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《东北林业大学》 2014年
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木塑复合共挤成型过程控制技术研究

孙垚  
【摘要】:木塑复合共挤法生产木塑型材的过程中,挤出机模头挤出的熔融聚合物与木材覆盖融合和冷却过程控制,决定着木塑复合材的质量与性能。木塑复合共挤控制过程包括挤出机控制、木材输送控制以及冷却定形,是一个系统的加工过程,机组工作中重要的工序是实现木材与挤出机流体流动的速度以及温度场、稳定性和均匀性问题展开了一系列的研究。 本学位论文结合国家十二五科技支撑课题项目“木塑复合材料制造关键技术研究与示范”(2012BAD32B04)和林业公益性行业科研专项经费(201204802),针对木塑挤出成型工艺控制问题,从木塑熔融体到挤出成型的工艺特性角度进行了分析研究,重点得出了模具域熔融体流场(温度分布、压力分布)与剪切率(流速)的关系特性及工艺阀值特征。通过建立单螺杆挤出机计量段和法兰处三维计算模型,对木塑挤出成型的若干典型工况流场进行了数值仿真,对比实验表明,在一定的工艺阀值条件下,加热段的温度扰动对熔融体流场影响不大,而螺杆转速对流场影响较大,随着螺杆转速的增大,计量段压力逐渐减小,剪切率线性增大,粘度减小,为木塑共挤研究奠定了理论基础。其次通过对挤出机温度模型分析和重建,提出在料筒处加辅助加热装置,设计一种自适应模糊PID温度控制器,根据实测的挤出机料筒温度分布曲线,通过参数辨识构建料筒温度模型,采用模糊控制对PID参数动态整定,实现对温度模型的高效控制。最后将木塑复合共挤成型过程控制集中在挤出机速率和木材运动速率的同步控制上来,将自适应模糊PID算法应用到木塑共挤成型控制系统中,从而得到对木塑复合型材共挤系统控制的整体模型。研究结果表明,该研究为木塑复合共挤结构的合理设计,流道参数的优化提供帮助,为挤出机与木塑共挤控制系统提供较好的控制方法。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ320.66;TB332

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