螺杆挤出机优化设计方法

　　​螺杆挤出机作为聚合物加工成型的主要设备之一，已经越来越广泛地应用于聚合物加工行业，并将更多地应用于其他行业。  表征螺杆挤出机工作性能的主要技术参数有:螺杆直径、螺杆长径比、螺杆转速范围、驱动主螺杆的电机功率、机器生产能力、加热功率和机筒段数、中心高度和机器外形尺寸等。这些参数是衡量和选择挤出机的主要依据，也是设计螺杆挤出机时需要首先确定的技术参数。  

根据螺杆挤出机中聚合物三种物理状态的变化过程和螺杆各部分的工作要求，螺杆挤出机的螺杆通常分为喂料段、熔融段和计量段。  由于螺杆的几何结构非常复杂，很难建立一个能全面反映螺杆挤出机优化设计的数学模型。  即使可以建立螺杆挤出机优化设计的理想数学模型，但由于影响因素复杂，设计变量多，求解起来也非常困难。因此，根据螺杆的功能截面进行建模和优化设计更符合实际要求。  


目前常用的螺杆挤出机优化设计方法有解析法、图解法和计算机模拟法。  根据挤压过程的现象，建立了物理模型，并建立了数学模型。利用Pro/E、ANSYS、Polyflow、Matlab等软件编制了优化设计程序。将程序输入计算机，通过改变优化目标值进行优化。通过对计算机输出的优化结果进行分析和验证，得到了挤出机优化设计的参数。  

解析式的数学模型不仅取决于预定的优化目标，还在相当程度上取决于对部件工作情况和理论的理解。  设计方案可以用一组基本参数来表示。  其中，需要优化的独立参数称为设计变量。  由于挤出机的螺杆直径、长径比、螺纹角和螺杆槽深直接关系到螺杆的承载能力、生产能力、功耗、挤出物质量和可加工性，所以通常选择它们作为设计变量。  螺杆挤出机优化设计的特点是:设计变量多；多目标和单目标优化设计并存；多维非线性数学模型；多个维度共存于设计变量中。