差速啮合转子混合设备研制

发布时间：2017-06-06 03:03

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【摘要】：为了研究差速啮合转子混合器的均化塑炼效果,本文开展了差速啮合转子混合设备的研制。基于双转子啮合的特点,运用相对运动法建立统一型线方程,并设计多种差速元件；利用有限元方法分析差速元件的流场特点及混合效果；搭建混合器的实验台,研究差速混合器的混合效果。本文的工作及结论如下：1、利用流变仪测得高密度聚乙烯的本构方程参数。通过数值手段分析整个流场及关键监测点的剪切速率和压力变化规律,得到转子与料腔内壁面之间的较佳间隙值为0.3mm。选择分散准数、剪切速率和分离尺度三个表征量,对比差速比分别为2.1、4：1和5：2的异向啮合转子二维截面的混合效能,得到转子差速比为2：1时混合效能较好的结论。选择停留时间,分散准数、剪切速率和剪切应力的最大值为表征量,对比差速比分别为-3：1和3：1转子的混合效果,得到结论：异向差速螺旋转子的分布能力好于同向差速螺旋转子,但分散效果不佳；同向差速捏合块的分布效果和拉伸性能更好,但剪切效果比异向差速捏合块差。数值分析差速比4：1螺旋转子的挤出产量及时间分布,得到转速与流量线性相关且低转速下分布效果好的结论。2、搭建差速双转子挤出机实验台。设计了差速比为4：1的螺旋转子,选择驱动电机和变频器,设计齿轮减速箱和圆柱口模。不同转速与物料体系下,挤出产量、出口压力分别与转速线性相关。利用示踪颗粒法发现高转速下物料的最小停留时间过短,对分布混合不利。物料粘度高造成出口压力波动大,挤出产量不稳定。完成差速直横截面转子混合器实验台的搭建,设计出差速比分别为3：2和5：2的转子,转速比可调式减速箱和料腔。给出物料在不同转子转速下的扭矩曲线。高转速下曲线加料峰和塑化峰提前,且对应扭矩值更大。通过扭矩平衡值、扭矩最大值及对应时间点的对比分析,得出3：2转子混合效果较好的结论。通过观察不同采集时间点样品的外观,分析物料混合过程。利用偏光显微镜从微观角度观察样品的混合效果。3、设计出不等径差速转子混合器、星型差速转子混合器和行星差速转子混合器,并给出传动装置的设计方案。利用数值手段分析差速比分别为-3：1和3：1转子混合器截面的混合行为,得到结论为：无论哪种啮合方向的差速转子混合器,同向差速转子混合器的分布效果好于异向差速转子混合器,但分散效果不佳。设计行星差速转子混合器时,通过建立止多边形模型,给出转子的差速比与多边形边数之间的关系,实现转子的周向正确啮合。
【关键词】：差速 啮合 混合 混合器 差速双转子挤出机
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 啮合型混合设备的发展17-18
• 1.2 啮合型双转子截面型线的研究18-20
• 1.2.1 等速双转子截面型线的研究18-19
• 1.2.2 差速双转子截面型线的研究19-20
• 1.2.3 其他转子截面型线的研究20
• 1.3 转子混合特性的研究20-21
• 1.4 本文研究的意义及目的21-22
• 1.5 本文研究内容及方案22-23
• 1.5.1 研究内容22
• 1.5.2 研究方案22-23
• 第二章 啮合型转子截面型线的统一方程及转子元件的设计23-33
• 2.1 转子截面型线的设计23-30
• 2.1.1 转子坐标系的标定及坐标转换23-26
• 2.1.2 相对运动法设计截面型线26-29
• 2.1.3 转子在不同速比下的截面构型29-30
• 2.2 转子元件的设计30-32
• 2.2.1 差速螺旋转子31
• 2.2.2 差速捏合块31-32
• 2.2.3 差速组合元件32
• 2.3 小结32-33
• 第三章 差速啮合双转子混合器的流场分布及混合效果33-61
• 3.1 物料性能参数测量33-36
• 3.1.1 DSC实验33-34
• 3.1.2 本构方程参数的测定34-36
• 3.2 混合效能的表征量36-37
• 3.2.1 混合的分类36
• 3.2.2 表征量的定义36-37
• 3.3 转矩混合器转子与料腔内表面间隙值的数值优化37-46
• 3.3.1 转矩混合器转子的设计37-39
• 3.3.2 模型建立39-40
• 3.3.3 模拟结果及分析40-46
• 3.4 转矩混合器转子二维截面混合行为的数值研究46-51
• 3.4.1 模拟结果及分析46-50
• 3.4.2 结果与讨论50-51
• 3.5 差速转子螺旋元件及捏合块的混合效能分析51-59
• 3.5.1 同向与异向差速螺旋转子混合效能的比较51-54
• 3.5.2 同向与异向差速捏合块混合效能的比较54-57
• 3.5.3 螺旋转子挤出产量及分布时间分析57-59
• 3.6 小结59-61
• 第四章 差速双转子混合器的实验研究61-79
• 4.1 差速双转子挤出机相关实验61-70
• 4.1.1 差速转子挤出设备61-64
• 4.1.2 材料及实验方案64
• 4.1.3 结果与分析64-70
• 4.2 差速直横截面转子混合器相关实验70-77
• 4.2.1 差速直横截面转子混合设备70-73
• 4.2.2 材料及实验方案73-74
• 4.2.3 结果及分析74-77
• 4.3 小结77-79
• 第五章 不等径差速转子混合器及多转子差速混合器的设计79-101
• 5.1 不等径转子79-85
• 5.1.1 截面型线的形成79-80
• 5.1.2 传动装置的设计80-81
• 5.1.3 不等径转子截面的数值研究81-85
• 5.2 星型转子85-91
• 5.2.1 转子周向排列设计85-86
• 5.2.2 传动装置的设计86-87
• 5.2.3 星型转子截面的数值研究87-91
• 5.3 行星转子91-100
• 5.3.1 转子周向正确啮合的条件91-95
• 5.3.2 传动装置的设计95-96
• 5.3.3 行星转子截面的数值研究96-100
• 5.4 小结100-101
• 第六章 总结101-103
• 参考文献103-107
• 致谢107-109
• 研究成果及发表的学术论文109-111
• 作者和导师简介111-112
• 附件112-113

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘慧;啮合同向双螺杆挤出机几何学的研究[J];河北轻化工学院学报;1997年03期

2 庄园园;李翱;毕超;张冰;江波;;主要工艺参数对串联式磨盘挤出机混合性能的影响[J];塑料;2014年05期

3 王丽，江波;异向旋转双螺杆几何造型的研究[J];中国塑料;1998年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 孙旭建;双螺杆捏合机螺杆转子型线设计及实验研究[D];大连理工大学;2012年

2 贾琨;凸轮泵转子型线设计及模拟计算[D];兰州理工大学;2014年

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本文编号：425211