螺杆优化设计

  挤出过程是一个复杂的物理化学过程．其中包括物料的输送与相变、化学反应、热传递与交换、能量变换等，导致螺杆各段所要求的功能相异，螺杆优化设计构成了不同于普通机械设计的特点与方法相应地，螺杆的优化设计也有其独特的方面和方法。

2.1螺杆优化设计的特点

2.1.1设计参数多

  由于螺秆几何形状复杂，螺杆优化设计且影响挤出机生产能力和功率消耗的因素众多，从而使螺杆设计参数多。例如，对于圆体输送段，影响Q，的几何参数有Db，θb,H，W，e等。这些参数在一定条件下又影响到物料的温升、移动角和压力等。此外，公式(1)是基于固体机械运动而导出的，若考虑到运动过程申靠近螺杆和机筒表面处物料出现熔膜现象，则包含的设计变量更多、更复杂。

2.1.2优化目标多

  如前所述，螺杆各段的功能不同，故相应的优化目标存在较大的差异。而就任一区段而言，亦存在多优化目标的情况。例如，圆体输送段，既要求螺杆的输送效率高、输送率波动小，亦希望能耗小；对于熔融段，则要求熔融速率高，亦即能量转换与传递效率高、对于计量段，除要求生产率高、能耗低之外，还希望挤出平稳、挤出物质量高。此外，对于批量生产螺杆的厂家，还存在一个如何在保证螺杆工作性能及强度刚度满足的前提下，尽可能使螺杆用料最省的问题。

2.1.3约束条件多

  机械最优化设计是根据预定的优化目标和设计要求建立数学模型，并按工作要求及条件确定约束条件，然后选择优化方法寻找最佳设计方案的过程。螺秆的优化设计，除需满足强度和尉度条件外，还要求满足聚合物成型加工工艺条件，这就导致设计模型的约束条件众多，增加寻优的难度综上所述，设计参数多、优化目标多、约束条件多构成了螺杆优化设计的主要特点，并导致寻优过程的复杂性。进一步研究发现，上述特点也是高分子材料加工机械最优化设计的共同特点。