差速攪拌捏合機攪拌軸螺棱的螺旋角優化
在差速攪拌捏合機的工作過程中，主攪拌軸的主要功能是攪拌物料，使物料產生徑向運動；清潔軸的主要作用是輸送物料及清潔主攪拌軸，它使物料產生軸向運動。物料的軸向運動和徑向運動都與攪拌軸的螺棱角度有直接的關系。
攪拌機在正常工作情況下，攪拌軸的螺棱推動物料沿攪拌筒縱向、橫向高速循環流動，并將物料不斷地向上拋擲，從而實現物料在三維空間內的運動。如果螺棱螺旋角較大，物料在徑向的循環流動較多，在軸向的循環流動較少，不利于物料在大范圍內的循環，反之亦然。因此只有螺棱按照合適的螺旋角度在攪拌軸上分布，才能使物料既做橫向循環運動，又做縱向循環運動，達到均勻攪拌的目的。
與此同時，主攪拌軸和清潔軸在工作過程中還要完成捏合的任務，這就要求主攪拌軸和清潔軸的螺棱角度必須滿足一定的關系才能使攪拌機正常運轉。因此確定主攪拌軸和清潔軸的螺旋角內在關系以及確定合適的螺旋角，對提高攪拌機的攪拌效率及攪拌質量都有重要的意義。
將主攪拌軸和清潔軸帶有螺棱的部分在螺棱中徑面上平展開，如圖 2-11 所
示。由圖中幾何關系知：
tan b = q1D = q1D0
(2-10)
1 2L L
tan b = q2 D = q2 D0
(2-11)
式中：
2 2L L
b1 ——主攪拌軸螺棱中徑的螺旋角
b2 ——清潔軸螺棱中徑的螺旋角
q1 ——主攪拌軸螺棱扭轉角
q2 ——清潔軸螺棱扭轉角
D 、 D0 ——螺棱的外徑、螺棱中徑面直徑
L ——攪拌軸長度
a）主攪拌軸 b）清潔軸圖 2-11 攪拌軸軸向中徑平面展開圖
Fig.2-11 Plane expanding image of the axis direction at pitch diameter
為了保證主攪拌軸和清潔軸不干涉，必須要求在兩軸端面上的螺棱扭轉角度滿足如下關系（ k 為清潔軸和主攪拌軸的轉速比）：
kq1 = q2
由式（2-10）、式（2-11）和式（2-12）解得：
k tan b1 = tan b2
（2-12）
（2-13）
式（2-13）即為主攪拌軸和清潔軸螺棱中徑螺旋角的對應關系。而在一般情況下，要使攪拌機具備良好的物料輸送能力，q 、q 、b 還需要滿足以下關系[33-34]。
?q < 3600 / k
? 1
?q2 < 360
0
(2-14)
? > 35o
主攪拌軸主要起攪拌混合的作用，它在工作過程中受力要比清潔軸大很多， 而且主攪拌軸所受載荷主要作用在螺棱表面上。從差速攪拌捏合機的使用情況來
看，攪拌軸的失效也是從螺棱先開始的。因此必須保證主攪拌軸的螺棱角 b1 合適才能使攪拌軸能夠滿足工程強度要求，而 b1 確定后，根據式（2-13）就可確定清
潔軸的中徑螺旋角 b2 。同時，還需滿足式（2-14）所列條件。主攪拌軸的螺棱中徑螺旋角的優化將在第三章攪拌軸瞬態動力學分析中進行。