2.几何参数的
本文选取生产能力为加料段几何参数化设计的目标。考虑到设计参数多和目标函数复杂的特点，根据实际情况，分别采用简化条件下的解析法、图解法和实验结果分析法来确定几何参数 的取值范围。
2.1 螺纹升角
2.1.1 解析法
若假定螺杆与固体塞之间没有摩擦(f1=0)和压力无变化(△P=0),则式(1)可改写成:
2.1.2图解法
由式(1)可以看出，生产能力与 (tgф*tgθb)/(tgф+tgθb)成正比。若取螺杆和机筒表面的摩擦系数相等（fa=fb）,Db=50.8mm,H=11.6mm,无压力增长,则可绘出(tgф*tgθb)/(tgф+tgθb)与θb在不同fb值下的关系曲线 ,如图1所示.当fb=0.25-0.50(大多数聚合物在此范围内),螺纹升角的范围为17°-20°。若取螺距等于直径，则θb≈17.66°，在图示的θb范围内。尽管这是基于许多简化假设得出的结论，但却收到较为满意的效果，且简单易行，因而被广泛采用。
为达至更高的固体输送速率，人们设法令 fb＞fa，如降低机筒温度或于机筒内壁开设沟槽等。若取fb=3f,H=20.32mm,Db=152.4mm,N=60r/min,则可绘出固体输送率与钆于不同f 值下的关系曲线如图 2所示。显然,在此情况下的θb=25°-30°.
2.1.3 实验结果分析法
由于影响挤出机生产能力的因素众多且相互之间关系复杂，难以建立准确而简便 优化设计数学模型，因而采用实验结果分析法来确定设计参数的取值范围，是一条重要而有效的途径。Fang等人考察了实验条件下θb 对Q的影响,其结果示于图3.器重,材料为低密度聚乙烯,fb/fa=1.4,Db=45mm,H=7mm,W=38mm,N=60r/min.由图3中可以看出,相对于固体输送率的螺纹升角θb=40°-45°.这与解析法获得的结果较为相近.
2.2 螺槽深度
2.2.1图解法
由式(1)可知,若其他几何菜熟不变,则Q主要为H和φ的函数,而φ可由下式表述:
φ=arcsin(1+f2-K2)1/2-fK/1+f2-θb (3)
其中
K=H/fbz*ln*P(z)/P0+fa/fb(1+2H/W) (4)
式中:P(z)和P0---分别代表轴向距离Z及起始处的压力
这样,若将式(3)和式(4)带入式(1),则可获得如下函数关系:
Q=f(H) (5)
但形式相当复杂,难以获得关于螺槽深度H的解析式,故需借助图解法或数值法求取.
Rauwendaa假定无压力变化,fb/fa≈1.7,N=100r/min,Db=50mm.考差了不同螺纹头数i下H对Q的影响,结果如图4所示.当i=1时,H=5.5-6.5mm;当i=2时,H=2-3mm.这意味着,在一定条件下,螺槽深度随着螺纹投书的增加而减小.
2.2.2 实验结果分析法
按固体塞输送理论,固体输送率正比于螺槽深度.而根据非塞流理论,则存在一堆应于固体输送率的螺槽深度,如图5所示.器重,有关的试验条件与图3所示相同.由图5所示中可以看出,H=7.5-8mm,进一步观察发现,对于30mm螺杆,H=4.5-5mm;对于65mm螺杆,H=11-12mm.据此可知,H=(0.150-0.185)Db。按文献报道的结果，H=（0.100-0.150）Db。
3.结论
尽管固体塞输送理论仍为人们所广泛接受，但亦存在某些的不足( 如存在 螺 槽 深度、观察到固相内有速度梯度等) ， 在应用时须注意并加以适当修正。在一定条件下，影响挤出机螺杆加料段固体输送率的主要几何参数有螺纹升角和螺槽深度。综上所述，建议螺纹升角的取值范围为25°-40°。而螺槽深度的取值范围为( 0.12-0.18 ) Db 。
通常，分析或研究均是基于一定的假设、材料及实验条件而进行的。因而，在选择加料段几何参数值时，还应根据实际情形而定。
