双螺杆捏合机螺纹元件型线设计理论与方法

目录
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 捏合机的分类与基本结构 1
1.2.1 捏合机的分类 1
1.2.2 捏合挤出设备的基本结构 5
1.2.3 双螺杆捏合挤出设备的基本功能 7
1.3 双螺杆捏合挤出设备的发展现状与趋势 10
1.3.1 双螺杆捏合挤出设备的研究现状及发展趋势 10
1.3.2 双螺杆捏合挤出设备综合性能要求 11
1.3.3 双螺杆捏合挤出设备螺纹元件型线设计理论与方法 13
1.4 双螺杆捏合挤出设备螺纹元件设计存在的关键技术难题 15
1.5 本书主要内容 16
参考文献 17
第2章 啮合型双螺杆螺纹元件端面型线设计理论与方法 22
2.1 概述 22
2.2 啮合型双螺杆螺纹元件端面型线设计的相对运动法 22
2.2.1 常规啮合型同向双螺杆转子的运动学原理 22
2.2.2 常规啮合型同向双螺杆转子中心距与螺顶角的关系 28
2.2.3 同向双螺杆端面型线的求解 30
2.2.4 常规啮合型异向双螺杆啮合几何学 34
2.3 啮合型双螺杆螺纹元件端面型线设计的包络法 37
2.3.1 坐标系建立与变换 38
2.3.2 端面型线及其共轭曲线 40
2.3.3 基于包络法的端面型线及其共轭曲线求解 42
2.4 啮合型双螺杆螺纹元件的几何特性 43
2.4.1 长径比 43
2.4.2 泄漏三角形 44
2.4.3 螺纹元件轴向截形 45
2.4.4 螺纹元件理论啮合线 46
2.4.5 螺纹元件理论接触线长度 46
2.4.6 端面面积、齿槽容积及端面利用系数 46
参考文献 49
第3章 啮合同向双螺杆螺纹元件端面型线设计与演化 51
3.1 概述 51
3.2 基于相对运动法的啮合同向双螺杆端面型线设计与演化 54
3.2.1 等速同向螺纹元件端面型线设计 54
3.2.2 差速同向双螺杆端面型线设计 58
3.3 基于包络法的双螺杆螺纹元件圆弧端面型线设计与演化 61
3.3.1 组成齿曲线为圆弧的端面型线设计 61
3.3.2 组成齿圆弧线的啮合特性 64
3.3.3 组成齿全部为圆弧的端面型线形成方法 65
3.3.4 圆弧端面型线的演化 67
3.4 基于泛函分析思想的同向双螺杆螺纹元件型线设计与演化 77
3.4.1 基于泛函分析思想的同向双螺杆螺纹元件型线设计 77
3.4.2 同向双螺杆螺纹元件型线泛函设计实例 79
3.4.3 由通用型线泛函表征的同向双螺杆螺纹元件型线演化 85
参考文献 86
第4章 啮合异向双螺杆螺纹元件端面型线设计与演化 88
4.1 概述 88
4.2 啮合异向双螺杆螺纹元件端面型线的数学模型 91
4.2.1 异向双螺杆转向的确定 91
4.2.2 基于相对运动法的常规异向双螺杆螺纹元件端面型线设计 92
4.2.3 基于包络法的异向双螺杆螺纹元件端面型线设计 96
4.3 异向双螺杆螺纹元件端面型线演化设计 100
4.3.1 端面型线演化一 101
4.3.2 端面型线演化二 102
4.3.3 端面型线演化三 103
4.3.4 端面型线演化四 105
4.3.5 端面型线演化五 107
4.4 异向双螺杆螺纹元件端面型线优化设计 109
4.4.1 设计变量、目标函数及约束条件 109
4.4.2 设计参数对面积利用系数的影响 111
4.4.3 考虑输送性能的设计参数分析 113
4.4.4 考虑剪切性能的设计参数分析 115
4.4.5 优化后的异向双螺杆端面型线 116
4.4.6 异向双螺杆螺纹元件端面型线优化设计结果 119
4.4.7 优化后的双螺杆螺纹元件几何特性 120
参考文献 128
第5章 啮合同向螺纹元件流场特性与混合性能数值模拟 129
5.1 概述 129
5.2 模型建立和边界条件设定 130
5.2.1 流场模拟与混合性能的数值计算方法 130
5.2.2 数学模型建立和边界条件设定 132
5.3 拟稳态流场统计学分析及应用参数 134
5.3.1 拟稳态流场统计学分析的示踪粒子法(PTA) 134
5.3.2 分析过程应用的参数表征 134
5.4 典型啮合同向螺杆组的流场数值模拟与混合性能 136
5.4.1 物理模型和有限元模型 136
5.4.2 流场数值模拟 138
5.4.3 分布混合性能评估 142
5.4.4 分散混合性能评估 146
5.5 典型啮合同向双螺杆捏合挤出设备螺纹元件设计与组合 149
5.5.1 工程塑料造粒机 149
5.5.2 片材双螺杆挤出机 152
参考文献 154
第6章 啮合异向螺纹元件流场特性与混合性能数值模拟 156
6.1 概述 156
6.2 物理模型和有限元模型 156
6.3 常规啮合异向等速双螺杆螺纹元件 159
6.3.1 流场分析结果 159
6.3.2 分布混合性能评估 165
6.3.3 分散混合性能评估 168
6.4 啮合异向差速双螺杆螺纹元件(单头右螺杆) 171
6.4.1 流场分析结果 171
6.4.2 分布混合性能评估 177
6.4.3 分散混合性能评估 180
6.5 啮合异向差速双螺杆螺纹元件(双头右螺杆) 182
6.5.1 分布混合性能评估 182
6.5.2 分散混合性能评估 185
6.6 不同啮合异向双螺杆螺纹元件混合性能对比 187
参考文献 190
第7章 设计参数对啮合异向差速螺纹元件混合与力学性能影响 192
7.1 概述 192
7.2 含顶角参数的啮合异向差速双螺杆螺纹元件型线方程 192
7.3 头数比为4∶1的双螺杆螺纹元件几何模型及有限元模型 196
7.4 螺杆顶角对啮合异向差速螺纹元件混合性能影响 197
7.4.1 粒子空间流动规律 197
7.4.2 粒子轨迹分析 198
7.4.3 分布性混合性能评估 199
7.4.4 分散混合性能评估 201
7.5 螺杆顶隙对啮合异向差速螺纹元件混合性能影响 203
7.6 设计参数对螺纹元件力学性能的影响 208
7.6.1 螺纹元件力学分析的数学模型 208
7.6.2 流体对螺杆转子作用力及其结果分析 213
参考文献 218