啮合同向双螺杆挤出机捏合块组合的研究

论文摘要

啮合同向双螺杆挤出机因具有良好的混炼效果、优异的自洁能力以及产量大能耗低等优点,被广泛用于聚合物加工、造纸等领域。啮合同向双螺杆由多种类型和不同数量的螺杆元件有序的组成,整根螺杆又分为不同的功能段；为使物料按照工艺要求完成整个挤出过程,因而对各个功能段的要求也不同,这就需要与之相对应的螺杆构型来实现。整根螺杆的组合设计,不仅要对各种螺杆元件的性能和构造了解得很清楚,还需要对各功能段的局部构型以及整根螺杆的组合规律有深入地认识与把握。本课题以研究探索捏合块组合规律,提高挤出机混合性能为目标,在实验的基础上,对捏合块混合性能的评价指标进行了研究。围绕螺杆组合设计,研究了捏合块几何参数、不同捏合块组合、工艺条件及不同啮合比与不同捏合块组合的混合性能之间的关系,并对其设计规律进行研究。本文首先在啮合同向双螺杆几何学的基础上对在螺杆组合中不同头数螺纹元件之间的光滑过渡问题进行了研究,设计了一种可以灵活使用和加工的光滑过渡组件。本文通过对捏合块混合性能的评价指标进行研究分析,选出了能够量化研究捏合块混合性能的两种主要指标：平均剪切应力评价分散混合能力；平均回流系数评价分布混合能力。在研究中。利用这两种评价指标对捏合块几何参数与混合性能之间的关系进行了研究,并且建立了捏合块元件混合性能的回归数学模型,利用这个模型可以根据捏合块的几何参数判断出混合性能的强弱。在此基础上,对不同几何参数的捏合块组合后的混合性能进行了研究,得出了分散混合效果最好的构型和分布混合最好的构型；同时还建立了组合过程中不同位置的捏合块与捏合块组合后混合性能之间的回归数学模型,利用这种回归模型可以指导实际工作中的螺杆构型的设计。最后,对工艺条件与捏合块混合性能之间的关系和不同啮合比的捏合块的混合性能进行了研究,并且建立了回归数学模型,通过该模型能够在实际操作过程当中对操作条件的调整有指导意义。通过上述研究,得到了一些螺杆组合设计规律,其对啮合同向双螺杆挤出机的螺杆构型设计具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 啮合同向双螺杆挤出机的发展及其研究进展
• 1.1.1 聚合物加工中混合机理的研究
• 1.1.2 啮合同向双螺杆挤出机的研究
• 1.2 啮合同向双螺杆挤出机螺杆构型的研究
• 1.3 啮合同向双螺杆挤出机中捏合块混合性能的研究
• 1.4 本课题的目的和意义
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第二章 螺杆过渡组件的设计
• 第三章 捏合块混合性能的研究
• 3.1 数理模型和边界条件
• 3.1.1 数学模型
• 3.1.2 有限元模型和边界条件
• 3.2 模拟结果及分析
• 3.2.1 回流系数
• 3.2.2 剪切应力
• 3.2.3 平均剪切速率
• 3.2.4 累积最大剪切速率分布
• 3.2.5 停留时间分布
• 3.2.6 应变分布
• 3.3 本章小结
• 第四章 实验研究
• 4.1 螺杆构型对PP/PET共混体系混合效果的影响
• 4.1.1 实验方案
• 4.1.2 实验结果与分析
• 2体系混合效果的影响'>4.2 螺杆构型对PP/Mg（OH）₂体系混合效果的影响
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 捏合块组合规律的研究
• 5.1 双头捏合块几何参数对混合性能的影响
• 5.1.1 捏合块的捏合块厚度和错列角单因素对混合性能的影响
• 5.1.2 捏合块几何参数的正交设计及分析
• 5.1.3 捏合块几何参数对混合性能影响的回归分析
• 5.2 捏合块组合对混合性能的影响
• 5.2.1 捏合块组合的正交设计及分析
• 5.2.2 捏合块组合对混合性能影响的回归分析
• 5.2.3 回归模型的应用范围的研究
• 5.3 工艺参数对混合性能的影响
• 5.3.1 加料量和螺杆转速单因素对混合性能的影响
• 5.3.2 工艺条件的正交设计及分析
• 5.3.3 工艺条件对混合性能影响的回归分析
• 5.4 不同啮合比对混合性能影响的研究
• 5.5 应用捏合块组合规律进行螺杆组合的设计
• 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 课题主要结论
• 6.2 课题的创新点及主要贡献
• 6.3 本课题有待进一步研究的内容
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 附件