【摘要】： 由于雙螺桿嚙合幾何學(xué)以及物料輸送行為的復(fù)雜性,造成雙螺桿捏合擠出過程研究的困難。因此研究具有集輸送、捏合、建壓及自清潔功能于一體,且能對被加工物料產(chǎn)生高剪切力的新型捏合機具有重要意義。差速雙螺桿捏合機是一種新型的可對高粘度物料進行輸送、混合、捏合及塑化等操作的雙螺桿擠出混煉機構(gòu)。差速雙螺桿捏合機核心部件是一對相互嚙合的陰、陽轉(zhuǎn)子,如何有效地設(shè)計和加工陰、陽轉(zhuǎn)子螺旋副是提高差速雙螺桿捏合機性能的關(guān)鍵。論文從捏合機關(guān)鍵技術(shù)出發(fā),系統(tǒng)地研究差速雙螺桿捏合機陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子螺旋副型線設(shè)計、優(yōu)化,模擬及高效高精度加工等原理與技術(shù)。 利用齒輪嚙合理論和雙螺桿泵設(shè)計原理建立差速雙螺桿捏合機螺桿轉(zhuǎn)子型線設(shè)計數(shù)學(xué)模型;研究了差速雙螺桿捏合機陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子嚙合幾何學(xué)。對陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子型線參數(shù)進行分析及優(yōu)化,利用優(yōu)化設(shè)計方法建立陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子型線參數(shù)優(yōu)化模型,給出輸送效率最高、剪切捏合能力最強的陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子螺旋副組成齒曲線及其設(shè)計參數(shù),并利用型線設(shè)計理論對設(shè)計實例進行分析和評價。對剪切捏合性能進行研究,推導(dǎo)出剪切性能最優(yōu)的安裝中心距的計算式。給出組合性能最優(yōu)的陰、陽轉(zhuǎn)子螺旋副組成齒曲線參數(shù)方程及設(shè)計結(jié)果。 以差速雙螺桿捏合機中輸送的非牛頓流體為研究對象,利用有限元分析軟件,對輸送物料的速度場、壓力場等流場特性進行模擬和分析。從螺旋曲面的參數(shù)方程出發(fā),利用空間解析幾何理論將差速雙螺桿捏合機陰、陽轉(zhuǎn)子三維螺旋面坐標轉(zhuǎn)化為對應(yīng)不同壓力腔的二維積分區(qū)域,利用數(shù)值積分求解作用在轉(zhuǎn)子上的軸向、徑向受力以及力矩,為螺桿轉(zhuǎn)子強度計算及捏合機軸承選取提供理論依據(jù)。 陰、陽轉(zhuǎn)子高效精度加工是差速雙螺桿捏合機關(guān)鍵技術(shù)。論文在分析螺桿轉(zhuǎn)子加工技術(shù)現(xiàn)狀及加工特點基礎(chǔ)上,提出利用基于CBN等超硬刀具材料的螺桿轉(zhuǎn)子高效高精度成形磨削加工方法。根據(jù)齒輪空間嚙合原理及微分幾何理論建立成形加工刀具求解計算理論;利用等距齒面法對成形刀具的實際廓形進行設(shè)計以及利用雙圓弧樣條理論對成形刀具廓形進行光順處理。建立螺桿轉(zhuǎn)子螺旋面成形磨削加工誤差分析數(shù)學(xué)模型,研究分析安裝角誤差、安裝中心距誤差、軸向位置上砂輪半徑誤差等因素對螺桿轉(zhuǎn)子齒形誤差的影響。對螺桿轉(zhuǎn)子成形磨削CBN砂輪修整進行研究,分析利用金剛石修整輪進行CBN砂輪修整設(shè)計及修整特性。 結(jié)合當(dāng)前CBN、PCD等硬質(zhì)合金刀具材料發(fā)展起來的干切削、硬切削等加工方式對螺桿轉(zhuǎn)子螺旋面進行切削加工研究。建立利用指狀成形刀具加工螺桿轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型。建立基于多自由度法和空間齒面法線法的精確滾刀軸向截形,揭示出利用滾削法加工螺桿轉(zhuǎn)子螺旋面滾刀基本蝸桿與螺桿轉(zhuǎn)子螺旋面的嚙合規(guī)律。為實現(xiàn)基于CBN、PCD等硬質(zhì)合金刀具的螺桿轉(zhuǎn)子高效高精度切削加工奠定基礎(chǔ)。 提出差速雙螺桿捏合機CAD/CAM系統(tǒng)需求分析及體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計流程和加工控制流程;分析CAD/CAM系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù);基于以上設(shè)計及加工理論,利用C#語言和.NET平臺開發(fā)出一套可用于差速雙螺桿捏合機設(shè)計、分析與陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子高效高精度加工的CAD/CAM系統(tǒng)。根據(jù)差速雙螺桿捏合機CAD/CAM系統(tǒng),利用指狀成形銑刀以及基于CBN刀具材料的成形砂輪對差速雙螺桿捏合機陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子進行加工實驗。利用三坐標測量儀對螺桿轉(zhuǎn)子精度進行測量,檢測結(jié)果表明本文方法可以滿足螺桿轉(zhuǎn)子高效高精度加工要求。論文中螺桿轉(zhuǎn)子加工方法可以推廣應(yīng)用于其它類型螺桿轉(zhuǎn)子、圓柱蝸桿、斜齒輪等螺旋曲面高效高精度加工。
【圖文】：

合機在物料均一化、停留時間分布、表面更新等方面比以前的機型有很大優(yōu)越性，因而得到廣泛的應(yīng)用，但仍存在槽內(nèi)壁下部出現(xiàn)滯留物的問題。為消除以上問題，三菱重工公司開發(fā)了如圖1.1所示的新型HVR雙螺桿捏合機，其為帶特殊圓板的雙螺桿捏合設(shè)備。

圖1.2 BIVOLAV雙螺桿捏合機剖面圖Fig. 1.2 Cross section of BIVOLAV twin-screw，自清潔能力；加工物料流體流動性能好。BIVOLAV的縮合聚合反應(yīng)。可對以高粘度流體為對象的混合、操作等。司生產(chǎn)，螺桿有主從之分，主螺桿上有與捏合桿連螺旋傾斜，物料徑向混合的同時受到一個軸向的輸斜的捏合框，并以四倍于主螺桿的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，捏合，可實現(xiàn)自清理作用。該設(shè)備主要用于生產(chǎn)氫氟酸、粘度化工材料。列雙螺桿捏合機及其不同形狀的捏合盤。由于該機設(shè)計，，使螺槽達到深槽化、高扭矩化，實現(xiàn)了螺桿筒組合的最佳化，可產(chǎn)生低溫條件下強烈的混煉作
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH122

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙迎祥,魯開講,李天恩;三爪離合器螺旋面在數(shù)控加工中的數(shù)學(xué)處理[J];寶雞文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年01期

2 狄士春,黃瑞寧,于濱,趙萬生;慢走絲電火花線切割脈沖電源的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];航空精密制造技術(shù);2004年06期

3 柳和生,呂柏源;嚙合型雙螺桿輸送及混合性能評價[J];化工裝備技術(shù);1995年01期

4 馮連芳,王嘉駿,王凱,顧雪萍;流體混合技術(shù)新進展[J];化學(xué)工程;2002年02期

5 袁峰;王太勇;王雙利;;高速切削技術(shù)的發(fā)展與研究[J];機床與液壓;2005年12期

6 蘇發(fā),李文雙,孫洪江,胡金平;超高速切削加工及其關(guān)鍵技術(shù)[J];煤礦機械;2004年07期

7 周志雄,袁建軍,林丞;微鉆頭計算機輔助設(shè)計及其仿真系統(tǒng)的研究[J];機械工程學(xué)報;2000年06期

8 李圣怡,戴一帆;超精密加工機床新進展[J];機械工程學(xué)報;2003年08期

9 韓福柱;陶春生;周曉光;國枝正典;;慢走絲電火花線切割粗加工仿真系統(tǒng)的開發(fā)[J];機械工程學(xué)報;2006年06期

10 杜家熙,周德信;用圓弧逼近方法處理列表曲線輪廓[J];機械研究與應(yīng)用;2003年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李新華;凸輪機構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

本文編號：2631745