一种双螺杆挤出造粒机传动系统的设计与建模分析开题报告

 2023-12-06 09:11:03

1. 研究目的与意义

塑料挤出成型是在挤出机中通过加热、加压而使塑料以及熔融流动状态连续通 过口模成型的方法,或简称为挤塑。挤出成型是聚合物加工中出现较早的一门技术, 在 19 世纪初已有使用。挤出成型可加工的聚合物种类很多,制品更是多种多样,成 型过程也有许多差异,比较常见的是以固体块状加料挤出制品的过程。 双螺杆塑料挤出机有主机,机头和辅机组成。其中主机是核心部分,由传动系 统,挤压系统,加热冷却系统,控制系统组成。 其挤出成型过程为:将颗粒状或粉状的固体物料加入到挤出机的料斗中,挤出机 的料筒外面有加热器,通过热传导将加热器产生的热量传给料筒内的物料,温度上升, 达到熔融温度。机器运转,料筒内的螺杆转动,将物料向前输送,物料在运动过程中 与料筒、螺杆以及物料与物料之间相互摩擦、剪切,产生大量的热,与热传导共同作 用使加入的物料不断熔融,熔融的物料被连续、稳定地输送到具有一定形状的机头 (或称口模)中。通过口模后,处于流动状态的物料取近似口型的形状,再进入冷却定 型装置,使物料一面固化,一面保持既定的形状,在牵引装置的作用下,使制品连续地 前进,并获得最终的制品尺寸。最后用切割的方法截断制品,以便储存和运输

2. 课题关键问题和重难点

双螺杆挤出机有啮合型的,也有非啮合型的;啮合型的又分同向旋转的和异向 旋转的;异向旋转啮合型双螺杆又有平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机之分。 主要考虑的参数是双螺杆直径(Φ72MM)、中心距、长径比、螺杆转数范围、功耗、 挤出量、螺杆轴向推力。双螺杆挤出机最重要的部分是挤出系统和传动系统,要着重设计螺杆和机筒以 及两者的配合,这个设计要自主设计传动系统,要独立设计调速装置。

3. 国内外研究现状(文献综述)

摘要:低密度聚乙烯装置造粒系统混炼机频繁联锁停车,增加排气装置后消除了气阻,解决了筒体内排气不畅的因素,确保了造粒系统连续平稳运行。

关键词:低密度聚乙烯装置;造粒系统;混炼机;联锁;排气装置

中国石油吉林石化公司乙烯厂低密度聚乙烯装置采用美国UCC公司在二十世纪70年代开发和工业化的气相流化床技术,其主要特点是:无溶剂,采用高效催化剂;工艺简单,能耗低,投资少,

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4. 研究方案

当今世界四大材料体系(木材、硅酸盐、金属和聚合物)中,聚合物和金属是应 用最广泛和最重要的两种材料。据统计,在塑料制品成型加工中,挤出成型制品的 产量大约占整个塑料制品产量的 50%以上。其中不仅包括板、管、膜、丝、和型材 等制品的直接成型,还包括热成型、中空吹塑等坯料的挤出加工。除此之外,在填 充、共混、改性等复合材料和聚合物合金生产过程中,螺杆挤出很大程度上取代了 密炼、开炼等常规工艺。挤出机几乎成为任何一个塑料有关公司或研究所最基本的 装备之一。挤出成型有如此发展趋势主要原因为:螺杆挤出机能将一系列化工基本单元过 程,如固体输送、增压、熔融、排气、脱湿、熔体输送和泵出等物理过程集中在挤 出机内的螺杆上来进行。近年来,挤出工程的创新表现,更多的过程,如发泡、胶 联、接枝、嵌段、调节相对分子质量甚至聚合反应等化学加工过程都愈来愈多地在 螺杆挤出机上进行。螺杆挤出工艺装备逐步取代了一些由多台经典化工装备组成的 生产线。连续生产代替间歇生产,必然有较高的生产率和较低的能耗,减少生产面 积和操作人员数量,降低生产成本,也易于实现生产自动化,创造好的劳动条件和 减少少的环境污染。与此同时,螺杆的搅拌作用也提高了混合质量。正因如此,螺 杆挤出这种工艺不仅广泛地用于聚合物加工,而且在建材、食品、纺织、军工、和 造纸等工业部门中都得到了愈来愈多的应用。

思路及方案

同向啮合双螺杆挤出机与单螺杆挤出机一样,承担输送、塑化、混合和混炼聚 合物的工作,但在工作上与单螺杆挤出机有许多不同点。同向啮合双螺杆挤出机表现为物料的正位移输送特性。所谓正位移输送特性是 这移动的外部表面物质置换了系统中的部分液体的输送方式。啮合同向双螺杆挤出 机必须纵向开放,否则螺杆会因为发生干涉而不能正常啮合。意味着螺槽的宽度一 定要大于螺棱的宽度,在纵向留下一定的输送物料的通道。纵向开放程度越大,正 位移输送能力损失也越多,此时摩擦拖曳和粘性拖曳所起的作用越大。但是无论开 放程度多大,物料沿螺槽流动时在螺棱出仍然受阻而改变方向,因此具有一定的正 位移输送能力。 由于螺槽纵向开放,由加料口到机头,两螺杆间有一通道,当物 料由加料口加到一根螺杆上后,物料在摩擦拖曳作用下沿着这跟螺杆的螺槽向前输 送物料至下方的楔形区,在这里物料会受到一定的压缩。因螺棱比螺宽窄,那么另 一根螺杆的螺棱不会把 物料向前输送的道路堵死。两根螺杆在楔形区有大小相等、方向相反的速度梯 度,因此物料不会进入啮合区绕同一根螺杆继续前进而被另一螺杆托起,在挤出机 机筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺杆的螺槽向前输送。由于同向双螺杆挤出机具有分布混合及分散混合良好、自洁作用较强、可实现 高速运转、产量高等特点,特别适用于聚合物的改性,如共混、填料、增强及反应 挤出。并且本次设计的挤出机主要用于复合塑料挤出,因此应设计同向啮合双螺杆

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5. 工作计划

第1周 完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准模板。

第2周 查阅文献资料,撰写开题报告。开题报告经指导老师批阅合格并确认后,开题报告封面用标准模板,上传至“毕业设计管理系统”。

第3周 根据已有参考资料,确定本次设计所采用的方案。

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