Винт экструдера является ключевым компонентом экструдера, и его характеристики определяют производительность экструдера. Поэтому оптимизация конструкции винта экструдера является очень важным делом. Как правило, чем больше целевых функций, переменных проектирования и ограничений в математической модели оптимизации, тем сложнее и труднее процесс проектирования и оптимизации. Люди стремятся при заданных целях оптимизации найти методы оптимизации основных геометрических параметров винта, таких как угол винта, глубина канавки, зазор между винтом и цилиндром, отношение длины к диаметру и т.д. Ниже мы вместе рассмотрим, какие существуют методы оптимизации конструкции винта экструдера.
В настоящее время распространенные методы оптимизации конструкции винтов экструдеров включают: метод математического экстремума при упрощенных условиях (аналитический метод), графический метод и метод ортогонального проектирования, основанный на экспериментах, статистическом анализе и CAD.
1. Методы анализа.
Этот метод использовался ранее. Обычно оптимизация проектных переменных выполняется при одной цели оптимизации (например, выходная мощность или энергопотребление). Метод оптимизации — это метод нахождения экстремумов в высшей математике, например, как видно из формулы (1). Без учета изменений давления и трения винта можно достичь максимума. Следовательно, формулу (1) можно записать как.
2. Метод с использованием схемы.
Когда рассматриваемые проектные переменные не являются одной переменной, или когда проектные переменные выражены в виде какой-либо функциональной зависимости, диапазон оптимальных значений параметров может быть представлен графически. Например, из формулы (1) видно, что при неизменных других параметрах производственная способность пропорциональна Tg емкости * Tgθb / (Tg коэффициент Tgθb). Пусть f .= fB, D = 50 мм, H = 10 мм, построим график зависимости Tg * Tgθb / (Tg T Tgθb) от θ. Поэтому в настоящее время большинство болтов проектируется при θb равном 17,66, когда шаг соответствует диаметру.
3. Метод факторного эксперимента (ортогональный дизайн).
Как уже упоминалось, в конструкции винта существует множество переменных, между которыми могут быть определённые взаимосвязи, а иногда они могут быть очень сложными. В таких случаях использование экспериментального метода для нахождения оптимального диапазона проектных переменных часто оказывается более эффективным. Однако при использовании обычного экспериментального метода потребуется проведение сотен и тысяч экспериментов. Трудоемкий и затратный прямой дизайн — это научный метод, позволяющий с наименьшим числом испытаний добиться наилучшего экспериментального результата, используя определённый порядок (ортогональные таблицы). Основываясь на анализе факторов влияния, и согласно принципу комбинирования в ортогональной таблице, выбирают необходимые уровни для каждого фактора, проводят ортогональный анализ результатов эксперимента и определяют оптимальные значения проектных параметров. Для лучшего анализа экспериментальных планов также можно провести оценку основных факторов.
В настоящее время распространенные методы оптимизации конструкции винтов экструдеров включают: метод математического экстремума при упрощенных условиях (аналитический метод), графический метод и метод ортогонального проектирования, основанный на экспериментах, статистическом анализе и CAD.
1. Методы анализа.
Этот метод использовался ранее. Обычно оптимизация проектных переменных выполняется при одной цели оптимизации (например, выходная мощность или энергопотребление). Метод оптимизации — это метод нахождения экстремумов в высшей математике, например, как видно из формулы (1). Без учета изменений давления и трения винта можно достичь максимума. Следовательно, формулу (1) можно записать как.
2. Метод с использованием схемы.
Когда рассматриваемые проектные переменные не являются одной переменной, или когда проектные переменные выражены в виде какой-либо функциональной зависимости, диапазон оптимальных значений параметров может быть представлен графически. Например, из формулы (1) видно, что при неизменных других параметрах производственная способность пропорциональна Tg емкости * Tgθb / (Tg коэффициент Tgθb). Пусть f .= fB, D = 50 мм, H = 10 мм, построим график зависимости Tg * Tgθb / (Tg T Tgθb) от θ. Поэтому в настоящее время большинство болтов проектируется при θb равном 17,66, когда шаг соответствует диаметру.
3. Метод факторного эксперимента (ортогональный дизайн).
Как уже упоминалось, в конструкции винта существует множество переменных, между которыми могут быть определённые взаимосвязи, а иногда они могут быть очень сложными. В таких случаях использование экспериментального метода для нахождения оптимального диапазона проектных переменных часто оказывается более эффективным. Однако при использовании обычного экспериментального метода потребуется проведение сотен и тысяч экспериментов. Трудоемкий и затратный прямой дизайн — это научный метод, позволяющий с наименьшим числом испытаний добиться наилучшего экспериментального результата, используя определённый порядок (ортогональные таблицы). Основываясь на анализе факторов влияния, и согласно принципу комбинирования в ортогональной таблице, выбирают необходимые уровни для каждого фактора, проводят ортогональный анализ результатов эксперимента и определяют оптимальные значения проектных параметров. Для лучшего анализа экспериментальных планов также можно провести оценку основных факторов.