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锥双螺杆的啮合原理及廓型优化技术研究

郭洋  
【摘要】: 锥形双螺杆挤出机加工对温度和剪切敏感的物料方面显示出其独特的优点,已经成为UPVC干混粉料挤出成型加工的主要机形之一,越来越广泛地应用在管材、板材、异性材等制品的挤出成型以及UPVC和PPVC粉料造粒。而锥双螺杆挤出机的核心部件便是锥双螺杆。 锥双螺杆挤出机中最关键部件为一对相互啮合双锥螺杆,其啮合精度直接影响挤出产品的质量。传统方法加工的锥双螺杆啮合不精确,产生不均匀的啮合间隙误差。本文深入研究了锥双螺杆相互运动的啮合原理,分析了其廓形特征,提出了用折线代替现行齿廓的新设计方法,对其齿形进行相应的优化设计,并利用C++Builder5.0软件编制了实体端面的二维动态模拟图形,从而便于分析其啮合精度。 首先,分析了直齿廓的啮合原理,并针对轴截面为直齿的螺杆应用中的不足,提出了一种轴向截面为新型齿廓的锥双螺杆转子,从转子的是否产生干涉和挤出的产量出发。其次确定了相应的优化参数和优化算法及求解数学模型,以啮合原理的基础,分析螺杆转子的螺旋曲面方程,其相对运动速度,分析了一对转子在啮合时候所具有的特点,并对接触区进行干涉判定和干涉分析,为以后螺杆的加工提供了一定的理论基础。 本文通过数值分析、三维仿真及程序的编制,验证了折线代替直齿廓的可行性,检验了啮合的合理性,证明了折线齿廓的合理性,从而为将来锥双螺杆的精确加工及啮合形状的确定奠定了理论基础,为加工高精度的锥双螺杆转子提供了理论依据。


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