TPV反应型同向双螺杆挤出机挤压系统的设计与研制

发布时间：2023-04-12 03:33

　　热塑性弹性体(TPV)是由聚丙烯(PP)与三元乙丙橡胶(EPDM)共混制得,同时具有塑料与橡胶特性的多相高分子复合材料,广泛应用于汽车、建筑与电器等领域。目前国内生产的性能优异的TPV多由进口设备生产制造,生产设备成本高、购买周期长、维修费用昂贵。因此应市场需求研制国产的TPV制备设备势在必行。本文根据EPDM/PP混合制备TPV的特殊性,对TPV反应型同向双螺杆挤出机的挤压系统进行了设计与研制。本文首先根据制备TPV物料的加工工艺特点以及反应型挤出机高扭矩的要求,对TPV反应型双螺杆挤出机进行了总体方案的确定,设计了螺杆芯轴、机筒和排气插件。在确定了螺杆元件主要参数的基础上,使用Polyflow软件对螺纹元件的槽深比、导程与螺纹元件间隙进行了正交试验模拟计算,以出入口压力差、剪切应力、累积最大剪切应力、回流系数和累积最大停留时间作为评价指标,分析了螺纹元件的输送能力和混合能力,确定了螺纹元件的槽深比、导程和螺纹元件间隙。在螺纹元件槽深比确定的基础上对TPV物料在不同错列角的捏合块元件流道中的混合过程进行了模拟分析,混合结果表明当错列角增大时,加权平均剪切应力、累积最大剪切应力、平均回...

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 TPV热塑性弹性体发展概述
    1.2 TPV热塑性弹性体的制备技术
    1.3 反应型双螺杆挤出机
        1.3.1 反应型挤出技术研究进展
        1.3.2 双螺杆挤出机制备TPV现状
        1.3.3 双螺杆挤出机挤出过程的模拟仿真
    1.4 本课题的研究目的、意义和研究内容
        1.4.1 目的和意义
        1.4.2 主要研究内容
2 双螺杆挤出机总体方案设计
    2.1 用户需求
    2.2 双螺杆挤出机的总体方案
        2.2.1 双螺杆挤出机机架
        2.2.2 传动系统
        2.2.3 喂料系统
        2.2.4 挤压系统
        2.2.5 加热冷却系统
    2.3 本章小结
3 挤压系统关键零部件的设计
    3.1 螺杆芯轴的设计
        3.1.1 螺杆芯轴结构设计
        3.1.2 螺杆芯轴有限元模型
        3.1.3 强度分析
    3.2 机筒的设计
        3.2.1 机筒结构设计
        3.2.2 机筒的排布
    3.3 挤压系统排气插件的设计
        3.3.1 双螺杆挤出机排气方式
        3.3.2 排气插件的设计
    3.4 本章小结
4 螺杆元件的设计与混合性能分析
    4.1 螺纹元件参数确定
    4.2 螺纹元件的数学模型、有限元模型及边界条件
        4.2.1 数学模型
        4.2.2 三维模型
        4.2.3 有限元模型
        4.2.4 边界条件
    4.3 螺纹元件正交试验结果及分析
        4.3.1 出入口压差
        4.3.2 加权平均剪切应力
        4.3.3 平均回流系数
        4.3.4 累积停留时间分布
        4.3.5 累积最大剪切应力分布
    4.4 捏合块元件的设计与模拟分析
        4.4.1 捏合块元件的设计
        4.4.2 捏合块元件的模拟分析
    4.5 齿形盘元件的设计与模拟分析
        4.5.1 齿形盘元件的设计
        4.5.2 齿形盘元件的模拟分析
    4.6 本章小结
5 混合段螺杆构型的设计与混合性能分析
    5.1 双螺杆挤出机混合段螺杆构型设计
    5.2 螺杆数学模型、有限元模型
        5.2.1 数学模型
        5.2.2 有限元模型
        5.2.3 边界条件
    5.3 螺杆构型模拟结果分析
        5.3.1 出入口压差
        5.3.2 剪切应力
        5.3.3 平均回流系数
        5.3.4 累积停留时间分布
        5.3.5 累积最大剪切应力分布
    5.4 螺杆构型混合性能综合评价
    5.5 本章小结
6 挤压系统零件的加工及双螺杆挤出机的装配与调试
    6.1 关键零件的加工
        6.1.1 螺杆元件的加工
        6.1.2 机筒的加工
        6.1.3 芯轴的加工
    6.2 双螺杆挤出机的装配
        6.2.1 电机、减速箱与联轴器的装配
        6.2.2 螺杆装配
        6.2.3 机筒装配
    6.3 双螺杆挤出机的调试
        6.3.1 挤出机主电机功能检测
        6.3.2 挤出机加热及冷却功能检查
        6.3.3 熔体压力、熔体温度传感器校准及检测
        6.3.4 排气插件的选用
    6.4 本章小结
7 TPV材料的制备及其性能测试
    7.1 实验原料及设备
        7.1.1 实验原料
        7.1.2 实验设备
    7.2 实验步骤
        7.2.1 试样制备
        7.2.2 试样力学性能测试
        7.2.3 试样挥发性有机物测试
    7.3 实验结果及分析
    7.4 本章小结
8 结论
    8.1 本课题研究的主要结论
    8.2 本课题研究的创新
    8.3 本课题研究的有待解决问题
参考文献
致谢
作者及导师简介
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本文编号：3790342