聚合物熔体泵及其输运系统的研制与开发

论文摘要

聚合物熔体泵及其输运系统是安装在螺杆挤出机和挤出模具之间的熔体输运设备,其突出特点是熔体输出端压力几乎不受输入端压力波动的影响,可以为挤出模具提供均匀、稳定的熔体。作为建压、稳压装置,熔体泵技术在精密挤出领域的应用已愈加广泛。本文首先介绍了熔体泵的工作原理及其性能特点,对熔体泵的稳压稳流机理、流量特性以及能量效率和总效率的计算进行了深入的分析,探讨了熔体泵的排量、工作温度与压力以及扭矩等主要技术参数以及如何选择。然后全面总结和介绍了熔体泵设计的思路,并得出了一套熔体泵设计程序。熔体泵的总体设计包括:齿轮的结构设计、转速的确定、润滑系统的设计、密封结构的设计、泵体结构设计、加热系统设计、传动系统的设计以及控制系统的设计。熔体泵设计的技术难点是润滑系统的设计,由于输送介质的特殊性,只能使用自身输送的熔体进行自润滑。本文深入分析了熔体泵的自润滑机理,得出滑动轴承的承载能力是靠动压润滑产生的,也就是说,轴承的偏心率、熔体的粘度和转速决定产生的动压压力的大小,并影响润滑油膜的形成。本文通过有限元方法,运用polyflow软件,对熔体泵的自润滑进行了数值模拟,分析了熔体压力、速度、剪切速率以及粘度分布规律,得到了偏心率、熔体粘度、转速和动压压力的一系列关系曲线,可为熔体泵自润滑系统的设计提供理论参考。根据所得到的熔体泵设计程序,以及实际的工程应用,设计出一台熔体泵样机。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外熔体泵的研究、生产状况
• 1.3 熔体泵应用领域
• 1.4 课题的研究内容和意义
• 第2章 聚合物熔体泵的工作原理及性能特点
• 2.1 聚合物熔体泵的工作原理
• 2.1.1 聚合物熔体泵的稳压稳流机理
• 2.1.2 聚合物熔体泵的流量特性分析
• 2.1.3 聚合物熔体泵的能量效率计算
• 2.1.4 聚合物熔体泵的总效率计算
• 2.2 聚合物熔体泵的主要技术参数及选择
• 2.2.1 泵的排量
• 2.2.2 泵的工作温度与压力
• 2.2.3 泵的扭矩
• 2.3 聚合物熔体泵的性能特点
• 2.3.1 线性输出特性
• 2.3.2 压力特性
• 2.3.3 能效特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 聚合物熔体泵的总体设计
• 3.1 原始参数
• 3.2 齿轮结构形式、结构尺寸参数的设计
• 3.2.1 齿轮参数选取的一般原则
• 3.2.2 变位设计
• 3.2.3 齿轮齿轮的选材及热处理
• 3.3 熔体泵转速的确定
• 3.4 润滑系统的设计
• 3.4.1 润滑系统结构
• 3.4.2 卸荷槽设计
• 3.4.3 滑动轴承设计
• 3.5 密封结构的设计
• 3.6 泵体结构设计
• 3.7 加热系统设计
• 3.8 传动系统设计
• 3.8.1 交流变频调速原理
• 3.8.2 变频器和交流电机的选择
• 3.9 控制系统设计
• 3.9.1 PLC 控制
• 3.9.2 熔体泵输运装置实现
• 3.10 本章小结
• 第4章 熔体泵自润滑机理研究与数值模拟
• 4.1 自润滑机理研究
• 4.1.1 流体动力润滑基本理论
• 4.1.2 自润滑过程
• 4.2 POLYFLOW 软件介绍
• 4.2.1 POLYFLOW 软件结构
• 4.2.2 POLYFLOW 分析基本步骤
• 4.3 自润滑系统数值模拟
• 4.3.1 物理模型
• 4.3.2 计算结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 熔体泵样机的设计
• 5.1 客户需求
• 5.2 齿轮结构设计
• 5.3 转速的确定
• 5.4 润滑结构设计
• 5.4.1 卸荷槽的设计
• 5.4.2 滑动轴承的设计
• 5.5 密封结构设计
• 5.6 泵体结构设计
• 5.7 传动系统设计
• 5.8 装配后的产品
• 5.9 本章小结
• 结论
• 附录1 MP11.5 熔体泵装配图
• 附录2 MP11.5 熔体泵零件图
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢