压缩比和螺杆设计的关系

一、压缩比与螺杆结构的数学关系

1. 几何压缩比计算公式：

   CR=VfVm=(D−hf)⋅hf(D−hm)⋅hmCR=Vm​Vf​​=(D−hm​)⋅hm​(D−hf​)⋅hf​​

   • DD：螺杆直径（mm）

   • hfhf​：进料段螺槽深度（mm）

   • hmhm​：计量段螺槽深度（mm）

2. 实际压缩比修正公式：

   CReff=CR⋅ρmρfCReff​=CR⋅ρf​ρm​​

   • ρmρm​：熔体密度（g/cm³）

   • ρfρf​：固体颗粒密度（g/cm³）

二、螺杆各段设计要点

1. 进料段设计规范

   参数	高压缩比螺杆	低压缩比螺杆
   螺槽深度(h_f)	(0.12-0.15)D	(0.08-0.10)D
   螺旋升角(φ)	17°-20°	20°-23°
   表面处理	氮化处理（HV≥900）	镀铬（Ra≤0.2μm）

2. 压缩段关键参数

   • 渐变型螺杆：

     h(z)=hf−zLc(hf−hm)h(z)=hf​−Lc​z​(hf​−hm​)

     • LcLc​：压缩段长度（通常5-8D）

   • 突变型螺杆：

     • 过渡台阶角度：25°-30°

     • 突变位置：距螺杆头3-4D处

3. 计量段优化设计

   • 深度比：

     hmD=115⋅Qη⋅ΔP3Dhm​​=151​⋅3η⋅ΔPQ​​

     • QQ：产量（kg/h）

     • ηη：熔体粘度（Pa·s）

     • ΔPΔP：压力差（MPa）

三、特种螺杆设计案例

1. 屏障型螺杆

   • 压缩比实现方式：

     • 主螺槽深度比：2.8:1

     • 屏障间隙：0.3-0.6mm

   • 熔融速率公式：

     m˙=πDWρVbzm˙=πDWρVbz​

     • WW：屏障宽度（mm）

     • VbzVbz​：熔体轴向速度（mm/s）

2. 波状螺杆

   • 压缩波设计参数：

     参数	取值范围
     波幅	(0.3-0.5)h_m
     波长	(1.2-1.5)D
     波数	3-5个

四、材料-螺杆匹配数据库