學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 l i i i i iiiiiiiiii i i i i iq l m i i i im i y 2 13 9 0 2 0 中圖分類號 t q 3 2 學(xué)科分類號 4 6 0 2 0 9 9 論文編號 1 0 0 10 2 0 1 2 0 7 1 1 密級公開 學(xué)位授予單位代碼 10 0 1 0 學(xué)位授予單位名稱 北京化工大學(xué) 作者姓名徐能學(xué)號 2 0 0 9 0 0 0 7 1 1 獲學(xué)位專業(yè)名稱機械設(shè)計及理論獲學(xué)位專業(yè)代碼 0 8 0 2 0 3 非金屬材料成型理論與 課題來源企業(yè)合作項目研究方向 設(shè)備設(shè)計 論文題目行星塑化系統(tǒng)擠出過程的研究 關(guān)鍵詞行星螺桿擠出機，塑化機理，輸送機理，加工性能，數(shù)值模擬 論文答辯日期2 0 1 2 年5 月2 6 日論文類型開發(fā)研究 學(xué)位論文評閱及答辯委員會情況 姓名 職稱 工作單位學(xué)科專長 指導(dǎo)教師金志明副研究員北京化工大學(xué)聚合物加工 評閱人1薛平研究員、博導(dǎo)北京化工大學(xué)聚合物加工 評閱人2 何繼敏副研究員北京化工大學(xué)聚合物加工 中石化總公司北 徽員縱趙月云高工聚合物加工 京化工研究院 答辯委員1吳大鳴研究員北京化工大學(xué)精密技術(shù) 答辯委員2薛平研究員北京化工大學(xué)聚合物加工 答辯委員3何亞東研究員北京化工大學(xué)聚合物加工 答辯委員4李慶春 研究員 北京化工大學(xué)聚合物加工 答辯委員5何繼敏副研究員北京化工大學(xué)聚合物加工 答辯委員6任冬云副研究員北京化工大學(xué)聚合物加工 答辯委員7王克儉副研究員北京化工大學(xué)聚合物加工 答辯委員8劉穎副研究員北京化工大學(xué)聚合物復(fù)合材料 答辯委員9劉廣建高工北京化工大學(xué)聚合物加工 答辯委員1 0閆寶瑞高工北京化工大學(xué)機電控制 答辯委員1 1趙中里講師北京化工大學(xué)聚合物加工 摘要 行星塑化系統(tǒng)擠出過程的研究 摘要 行星螺桿擠出機由于其高產(chǎn)、高效且具有優(yōu)異的塑化和混合性能等特 點在聚合物d n - r 領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，然而由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性， 對其擠出過程理論的研究目前仍非常少。課題以工業(yè)用行星螺桿擠出機為 基礎(chǔ)，建立了行星螺桿擠出機擠出過程的實驗研究平臺，在此基礎(chǔ)上，進 行了行星塑化系統(tǒng)的擠出過程研究，內(nèi)容包括理論分析、實驗研究和數(shù)值 模擬等部分。 論文分析了行星螺桿擠出機物料的輸送機理、物料最短停留時間、產(chǎn) 量和塑化機理等。行星螺桿擠出機具有獨特的擠出過程，行星段內(nèi)物料的 輸送可以分為正位移輸送、拖曳輸送和壓力輸送，本文計算了正位移輸送 的速度。在此基礎(chǔ)上分析了物料的最短停留時間，討論了其影響因素以及 影響的趨勢，并得到了物料的最短停留時間計算公式。同時分析了行星段 物料充滿段的流率，其流率分為正位移流率、壓力流率和黏性拖曳流率， 并討論了它們的影響因素和影響趨勢。根據(jù)物料在行星段內(nèi)的運動與形態(tài) 變化，論文分析了行星段內(nèi)物料的塑化機理，行星段內(nèi)不同區(qū)域的物料的 熔融機理有熱傳導(dǎo)、摩擦耗散能、塑性變形耗散能、黏性耗散能和類似于 雙螺桿擠出機內(nèi)物料的混煉熔融耗散，其中最主要的因素是熱傳導(dǎo)。 在理論分析的基礎(chǔ)上，利用白行研制的行星螺桿擠出機為實驗平臺， 進行了系統(tǒng)的實驗研究，包括對理論分析的驗證實驗，工藝參數(shù)( 喂料速 度和主螺桿轉(zhuǎn)速) 和結(jié)構(gòu)參數(shù)( 口模內(nèi)徑和行星螺桿數(shù)量) 對行星螺桿擠 l 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 出機加工性能( 機頭壓力、熔體溫度、物料最短停留時間和電機功耗) 的 影響和調(diào)節(jié)工藝參數(shù)后產(chǎn)量變化的實驗。通過實驗發(fā)現(xiàn)理論分析與實驗結(jié) 果基本一致，并根據(jù)實驗結(jié)果，結(jié)合理論分析討論了造成這些影響的具體 方式和原因。 最后，結(jié)合實驗結(jié)果采用p o l y f l o w 軟件對行星段物料充滿段內(nèi)的熔 體流動進行了數(shù)值模擬，獲得了物料充滿段的壓力、速度和剪切速率分布。 關(guān)鍵詞：行星螺桿擠出機，塑化機理，輸送機理，加工性能，數(shù)值模擬 i i 摘要 s t u d yo np l a s t i c i z i n gp r o c e s so fp l a n e t a r y p l a s t i c i z i n gs y s t e m a b s t r a ct p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e rw a sb e c o m i n ga p p l i e dm o r ea n dm o r e w i d e l yb e c a u s eo fi t sa d v a n t a g e ss u c h a sh i g hy i e l d ，e f f i c i e n ta n d e x c e l l e n tp l a s t i c i z i n ga n d m i x i n gp r o p e r t i e s h o w e v e r ，s of a rt h e r ei sl i t t l e r e s e a r c ha b o u ti t sp l a s t i c i z i n gp r o c e s st h e o r y a ne x p e r i m e n t a lp l a t f o r m o fp l a n e t a r ys c r e we x t r u d e rw a ss e tu pt os t u d yt h ep l a s t i c i z i n gp r o c e s s i n c l u d i n gt h e o r e t i c a la n a l y s i s ，e x p e r i m e n tr e s e a r c ha n ds i m u l a t i o n o f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e rw a sr e s e a r c h e d ， c o n v e y i n gm e c h a n i s m ，m i n i m u m r e s i d e n c e t i m e ，o u t p u t ，a n d p l a s t i c i z i n gm e c h a n i s mo fp l a n e t a r ys c r e we x t r u d e rw e r ea n a l y z e di nt h i s t h e s i s c o n v e y i n gm e c h a n i s mo fm a t e r i a li np l a n e t a r ys e c t i o nc o u l db e d i v i d e di n t op o s i t i v ec o n v e y i n g 、d r a gc o n v e y i n ga n dp r e s s u r ec o n v e y i n g a x i a lv e l o c i t yo fp o s i t i v ec o n v e y i n gw a sa l s os t u d i e d b a s e do nt h e c o n v e y i n gm e c h a n i s m ，t h ef o r m u l ao fm i n i m u mr e s i d e n c e t i m ew a s d e d u c e d ；i n f l u e n c i n g f a c t o r sa n dt h e e f f e c t i n g t r e n do fm i n i m u m r e s i d e n c et i m ew e r ea n a l y z e dt o o s i m i l a r l y , f l o wr a t eo fs e c t i o nf u l lo f m a t e r i a lc a nb ed i v i d e di n t od i s p l a c e m e n tf l o wr a t e ，p r e s s u r ef l o wr a t e a n ds t i c k yd r a gf l o wr a t e i n f l u e n c i n gf a c t o r sa n dt h ee f f e c t i n gt r e n dw e r e i i i 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 a l s oa n a l y z e do nt h e s ef l o wr a t e s a c c o r d i n gt ot h em o v e m e n ta n df o r m o fm a t e r i a l ，p l a s t i c i z i n go fm a t e r i a li np l a n e t a r ys e c t i o nw a ss t u d i e d p l a s t i c i z i n gm e c h a n i s m si nd i f f e r e n ts e c t i o n si n c l u d e dh e a tt r a n s f e r ， f r i c t i o n a l d i s s i p a t i o n ，p l a s t i cd e f o r m a t i o n ，v i s c o u sd i s s i p a t i o n a n d d i s s i p a t i v em i x i n gm e l t i n g ，o fw h i c ht h em o s ti m p o r t a n tf a c t o ri sh e a t c o n d u c t i o n o nt h eb a s i so ft h e o r e t i c a la n a l y s i s ，s y s t e m a t i ce x p e r i m e n t sw e r e c a r r i e do u to nas e l f - d e s i g n e dp l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r , w h i c hc o n t a i n e d v e r i f i c a t i o nt e s t so ft h e o r e t i c a la n a l y s i s ，e x p e r i m e n t sa b o u te f f e c t so f p r o c e s s i n gp a r a m e t e r s ( f e e d i n gs c r e ws p e e da n dm a i ns c r e ws p e e d ) a n d s t r u c t u r a lp a r a m e t e r s ( d i ed i a m e t e ra n dn u m b e ro fp l a n e t a r ys c r e w ) o n p r o c e s s i n gp r o p e r t i e s ( h e a dp r e s s u r e ，m e l dt e m p e r a t u r e ，t h em i n i m u m r e s i d e n c et i m ea n dp o w e rd i s s i p a t i o n ) e x p e r i m e n t a ls t u d yo nc h a n g eo f o u t p u ta f t e ra d j u s t i n gp r o c e s s i n gp a r a m e t e r sw a sd i s c u s s e di nt h i st h e s i s t o o a c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s ，w ef o u n dt h a ta n a l y s i sa c c o r d w i t h e x p e r i m e n t a l r e s u l t s c o m b i n e dw i t ht h e o r e t i c a l a n a l y s i s ， e x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o n st oa n a l y z et h es p e c i f i cw a ya n dr e a s o no f t h e s ee f f e c t sw e r ec a r r i e do u tt o o f i n a l l y ，s i m u l a t i o no fp l a n e t a r ys e c t i o nf i l l lo fm a t e r i a lw a sc a r r i e d o u tb ye m p l o y i n gp o l y f l o w , a n dd i s t r i b u t i o no f p r e s s u r e ，v e l o c i t ya n d s h e a rr a t ew e r eo b t a i n e d i v 摘要 k e yw o r d s ：p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r , p l a s t i c i z i n gm e c h a n i s m ， c o n v e y i n gm e c h a n i s m ，p r o c e s s i n gp r o p e r t i e s ，s i m u l a t i o n s v 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 一 v i 目錄 目錄 第一章緒論1 1 1 行星螺桿擠出機簡介1 1 2 行星螺桿擠出機結(jié)構(gòu)1 1 3 行星螺桿擠出機的工作原理6 1 4 行星螺桿擠出機的應(yīng)用9 1 5 行星螺桿機出機的最新研究進展9 1 5 1 設(shè)備方面的最新成果9 1 5 2 理論研究的最近進展1 0 1 6 塑化機理一l o 1 6 1 單螺桿擠出機的塑化機理1 1 1 6 2 雙螺桿擠出機的塑化機理1 2 1 6 3 多螺桿擠出機的塑化機理1 3 1 7 本論文研究的目的、意義、內(nèi)容和創(chuàng)新點1 3 1 7 1 本論文研究的目的和意義1 3 1 7 2 本論文研究的主要內(nèi)容1 4 1 7 3 本論文的創(chuàng)新點1 4 第二章行星螺桿擠出機擠出過程的分析研究1 5 2 1 行星螺桿擠出機的擠出過程概述1 5 2 2 行星段各部件的運動1 6 2 3 物料在行星段內(nèi)的運動1 8 2 3 1 物料的軸向運動1 9 2 3 2 物料的橫向運動2 3 2 3 3 物料的最短停留時間2 5 2 4 行星螺桿擠出機的產(chǎn)量2 7 2 4 1 行星段出口處的流率2 7 2 4 2 機頭出口處的流率2 9 2 5 對行星螺桿擠出機塑化機理的探索3 0 v i i 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 2 6 本章總結(jié)3 4 第三章實驗方案的確定及實驗機的研制3 5 3 1 實驗方案及技術(shù)路線3 5 3 。2 實驗機的研制3 5 3 3 實驗原料和實驗設(shè)備3 8 3 3 1 實驗原料一3 8 3 3 2 實驗設(shè)備3 8 3 3 待測數(shù)據(jù)及其測量方法：3 9 3 4 實驗方法和實驗步驟4 2 3 4 1 實驗方法4 2 3 4 2 實驗步驟4 3 3 5 本章總結(jié)4 4 第四章實驗結(jié)果的分析與討論4 5 4 1 工藝參數(shù)對加工性能的影響4 5 4 1 1 喂料轉(zhuǎn)速對行星螺桿擠出機加工性能的影響4 5 4 1 2 主螺桿轉(zhuǎn)速對行星螺桿擠出機加工性能的影響5 0 4 1 3 結(jié)論5 4 4 2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對3 h - v 性能的影響5 5 4 2 1 結(jié)構(gòu)參數(shù)對于機頭壓力的影響5 5 4 2 2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對于最短停留時間的影響5 6 4 2 3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對于出料熔體溫度的影響5 7 4 2 4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對于電機功耗的影響5 8 4 2 5 結(jié)論5 9 4 3 關(guān)于產(chǎn)量的實驗結(jié)果分析討論5 9 4 3 1 喂料轉(zhuǎn)速提高后產(chǎn)量的變化5 9 4 3 2 主螺桿轉(zhuǎn)速提高后產(chǎn)量的變化6 0 4 4 本章總結(jié)6 2 第五章行星段物料充滿段的數(shù)值模擬6 3 1 j 3 6 6 i 一 v 立型 建模 的何 型幾 模1，l 5 5 目錄 5 1 2 數(shù)學(xué)模型6 4 5 2 數(shù)值模擬一6 5 5 2 1 網(wǎng)格劃分6 5 5 2 2 邊界條件6 5 5 2 3 模擬計算6 6 5 3 模擬結(jié)果與討論一6 6 5 3 1 壓力分布6 6 5 3 2 速度分布6 7 5 3 3 剪切速率分布6 8 5 4 本章總結(jié)6 8 第六章總結(jié)6 9 6 1 全文總結(jié)6 9 6 2 課題有待進一步研究的問題7 0 參考文獻7 1 致謝。7 3 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文7 5 作者及導(dǎo)師簡介7 7 i x 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 x 目錄 co n t e n t s c h a p t e r ii n t r o d u c t i o n 1 1 1i n t r o d u c t i o no f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r 1 1 2s t r u c t u r eo f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r 1 1 3o p e r a t i n gp r i n c i p l eo f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r 6 1 4a p p l i c a t i o n o f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r 9 1 5m o s tr e c e n tr e s e a r c ho f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r 9 1 5 1a c h i v e m e n to f e q u i p m e n t 9 1 5 2a c h i v e m e n to f t h e o r e t i c a lr e s e a r c h 1 0 1 6m e c h a n i s mo f p l a s t i c a t i o n 1o 1 6 1m e c h a n i s mo f p l a s t i c a t i o no ns i n g l es c r e we x t r u d e r 11 1 6 2m e c h a n i s mo f p l a s t i c a t i o no nt w i n s c r e we x t r u d e r 1 2 1 6 3m e c h a n i s mo f p l a s t i c a t i o no nm u l t is c r e we x t r u d e 1 3 1 7i n t e n t i o n ，s i g n i f i c a n c e ，c o n t e n ta n di n n o v a t i o no f t h et h e o r i e s 1 3 1 7 1s i g n i f i c a n c ea n di n t e n t i o no f t h et h e s i s 1 3 1 7 2m a i nc o n t e n t so f t h et h e s i s 1 4 1 7 3i n n o v a t i o no f t h et h e s i s 1 z i c h a p t e r 2a n a l y s i sa n dr e s e a r c ho np l a s t i c i z i n gp r o c e s so fp l a n e t a r y s c r e we x t r u d e r 1 5 2 1o v e r v i e wo f e x t r u t i o no f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r 15 2 2m o v e m e n to f u n i ti np l a n e t a r ys e c t i o n 1 6 2 3m o v e m e n to f m a t e r i a li np l a n e t a r ys e c t i o n 18 2 3 1a x i a lm o v e m e n to f m a t e r i a l 1 9 2 3 2t r a n s v e r s em o v e m e n to f m a t e r i a 2 3 2 3 3m i n i m u mr e s i d e n c et i m e 2 5 2 4o u t p u to f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r 2 7 2 4 1o u t p u to f p l a n e t a r ys e c t i o n 2 7 2 4 2o u t p u to f h e a d 2 9 2 5e x p l o r a t i o no np l a s t i c a t i o n o f p l a n e t a r ys c r e we x t r u d e r 3 0 x 1 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 2 6c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 3 4 c h a p t e r3e x p e r i m e n t a ls c h e m ea n dt h ep r e p a r a t i o nf o rt e s t i n g m a c h i n e 3 5 3 1e x p e r i m e n t a ls c h e m ea n dt e c h n i c a lr o u t e 3 5 3 2p r e p a r a t i o n sf o rt e s t i n gm a c h i n e 3 5 3 3t h em a t e r i a la n da p p a r a t u sf o re x p e r i m e n 3 8 3 3 1t h em a t e r i a lf o re x p e r i m e n 一3 8 3 3 2t h e a p p a r a t u sf o re x p e r i m e n t “3 8 3 3t h em e t h o df o re x p e r i m e n t 3 9 3 4e x p e r i m e n t a lm e t h o da n de x p e r i m e n t a lp r o c e d u r e 4 2 3 4 1e x p e r i m e n t a lm e t h o d 4 2 3 4 2e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r e 一4 3 3 5c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 4 4 c h a p t e r 4a n a l y s i sa n dd i s c u s s i o no fe x p e r i m e n t a lr e s u l t s 4 5 4 1e f f e c t so fp r o c e s s i n gp a r a m e t e r so np r o c e s s i n gp r o p e r t i e s 4 5 4 1 1e f f e c t so f f e e d i n gs c r e ws p e e do np r o c e s s i n gp r o p e r t i e s 4 5 4 1 2e f f e c t so f m a i ns c r e ws p e e do np r o c e s s i n gp r o p e r t i e s 5 0 4 1 3c o n c l u s i o n s 5 0 4 2e f f e c t so fs t r u c t u r a lp a r a m e t e r so np r o c e s s i n gp r o p e r t i e s 5 5 4 2 1e f f e c t so fs t r u c t u r a lp a r a m e t e r so nh e a dp r e s s u r e 5 5 4 2 2e f f e c t so fs t r u c t u r a lp a r a m e t e r so nt h em i n i m u mr e s i d e n c et i m e 5 6 4 2 3e f f e c t so fs t r u c t u r a lp a r a m e t e r so nm e l dt e m p e r a t u r e 5 7 4 2 4e f f e c t so f s t r u c t u r a lp a r a m e t e r so np o w e rd i s s i p a t i o n 5 8 4 2 5c o n c l u s i o n s 5 9 4 3a n a l y s i sa n dd i s c u s s i o no f e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa b o u to u t p u t 5 9 4 3 1c h a n g eo fo u t p u ta f t e re n h a n c i n gs p e e do ff e e d i n gs c r e w 5 9 4 3 2c h a n g eo f o u t p u ta f t e re n h a n c i n gs p e e do f m a i ns c r e w 6 0 4 4c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 6 2 c h a p t e r5s i m u l a t i o no fp l a n e t a r ys e c t i o nf u l lo f m a t e r i a l 6 3 5 1b u i l d i n go f m o d e l “6 3 x i i 目錄 5 1 1g e o m e t r i c a lm o d e l 6 3 5 1 2m a t h e m a t i c a lm o d e l 6 4 5 2s i m u l a t i o n 6 5 5 2 1m e s hg e n e r a t i o n 6 5 5 2 2b o u n d a r yc o n d i t i o n s 6 5 5 2 3s i m u l a t i v ec o m p u t a t i o n 6 6 5 3s i m u l a t i o nr e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 6 6 5 3 1p r e s s u r ed i s t r i b u t i o n 6 6 5 3 2v e l o c i t yd i s t r i b u t i o n 6 7 5 3 3s h e a rr a t ed i s t r i b u t i o n 6 8 5 4c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 6 8 c h a p t e r6 c o n c l u s i o n s 6 9 6 1r e s e a r c hs u m m a r y 6 9 6 2f u r t h e rs t u d yo f t h et h e s i s 7 0 r e f e r e n c e s 7 1 a c k n o w l e d g m e n t 7 3 r e s e a r c hr e s u l t sa n dp u b l i s h e dp a p e r 7 5 r e s u m e so ft h ea u t h o ra n dt u t o r 7 7 原書空白頁 不缺內(nèi)容 符號說明 符號說明 螺旋齒輪螺旋角，度 螺旋齒輪齒數(shù) 螺旋齒輪分度圓直徑，m m 螺旋齒輪法向模數(shù)，m i n 螺旋齒輪端面模數(shù)，m l n 加料段機筒內(nèi)徑，n l l t l 加料段螺桿根部直徑，m n l 加料段螺棱寬度，1 t 1 1 t i 加料段螺槽深度，r a i n 加料段螺紋頭數(shù) 加料段固體輸送角，度 加料段螺紋螺旋角，度 加料段螺槽寬度 壓力，m p a 入口壓力降，m p a 行星段轉(zhuǎn)化成定軸齒輪系后的轉(zhuǎn)速，r m i n d 轉(zhuǎn)速，r m i n d 溫度， 平均軸向輸送速度，m s 。1 軸向速度，m s 以 體積流率，m m 3 m i n - 1 產(chǎn)量，g m i n - 1 行星段充滿段長度，1 1 1 1 1 1 物料最短停留時間，t 行星段物料充滿系數(shù) 擠出機消耗的功率，k w 嚙合齒數(shù) 行星螺桿數(shù)量 螺紋導(dǎo)程，1 t 1 1 t i 螺距，m l n 行星段長度，m l n z d 眈皿e h ；伊痧w p甜，玎 櫛t 一圪 q q 0 q n，s p 厶 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 加料段長度，m l n 行星段內(nèi)物料充滿段受嚙合齒作用的螺槽數(shù)量 漸開線齒頂圓展角，度 漸開線展角，度 基圓齒厚，i i l l t i 齒頂圓寬，m m 漸開線向徑，m m 行星段熱交換面積，n h n 2 牛頓黏度，p a s 稠度，p a s 剪應(yīng)力，p a 密度，g c m 3 聚氯乙烯 摩擦耗散能 塑性變形耗散能 黏性耗散能 混煉熔融耗散 x v i k a q吼&疋r f k 彳 p躺眥脅m唧一 第一章緒論 1 1 行星螺桿擠出機簡介 第一章緒論 材料是人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，其中聚合物是非常重要的一部分。聚合物 制品無處不在，而且其應(yīng)用領(lǐng)域仍在迅速擴大。新的聚合物種類不斷地涌現(xiàn)，同 時聚合物加工成型技術(shù)也有相應(yīng)的快速進步。 擠出機是聚合物加工領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，主要包括單螺桿擠出機 和雙螺桿擠出機，但是人們不斷發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的單、雙螺桿擠出機有難以克服的缺點。 由于聚合物熱傳導(dǎo)性不佳，大直徑的單螺桿或雙螺桿擠出機中每個螺槽中的物料 受熱不均，因而導(dǎo)致塑化不均勻。雖然增大螺桿長徑比可以解決這個問題，但是 這又會進一步引起其他的負面影響 1 】。因此，在不斷改進單、雙螺桿擠出機的同 時，人們也開始發(fā)展新型的多螺桿擠出機，行星螺桿擠出機就是其中最成功的一 種。 最早人們發(fā)明了直齒輪組成的行星齒輪系安裝于單螺桿的機頭后用作動態(tài) 的連續(xù)混合機，使物料得到更好的塑化和混合。后來直齒被改進設(shè)計成螺旋角為 4 5 。螺旋齒，于是行星齒輪系統(tǒng)本身具備了往前輸送物料的能力，成為一種擠出 系統(tǒng)，我們可以稱之為行星螺桿擠出系統(tǒng)。后來在行星螺桿擠出系統(tǒng)前設(shè)置了進 料段，形成目前成熟的行星螺桿擠出機的樣子【2 】。 2 0 世紀5 0 年代，德國c h e m i s c h ew e r k eh u e l s 公司最早發(fā)明了行星螺桿擠 出機，并應(yīng)用于p v c 生產(chǎn)線上作為壓延機的喂料機。此后其用途不斷拓展，成 為一種發(fā)展迅速的新型擠出機。行星螺桿擠出機適于加工多種物料，尤其適用于 加工p v c 等熱敏性聚合物【3 1 。 1 2 行星螺桿擠出機結(jié)構(gòu) 行星螺桿擠出機主要由塑化系統(tǒng)、加料系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)組成。其中塑化系統(tǒng) 又是最核心最具有特點的部分，圖1 1 是一臺典型的雙階行星螺桿擠出機。 北京化工大學(xué)頌上研究生學(xué)位論文 圖1 - 1 雙階行星擠出機 f i g 1 - 1t w o s t a g ep l a n e t a r ye x t r u d e r 行星螺桿擠出機的塑化系統(tǒng)由加料段和行星段組成。其加料段與單螺桿擠出 機的加料段無異。加料段的單螺桿與后面行星段的主螺桿連在一起，受同一動力 驅(qū)動，一般是行星段的主螺桿通過花鍵與單螺桿連接。加料段部分的機筒設(shè)有冷 卻水循環(huán)系統(tǒng)，為了防止行星段的高溫傳導(dǎo)到加料段，在兩者的連接處一般設(shè)置 有隔熱層【4 j 。 行星螺桿擠出機中最重要的部分是行星段，它是實現(xiàn)行星螺桿擠出機功能的 關(guān)鍵，也是成本最高、最難以加工的組件。該段由類似行星齒輪系的一根中心大 螺桿，若干根行星螺桿以及壁內(nèi)開螺旋齒的機筒構(gòu)成。當主螺桿轉(zhuǎn)動時，帶動行 星螺桿轉(zhuǎn)動，行星螺桿不僅繞主螺桿公轉(zhuǎn)，還繞自己的幾何中心自傳，這種獨特 的結(jié)構(gòu)和運動形式正是行星螺桿擠出機名稱的由來 5 。圖1 2 為行星段前部視圖。 圖1 - 2 行星段結(jié)構(gòu) f i g 1 - 2s t r u c t u r eo fp l a n e t a r ys e c t i o n 內(nèi)壁開螺旋 讒的機籬 一；j 第一章緒論 行星段的主螺桿、行星螺桿和機筒的材料通常是強度高并且耐磨的鋼材。行 星螺桿與主螺桿和機筒之間的間隙一般為0 2 0 8m m ，行星段運行過程中物料 進入這個間隙內(nèi)，使行星螺桿“懸浮”在物料中，同時也減輕了行星螺桿與主螺 桿和機筒接觸引起 間隙。 圖1 - 3 嚙合齒間隙 f i g 1 - 3g a pb e