高粘度熔体泵结构设计理论研究

发布时间：2020-11-18 18:39

　　 能源短缺是当今社会面临的首要问题，所以在工业生产的各个部门，开发研制新产品的过程中都把降低消耗和提高产品质量作为首先考虑的问题。高聚物加工行业亦是如此，在过去的十几年中，熔体泵辅助挤出机在聚合物加工中的应用得到了较大的发展。由于其易增压，能显著消除压力波动等优点，应用熔体泵的挤出系统，几乎能加工所有热塑性塑料，并且生产出各种优质产品，如片材、吹塑膜、拉伸膜、管材、桶材和型材等。在许多发达的工业国如美国、日本和德国，熔体泵的开发和应用已经取得了很好的成果。而由于种种原因，我国有关熔体泵技术的研究工作还处于起步阶段。 就是在这种背景下，本课题在阐述了熔体泵的性能特点和输送机理的同时，针对熔体泵设计中的诸难点进行了进一步的剖析，如润滑和密封结构，建立了相应的数学模型，得出了动压反输粘滞密封的计算公式并通过大量的有限元分析，绘制了特定轴承尺寸、物料特性下轴承的转速、承载能力和偏心率的关系曲线(即润滑曲线)。这些理论在化工二厂使用的日本神户制钢所生产的熔体泵中得到了验证。 本文的第一个特点是将单螺杆的熔体输送理论巧妙地应用于动压反输粘滞密封装置中，得出了一套简便易行的计算密封结构尺寸的公式，这部分工作是所查前人文献中所没有的。经实际验证表明，其可靠程度高，基本可以用来指导熔体泵密封装置的设计工作。 本文的第二个特点是作者所提供的润滑曲线，是本文作者首次提出的解决熔体泵非牛顿流体润滑问题的方法。有限元模拟是当今科学领域中普遍应用的一种数学方法，其可靠性得到了广泛的认可和赞同。在滑动轴承中，润滑介质的流动状态很难进行测量，而非牛顿流体的流变行为又非常复杂，所以尝试用其它的方法来描述和求解。本文所给出的润滑曲线是经过大量的计算并得到了实际生产装置的验证，其精度可以满足设计中的要求。 本文的第三个特点是将动压推力润滑的原理应用到熔体泵中。在确定影响熔体泵容积效率的主要因素为轴向间隙的基础上，以减少磨损、维持设计间隙为前提，比较了几种保证壁面润滑结构的优缺点，并用有限元方法计算出了自制熔体泵特定尺寸和工作条件下的承载效果。 从第三章的一般设计程序可以看出，本文的另一特点就是提出了一套比较系统的熔体泵设计理论，为以后开发研制各类规格高粘度熔体泵奠定了一定的理论基础。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2001
【中图分类】：TH38
【部分图文】：

北京化』二大学周反士研究生学位论文泵最主要的功能是将来自挤出机的高温塑料熔体增压、入挤出模具，泵出口的熔料压力受入口压力波动的影响图1一1的实例表示「”1。由图可见，熔体泵能将750psi在15Psi的范围内，其稳压能力优于各种类型的挤出增压稳压和稳定流量的特性，当它与单螺杆或双螺杆挤整条生产线的性能优异，效益显著增加。

图l一1熔体泵稳压效果图1.3.2熔体泵的应用特点l)熔体泵能够持续地向挤出机头泵送精确的料流量，从而减小挤出制品的公差，使单位重量的物料制出更多的合格产品，当挤出制品的尺寸公差要求比较严格或制品的原料成本较为昂贵时，使用熔体泵显得更有价值。2)如图1一2所示，在同向双螺杆挤出机与熔体泵组合的混炼挤出造粒生产

换句话说，泵在一定的出口压力下，对应有一定的转速范围，也就是轴颈表面的线速度有一个最大限定值。图2一2轴承运转状态示意图同时，根据摩擦学中的”分子一机械”理论，滑动轴承的失效形式，主要是磨料磨损和粘着磨损。泵的出口压力越高，轴颈对薄膜的剪切力就越大，润滑膜破坏越严重，承载区就越接近混合摩擦甚至于干摩擦，对轴和轴承表面损坏也就越厉害，所以，控制泵的出口压力对轴承的承载能力有决定性的影响。2.1.3有限元法分析结果为了与牛顿流体润滑时有关资料中提供的解析解进行比较和直接观察，将轴表面压力(即第一层压力)分布输入Excel展开，生成三维曲面。如图2一3。图2一3轴表面熔体压力分布图第18页
【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 徐欢;熔体泵的计算机辅助设计系统开发[D];北京化工大学;2007年

2 李旭东;双驱动熔体泵的性能结构研究[D];北京化工大学;2009年

本文编号：2889063