高分子材料成型機(jī)械行業(yè)管理課程學(xué)習(xí)輔導(dǎo)

1、 . . 38/38高分子材料成型機(jī)械行業(yè)管理課程學(xué)習(xí)輔導(dǎo) 日期：2010級(jí)高分子材料成型機(jī)械課程學(xué)習(xí)輔導(dǎo)第1章緒論1.塑料成型機(jī)械的定義、工作原理和技術(shù)功能定義：在塑料成型生產(chǎn)系統(tǒng)中，能夠按照產(chǎn)品制造信息對(duì)生產(chǎn)中所需要的能量、動(dòng)力和機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、輸送、調(diào)節(jié)和控制，并能實(shí)現(xiàn)塑料成型工藝條件的各種機(jī)械設(shè)備統(tǒng)稱為塑料成型機(jī)械。 (接受能量，轉(zhuǎn)換能量，控制調(diào)節(jié)能量)原理：塑料成型機(jī)械對(duì)成型物料傳遞熱能的目的(作用)是為了使它們發(fā)生物理聚集態(tài)變化，對(duì)成型物料傳遞機(jī)械壓力(液壓力)的目的(作用)是為了使它們發(fā)生體積致密、粘性變形流動(dòng)（附 化工機(jī)械對(duì)物料傳遞動(dòng)力和熱量的作用：輸送體積質(zhì)量，引發(fā)化學(xué)反應(yīng)

2、）功能：塑料成型機(jī)械可以通過(guò)成型物料的粘性變形和流動(dòng)把它們轉(zhuǎn)變成為具有一定的幾何形態(tài)、一定的尺寸大小、一定的精度等級(jí)、一定的表面品質(zhì)、一定的使用功能和使用性能的塑料制品。2.本課程的科學(xué)基礎(chǔ)與技術(shù)容顧名思義，“成型機(jī)械”自然屬于機(jī)械工程學(xué)科，但前方冠以“高分子”，則意味著這些機(jī)械為高分子材料成型加工服務(wù)。由此推論就物質(zhì)基礎(chǔ)來(lái)講，高分子成型加工意味著高分子材料必須從外部接受能量；就生產(chǎn)過(guò)程而言，必須要求高分子材料發(fā)生變形流動(dòng)或流動(dòng)變形；從技術(shù)目標(biāo)來(lái)看，需要把粉粒狀無(wú)定形的高分子原材料轉(zhuǎn)變成為具有一定形狀結(jié)構(gòu)和一定使用功能的生活和生產(chǎn)用品，同時(shí)還希望這些用品的形狀結(jié)構(gòu)具有一定的精度，使用功能具有一

3、定的穩(wěn)定性。將三方面技術(shù)容綜合，本課程的科學(xué)基礎(chǔ)是材料物理和機(jī)械力學(xué)的結(jié)合，本課程的主要技術(shù)容是如何設(shè)計(jì)和使用機(jī)械動(dòng)力裝置使高分子材料獲取幾何形態(tài)與其精度，同時(shí)還要盡量通過(guò)能量驅(qū)動(dòng)材料變形流動(dòng)或流動(dòng)變形之同時(shí)，盡力改善材料的物理性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)(如結(jié)晶、取向、密度等)。因此學(xué)習(xí)本課程需要綜合多學(xué)科理論和技術(shù)知識(shí)，學(xué)習(xí)過(guò)程中要求建立“綜合就是創(chuàng)新”、“綜合就是創(chuàng)造”的工程思想和工程思維。故本課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)以與與相關(guān)課程的相互銜接關(guān)系如下圖示。附科學(xué)方法與目標(biāo)：探索發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象和規(guī)律。工程技術(shù)方法與目標(biāo)：綜合+設(shè)計(jì)(創(chuàng)造)，把科學(xué)原理和自然資源轉(zhuǎn)化為人工產(chǎn)品，即創(chuàng)造物質(zhì)?？茖W(xué)技術(shù)方法與目標(biāo)：探索發(fā)現(xiàn)

4、自然規(guī)律并綜合多學(xué)科理論技術(shù)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用和社會(huì)生產(chǎn)。思考：理科-工科的差異與協(xié)調(diào)；材料科學(xué)-材料(加工)工程的差異與協(xié)調(diào)；材料工程-材料加工工程的差異與協(xié)調(diào)；以與化學(xué)-機(jī)械-化學(xué)工程、材料-機(jī)械-材料(加工)工程、材料化學(xué)-材料物理-材料工程-材料加工工程、科學(xué)家-工程師、考研-就業(yè)，等問(wèn)題的特點(diǎn)、關(guān)系和選擇。教師責(zé)任專業(yè)化教育時(shí)代：大生產(chǎn)分工專業(yè)的優(yōu)勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生敬業(yè)和勤業(yè)通識(shí)化教育時(shí)代：科學(xué)技術(shù)素質(zhì)培養(yǎng)學(xué)科技術(shù)間的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比尊重學(xué)生志趣啟發(fā)學(xué)生選擇練習(xí)題一、思考題1簡(jiǎn)述塑料原材料生產(chǎn)與塑料成型生產(chǎn)的基本方法與學(xué)科基礎(chǔ)差異。高聚物合成化工：“三傳一反”：傳質(zhì)(體積質(zhì)量輸送），傳熱(誘發(fā)化學(xué)反應(yīng))

5、， 能量傳輸(低壓靜力傳輸)，反應(yīng)釜(積聚化學(xué)反應(yīng))。塑料制品成型“三傳一?！保簜髻|(zhì)(塑化，即體積致密流變）傳熱(改變物理凝聚態(tài)),能量傳輸(高壓動(dòng)力傳輸)模具(成型塑料制品)。塑料原材料制備：化學(xué)單體聚合反應(yīng) + 多組分物理混合。塑料成型：宏觀幾何變形流動(dòng)（機(jī)械成型加工） + 微觀材料物理結(jié)構(gòu)變化。2簡(jiǎn)述塑料成型機(jī)械的基本概念與其在塑料成型技術(shù)中的應(yīng)用。3什么是CAD、CAM?4簡(jiǎn)述塑料成型機(jī)械的發(fā)展歷史與其現(xiàn)狀和趨勢(shì)。二、概念題1什么是塑料制品生產(chǎn)？2什么是塑料成型？技術(shù)原理：在外部能量作用下，利用塑料材料的三態(tài)物理變化以與塑料材料的可加工性(可擠壓性、可模塑形、可延展性、可紡性),按照制

6、品的制造信息，通過(guò)塑料材料的粘性流動(dòng)、塑性變形和燒結(jié)擴(kuò)散等物理力學(xué)作用，把塑料原材料轉(zhuǎn)變成為具有一定的幾何形態(tài)、一定的尺寸大小、一定的精度等級(jí)、一定的表面品質(zhì)、一定的使用功能和使用性能的塑料制品。3什么是塑料成型機(jī)械？在塑料成型生產(chǎn)系統(tǒng)中，能夠按照產(chǎn)品制造信息對(duì)生產(chǎn)中所需要的能量、動(dòng)力和機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、輸送、調(diào)節(jié)和控制，并能實(shí)現(xiàn)塑料成型工藝條件的各種機(jī)械設(shè)備統(tǒng)稱為塑料成型機(jī)械。從更廣泛的意義上講，所有為塑料成型生產(chǎn)服務(wù)的塑料成型物料制備機(jī)械和塑料成型生產(chǎn)過(guò)程中的輔助機(jī)械和裝置等，也都屬于塑料成型機(jī)械疇，或者嚴(yán)格地把它們統(tǒng)稱為塑料加工機(jī)械。三、填空1塑料成型生產(chǎn)需要塑料成型機(jī)械對(duì)成型能量進(jìn)行轉(zhuǎn)

7、換 、 輸送 、 調(diào)節(jié) 、 控制。 2塑料成型生產(chǎn)需要利用塑料材料的玻璃態(tài) 、 高彈態(tài) 和 粘流態(tài)三種物理狀態(tài)之間的變化才能得以實(shí)現(xiàn)。3在塑料成型生產(chǎn)中，原材料的4種可加工性為可擠壓性 、 可模塑性 、 可延展性 、 可紡性 。4在塑料成型生產(chǎn)中，塑料成型機(jī)械需要把外部電能 轉(zhuǎn)換成 熱能 和 機(jī)械能 后，經(jīng) 調(diào)節(jié) 和 控制 后傳遞給塑料原材料。5在人的參與下，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理各種數(shù)據(jù)和圖形信息，并自動(dòng)完成工程設(shè)計(jì)任務(wù)的現(xiàn)代生產(chǎn)工程技術(shù)稱為 CAD ；在人的參與下由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理各種數(shù)據(jù)和圖形信息，并自動(dòng)控制NC機(jī)床加工制造過(guò)程的現(xiàn)代生產(chǎn)工程技術(shù)稱為 CAM ；在人的參與下，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理各種

8、數(shù)據(jù)和圖形信息，并自動(dòng)完成各種工程分析和工程計(jì)算任務(wù)的過(guò)程稱為 CAE 。四、用框圖簡(jiǎn)略構(gòu)畫(huà)出塑料制品生產(chǎn)工程的示意圖。第2章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)教學(xué)容與目標(biāo)知識(shí)結(jié)構(gòu)： 液壓傳動(dòng)物理基礎(chǔ)、液壓傳動(dòng)基本理論、液壓傳動(dòng)的主要技術(shù)參數(shù)、液壓元件的類別、功能與結(jié)構(gòu)、液壓元件的應(yīng)用、符號(hào)與液壓回路能力要求：熟悉了解液壓傳動(dòng)的物理基礎(chǔ)和基本理論，并能求解液壓傳動(dòng)基本問(wèn)題；熟悉了解各類液壓元件的功能、結(jié)構(gòu)、職能符號(hào)；具有選用液壓元件和讀識(shí)液壓回路的基本能力。教學(xué)重點(diǎn)帕斯卡定律、液壓傳動(dòng)基本方程、泵閥的功能、結(jié)構(gòu)、職能符號(hào)、液壓回路的讀識(shí)與分析。1.基本理論 1.1 液壓傳動(dòng)的物理基礎(chǔ)：帕斯卡定律力能放大：在密閉的

9、連通容器施加于靜止液體任一點(diǎn)的壓力等值傳遞到液體中各點(diǎn)。p1=p2=F1/A1=F2 /A2 F2 = F1 (A2 /A1)液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載大?。喝鬉2 /A1確定，則p2= F2 (A2 /A1)1.2 靜壓力的概念與壓力計(jì)算液壓傳動(dòng)屬于力學(xué)圍的靜壓傳動(dòng)，靜壓力是描述液壓傳動(dòng)過(guò)程力能變化的基本參數(shù)。 “靜壓力”在物理上稱為“壓強(qiáng)”，工程上簡(jiǎn)稱“壓力”，法定計(jì)量單位記作Pa或MPa，工程單位記作at或bar，具體指密閉容器中靜止液體單位表面積上作用的法向外力和重力，通常在工程上忽略重力部分。絕對(duì)壓力: 以沒(méi)有氣體的理想絕對(duì)真空為零基準(zhǔn)測(cè)量的壓力。相對(duì)壓力: 以大氣壓力為零基準(zhǔn)測(cè)量

10、的壓力(以一個(gè)工程大氣壓為零基準(zhǔn)計(jì)算的壓力)，也叫計(jì)算壓力或表壓力(正表壓)。真空度:低于大氣壓力的相對(duì)壓力，亦稱為負(fù)表壓。絕對(duì)壓力= 大氣壓力+ 表壓力表壓力絕對(duì)壓力大氣壓力真空度大氣壓力絕對(duì)壓力1.3 穩(wěn)流液體的連續(xù)性方程穩(wěn)態(tài)液流質(zhì)量守恒定律假設(shè)液流具有理想液體和穩(wěn)流性質(zhì)，則液流在單位時(shí)間經(jīng)過(guò)管路任意過(guò)流截面的質(zhì)量相等，即有穩(wěn)流液體的連續(xù)性方程。v1A1=v2A2=Q =常數(shù)工程應(yīng)用：液流通過(guò)密閉管路中任意過(guò)流截面的速度與截面積呈正比，即過(guò)流面積大流速快，過(guò)流面積小流速慢。反推：欲要保證液流連續(xù)，即不因液流間斷而發(fā)生液壓沖擊以與由于液壓沖擊引發(fā)的系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝必須保證液

11、體穩(wěn)定流動(dòng)。1.4 伯努利方程液流能量守恒定律對(duì)理想穩(wěn)態(tài)液流微分運(yùn)動(dòng)方程(歐拉運(yùn)動(dòng)方程)積分可得理想伯努利方程教材，式1-22歐拉運(yùn)動(dòng)方程的微分模型實(shí)際伯努利方程伯努利方程的物理意義理想液體穩(wěn)流的總能量由動(dòng)能、壓力能和重力位(勢(shì))能等三種形式共同構(gòu)成，且它們的總和在液各點(diǎn)一樣。 雖然液各質(zhì)點(diǎn)(或過(guò)流截面)總能量一樣，但各質(zhì)點(diǎn)(或每個(gè)過(guò)流截面)的動(dòng)能、壓力能和位能的構(gòu)成比例不等，隨液質(zhì)點(diǎn)(或過(guò)流截面)位置轉(zhuǎn)移，三者可以相互轉(zhuǎn)變。說(shuō)明1：因位能、壓力能和動(dòng)能的量綱中均含長(zhǎng)度單位，故在工程中習(xí)慣把它們稱為位置(水)頭、壓力(水)頭和速度(水)頭，液流中任意位置的總水頭相等。說(shuō)明2: 液壓工程通常忽略

12、位能和動(dòng)能，只考慮壓力能。 實(shí)際伯努利方程較理想伯努利方程增加了液流摩擦損失的能量水頭，其數(shù)值相當(dāng)于克服摩擦損失的壓力差可使單位重力的液體質(zhì)點(diǎn)從其基準(zhǔn)面上升的高度，通常稱為“比能耗” ，可以記作hw，即1.5穩(wěn)態(tài)液流的動(dòng)量方程(教材無(wú)，見(jiàn)講稿，略)1.6 基本理論應(yīng)用帕斯卡定律應(yīng)用舉例圖示兩個(gè)連通液壓缸水平放置，其中F為油缸有桿活塞腔壓力確定的驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)w為負(fù)載阻力，油缸徑(活塞1直徑)20mm，油缸徑(活塞2直徑)50mm。已知Fw=1962.5N，試按下述三種情況計(jì)算液體壓力并分析兩個(gè)活塞的運(yùn)動(dòng)情況。(1) F=314N； (2) F=157N； (3) F314N解: (1) 已知F =

13、 314N，因兩缸連通，由帕斯卡定律可知兩缸連通腔的液體壓力相等并有再由帕斯卡定律F/A=F/A2 ；F= F(A2 / A) 可知根據(jù)題意和上述計(jì)算：F= - Fw , 故活塞1、2均作等速運(yùn)動(dòng)。(2) 已知F = 157N，因兩缸連通，由帕斯卡定律可知兩缸連通腔的液體壓力相等并有再由帕斯卡定律F/A=F/A2；F= F(A2 / A) 可知根據(jù)題意和上述計(jì)算：F - Fww，故活塞1、2靜止。(3) 根據(jù)解(1)可知，若F 314N，將有F- Fww，故活塞1、2加速運(yùn)動(dòng)。伯努利方程應(yīng)用舉例1. 圖示油泵出油驅(qū)動(dòng)油缸活塞克服負(fù)載Fw運(yùn)動(dòng)，設(shè)油缸中軸距油泵出油口的高度為h，試計(jì)算油泵出油口壓

14、力。說(shuō)明：p1、 p2分別代表吸油口壓力和油缸壓力， p2由設(shè)計(jì)規(guī)定。解：根據(jù)圖示建立-和-分別代表油泵出油口截面和油缸截面，則由實(shí)際伯努利方程：由坐標(biāo)系和-和-截面可以推出邊界條件 代入實(shí)際伯努利方程整理得 式中 p為液流從油泵出油口到油缸進(jìn)油口損失的壓力。2. 圖示油泵吸油口比油缸液面高h(yuǎn)，試求油泵工作時(shí)其部吸油腔的真空度。說(shuō)明：p1=pa(大氣壓力)；p2代表吸油腔壓力；-和-分別代表油箱液面和油泵吸油口截面。解：由實(shí)際伯努利方程和圖示得式中 p為液流從油箱到油泵進(jìn)油口損失的壓力。因油箱截面A1遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油泵吸油口截面A2，由連續(xù)性方程v1A1=v2A2推論v1 v2 ，故可忽略不計(jì)。于是

15、，實(shí)際伯努利方程為故 吸油腔真空度=大氣壓力-絕對(duì)壓力= pa- p2=gh +v22/ 2+p穩(wěn)態(tài)液流質(zhì)量守恒定律應(yīng)用舉例圖示為液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟恚渲蠨= 5010-3 m，d =1010-3 m，h1=40010-3 m，h2=10010-3 m，若舉升負(fù)載為6.25104 N(含活塞1自重)，活塞2的速度2= 5010-3 m/s，不計(jì)摩擦阻力和活塞泄漏，試確定手搖作用力F和活塞1的速度1。解(1) 根據(jù)杠桿原理，負(fù)載和作用力對(duì)固定鉸鏈力矩相等，得(2) 由系統(tǒng)體積守恒（質(zhì)量守恒）可知速度取決于流量，于是油缸1活塞1的運(yùn)動(dòng)速度v1和流量Q為穩(wěn)態(tài)液流質(zhì)量守恒定律應(yīng)用舉例4.圖示為液壓千

16、斤頂?shù)墓ぷ髟?，其中D= 5010-3 m，d =1010-3 m，h1=40010-3 m，h2=10010-3 m，若舉升負(fù)載為6.25104 N(含活塞1自重)，活塞2的速度2 = 5010-3 m/s，不計(jì)摩擦阻力和活塞泄漏，試確定手搖作用力F和活塞1的速度1。解(1) 根據(jù)杠桿原理，負(fù)載和作用力對(duì)固定鉸鏈力矩相等，得(2) 由系統(tǒng)體積守恒（質(zhì)量守恒）可知速度取決于流量，于是油缸1活塞1的運(yùn)動(dòng)速度v1和流量Q為穩(wěn)態(tài)液流動(dòng)量方程應(yīng)用舉例1 圖示液流以速度v1從環(huán)隙流入滑閥，以速度v2從環(huán)隙流出滑閥，流量為Q，試求滑閥在液流作用下所受的軸向力與方向。解：(1) 根據(jù)圖a)求解滑閥右移時(shí)的情

17、況。由動(dòng)量方程：作用在控制體積之液體上的外力總和等于單位時(shí)間液體的輸出和輸入動(dòng)量之差，可得滑閥對(duì)液流的反作用力F =Q( v2cos2-v1cos1 )= -Q v1cos1 （負(fù)號(hào)表示與作用動(dòng)量相反）式中 1 輸入閥口處液流與滑閥軸向的夾角，若滑閥與環(huán)隙配合間隙無(wú)泄露，其值約為69(1.204弧度)。又 因?yàn)橐毫鲃?dòng)力F與F 反向，所以滑閥受軸向液壓力為 F=-F =Q v1cos1 。注意：若進(jìn)油口泄露，則F F ，液流作用力具有使進(jìn)油環(huán)隙關(guān)閉的趨勢(shì)。(2) 根據(jù)圖b)求解滑閥右移時(shí)的情況。因?yàn)閳Da)和圖b)方向相反，故由動(dòng)量方程可得滑閥受軸向液壓力為 F=Q( v2cos2-v1cos1

18、)= Q v2cos2式中 2輸出閥口處液流與滑閥軸向的夾角，若滑閥與環(huán)隙配合間隙無(wú)泄露，其值約為69(1.204弧度)。又 因?yàn)橐毫鲃?dòng)力F與滑閥所受液壓力F 反向，所以 F = -F =- Q v2cos2（負(fù)號(hào)表示與作用動(dòng)量相反。2. 已知噴嘴入口直徑d1=50mm，出口直徑d2=25mm，噴嘴前壓力為196.2 kPa，流量為(510-3)m3/s，試求(1)噴嘴接頭處所受壓力；(2)若射流作用在垂直平面上分兩支流動(dòng)，求平面所受沖擊力(不計(jì)壓力損失)。(1) 根據(jù)作用力與反作用力原理，噴嘴接頭處所受壓力與受控體積的動(dòng)力(噴嘴液體體積具有的動(dòng)能)等值反向，且由受力圖可知，動(dòng)力F1=pd12

19、/4，由動(dòng)量方程可得F1 F= Q ( v2-v1 )其中 F1=pd12/4=（196.2103)/4(5010-3)2=385Nv1=Q / (d12/4)=2.55m/sv2=Q / (d22/4)=10.2m/s于是F= F1 -Q ( v2-v1 )=385-510-3(10.2-2.55)=346.8N(2) 由于射流在大氣中運(yùn)動(dòng)，故各截面壓力為零，所以在平板處，只有平面對(duì)油(水)的作用力Fs,因此由動(dòng)量方程得 F=-Fs= Q (0-v2 )=- 51N 即Fs=51N (關(guān)于射流對(duì)固體平面的作用解題還可參見(jiàn)解題示例5）2.液壓泵與液壓馬達(dá) 2.1 液壓(容積)泵的吸排油原理液壓

20、泵向其工作腔吸液和從工作腔的排液過(guò)程，是液壓泵改變自身工作腔容積的幾何動(dòng)因帶來(lái)的液體運(yùn)動(dòng)的力學(xué)響應(yīng)，故液壓泵屬于容積泵技術(shù)性質(zhì)。容積增大吸油：偏心輪0-180旋轉(zhuǎn)，密封油腔容積增大，油箱大氣壓力高于油腔壓力(真空)單向閥6開(kāi)通吸油。容積減小排油：偏心輪180-360旋轉(zhuǎn)，密封油腔容積減小，單向閥5開(kāi)通排油容積泵工作原理: 機(jī)械動(dòng)力改變密閉泵腔容積變化實(shí)現(xiàn)油泵的輸入和輸出(吸油和排油容積泵工作必要條件：必須具備密封工作容積，密封容積應(yīng)能周期重復(fù)變化(由小變大由大變小由小變大由大變小，)；必須具有配油裝置，吸油過(guò)程中保持油箱與大氣相通，容積減小時(shí)向系統(tǒng)排油。2.2 齒輪泵、葉片泵和柱塞泵的技術(shù)特點(diǎn)

21、齒輪泵：利用齒輪周期性嚙合運(yùn)動(dòng)改變密閉工作腔容積實(shí)現(xiàn)吸液(油)和排液(油)的液壓泵。葉片泵：利用葉片周期性偏心旋轉(zhuǎn)改變密閉工作腔容積實(shí)現(xiàn)吸液(油)和排液(油)的液壓泵。柱塞泵：利用偏心旋轉(zhuǎn)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)改變密閉工作腔容積實(shí)現(xiàn)吸液(油)和排液(油)的液壓泵。齒輪泵主要用于低壓系統(tǒng)，柱塞泵和葉片泵可分別用于高壓系統(tǒng)和中高壓系統(tǒng)。2.3 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的功用：液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件(液壓泵是動(dòng)力元件)，負(fù)責(zé)將液壓泵輸出的平動(dòng)液體的壓力能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)形式的機(jī)械能以拖動(dòng)工作機(jī)械作功(液壓泵負(fù)責(zé)把電動(dòng)機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為平動(dòng)的液體壓力能)液壓馬達(dá)與液壓泵的技術(shù)關(guān)系：功用 相反結(jié)構(gòu) 相似原理 互逆

22、3.液壓缸 液壓缸通常負(fù)責(zé)將平動(dòng)液壓油攜帶的壓力能轉(zhuǎn)化為有限長(zhǎng)度的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，但也有一些特殊的液壓缸可以輸出往復(fù)擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)等特殊運(yùn)動(dòng)形式。4液壓閥 4.1 液壓控制閥分類 按壓力等級(jí)：低壓閥、中壓閥、中高壓閥、高壓閥。按聯(lián)接方式：管式(螺紋)聯(lián)接(L)、板式聯(lián)接 (B)、法蘭聯(lián)接(F)、集成連接、疊加聯(lián)接 、插裝聯(lián)接，等。按閥芯結(jié)構(gòu)：滑閥、錐閥、球閥、轉(zhuǎn)閥、噴嘴擋板閥、射流管閥。按控制方式：比例閥、伺服閥、數(shù)字閥、智能閥。按功能作用：壓力控制閥控制和調(diào)節(jié)液流壓力，滿足執(zhí)行元件對(duì)力或力 矩、或其他有關(guān)壓力的要求； 方向控制閥控制液流流動(dòng)方向，改變進(jìn)入執(zhí)行元件的液流方向，滿足工作機(jī)械運(yùn)動(dòng)或鎖緊要求

23、；流量控制閥控制液流量，以控制執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度。4.2 常用壓力閥(1) 溢流閥主要功能：保持系統(tǒng)壓力恒定(溢流定壓),防止系統(tǒng)過(guò)載(安全保護(hù))的液壓閥。變異功能：安全卸荷、遠(yuǎn)程調(diào)壓、背壓設(shè)置。（ 背壓力：液壓傳動(dòng)中與流動(dòng)液流方向相反的作用力。）主要類別：直動(dòng)式、先導(dǎo)式(2) 減壓閥 主要功能：在多油路(多執(zhí)行元件)液壓系統(tǒng)中，以泄油方式降低高壓油路壓力導(dǎo)通低壓油路的液壓閥。 變異功能：消除輸入輸出壓差，穩(wěn)定系統(tǒng)壓力(穩(wěn)壓閥)。 主要類別：直動(dòng)式、先導(dǎo)式。(3) 順序閥 主要功能：在多油路(多執(zhí)行元件)液壓系統(tǒng)中，以壓力高低作為順序控制信號(hào)導(dǎo)通或截止某一油路(停止某一執(zhí)行元件)順序工作的液壓閥

24、。變異功能：穩(wěn)定系統(tǒng)壓力、卸荷、 壓力(油)開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)程調(diào)壓。 主要類別：直動(dòng)式、先導(dǎo)式。4.3 流量閥節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥、分流閥、分流集流閥4.4 方向閥4.4.1 類別單向閥、電磁閥、液控閥、電液動(dòng)閥（小流量先導(dǎo)電磁換向閥和大流量液動(dòng)換向主閥），等等 4.4.2 換向滑閥(1) 命名操控型式+“位-通”數(shù)量(2) 常態(tài)(3) 機(jī)能5.液壓職能符號(hào)與液壓回路泵與馬達(dá)壓力閥流量閥方向閥液壓回路分析液壓回路：由多種液壓元件、液壓管道和一些必要的輔助裝置組成的液壓傳動(dòng)閉合管路，不同卸荷回路技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比卸荷特點(diǎn)：油液壓力大于溢流閥工作壓力，油泵空載帶壓卸荷，容易發(fā)熱。 卸荷特點(diǎn)：油液經(jīng)H型換向

25、閥回油箱，空載低壓卸載，不容易發(fā)熱。 卸荷特點(diǎn)：油液經(jīng)溢流閥遙控口通過(guò)電磁換向閥卸荷，卸荷不負(fù)載，不容易發(fā)熱。注射機(jī)液壓系統(tǒng)“鎖模缸-注射缸二級(jí)調(diào)壓回路”參閱教材圖1-71(分析見(jiàn)講稿)注射機(jī)液壓工作回路教材圖7-54(分析見(jiàn)講稿)練習(xí)題(見(jiàn)已發(fā)液壓傳動(dòng)學(xué)習(xí)輔導(dǎo))第3章 預(yù)處理裝置與混煉設(shè)備 教學(xué)容與目標(biāo)知識(shí)結(jié)構(gòu)： 高分子成型物料的預(yù)處理方法；高分子成型物料的混合概念；混合的技術(shù)物理意義；混煉的技術(shù)物理意義；常用混煉機(jī)械的、工作原理、技術(shù)特性和應(yīng)用特點(diǎn)能力要求：熟悉了解液壓傳動(dòng)的物理基礎(chǔ)和基本理論，并能求解液壓傳動(dòng)基本問(wèn)題；熟悉了解各類液壓元件的功能、結(jié)構(gòu)、職能符號(hào)；具有選用液壓元件和讀識(shí)液壓

26、回路的基本能力。教學(xué)重點(diǎn)混合的概念、分類、技術(shù)條件和技術(shù)效果；混煉設(shè)備技術(shù)分類、技術(shù)特征與其工作原理1.預(yù)處理為了保證成型物料制備以與成型生產(chǎn)中對(duì)物料的技術(shù)要求，制備成型物料之前，使用一定的機(jī)械、物理裝置或機(jī)械設(shè)備，對(duì)成型物料或其組分預(yù)先進(jìn)行的研磨、篩析、干燥和預(yù)熱等準(zhǔn)備工作稱為預(yù)處理。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的成型物料，需要從幾何形態(tài)、物理性能和溫度條件等三個(gè)方面滿足成型物料的配制要求。練習(xí)題一、思考題1為什么要對(duì)塑料原材料進(jìn)行預(yù)處理？為了使原材料組分或成型物料的物理性質(zhì)、幾何形態(tài)、溫度條件符合塑料制備或塑料成型生產(chǎn)技術(shù)要求。2生產(chǎn)中常用哪些預(yù)處理方法？3為什么要對(duì)塑料原料（成型材料）進(jìn)行預(yù)熱？4預(yù)熱和干

27、燥有什么區(qū)別?5粘濕性塑料和吸濕性塑料的干燥方法是否完全一樣？二、判斷題1對(duì)物料預(yù)熱的同時(shí)必然會(huì)使物料干燥。2只有利用加熱方法才能去除物料表面粘附的水分。3加熱干燥吸濕性塑料時(shí)還必須控制空氣露點(diǎn)。4真空干燥只能用于吸濕性塑料。三、獨(dú)立思考并參閱有關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)成型加工前對(duì)物料預(yù)熱的優(yōu)缺點(diǎn)。2.混煉設(shè)備2.1 混合的概念、分類、技術(shù)條件和技術(shù)效果高分子材料的混合：以聚合物為基體、添加多種填料和助劑的塑料(高分子材料)成型物料是一種多組分工業(yè)原材料，為了使各種組分材料在整個(gè)成型物料體系中均勻分布并具有密度和性能均勻的物理特性，對(duì)成型物料所進(jìn)行的各種機(jī)械和物理均化處理過(guò)程統(tǒng)稱為“混合”?；旌系念悇e：分

28、布混合分散混合；初混合塑煉物理分類分布混合：將兩種或兩種以上的組分原料，無(wú)規(guī)無(wú)序地均勻分布到一定空間的混合方法，即多組分物料在分布過(guò)程中，其各組分原料的微?；蚣?xì)粒在物料體系隨機(jī)地進(jìn)行無(wú)規(guī)無(wú)序的遷移運(yùn)動(dòng)。分散混合：把兩種或兩種以上的組分原料相互滲透，促使各組分原料相互結(jié)合、性能均一的混合方法。技術(shù)分類初混合：以各組分之間的分布混合為主，不改變物理聚集狀態(tài)，在不太大得剪切應(yīng)力與其切變速率作用，對(duì)成型物料的各種固相組分進(jìn)行混合與分散，或是對(duì)固、液兩相不同組分進(jìn)行的混合與浸漬。塑煉：以各組分之間的分散混合為主，通過(guò)改變物理聚集狀態(tài)(即在粘流態(tài)下)，使用較大的剪切應(yīng)力和切變速率，對(duì)成型物料各組分進(jìn)行的混

29、合與分散，經(jīng)過(guò)塑煉后的成型物料一般應(yīng)能達(dá)到成型工藝所要求的“組分均勻、密度均勻、溫度均勻、粘度均勻”之物理性質(zhì)。技術(shù)條件：對(duì)成型物料進(jìn)行混合時(shí)，物理上需要對(duì)物料提供 熱量 ，力學(xué)上需要賦予物料 對(duì)流 的動(dòng)力，化學(xué)上需要避免物料 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。技術(shù)效果：初混合固態(tài)下不改變物料幾何形態(tài)的混合均化塑煉粘流態(tài)下改變物料幾何形態(tài)的混合均化小結(jié)2.2 常用混煉設(shè)備的應(yīng)用特點(diǎn)高速混合機(jī) 高速旋轉(zhuǎn)、分布混合，熱歷程短，特別適用于熱敏性塑料。捏合機(jī) 兩轉(zhuǎn)子異向差速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生分散剪切(滲透)混合，轉(zhuǎn)子曲面軸向分力驅(qū)動(dòng)物料對(duì)流分布混合。開(kāi)煉機(jī)輥隙是開(kāi)煉混合工作空間，物料經(jīng)開(kāi)煉機(jī)輥隙時(shí)，在高溫作用下受兩個(gè)輥筒徑向擠壓和

30、差速剪切作用，主要發(fā)生分散混合，組分材料之間相互滲透。2.3 混煉設(shè)備技術(shù)分類、技術(shù)特征與其工作原理練習(xí)題一、思考題1為什么要對(duì)塑料原材料進(jìn)行混合?2簡(jiǎn)述混合所需要的力學(xué)，物理和化學(xué)條件。3簡(jiǎn)述簡(jiǎn)單混合（分布混合）與分散混合的基本概念并概括兩者的差異。4簡(jiǎn)述初混與塑煉的基本概念并概括兩者的差異。5初混設(shè)備為什么屬于低能耗設(shè)備。6為什么反向雙螺帶混合機(jī)可以增強(qiáng)軸向混合作用？7總結(jié)概括捏合機(jī)工作原理，并解釋為什么性能良好的捏合機(jī)可以用于塑煉？8為什么高速混合機(jī)特別適用于熱敏性材料？9簡(jiǎn)述物料在開(kāi)煉機(jī)雙輥之間的剪切混合原理并用速度場(chǎng)進(jìn)行描述。10為什么捏合機(jī)，開(kāi)煉機(jī)，密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子或滾筒均為差速運(yùn)動(dòng)？

31、二、概念題1什么是簡(jiǎn)單混合（分布混合），什么是分散混合？2列表說(shuō)明出初混合與塑煉在物理，力學(xué)條件和幾何形態(tài)上的差異。三、填空題1實(shí)現(xiàn)分布混合需要塑料物料各組分之間發(fā)生 濃度擴(kuò)散 和 對(duì)流運(yùn)動(dòng) 。2實(shí)現(xiàn)分散混合需要物料各組分的微粒之間發(fā)生 剪切變形 和 相互滲透 。3對(duì)成型物料進(jìn)行混合時(shí)，物理上需要對(duì)物料提供 熱量 ，力學(xué)上需要賦予物料 對(duì)流 的動(dòng)力，化學(xué)上需要避免物料 發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 。4初混合是在聚合物 固 態(tài)下的混合，塑煉是在聚合物 粘流 態(tài)下的混合。5固、液兩態(tài)原料之間的混合與浸漬稱為 捏合 。6捏合機(jī)工作時(shí)，兩轉(zhuǎn)子反向差速旋轉(zhuǎn)，從運(yùn)動(dòng)形式上對(duì)物料產(chǎn)生 撕捏 作用，從力學(xué)上使物料發(fā)生 剪切

32、變形 ，從原料粉粒界面處彼此發(fā)生 相互滲透 ，從工藝上可以實(shí)現(xiàn) 分散 混合。7高速混合時(shí)，塑料接受的熱歷程比較短，這種混合特別適用于熱敏性 塑料。8開(kāi)煉機(jī)對(duì)塑料成型物料的剪切塑煉功能源于高溫作用下兩個(gè)輥筒在輥隙處對(duì)物料產(chǎn)生的擠壓力，以與兩個(gè)輥筒的差速旋轉(zhuǎn)。9密煉機(jī)兩轉(zhuǎn)子的差速異向旋轉(zhuǎn)，以與上、下頂栓的阻滯作用，可使物料在密煉機(jī)兩轉(zhuǎn)子之間接受 剪切 ， 擠捏 ， 撕拉 ， 分流 和 換位 等不同作用。四、判斷題1初混合后物料的幾何形態(tài)不發(fā)生變化，塑煉后塑料的幾何形態(tài)發(fā)生變化。2塑煉后各組分之間的剪切變形不會(huì)誘使它們相互滲透，因此無(wú)法促使材料性能均勻變化。3捏合機(jī)對(duì)物料的分散作用比螺帶機(jī)好。4高速

33、混合機(jī)不適用于混合熱敏性塑料。5一般情況下，塑煉設(shè)備不使用未經(jīng)初混合的原材料。6開(kāi)煉機(jī)以徑向分散混合為主。7物料經(jīng)開(kāi)煉機(jī)輥隙時(shí)，只發(fā)生對(duì)流和分布混合。8對(duì)捏合機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子設(shè)定速比（或轉(zhuǎn)差），是為了使物料在混合室的不同部位具有速度差，從而使物料之間發(fā)生剪切作用。五、從物理和力學(xué)意義出發(fā)，歸納總結(jié)分布混合和分散混合性質(zhì)與其技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)。六、從技術(shù)物理意義出發(fā)，歸納總結(jié)塑料成型物料的混合與混煉的物理概念與技術(shù)特點(diǎn)。七、對(duì)開(kāi)煉機(jī)工作原理進(jìn)行理論建模和分析。第4章擠出機(jī)教學(xué)容與目標(biāo)知識(shí)結(jié)構(gòu)：擠出成型工藝流程；擠出工藝過(guò)程描述；溫度輪廓曲線與機(jī)筒分段加熱；壓力輪廓曲線與機(jī)筒設(shè)計(jì)創(chuàng)新；螺桿的區(qū)段功能與劃分；

34、擠出螺桿的結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用特點(diǎn)；螺桿的軟硬特性；口模的高低壓特性；螺桿與口模的選用與匹配；擠出熔體流動(dòng)的模型；擠出機(jī)的工作點(diǎn)、工作圖以與有效工作區(qū)間能力要求：熟悉了解擠出機(jī)的工藝流程，掌握擠出機(jī)分段加熱的技術(shù)原理，深刻理解擠出螺桿的區(qū)段功能，從螺桿混料工藝原理和螺桿加工制造兩個(gè)方面協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、加工和應(yīng)用之間的關(guān)系，具有選擇匹配螺桿口模的能力，以擠出機(jī)的工作點(diǎn)、工作圖、有效工作區(qū)間的理論推導(dǎo)為基礎(chǔ)，建立擠出機(jī)調(diào)試概念，結(jié)合擠出理論，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新思維方法教學(xué)重點(diǎn)1.擠出機(jī)基本概念1.1 擠出成型工藝流程(工步順序，工藝環(huán)節(jié)的順序)與擠塑機(jī)和成型模具工作部位的關(guān)系（擠出成型工藝流程的各個(gè)工藝環(huán)

35、節(jié)所處的設(shè)備模具部位）1.2 擠出機(jī)的傳動(dòng)鏈1.3 多孔板擠出機(jī)與機(jī)頭的連接零件 擠塑機(jī)在機(jī)筒和機(jī)頭之間需要安裝多孔板，這種機(jī)械零件可以把塑料熔體的螺旋狀流態(tài)轉(zhuǎn)變成 直線平動(dòng)狀 流態(tài)，以便把塑料熔體以穩(wěn)定的層流模式輸入機(jī)頭。2.擠出工藝過(guò)程描述2.1 溫度輪廓曲線與螺桿溫度控制溫度輪廓曲線 描述物料在機(jī)筒和螺桿區(qū)各點(diǎn)穩(wěn)態(tài)溫度變化規(guī)律的曲線。加料段機(jī)筒溫度輪廓曲線斜率大，物理上對(duì)熱量需求大，技術(shù)上要求加熱速度快；壓縮段溫度輪廓曲線趨于平穩(wěn)，物理上既要求具有穩(wěn)定的熱量保證物料熔融，技術(shù)上要求外熱供給必須與熱平衡，以避免物料發(fā)生過(guò)熱或分解、降解；計(jì)量段溫度輪廓曲線幾何趨勢(shì)與壓縮段相似，技術(shù)物理方面的

36、熱量需求與控制也相似，但還要求能夠?qū)ξ锪蠈?shí)現(xiàn)恒溫或近似恒溫輸出。由于溫度輪廓曲線特性各段幾何特性不同，故機(jī)筒需要分段加熱、分段控溫。2.2 壓力輪廓曲線與其改進(jìn)壓力輪廓曲線 描述物料在機(jī)筒和螺桿區(qū)各點(diǎn)穩(wěn)態(tài)壓力變化規(guī)律的曲線。（1） 壓力輪廓曲線的特征相似性物料與機(jī)筒螺桿結(jié)構(gòu)確定時(shí)，壓力輪廓曲線的坐標(biāo)位置取決于機(jī)頭壓力，不同的機(jī)頭壓力可以產(chǎn)生幾何形態(tài)相似、坐標(biāo)位置不同的壓力輪廓曲線?？勺冃?改變物料、機(jī)筒和螺桿結(jié)構(gòu)之一，均會(huì)導(dǎo)致壓力輪廓曲線的幾何形態(tài)發(fā)生改變。階段性 壓力輪廓曲線的幾何形態(tài)與機(jī)筒和螺桿的工作位置相關(guān),即壓力輪廓曲線在螺桿的加料段、壓縮段和計(jì)量段等不同部位，其幾何形態(tài)不同（沿螺桿全

37、長(zhǎng)，其壓力輪廓曲線具有階段性，各段壓力輪廓曲線具有不同的變化規(guī)律）。（2）普通螺桿的技術(shù)物理缺陷加料段壓力輪廓曲線梯度比較平緩，不能對(duì)固態(tài)粉體物料進(jìn)行有效地壓實(shí)致密，從生產(chǎn)效率上不利于固態(tài)物料輸送，從傳熱原理上不利于即將發(fā)生的物料熔融；壓縮段壓力輪廓曲線仍具一定斜度，意味著物料熔融前期未獲得足夠、有效的壓力能量來(lái)保證物料從非致密固態(tài)轉(zhuǎn)變成致密粘流態(tài)，同時(shí)也不能發(fā)揮壓力等效溫度的熱效應(yīng)；擠出壓力的峰值發(fā)生在計(jì)量段始端或壓縮段與計(jì)量段交界處，因壓力峰值距離壓力輸出點(diǎn)較近，容易引起輸出壓力波動(dòng)和流量不穩(wěn)定。（3）BASF機(jī)筒的壓力輪廓曲線的特征加料段曲線斜度急劇增大,且壓力峰值亦出現(xiàn)在加料段。壓縮段

38、壓力稍許向下傾斜,但基本上能維持在峰值附近。計(jì)量段壓力較壓縮段下降幅度大，壓縮段高壓對(duì)輸出流量波動(dòng)影響相對(duì)減小。3.擠出機(jī)的關(guān)鍵零件螺桿與機(jī)筒3.1 螺桿的區(qū)段功能與劃分?jǐn)D出螺桿的三個(gè)物理職能區(qū)長(zhǎng)度連續(xù)，但三個(gè)幾何加工段之間具有明確的幾何界分，因此兩者之間沒(méi)有對(duì)應(yīng)相等長(zhǎng)度，但這種現(xiàn)象并不影響擠出螺桿物理職能區(qū)的長(zhǎng)度連續(xù)性。普通三段式螺桿物理幾何區(qū)段劃分與幾何結(jié)構(gòu)特征幾何分段物理分區(qū)幾何結(jié)構(gòu)特征加料段固體輸送區(qū)加料區(qū) = 1 * GB3 螺槽根徑、外徑與其深度不變 = 2 * GB3 全螺桿上此段此區(qū)螺槽最深、容積最大輸送區(qū)遲滯區(qū) 壓縮段熔融區(qū)螺桿外徑不變，根徑逐漸增大，即螺槽深度逐漸減小容積不

39、斷縮減 計(jì)量段（均化段）熔體輸送區(qū) = 1 * GB3 螺槽根徑、外徑與其深度不變 = 2 * GB3 全螺桿上此段此區(qū)螺槽最淺、容積最小3.2 擠出螺桿結(jié)構(gòu)分類等距變深 等深變距 變深變距3.3 等距變深螺桿的3種常規(guī)形式 a) b) c)a) 全長(zhǎng)漸變型(常規(guī)的變異形式)螺槽深度與其容積沿螺桿全長(zhǎng)平緩漸變；幾何壓縮比小，螺桿對(duì)物料的剪切力小，但剪切混合作用均勻；對(duì)非結(jié)晶型與結(jié)晶型塑料均能適用，特別適于熱敏性塑料。b) 熔融段漸變型 壓縮段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，物料可以在較長(zhǎng)的幾何壓縮過(guò)程中完成熔融相變過(guò)程，適用于熔融溫度較寬的各種非結(jié)晶型塑料，但實(shí)踐證明，對(duì)于有些結(jié)晶型塑料也同樣適用c) 等距突變型螺

40、桿 壓縮段長(zhǎng)度很短，物料只能在很短的幾何壓縮過(guò)程中完成熔融相變過(guò)程，理論上適用于熔融溫度圍很窄的結(jié)晶型塑料。注意理論與實(shí)際的差異：對(duì)于結(jié)晶型塑料，因其固液相態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中具有溫度圍很窄的熔點(diǎn)，理論上需要使用熔融段螺槽深度突變型螺桿； 對(duì)于非結(jié)晶型塑料，因其固液相態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中具有溫度圍較寬的熔限，理論上需要使用熔融段螺槽深度漸變型螺桿。但實(shí)際上熔融段螺槽深度漸變型螺桿對(duì)結(jié)晶和非結(jié)晶塑料都適用。3.4 機(jī)筒普通機(jī)筒：整體式，分段式和組合式BASF機(jī)筒的創(chuàng)新思想：固體輸送理論中的摩擦影響。練習(xí)題一、思考題1對(duì)比說(shuō)明整體式，分段式和組合式三種機(jī)筒的優(yōu)缺點(diǎn)。2為什么高粘度塑料熔體需要采用錐角小于300而且

41、長(zhǎng)度比較大的機(jī)筒與機(jī)頭過(guò)渡區(qū)，而對(duì)于低粘度的塑料熔體則可以采用錐角大與450且長(zhǎng)度比較短的機(jī)筒與機(jī)頭過(guò)渡區(qū)。二、填空1普通機(jī)筒分為 整體式 、 分段式 、 組合式 三大類型。2襯套式機(jī)筒之本體與襯套之間的組合性質(zhì)屬于 機(jī)械聯(lián)接 ，澆鑄式機(jī)筒之本體與壁之間的組合性質(zhì)屬于 物理結(jié)合 。3多孔板（分流板）安裝在 機(jī)筒 和 機(jī)頭 之間。三、對(duì)比教材中的普通機(jī)筒與BASF機(jī)筒壓力輪廓線，根據(jù)普通機(jī)筒壓力輪廓曲線的幾何特征，簡(jiǎn)述其技術(shù)物理缺陷，以與設(shè)計(jì)BASF機(jī)筒的創(chuàng)新思路和設(shè)計(jì)效果。3.5 螺桿與機(jī)筒材料(略)練習(xí)題一、思考題1簡(jiǎn)述擠出成型的基本概念。2塑化和塑煉的概念有何差異？3什么是溫度輪廓曲線？它

42、可以從哪個(gè)角度描述或表征擠出過(guò)程？4什么是壓力輪廓曲線？它可以從哪個(gè)角度描述或表征擠出過(guò)程？5簡(jiǎn)述三類五種普通螺桿的名稱、幾何特征與應(yīng)用特點(diǎn)。6按教材所示螺桿頭結(jié)構(gòu)，分別說(shuō)明它們的名稱與應(yīng)用特點(diǎn)。7加工普通螺桿時(shí)通?？刹捎媚膬煞N方法改變螺槽容積？8歸納總結(jié)組合式螺桿的基本概念與其優(yōu)缺點(diǎn)。二、填空1在擠出機(jī)和注射機(jī)等成型設(shè)備中，通過(guò)熱能和機(jī)械能的作用，對(duì)松散的固態(tài)成型物料進(jìn)行擠壓、和熔融的均勻混合工藝稱為 塑化 。2物料經(jīng)過(guò)塑化，不僅要求其從 固 態(tài)轉(zhuǎn)變成為 粘流 態(tài)，而且還要現(xiàn) 組分 均勻、 密度 均勻、 溫度 均勻、 粘度 均勻，同時(shí)在模具有 流動(dòng)性 和 可模塑性 。3擠出流量波動(dòng)的源發(fā)于

43、螺桿壓力波動(dòng) 、 物料溫度波動(dòng) 和 螺桿轉(zhuǎn)速波動(dòng) 。 4普通擠出螺桿的物理職能區(qū)分為固體輸送區(qū) 、 熔融區(qū) 、 熔體輸送區(qū) ； 幾何加工段分為加料段 、 壓縮段 、 計(jì)量段 。5物料與機(jī)筒螺桿結(jié)構(gòu)確定時(shí)，擠出過(guò)程壓力輪廓曲線的坐標(biāo)位置取決于 機(jī)頭壓力 。6在普通三段式漸變型螺桿的熔融區(qū)段或壓縮段，螺槽容積由 大 變 小，目的為了 壓實(shí)致密 成型物料。7普通螺桿分為等距變深 、 等深變距 、 變距變深 等三大類型，以與全長(zhǎng)漸變型 、 熔融段漸變型 、 熔融段突變型 、 等深變距型 、 變深變距型 等五種形式。8螺桿長(zhǎng)徑比反映擠出機(jī)的 塑化能力 和 塑化效果 。9一根螺桿上的最大螺槽容積與最小螺槽

44、容積的比值稱為 幾何壓縮比 ，制品密度與塑化前物料密度的比值稱為 物理壓縮比 。11對(duì)于結(jié)晶型塑料，因其固液相態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中具有溫度圍很窄的熔點(diǎn)，理論上需要使用熔融段螺槽深度突變型螺桿； 對(duì)于非結(jié)晶型塑料，因其固液相態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中具有溫度圍較寬的熔限，理論上需要使用熔融段螺槽深度漸變型螺桿。三、判斷題1由物料，螺桿和機(jī)筒三者的溫度分別構(gòu)成的溫度輪廓曲線幾何形狀一樣。2在機(jī)筒螺桿的同一軸向截面上，物料各溫度一樣。3擠出螺桿的三個(gè)物理職能區(qū)長(zhǎng)度與三個(gè)幾何加工段的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)相等。4物料和機(jī)筒螺桿結(jié)構(gòu)確定時(shí)，壓力輪廓曲線的幾何形狀可以彼此相似。5改變機(jī)筒螺桿結(jié)構(gòu)，可以改變壓力輪廓曲線的幾何形狀以與擠出機(jī)塑化

45、特性。6在普通三段式擠出螺桿的熔體輸送區(qū)或計(jì)量段，螺槽容積不變。7等距變深螺桿比等深變距螺桿容易加工。8等距全長(zhǎng)漸變型螺桿不適于熱敏性材料。9等距突變性螺桿理論上適用于低粘度結(jié)晶性塑料。10螺桿頭的選用與塑料品種和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。11等距變深螺桿比等深變距螺桿容易加工。12等距全長(zhǎng)漸變型螺桿不適于熱敏性材料。13等距突變性螺桿理論上適用于低粘度結(jié)晶性塑料。14螺桿頭的選用與塑料品種和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。四、選擇題（待補(bǔ)） 1擠出螺桿各段之間明確的幾何界分點(diǎn)，（影響 不影響）其物理職能區(qū)之間的連續(xù)性。 。 2常規(guī)三段式全螺紋螺桿的螺槽深度(不變化 連續(xù)變化 分段不等 分段不等+其中一段連續(xù)變化)。 3在

46、常規(guī)三段式全螺紋螺桿中，螺槽容積（最大 最?。┑膸缀味问牵ㄓ?jì)量段 加料段）。 4螺桿的長(zhǎng)徑比越大，對(duì)物料的塑化效果越（顯著 差），加工起來(lái)難度越（高 低）。五、簡(jiǎn)述機(jī)筒分段加熱，分段控溫的原因。六、簡(jiǎn)述螺桿物理職能區(qū)與機(jī)和加工段的對(duì)應(yīng)關(guān)系。七、 用草圖勾畫(huà)出等距全長(zhǎng)漸變型、等距熔融段漸變型和等距突變型三種螺桿的示意結(jié)構(gòu)圖并簡(jiǎn)述它們的幾何特征和技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)。1全長(zhǎng)漸變型 幾何特征 螺桿全長(zhǎng)無(wú)三段幾何界分；從加料段始端到計(jì)量段末段落劇始終不變，但螺槽深度由大逐漸變??；幾何壓縮比等于加料段始端螺槽容積除以計(jì)量段末端螺槽容積。技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn) 螺槽深度與其容積沿螺桿全長(zhǎng)平緩漸變；幾何壓縮比小，螺桿對(duì)物料的

47、剪切力小，但剪切混合作用均勻；對(duì)非結(jié)晶型與結(jié)晶型塑料均能適用，特別適于熱敏性塑料。2熔融段漸變型 幾何特征 從加料段始端到計(jì)量段末段螺距始終不變；加料段螺槽深度與計(jì)量段螺槽深度不變，它們分別發(fā)揮固體輸送和熔體輸送功能；采用較長(zhǎng)的壓縮段尺寸，在壓縮段尺寸圍，螺槽深度由深漸淺，螺槽容積由大漸??；幾何壓縮比等于壓縮段始、末端螺槽容積的比值。技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn) 壓縮段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，物料可以在較長(zhǎng)的幾何壓縮過(guò)程中完成熔融相變過(guò)程，適用于熔融溫度較寬的各種非結(jié)晶型塑料，但實(shí)踐證明，對(duì)于有些結(jié)晶型塑料也同樣適用。3等距突變型螺桿 幾何特征 從加料段始端到計(jì)量段末段螺距始終不變；加料段螺槽深度與計(jì)量段螺槽深度不變，它們

48、分別發(fā)揮固體輸送和熔體輸送功能；采用很短的壓縮段尺寸，在壓縮段尺寸圍，螺槽深度由深變淺，螺槽容積由大變??；幾何壓縮比等于壓縮段始、末端螺槽容積的比值。技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn) 壓縮段長(zhǎng)度很短，物料只能在很短的幾何壓縮過(guò)程中完成熔融相變過(guò)程，理論上適用于熔融溫度圍很窄的結(jié)晶型塑料。4.擠出理論與創(chuàng)新運(yùn)用4.1 固體輸送理論與BASF機(jī)筒4.1.1 基本假設(shè)(略)4.1.2 數(shù)學(xué)力學(xué)模型坐標(biāo)系 固體物料輸送的速度矢量模型K-M曲線重要結(jié)論：提高物料與機(jī)筒之間的摩擦可以降低M；所故增大機(jī)筒摩擦系數(shù)f b，M 減小， 增大擠出流量增大。4.1.3 固體輸送理論應(yīng)用BASF機(jī)筒的創(chuàng)新設(shè)計(jì)(1)普通機(jī)筒螺桿壓力輪廓曲

49、線的技術(shù)物理缺陷加料段壓力變化梯度平緩；壓縮段壓力未呈現(xiàn)最大值； 壓力峰值發(fā)生在計(jì)量段始端或壓縮段與計(jì)量段交界處。(2) BASF機(jī)筒創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路與其措施 創(chuàng)新思路（改變機(jī)筒結(jié)構(gòu)優(yōu)化壓力輪廓曲線）：提高加料段對(duì)固態(tài)物料施加的壓力以與加料段壓力變化的梯度； 把壓力峰值轉(zhuǎn)移到最需要壓力作用的壓縮段或壓縮段與加料短的交界處。 革新措施：對(duì)壓縮段開(kāi)設(shè)縱向溝槽增大機(jī)筒對(duì)物料的摩擦阻力；對(duì)加料段施加冷卻措施避免物料軟化減弱摩擦阻力；利用錐管平衡傳質(zhì)原理強(qiáng)化加料段對(duì)固態(tài)物料的壓實(shí)致密效果平衡傳質(zhì)原理：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)導(dǎo)管任意截面的流體質(zhì)量相等，即A11=A22對(duì)于圓管 A1=A2 1=2等密度流動(dòng)對(duì)于錐管 A1

50、A2 21 變密度流動(dòng)4.2 熔融理論與分離型螺桿4.2.1基本假設(shè)(略)4.2.2 熔融理論物理模型熔融物理模型普通螺桿問(wèn)題X固相分布函數(shù) 分離形螺桿4.2.3熔融理論數(shù)學(xué)模型(略)4.2.4 熔融理論應(yīng)用分離型螺桿(1) 普通螺桿的熔融問(wèn)題(略)(2) 分離性螺桿的基本原理與類別常規(guī)螺桿 加料段壓縮段計(jì)量段：?jiǎn)晤^螺紋結(jié)構(gòu)B M螺桿 加料段、計(jì)量段：?jiǎn)晤^螺紋結(jié)構(gòu)。壓縮段：雙頭螺棱結(jié)構(gòu)、螺槽等深；主、副螺棱不同螺距，不同螺旋角構(gòu)成固、液兩相螺槽；液相螺槽漸寬增容，固相螺槽漸窄減容。Barr螺桿 加料段、計(jì)量段：?jiǎn)晤^螺紋結(jié)構(gòu)。：壓縮段雙頭螺棱結(jié)構(gòu)，等螺距、等螺旋角；主、副螺棱構(gòu)成固、液兩相螺槽；

51、液相螺槽漸深增容，固相螺槽漸淺減容。熔體槽螺桿 加料段、計(jì)量段：?jiǎn)晤^螺紋結(jié)構(gòu)。壓縮段：雙頭螺槽結(jié)構(gòu)，等螺距、等螺旋角；主、副螺槽構(gòu)成固、液兩相螺槽；液相螺槽漸深增容，固相螺槽漸淺減容(3) 分離性螺桿的幾何物理特征與加工技術(shù)特點(diǎn)4.3熔體輸送理論與擠出機(jī)的工作點(diǎn)和工作圖4.3.1 正流、逆流、凈流、漏流、回流（環(huán)流）的概念、力學(xué)動(dòng)因與其并繪制速度矢量分布正流 塑料熔體在螺旋曲面作用下，沿斜向螺槽方向(z)的位移運(yùn)動(dòng)，逆流 因機(jī)筒螺桿、過(guò)濾網(wǎng)、多孔板時(shí)的摩擦阻力以與物料流向機(jī)頭時(shí)的充模阻力，導(dǎo)致物料產(chǎn)生的與正流方向相反的位移運(yùn)動(dòng)。漏流與逆流原因一樣，但發(fā)生在在機(jī)筒螺桿間隙中反向正流的位移運(yùn)動(dòng)。適

52、量的漏流在損失擠出流量的同時(shí)，卻能在一定程度上改善塑化效果。環(huán)流 塑料熔體在螺旋曲面作用下，沿螺槽橫向(法向槽寬x)的回轉(zhuǎn)性位移運(yùn)動(dòng)，僅影響塑化效果，不影響擠出流量。4.3.2 深槽螺桿與淺槽螺桿的塑化特性計(jì)量段深槽螺桿剪切熱小，塑化能力弱；計(jì)量段淺槽螺桿剪切熱大，塑化能力強(qiáng)。4.3.3 螺桿特性曲線與其應(yīng)用 螺桿特性曲線 螺桿軟特性：計(jì)量段螺槽深度h3大，螺桿的壓力-流量特性曲線曲線斜度大，擠出流量對(duì)壓力變化敏感，即螺桿擠出流量容易隨壓力變化而改變，亦即螺桿流量輸出對(duì)壓力作用呈軟特性(軟特性螺桿)。螺桿硬特性：計(jì)量段螺槽深度h3大時(shí)h3小時(shí)，螺桿的壓力-流量特性曲線斜度小,流量對(duì)壓力變化不敏

53、感，即硬特性螺桿擠出流量不容易隨壓力變化而改變，亦即螺桿輸出流量對(duì)壓力作用呈硬特性(硬特性螺桿)，軟、硬特性螺桿的應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)：深槽軟特性螺桿的輸出流量對(duì)其壓力變化敏感，調(diào)整螺桿壓力流量變化大，不容易穩(wěn)定和控制擠出工藝過(guò)程，比較適于混煉造粒；反之，淺槽硬特性螺桿的輸出流量對(duì)其壓力變化不敏感，調(diào)整螺桿壓力流量變化小，容易穩(wěn)定和控制擠出工藝過(guò)程，比較適于擠出成型。4.3.4 口模特性曲線與其高低壓性質(zhì)口模特性曲線式中k口模常數(shù)，與口模截面的幾何形態(tài)有關(guān)；牛頓流動(dòng)粘度；pj熔體進(jìn)入機(jī)頭口模時(shí)的流動(dòng)阻力，亦即機(jī)頭口模對(duì)熔體產(chǎn)生的充模壓力。口模的低壓特性(軟特性):口模常數(shù)k值大的口模開(kāi)度大或口模幾何形

54、態(tài)簡(jiǎn)單，對(duì)物料的充模流動(dòng)阻力小(低壓機(jī)頭)，口模特性曲線斜率大,流量對(duì)壓力變化敏感，擠出機(jī)流量輸出對(duì)機(jī)頭口模壓力作用呈軟特性,即低壓機(jī)頭的充模流量容易隨壓力變化而改變 ?？谀５母邏禾匦?硬特性):口模常數(shù)k值小的口模開(kāi)度小或口模幾何形態(tài)形狀復(fù)雜，對(duì)物料的充模流動(dòng)阻力大(高壓機(jī)頭)，曲線斜率小,流量對(duì)壓力變化不敏感，擠塑機(jī)流量輸出對(duì)機(jī)頭口模壓力作用呈硬特性，即高壓機(jī)頭的充模流量不容易隨壓力變化而改變 4.3.5 機(jī)頭口模的與螺桿配用關(guān)系高壓機(jī)頭對(duì)熔體充模產(chǎn)生的流動(dòng)阻力大，但擠塑機(jī)流量對(duì)機(jī)頭壓力變化不敏感，調(diào)整機(jī)頭壓力流量變化小，容易穩(wěn)定和控制擠出工藝過(guò)程，故配用淺槽硬特性螺桿比較適于擠出成型；反

55、之，低壓機(jī)頭對(duì)熔體充模產(chǎn)生的流動(dòng)阻力小，但擠塑機(jī)對(duì)機(jī)頭壓力變化敏感，調(diào)整機(jī)頭壓力流量變化大，不容易穩(wěn)定和控制擠出工藝過(guò)程，故配用深槽硬特性螺桿比較適于混煉造粒。4.3.6 擠出機(jī)的工作點(diǎn)與工作圖擠出機(jī)的工作點(diǎn)：螺桿與口模特性曲線在機(jī)筒機(jī)頭連接處的每一個(gè)交點(diǎn)均稱為擠塑機(jī)的工作點(diǎn)，即欲要保證擠塑機(jī)處于正常的擠出成型工作狀態(tài)，必須保證： 螺桿擠出機(jī)筒和熔體流入機(jī)頭的流量相等； 螺桿對(duì)熔體的壓力和機(jī)頭對(duì)熔體充摸的流動(dòng)阻力相等。擠出機(jī)工作圖：在擠出螺桿參數(shù)以與成型物料確定的情況下，通過(guò)在最大取值與最小取值圍調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速和口模常數(shù)所獲得到的全部螺桿特性曲線、口模特性曲線并連同它們所在的壓力流量坐標(biāo)系合稱為

56、擠塑機(jī)的工作圖。擠出機(jī)的有效工作區(qū)間：由擠塑機(jī)最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速以與由最大和最小口模常數(shù)、等4個(gè)參數(shù)確定的兩條螺桿特性曲線和兩條口模特性曲線共同包絡(luò)的封閉面積連同它們所在的壓力流量坐標(biāo)系合稱為擠塑機(jī)的有效工作區(qū)間。很明顯，該區(qū)間包含擠塑機(jī)所有可能的工作點(diǎn)以與可能使用的螺桿與口模特性曲線。 練習(xí)題一、判斷題1固體輸送量與螺桿轉(zhuǎn)速n之間的正比關(guān)系，不受其他因素影響。2漏流和逆流的力學(xué)動(dòng)因不同。3深槽軟特性螺桿配用低壓（低阻力）特性機(jī)頭是為了抑制或降低逆流量。4淺槽硬特性螺桿可以配用高壓（高阻力）特性機(jī)頭。5淺槽硬特性螺桿配用高壓機(jī)頭適于混煉造粒。6深槽軟特性螺桿配用低壓機(jī)頭不適于擠出成型。7淺槽硬

57、性螺桿對(duì)物料產(chǎn)生的剪切熱小，塑化能力強(qiáng)。二、選擇題1成型物料在固體輸送區(qū)，其（相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度）與機(jī)筒切向即假設(shè)的機(jī)筒運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角稱為物料的輸送角。2（增大 減?。┠Σ帘萬(wàn)s/fb，可以（增大 減 ?。㎝值，從而（提高 降低）固體輸送量。3固態(tài)物料在（機(jī)筒與螺桿間隙 螺槽）中最先開(kāi)始熔融。4螺桿特性曲線斜度（大 小）時(shí)，擠出流量對(duì)螺桿壓力變化（敏感 不敏感），螺桿呈（軟 硬）特性。5口模常數(shù)k（大 ?。r(shí)，熔體進(jìn)入機(jī)頭的流動(dòng)阻力（大 ?。?，機(jī)頭呈（高壓 低壓）特性。三、簡(jiǎn)述正流、逆流、凈流、漏流、回流（環(huán)流）的概念，并繪制它們的 速度矢量分布5.雙螺桿擠出機(jī)(略)6.擠出機(jī)的其

58、他工作裝置與控制(略)上料和加料機(jī)構(gòu)（略）加熱與冷卻裝置（略）傳動(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)介）機(jī)械動(dòng)力機(jī)構(gòu)與電機(jī)的類型減速器類型、電機(jī)類型、主機(jī)與電機(jī)的安裝三向整流子電機(jī) 滑差電機(jī) 直流電機(jī)直流電機(jī)調(diào)速特性：低速(1500r/min)時(shí)調(diào)整激磁電壓恒扭矩調(diào)速適應(yīng)于普通粘度和低粘度塑料擠出；控制系統(tǒng)（略）第5章 注射機(jī)教學(xué)容與目標(biāo)知識(shí)結(jié)構(gòu)：注射成型原理，注射螺桿的技術(shù)特點(diǎn)，注射成型工藝過(guò)程循環(huán)，注射機(jī)機(jī)械動(dòng)作循環(huán)，注射機(jī)的工作時(shí)序，注射機(jī)的工作模式，注射機(jī)的力能規(guī)格，注射機(jī)的動(dòng)力裝置，注射機(jī)的液壓傳動(dòng)。能力要求：對(duì)比靜態(tài)擠出過(guò)程，熟悉和理解動(dòng)態(tài)注射成型原理、注射螺桿技術(shù)特點(diǎn)、注射機(jī)的兩大動(dòng)力裝置，以與注射機(jī)液壓

59、傳動(dòng)。教學(xué)重點(diǎn)1.注射成型原理以擠出成型與其螺桿為參照對(duì)比說(shuō)明 (1) 螺桿對(duì)物料的旋轉(zhuǎn)塑化與軸向注射位移間歇進(jìn)行(2) 物料在機(jī)筒螺桿塑化區(qū)非穩(wěn)態(tài)熔融塑化螺桿間歇旋轉(zhuǎn)與軸向平動(dòng)位移 導(dǎo)致熔融塑化過(guò)程不能連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，即塑化不注射，注射不塑化。注射螺桿長(zhǎng)度比擠出螺桿短，不需要滿足擠出過(guò)程穩(wěn)態(tài)熔融塑化過(guò)程的要求(注射塑化不完全依靠螺桿旋轉(zhuǎn)，所以不需要較大的螺桿長(zhǎng)度)。螺桿幾何工作段長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化 塑化過(guò)程中物理職能區(qū)與螺桿幾何工作段長(zhǎng)度不能穩(wěn)定匹配 軸向高壓注射運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致熔融塑化過(guò)程無(wú)法形成穩(wěn)定的熔膜、熔池和固體床 高速高壓的軸向注射動(dòng)作會(huì)在加料區(qū)螺槽中形成強(qiáng)烈的固相環(huán)流和逆流，從而破壞擠出塑化過(guò)程

60、中的固、液兩相穩(wěn)定轉(zhuǎn)變的物理環(huán)境，并導(dǎo)致螺槽中固液兩相摻混，不存在穩(wěn)定的固、液兩相轉(zhuǎn)變規(guī)律。(3) 塑化效果取決于螺桿背壓 擠出塑化效果取決于流動(dòng)阻力2.注射螺桿的技術(shù)特點(diǎn)以擠出螺桿為參照對(duì)比說(shuō)明(1) 注射螺桿加料段比擠出螺桿長(zhǎng)，其長(zhǎng)度可達(dá)螺桿總長(zhǎng)60%。(2) 注射螺桿長(zhǎng)徑比和壓縮比較之?dāng)D出螺桿小。(3) 注射螺桿計(jì)量段螺槽深度比擠出螺桿深(4) 注射螺桿計(jì)量段長(zhǎng)度比擠出螺桿短。3.注射成型工藝過(guò)程循環(huán)工藝過(guò)程循環(huán)圖的作用：描述工步之間的相互關(guān)系，為理解和設(shè)計(jì)加工機(jī)械的工作原理建立基礎(chǔ)。4.注射機(jī)工作模式塑化退回前加料制品在模冷卻時(shí)，注射座停留在注射位置對(duì)成型物料進(jìn)行“加料塑化”工藝處理，