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挤压造粒机不同螺杆组合熔体输送平衡问题的研究

何明  
【摘要】: 啮合同向双螺杆挤出机在塑料加工与改性方面得到了越来越广泛的应用,已成为塑料挤压造粒的重要核心装备。在市场需求的推动下,啮合同向双螺杆挤压造粒机向高产量、高效率、大型化和低能耗方向发展。尽管人们对啮合同向双螺杆挤出机挤出过程理论方面的研究在不断深化,但依然有许多问题需要进一步研究。在双螺杆挤出过程理论的基础上,开展啮合同向双螺杆挤出机螺杆组合的设计理论和设计方法的研究对提高挤压造粒机的设计与应用水平具有非常重要的意义。 本课题的研究对象是啮合同向双螺杆挤压造粒机的熔体输送段,对螺杆组合的螺纹元件修正、熔体输送平衡及熔体充满长度进行理论与实验研究。 本研究使用三维建模技术,详解了螺纹元件的常用修正方法,并编制了不同修正方法的计算程序。研究表明:基于基准导程的法向修正方法和槽面修正方法能得到均匀的啮合间隙,保证不同导程螺纹元件组合时各元件之间的光滑过渡。 本研究以啮合同向双螺杆挤压造粒机的螺杆组合设计为目标,通过对多种几何相似和不相似的常用螺杆元件流道的数值模拟,建立了常用螺杆元件流道的熔体输送量化模型。利用熔体输送量化模型计算螺杆组合流道的轴向压力分布,推测螺杆组合流道在稳定挤出时的熔体充满长度。利用熔体充满长度来优化螺杆组合,以提高挤出机生产效率,为啮合同向双螺杆挤压造粒机的螺杆设计提供参考。 螺杆组合流道的数值模拟和实验研究表明:利用熔体输送量化模型计算得到螺杆组合流道的熔体充满长度与模拟结果基本一致,与实验结果的误差为2.5%。 给定双螺杆挤压造粒机挤出产量和工艺的条件,利用熔体输送量化模型可以计算得到熔体输送段的螺杆参数,可为螺杆组合设计提供依据。


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