雙螺桿捏合機螺紋元件型線設(shè)計理論與方法

目錄
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 捏合機的分類與基本結(jié)構(gòu) 1
1.2.1 捏合機的分類 1
1.2.2 捏合擠出設(shè)備的基本結(jié)構(gòu) 5
1.2.3 雙螺桿捏合擠出設(shè)備的基本功能 7
1.3 雙螺桿捏合擠出設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 10
1.3.1 雙螺桿捏合擠出設(shè)備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 10
1.3.2 雙螺桿捏合擠出設(shè)備綜合性能要求 11
1.3.3 雙螺桿捏合擠出設(shè)備螺紋元件型線設(shè)計理論與方法 13
1.4 雙螺桿捏合擠出設(shè)備螺紋元件設(shè)計存在的關(guān)鍵技術(shù)難題 15
1.5 本書主要內(nèi)容 16
參考文獻 17
第2章 嚙合型雙螺桿螺紋元件端面型線設(shè)計理論與方法 22
2.1 概述 22
2.2 嚙合型雙螺桿螺紋元件端面型線設(shè)計的相對運動法 22
2.2.1 常規(guī)嚙合型同向雙螺桿轉(zhuǎn)子的運動學原理 22
2.2.2 常規(guī)嚙合型同向雙螺桿轉(zhuǎn)子中心距與螺頂角的關(guān)系 28
2.2.3 同向雙螺桿端面型線的求解 30
2.2.4 常規(guī)嚙合型異向雙螺桿嚙合幾何學 34
2.3 嚙合型雙螺桿螺紋元件端面型線設(shè)計的包絡(luò)法 37
2.3.1 坐標系建立與變換 38
2.3.2 端面型線及其共軛曲線 40
2.3.3 基于包絡(luò)法的端面型線及其共軛曲線求解 42
2.4 嚙合型雙螺桿螺紋元件的幾何特性 43
2.4.1 長徑比 43
2.4.2 泄漏三角形 44
2.4.3 螺紋元件軸向截形 45
2.4.4 螺紋元件理論嚙合線 46
2.4.5 螺紋元件理論接觸線長度 46
2.4.6 端面面積、齒槽容積及端面利用系數(shù) 46
參考文獻 49
第3章 嚙合同向雙螺桿螺紋元件端面型線設(shè)計與演化 51
3.1 概述 51
3.2 基于相對運動法的嚙合同向雙螺桿端面型線設(shè)計與演化 54
3.2.1 等速同向螺紋元件端面型線設(shè)計 54
3.2.2 差速同向雙螺桿端面型線設(shè)計 58
3.3 基于包絡(luò)法的雙螺桿螺紋元件圓弧端面型線設(shè)計與演化 61
3.3.1 組成齒曲線為圓弧的端面型線設(shè)計 61
3.3.2 組成齒圓弧線的嚙合特性 64
3.3.3 組成齒全部為圓弧的端面型線形成方法 65
3.3.4 圓弧端面型線的演化 67
3.4 基于泛函分析思想的同向雙螺桿螺紋元件型線設(shè)計與演化 77
3.4.1 基于泛函分析思想的同向雙螺桿螺紋元件型線設(shè)計 77
3.4.2 同向雙螺桿螺紋元件型線泛函設(shè)計實例 79
3.4.3 由通用型線泛函表征的同向雙螺桿螺紋元件型線演化 85
參考文獻 86
第4章 嚙合異向雙螺桿螺紋元件端面型線設(shè)計與演化 88
4.1 概述 88
4.2 嚙合異向雙螺桿螺紋元件端面型線的數(shù)學模型 91
4.2.1 異向雙螺桿轉(zhuǎn)向的確定 91
4.2.2 基于相對運動法的常規(guī)異向雙螺桿螺紋元件端面型線設(shè)計 92
4.2.3 基于包絡(luò)法的異向雙螺桿螺紋元件端面型線設(shè)計 96
4.3 異向雙螺桿螺紋元件端面型線演化設(shè)計 100
4.3.1 端面型線演化一 101
4.3.2 端面型線演化二 102
4.3.3 端面型線演化三 103
4.3.4 端面型線演化四 105
4.3.5 端面型線演化五 107
4.4 異向雙螺桿螺紋元件端面型線優(yōu)化設(shè)計 109
4.4.1 設(shè)計變量、目標函數(shù)及約束條件 109
4.4.2 設(shè)計參數(shù)對面積利用系數(shù)的影響 111
4.4.3 考慮輸送性能的設(shè)計參數(shù)分析 113
4.4.4 考慮剪切性能的設(shè)計參數(shù)分析 115
4.4.5 優(yōu)化后的異向雙螺桿端面型線 116
4.4.6 異向雙螺桿螺紋元件端面型線優(yōu)化設(shè)計結(jié)果 119
4.4.7 優(yōu)化后的雙螺桿螺紋元件幾何特性 120
參考文獻 128
第5章 嚙合同向螺紋元件流場特性與混合性能數(shù)值模擬 129
5.1 概述 129
5.2 模型建立和邊界條件設(shè)定 130
5.2.1 流場模擬與混合性能的數(shù)值計算方法 130
5.2.2 數(shù)學模型建立和邊界條件設(shè)定 132
5.3 擬穩(wěn)態(tài)流場統(tǒng)計學分析及應用參數(shù) 134
5.3.1 擬穩(wěn)態(tài)流場統(tǒng)計學分析的示蹤粒子法(PTA) 134
5.3.2 分析過程應用的參數(shù)表征 134
5.4 典型嚙合同向螺桿組的流場數(shù)值模擬與混合性能 136
5.4.1 物理模型和有限元模型 136
5.4.2 流場數(shù)值模擬 138
5.4.3 分布混合性能評估 142
5.4.4 分散混合性能評估 146
5.5 典型嚙合同向雙螺桿捏合擠出設(shè)備螺紋元件設(shè)計與組合 149
5.5.1 工程塑料造粒機 149
5.5.2 片材雙螺桿擠出機 152
參考文獻 154
第6章 嚙合異向螺紋元件流場特性與混合性能數(shù)值模擬 156
6.1 概述 156
6.2 物理模型和有限元模型 156
6.3 常規(guī)嚙合異向等速雙螺桿螺紋元件 159
6.3.1 流場分析結(jié)果 159
6.3.2 分布混合性能評估 165
6.3.3 分散混合性能評估 168
6.4 嚙合異向差速雙螺桿螺紋元件(單頭右螺桿) 171
6.4.1 流場分析結(jié)果 171
6.4.2 分布混合性能評估 177
6.4.3 分散混合性能評估 180
6.5 嚙合異向差速雙螺桿螺紋元件(雙頭右螺桿) 182
6.5.1 分布混合性能評估 182
6.5.2 分散混合性能評估 185
6.6 不同嚙合異向雙螺桿螺紋元件混合性能對比 187
參考文獻 190
第7章 設(shè)計參數(shù)對嚙合異向差速螺紋元件混合與力學性能影響 192
7.1 概述 192
7.2 含頂角參數(shù)的嚙合異向差速雙螺桿螺紋元件型線方程 192
7.3 頭數(shù)比為4∶1的雙螺桿螺紋元件幾何模型及有限元模型 196
7.4 螺桿頂角對嚙合異向差速螺紋元件混合性能影響 197
7.4.1 粒子空間流動規(guī)律 197
7.4.2 粒子軌跡分析 198
7.4.3 分布性混合性能評估 199
7.4.4 分散混合性能評估 201
7.5 螺桿頂隙對嚙合異向差速螺紋元件混合性能影響 203
7.6 設(shè)計參數(shù)對螺紋元件力學性能的影響 208
7.6.1 螺紋元件力學分析的數(shù)學模型 208
7.6.2 流體對螺桿轉(zhuǎn)子作用力及其結(jié)果分析 213
參考文獻 218