嚙合同向雙螺桿捏合機轉(zhuǎn)子型線演化設(shè)計及其混合性能研究.pdf

1、嚙合同向雙螺桿捏合機在對物料輸送、混合、塑化等方面的優(yōu)點使得其在食品、化工、橡膠等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。螺桿轉(zhuǎn)子作為捏合機擠壓混煉系統(tǒng)的核心部件，其構(gòu)型直接影響所加工物料的剪切流動和拉伸流動，進而影響加工物料的混合作用及擠出制品的物理性能。
　　本文著重研究同向雙螺桿轉(zhuǎn)子端面型線的設(shè)計理論。轉(zhuǎn)子端面型線設(shè)計中包絡(luò)法的引入，不僅解決了相對運動法的不足之處，還擺脫了常規(guī)同向螺紋元件設(shè)計的固有思想及固有端面組成曲線，拓展了非常規(guī)同向雙螺桿

2、轉(zhuǎn)子型線設(shè)計的思路。基于共軛包絡(luò)法，提出一種共軛嚙合端面曲線生成方法——圓弧端面型線法。分別根據(jù)相對運動法和圓弧端面型線法，改變相關(guān)設(shè)計參數(shù)，對給定的初始端面型線進行演化設(shè)計。基于共軛包絡(luò)法并結(jié)合泛函思想，研究了同向螺桿轉(zhuǎn)子型線設(shè)計的新途徑。運用數(shù)值模擬法對由新方法得到的幾種端面型線得到的螺桿元件的混合性能進行比較。具體工作如下:
　　(1)首先論述了課題研究背景及意義，并概述了國內(nèi)外雙螺桿捏合機發(fā)展現(xiàn)狀以及性能研究現(xiàn)狀，闡述了螺

3、桿轉(zhuǎn)子型線的研究現(xiàn)狀。
　　(2)從轉(zhuǎn)子端面曲線的基本幾何學(xué)著手研究，完善了由相對運動法生成端面曲線的推導(dǎo)過程，并指出常規(guī)螺紋轉(zhuǎn)子設(shè)計中存在的限制。將包絡(luò)法引入同向螺桿轉(zhuǎn)子元件端面設(shè)計中，根據(jù)同向轉(zhuǎn)子端面型線圓弧——共軛圓弧包絡(luò)線的特性，提出了一種圓弧端面型線法，并分別根據(jù)相對運動法以及圓弧端面型線法，對給定的兩種初始端面型線，改變相關(guān)設(shè)計參數(shù)，演化出多種轉(zhuǎn)子端面型線。
　　(3)將泛函分析思想應(yīng)用到轉(zhuǎn)子端面型線設(shè)計中，研究

4、組成齒曲線由泰勒級數(shù)表示的渦旋線及其共軛包絡(luò)線;對一種由泰勒級數(shù)表示的特殊渦旋線——圓弧，研究了其在半徑大小、圓心位置、及轉(zhuǎn)速比不同時對應(yīng)的共軛包絡(luò)線的類型;根據(jù)同向螺桿轉(zhuǎn)子端面曲線及傅里葉級數(shù)特性，改變相應(yīng)設(shè)計參數(shù)得到六種典型的由傅里葉級數(shù)表示的幾種典型的端面型線，并研究了它們之間存在的演化關(guān)系。
　　(4)對轉(zhuǎn)子螺旋副的幾何特性，包括螺旋面、軸向截形、嚙合線、面積利用系數(shù)等相關(guān)公式進行了推導(dǎo)，研究了嚙合線及端面利用系數(shù)對捏合機