挤塑机机头几何形状因子的初步探讨.pdf

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2002年第3期
电线电缆
2002年6月
Electric Wire&. Cabl
Jun.,2002
挤塑机机头几何形状因子的初步探讣
彭峰
湘潭电缆厂职T大学,湖南湘潭411101)
摘要:本文在考虑到现代电线电缆的高速挤出和线芯的拖曳作用影响挤出量时,对机头几何形状因子A、B与
线芯直径、模孔尺寸的定量关系进行了探讨,并讨论了影响挤出量的因素。
关犍词:挤整机;机头几何形状因子A、B;线芯直径;模孔风す;挤出量;影响因肃
中图分类号:TM20
文献标识码:A
文章编号:31-1392(2002)03-0047-02
Preliminary discuss on the geometry factor of the cross-head
PENG Ft
Workers University to X
able Works, Xiangtan 4111CI, Hunan Province, China)
Abstract In moderm high-speed extrusion line, extrudate output is adversely affected by the drawing eff
he diameter of the insulated
d di
facto
ing ti
date output are discussed
Key words: extruding machine; geometry factors A and B of the crosshead, diameter of the insulated conduc
tor: die size: * te output: affe ting lacor
(即挤包厚度)为な=(D-D,)/2
流道中任意处的流速U的计算
国内电缆行业挤出理论均采用塑料加工行业的
在此环形流道中任取一微元流体,并以空间坐
挤出理论,忽略了塑料管是空心的,而电缆挤出有内标系xy来表示(见图1
包线芯的拖曳作用。文献[1]考虑到现代电线电缆的
机头
出口
高速挤出和线芯的拖曳作用,根据流体力学理论,提
出了挤绝缘层或护套层不同于挤塑料管,其机头流
率公式分别为
挤塑料管时:Q-KP/B
d
挤绝缘或护套时:Q=Q指十Q压カ=AV+BP/x
式中:K、A、B为机头几何形状因子;Q为流率
(p+-dp)dydz
cm2/s);P为机头压力(Pa);V为线芯牵引速度
yz
(cm/s)μ为熔体粘度(Pa-s)。但文献[1]没有讨论
(r+dr.d
它们与线芯直径、模孔尺寸的关系,本文对此做出定
量分析,并讨论它们对挤出量的影响
图
图中,U为微元流体的流动速度(cm/s);P为微
2影响K、A、B的因素
元流体所受的压力(Pa);r剪切应力(N/cm2);
挤塑模具的定径区是一个环形流道,流道一端dz为微元体所受的推力;dyd为微元体尾部面
的压力为机头压カP(Pa),另一端的压力是出口压
积;でdxde、(x+dz)dard分别为微元体上、下面所受
力,其压力为零。流道内径是线芯外径a(cm),流到的剪切应力(摩擦力)
道外径是模孔内径D(cm),线芯与模孔之的阿隙
根据力的平衡原理可得
dydz+(z+dr)dxdz=(か+dか)dydz+ rd rdx
收稿期:2001-11-13
3)
作者简介:彭峰(1961ー),男、湖南茶陵人,讲师
整理后可得
作者地址:湖南省湘潭市建设南路1号[411101」
y--
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002年第3期
电线电筑
2002年
No.32C02
Electric Wire &Cable
Jun.、2002
根据牛顿流动定律
式(12)等号右边第一项与线芯速度有关?是拖
=Hd/dy; dr/dy=gndu/dy
曳流动产生的挤出量Q瓶;等号右边第二项与机头
将上式代入式(4)可得
力有关,是压力产生的挤出量Qn。对照式(1)和
(5
式(2),可得机头几何形状因子A、B和K
对式(5)进行两次积分可得
A=π(3D。+2t)/6
び=(dp/dx)y2/2x+
(D。+)/12L
积分的边界条件是
由于挤塑料管时,V=0、无拖曳流动,所以
当y=0时,=VV是线芯的牵引速度)
K-B=ェ3(Dっ+t)/12L
(15)
当y=t时,U=0(模孔内氅处的塑料熔体流
率,取为0)
3影响挤出量的因素
将边界条件代人式(6)可得积分常数
(1)线芯牵引速度的影啊线芯牵引速度越
C1=(dP/dx)t/2xーV/t
大,拖曳流动的作用加强,因此挤出量増人。
(2)机头压力的影啊机头压力P越大,力
从而可得流道中任意一点的流速
流动的作用加强·因此挤出量增大。应当指出的是
U=(dか/d.c)y2/2rー[(dP/dr)t/2+V/y+V
机头压力不是一个孤立的量,它与整台挤塑机的流
(7)道形状和大小、流率、螺杆转速以及塑料熔体的粘
2.2挤出量Q的计算
度有关。应分析挤製机的综合工作点。
在流道的截面上取一环形微元面积S(cm2),如如
(3)塑料熔体粘度的影响粘度越低·熔体流动
图2,并可由式(8)求得
性越好,熔体流速U越高,从而使挤出量增大。熔体
粘度主要与挤塑机温度有关、温度越高,粘度越低
S=2r(D。/2+y)dy
(8)
(4)机头几何形状的影响线芯直径D.和挤
包厚度な越大,即模孔内径D越大(D=D。+2),则
流道横截面积越大,故挤出量大。机头到模套出口
的距离越小,摩擦损耗小、故挤出量增大。
结论
本文推导了挤塑机机头挤出量公式,得到了机
头几何形状因子的计算式,并初步分析了影响挤出
2
量的七要因索,对了解挤出过程中各因素的相互关
挤出量为环形微元面积在同隙:中的积分,即:系有一定的定量機念?然而挤出是一个非常复杂的
过程,臂如朔料嫆体粘度在各处并不是处于常数,它
Q=US
(9
与各处的温度、剪切力有关系;其次,假设的d
将式(7)、式(8)中的び、S代人式(9),积分可得
ーP/L也有误差?因为模具中鱼雷头区压力降大
挤出量
于圆柱形定径区的压力降:模孔内处的熔体流速
Q=[xt(3の。+2〉/6]V-Lr3(D。+t)/12]×
并不完全真正等于零;对于很小的线芯,环形流道中
(dか/dr)
(10)的流动也不能再看成是两块无穷大平面中的流动
2.3机头几何形状因子A、B、和〖的求取
等。因此、,要做出更精确的描述,需要进一步的科学
假定从机头到模套出口的压力下降均匀,机头实验
到模套出口的距离为L(cm),则有
参考文献
因x轴的设定方向与压力的増加方向相反,故1]彭峰.线芯魔对挤塑机挤出量和挤包质量的影响