含能材料内摩擦仪研制及实验研究
发布时间：2022-01-04 07:36
含能材料的内摩擦系数对指导材料成型加工过程中的机械结构设计以及工艺参数的制定有着非常重要的作用。本文通过对物料内摩擦系数测试机理及方法的探索,研制了具有自主知识产权的内摩擦系数测试平台,实现了在不同温度、压力、物料种类和尺寸等条件下内摩擦系数的自动测试。利用聚合物代料进行内摩擦系数测试实验,验证了内摩擦系数测试设备的主要功能以及测试结果的准确性,初步探明了温度、压力等因素对内摩擦系数的影响规律。主要工作如下:1.本文首先对物料内摩擦系数测试机理进行了研究,建立了物料粒子之间摩擦过程的物理模型,剖析了粒子间的运动规律,分析了物料摩擦系数的测试方法。通过对含能材料的特性及摩擦测试方法的系统性研究,设计了两种典型的内摩擦系数测试设备方案,并对两种方案的优缺点进行了对比分析,选出最优方案,且对其不足之处进行优化设计,使其达到设计要求。2.在含能材料内摩擦系数测试设备机械结构的基础上,基于LabVIEW进行了人工交互系统的设计,构建了设备的实时数据采集系统和远程操控系统,实现了设备的远程操控与自动测试功能,提升了测试过程的安全性。3.利用本课题搭建的含能材料内摩擦系数测试平台,对几种聚合物代料进...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－丨固体塞在单螺杆挤出机中的正位移输送过程??
的深宽比有最大值。在??正位移输送时，固体塞的分界面上的摩擦力以及机筒和螺杆表面的摩擦力，提供??了固体塞沿着机筒衬套沟槽和螺杆螺槽正位移输送的动力和阻力。若沟槽较深，??沟槽与固体塞表面的摩擦阻力较大；若沟槽较窄，固体塞分界面上的摩擦力较小??及正位移输送的力较校当达到正位移输送的临界最大沟槽深宽比时，机筒衬套??沟槽对固体塞正位移输送的力小于沟槽与固体塞表面之间的摩擦力，机筒沟槽内??固体塞正位移输送变弱甚至停止，在分界面处固体塞发生剪切断裂，正位移输送??被破坏［１６］，如下图１－２所示。??鳕切＿裂阖?：??图１－２固体塞剪切状态示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈｅａｒ?ｓｔａｔｅ?ｏｆ?ｓｏｌｉｄ?ｐｌｕｇ??因此，若已知聚合物的内摩擦系数以及外摩擦系数，则可以达到以下几点功??用：１）验证所设计的机筒、螺杆几何结构参数的合理性；２）可以在己知螺旋??角的情况下实现槽深和槽宽的最佳设计；３）可以在已知槽深和槽宽的情况下实??现螺旋角的最佳设计；４）实现沟槽螺旋角和沟槽深宽的最佳组合设计。所以，??摩擦系数在聚合物加工过程及挤出机结构设计中，均有重要影响作用。??（２）摩擦系数对聚合物物料温升的影响??摩擦系数对聚合物成型加工工艺参数如摩擦生热等也具有指导作用。聚合物??物料的摩擦生热主要是由于聚合物物料之间、聚合物与螺杆或机筒之间的摩擦引??起的。??根据塞流固体输送理论，聚合物颗粒在固体输送的主要以固体塞的形式输??送，所以颗粒摩擦生的热主要来自固体塞与机筒和螺杆之间的摩擦，其中包括聚??合物与机筒之间的摩擦，聚合物与螺杆底部和螺杆侧面的摩擦，这三种摩擦均会??
?第一章绪论???聚钟物料＾??斜面＂??＞ｏ？???图１－３斜面法测试原理示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂｅｖｅｌ?ｍｅｔｈｏｄ?ｔｅｓｔ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ??在物料开始滑动的瞬间：??ｆ?—?Ｆ?—?ｍｇｓｉｎａ???（１－５）??Ｎ?＝?ｍｇｃｏｓａ???（１－６）??ｆ?＝?ｌｉＮ???（１－７）??所以，摩擦系数??ｐｉ?—?ｆ?／Ｎ?—?ｍ＾ｓｉｎａ／ｍ＾ｃｏｓａ?＝?ｔａｎａ???（１－８）??其中，Ｆ为物料重力分解在平行于斜面的力，／为物料与斜面间的摩擦力，ｍ??为物料质量，《９取９．８１１１／５２，＾为物料摩擦系数，ａ是斜面的倾角。??曹宪钓等人［１９］利用上述原理设计出一种利用斜面法的摩擦系数测定仪。但??是结构简单，手动操作，容易受振动、人为颤动等外部因素的影响，会使结果达??不到要求。栗霞飞等人在之前摩擦系数测试装置的基础上，采用精确传动装??置提升斜面角度，代替手动抬升，更加精确地实现摩擦系数测定装置的调节，设??计简图如下图１－４。??１．收料口，２．斜面板，３．刻度盘，４．指针轴，５．螺杆，６．连接螺母，７．支架，８．普通螺母??图１－４改进的斜面式摩擦系数测定仪简图??Ｆｉｇ．１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｂｅｖｅｌ?ｆｒｉｃｔｉｏｎ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｔｅｓｔｅｒ??斜面法摩擦系数测试过程的关键在于物料滑动瞬间的判定，以往常常凭？昔试??验人员的经验判定物料开始滑动的瞬间，这必定会产生较大误差。澳大利亚ＩＤＭ??公司开发了一种斜面式摩擦系数仪，其主要由
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于离散元摩擦因数测定仪改进设计[J]. 栗霞飞,赵满全,刘飞,杜兰,樊琦. 农机化研究. 2019(05)
[2]颗粒物料流体动力学特性的研究综述[J]. 王咏梅,黄晓鹏,吴劲锋. 中国农机化学报. 2017(07)
[3]双基固体推进剂的特性研究[J]. 张建彬,鞠玉涛,周长省. 固体火箭技术. 2013(01)
[4]双通道同步数据采集系统的设计与实现[J]. 徐灵飞,李健. 自动化仪表. 2011(01)
[5]颗粒物质与固体交界面静摩擦系数的测量与分析[J]. 彭政,王璐珠,蒋亦民. 山东大学学报(理学版). 2011(01)
[6]基于LabVIEW的温度参数测试系统设计[J]. 杨琪文,陈剑桥. 仪表技术与传感器. 2009(10)
[7]双基推进剂的玻璃化温度[J]. 刘子如,张腊莹,衡淑云,康冰. 火炸药学报. 2009(02)
[8]滚动速度对聚合物摩擦系数的影响[J]. 黄传辉. 徐州工程学院学报(自然科学版). 2008(03)
[9]基于LabVIEW的数据采集与信号处理[J]. 张丙才,刘琳,高广峰,赵朋. 仪表技术与传感器. 2007(12)
[10]基于LabVIEW数据采集系统的快速开发[J]. 陈泽峰,裴锋,杨万生. 现代电子技术. 2004(16)
博士论文
[1]螺旋沟槽单螺杆挤出机新型挤出理论研究[D]. 潘龙.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]粉体材料动摩擦系数的实验研究[D]. 胡学永.北京化工大学 2013
[2]螺旋沟槽衬套单螺杆挤出机固体输送段的研究[D]. 苗立荣.北京化工大学 2011
本文编号：3567956
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－丨固体塞在单螺杆挤出机中的正位移输送过程??
的深宽比有最大值。在??正位移输送时，固体塞的分界面上的摩擦力以及机筒和螺杆表面的摩擦力，提供??了固体塞沿着机筒衬套沟槽和螺杆螺槽正位移输送的动力和阻力。若沟槽较深，??沟槽与固体塞表面的摩擦阻力较大；若沟槽较窄，固体塞分界面上的摩擦力较小??及正位移输送的力较校当达到正位移输送的临界最大沟槽深宽比时，机筒衬套??沟槽对固体塞正位移输送的力小于沟槽与固体塞表面之间的摩擦力，机筒沟槽内??固体塞正位移输送变弱甚至停止，在分界面处固体塞发生剪切断裂，正位移输送??被破坏［１６］，如下图１－２所示。??鳕切＿裂阖?：??图１－２固体塞剪切状态示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈｅａｒ?ｓｔａｔｅ?ｏｆ?ｓｏｌｉｄ?ｐｌｕｇ??因此，若已知聚合物的内摩擦系数以及外摩擦系数，则可以达到以下几点功??用：１）验证所设计的机筒、螺杆几何结构参数的合理性；２）可以在己知螺旋??角的情况下实现槽深和槽宽的最佳设计；３）可以在已知槽深和槽宽的情况下实??现螺旋角的最佳设计；４）实现沟槽螺旋角和沟槽深宽的最佳组合设计。所以，??摩擦系数在聚合物加工过程及挤出机结构设计中，均有重要影响作用。??（２）摩擦系数对聚合物物料温升的影响??摩擦系数对聚合物成型加工工艺参数如摩擦生热等也具有指导作用。聚合物??物料的摩擦生热主要是由于聚合物物料之间、聚合物与螺杆或机筒之间的摩擦引??起的。??根据塞流固体输送理论，聚合物颗粒在固体输送的主要以固体塞的形式输??送，所以颗粒摩擦生的热主要来自固体塞与机筒和螺杆之间的摩擦，其中包括聚??合物与机筒之间的摩擦，聚合物与螺杆底部和螺杆侧面的摩擦，这三种摩擦均会??
?第一章绪论???聚钟物料＾??斜面＂??＞ｏ？???图１－３斜面法测试原理示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂｅｖｅｌ?ｍｅｔｈｏｄ?ｔｅｓｔ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ??在物料开始滑动的瞬间：??ｆ?—?Ｆ?—?ｍｇｓｉｎａ???（１－５）??Ｎ?＝?ｍｇｃｏｓａ???（１－６）??ｆ?＝?ｌｉＮ???（１－７）??所以，摩擦系数??ｐｉ?—?ｆ?／Ｎ?—?ｍ＾ｓｉｎａ／ｍ＾ｃｏｓａ?＝?ｔａｎａ???（１－８）??其中，Ｆ为物料重力分解在平行于斜面的力，／为物料与斜面间的摩擦力，ｍ??为物料质量，《９取９．８１１１／５２，＾为物料摩擦系数，ａ是斜面的倾角。??曹宪钓等人［１９］利用上述原理设计出一种利用斜面法的摩擦系数测定仪。但??是结构简单，手动操作，容易受振动、人为颤动等外部因素的影响，会使结果达??不到要求。栗霞飞等人在之前摩擦系数测试装置的基础上，采用精确传动装??置提升斜面角度，代替手动抬升，更加精确地实现摩擦系数测定装置的调节，设??计简图如下图１－４。??１．收料口，２．斜面板，３．刻度盘，４．指针轴，５．螺杆，６．连接螺母，７．支架，８．普通螺母??图１－４改进的斜面式摩擦系数测定仪简图??Ｆｉｇ．１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｂｅｖｅｌ?ｆｒｉｃｔｉｏｎ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｔｅｓｔｅｒ??斜面法摩擦系数测试过程的关键在于物料滑动瞬间的判定，以往常常凭？昔试??验人员的经验判定物料开始滑动的瞬间，这必定会产生较大误差。澳大利亚ＩＤＭ??公司开发了一种斜面式摩擦系数仪，其主要由
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于离散元摩擦因数测定仪改进设计[J]. 栗霞飞,赵满全,刘飞,杜兰,樊琦. 农机化研究. 2019(05)
[2]颗粒物料流体动力学特性的研究综述[J]. 王咏梅,黄晓鹏,吴劲锋. 中国农机化学报. 2017(07)
[3]双基固体推进剂的特性研究[J]. 张建彬,鞠玉涛,周长省. 固体火箭技术. 2013(01)
[4]双通道同步数据采集系统的设计与实现[J]. 徐灵飞,李健. 自动化仪表. 2011(01)
[5]颗粒物质与固体交界面静摩擦系数的测量与分析[J]. 彭政,王璐珠,蒋亦民. 山东大学学报(理学版). 2011(01)
[6]基于LabVIEW的温度参数测试系统设计[J]. 杨琪文,陈剑桥. 仪表技术与传感器. 2009(10)
[7]双基推进剂的玻璃化温度[J]. 刘子如,张腊莹,衡淑云,康冰. 火炸药学报. 2009(02)
[8]滚动速度对聚合物摩擦系数的影响[J]. 黄传辉. 徐州工程学院学报(自然科学版). 2008(03)
[9]基于LabVIEW的数据采集与信号处理[J]. 张丙才,刘琳,高广峰,赵朋. 仪表技术与传感器. 2007(12)
[10]基于LabVIEW数据采集系统的快速开发[J]. 陈泽峰,裴锋,杨万生. 现代电子技术. 2004(16)
博士论文
[1]螺旋沟槽单螺杆挤出机新型挤出理论研究[D]. 潘龙.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]粉体材料动摩擦系数的实验研究[D]. 胡学永.北京化工大学 2013
[2]螺旋沟槽衬套单螺杆挤出机固体输送段的研究[D]. 苗立荣.北京化工大学 2011
本文编号：3567956
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3567956.html
