - его насыпную плотность).
Агрегатное состояние материала - агломерат. Существуют ли шнеки специально под данное состояние? Различия, я понимаю должно быть в шаге и высоте витков в зоне загрузки.

- Во время переработки, плотность Вашего полимера будет менятся ( увеличиватся) под воздействием механической и тепловой энергии. Это принцип "неразрывности потока"... У Вас не должно быть провала ( разрыва) полимера в витках по всей длине шнека.
- вместе с полимером шнек может унести в зону расплава и воздух. Ваша машина должна иметь систему для защиты от этого. Особенно это важно по мере увеличения скорости вращения шнека.
Провалы потока и наличие воздуха(хотя, наверное это одно и то же в принципе), мне кажется, при использовании агломерата при загрузке его в экструдер из бункера самотеком неизбежно присутствуют постоянно. Насколько поможет в частичном уменьшении данной проблемы установка принудительного питателя( вроде горизонтального шнека)? Какие еще существуют методы устранения проблемы на данном сырье, если отсутствует зона дегазации??


- производительность самого экструдера в линии = это производительность головки + перетечки в внутри машины в зазоре шнек-цилиндр....
мы уже говорили: экструдер без головки не плавит.

Я так понимаю производительность головки зависит в большей степени от площади сечения проходных каналов?
Тогда, что будет если сделать эту площадь заведомо большой? Упадет ли давление расплава настолько, что перестанет плавить материал?? Исходя из графика.

[Максим Викторович]

Очень интересная тема, топикстартер умница, но удивляет очень низкое энергопотребление и относительно высокая производительность для такого экструдера, тем более, что сырье скорее всего экструзионный полиэтилен с низкой текучестью. Для двигателя в 11 кВт - производительность 70 кг/ч , ну не знаю, не знаю...

[новичёк]

Агрегатное состояние материала - агломерат. Существуют ли шнеки специально под данное состояние? Различия, я понимаю должно быть в шаге и высоте витков в зоне загрузки
Существуют. Но.как правило, одношнек работает на грануле. Переделывать шнек сложно и дорого. И не по карману.... Каждый ищет выход из этого сам. Или мирится с недогрузом шнека машины. Или ставит дозатор. Но не горизонтальный а вертикальный. В такой позиции он может и "подпресовать" материал в шнек экструдера...
Но надо отдать должное изготовителям экструдеров. есть решение . На ИНТЕРПЛАСТИКЕ 11 видел такой экструдер - комбайн с агломератором по переработки брака плёнок

Провалы потока и наличие воздуха(хотя, наверное это одно и то же в принципе),
Нет. не много не то.... Я, наверное, не очень точно пояснил... Я имел ввиду. Наличие воздуха - это воздух который не успел выйти обратно через зазор витков зоны загрузки шнека... А вот провал потока - это уменьшение массы полимера в следующем витке шнека в случае расчётной ошибки в оценке изменения плотностей в этих витках...

мне кажется, при использовании агломерата при загрузке его в экструдер из бункера самотеком неизбежно присутствуют постоянно. Насколько поможет в частичном уменьшении данной проблемы установка принудительного питателя( вроде горизонтального шнека)?
ответил в первом вопросе - возможна подпрессовка...

Какие еще существуют методы устранения проблемы на данном сырье, если отсутствует зона дегазации??
Зона дегазация в экструдере штука дорогая. Для организации такой зоны. помимо дырок в цилиндре. Нужно поделить шнек на несколько зон.
- зона загрузки
-зона выхода воздуха и расплава
-зона гидрозамка
-сама зона дегазации
-зона гомогонизации.
и все они будут иметь свой шаг витка и его объём...

Выпуск воздуха на обычном одношнеке решается двумя популярными способами
- на гребнях витков шнека делают канавки
- в цилиндре в зоне загрузки и некоторую глубину к головке - делают небольшие продольные канавки.
Но тот и другой способ будет работать до определённых скоростей вращения и температур нагрева в этом месте. Важно не залить "расплавом" ни те ни другие канавки. И как правило, цилиндр в районе бункера загрузки имеет рубашку охлаждения.

Я так понимаю производительность головки зависит в большей степени от площади сечения проходных каналов?
Тогда, что будет если сделать эту площадь заведомо большой? Упадет ли давление расплава настолько, что перестанет плавить материал?? Исходя из графика.
Так и будет... Но это так сказать ну совсем явный случай. Чаще в практике встречается случай когда всё на грани вот-вот. Материал вот сейчас идёт без проблем. и вот чуть-чуть поднялась его температура -и всё изменилась . и всё кончилось...началась пульсация. Либо в каком то одном месте (головка "открылась")сечения полимер вдруг рванул с бОльшей скоростью .
Поэтому канал головки и пытаются считать с учётом температур и наполнения полимера.

Особенно "красив" такой прорыв на высоконаполненных смесях. На Древесно-полимерной смеси например...
Бывает "эффект гейзера"... Нет -нет, а потом струя высокой скорости - давление в машине чуть спало- затих..., а потом снова...

[Maks42]

Какой коэффициент сжатия шнека и как он реализован?

[Antistaks]

Экструдер самодельный.
Был произведен с целью добиться уменьшения энергозатрат.
Эффект достигнут следующий- линия по производству трубы пнд технической кушает электрику в расчете 1 потребленный киловатт на 4,65 кг произведенной продукции, теперь осталось определиться с максимальной производительностью, так как буду производить 110 и 160 трубу на нем, пока до 63 только. как понимаю в трубной головке на 160 трубу будет довольно большая площадь сечения выхода расплава, вот и думаю - пойдет нет труба и с какой производительностью можно ее делать.( это кстати еще и вопрос сопротивления канала головки, как сказал Новичек.)
Каков должен быть показатель сопротивления канала?
Макс, если вас не затруднит, - пару тройку названий книжек по данному вопросу??

Во всех учебниках утверждают, что 1 киловат привода даёт 3 кг расплавленого пнд. У меня на трубной линии (при шнеке 90 мм) мощность гп 280 квт - заявленныая производительность 750 кг. Зачем вам книги, вы и так обогнали мировое экструдоростроение!