吕新明[1]2003年在《单螺杆挤出机生产率的精确测量与控制》文中指出在塑料管材生产线中,为了提高产品的质量、几何精度和节约原材料,所用的挤出机必须要有稳定的生产率。而目前国内的此类生产线中,基本上都没有采用生产率的自动化控制手段。本课题对生产率的自动控制进行了研究。为了获得良好的控制精度,首先必须能够精确的测量出生产率的实际值。本文采用了失重计量方式来测量挤出机生产率。通过控制最低料位,成功的消除了由喂料方式带来的测量误差;并采用滤波的方法消除了由现场干扰带来的误差。最终获得了良好的测量精度,测量误差在0.5%左右。为了找到适合于挤出机的控制方法,通过对控制过程进行仿真,得出了时滞是影响控制质量的最主要因素这一结论。克服时滞的影响是提高控制质量的主要手段,所以单一的PID反馈控制不能解决问题。提出了必须采用前馈与反馈相结合的控制方案用于生产率控制的观点,并指出这样的结合使得不太精确的前馈环节也能发挥削弱生产率波动的作用。为了获得更好的控制结果,必须有一个精确的模型用于前馈环节。为此,提出了采用函数链神经网络对一组实际测量值进行学习,以获得精确模型的方法,并给出了对一组测量值进行学习的例子。
吕新明, 刘继红, 孙汉旭[2]2004年在《单螺杆挤出机生产率精确控制的研究》文中研究指明研究了单螺杆挤出机生产率的精确控制问题。首先建立了被控对象的数学模型 ,并分析了被控对象的特性。然后通过对控制过程进行仿真 ,得出了时间滞后是影响控制质量的最主要因素这一结论。要克服时间滞后的影响 ,单一的PID反馈控制不能解决问题 ,因此提出了前馈与反馈相结合用于生产率控制的控制方法 ,并证明了即使不太精确的前馈环节也能较好地发挥削弱生产率波动的作用。
杨渊[3]2006年在《塑料挤出生产线集散控制系统的研究》文中研究指明自动化控制系统是塑料挤出生产线适当的延伸，自动化控制系统的目的是实现监视和重要参数的控制。塑料挤出生产线通常采用分立仪表控制系统来实现生产线的自动监控。随着4C(Computer、Communication、Control、CRT)技术的发展，塑料挤出生产线也出现了以计算机自动控制技术来实现控制整个生产的自动运行，从而提高挤出设备运行时的稳定性和可靠性。 本课题分析塑料挤出工艺及原理，从市场上调研各类电子控制器的性价比，在此基础上提出了塑料挤出生产线的控制思想和控制方案，设计开发出了塑料挤出生产线集散控制系统。此控制系统是基于西门子S7-200系列可编程控制器PLC、计算机PC和WinCC人机界面设计工具的基础上，实现塑料挤出生产线集中管理，分散控制及在线远程自动监控。设计的控制系统包括塑料挤出生产过程中的3个必要工序：各段温度控制、电机驱动控制和计量加料控制。根据对象特性提出不同的控制方案，温度控制是基于PID及其参数整定算法和固态继电器控制规律，提出了塑料挤出生产线温度控制PID-Relay控制算法；电机驱动控制是基于直流／变频调速控制技术，同时结合实际生产中存在的问题提出了在PLC中编译斜坡调速控制算法，控制电机速度及点动调速；计量加料控制是基于“失重”测量原理，根据单位时间内挤出机料斗中物料重量的减少量折算成挤出机的即时产量。HMI人机界面基于人体工程学技术和WinCC组态软件基础上，设计出一整套界面友好的监控终端。此控制系统监控其工艺参数，使塑料挤出生产线运行更加灵活、稳定、安全，用户管理更加简单方便，并进一步提高控制精度和生产效率。 此控制系统在实验调试过程中，已经显示出很好的控制效果，温度控制超调不到10摄氏度，静差小于1摄氏度，电机驱动控制更加简便，计量加料控制实现了自动真空上料，实时产量及生产率全程显示等，这些都大大减少了操作人员的工作量，同时友好的HMI操作界面，使操作人员可以在短时间内掌握整个生产线的操作过程。此控制系统可以取代传统的控制系统，同时能满足塑料挤出生产线的控制精度、可靠性及效率工艺要求。
吕新明, 刘继红, 王伟明[4]2003年在《螺杆挤出机生产率的精确测量》文中认为提出了一种用失重计量方式来实现挤出机生产率精确测量的方法。首先确定了测量装置的布置方案 ,然后讨论了如何消除由喂料方式带来的测量误差。再者由于实际测量过程中 ,大量的现场干扰导致的噪声会使传感器信号严重失真 ,又提出了用数字滤波消除噪声以提高测量精度的方法。最终得到了比较理想的测量效果
董磊[5]2004年在《单螺杆—熔体泵串联挤出系统的研究》文中研究说明将单螺杆挤出机与熔体泵串联组合起来的挤出设备，本文定义为“单螺杆—熔体泵串联挤出系统”（Tandem Extrusion System of Single Screw—Melt Pump），简称SP系统或“S P机组”。在总结前人研究成果的基础上，经过理论与实验方面的分析研究，本文对SP系统的工作原理、性能特点，进行了较为系统全面的论述。指出，将单螺杆与熔体泵适当组合，为全面提升挤出成型主机的性能,提供了有效途径与拓展空间。可以说，单螺杆—熔体泵串联挤出系统（或机组），是一种高性能的挤出主机设备。与传统的常规单螺杆挤出机相比，它在熔融混合能力、挤出塑化质量、产量、流量的均匀性、排气挤出稳定性、广泛的适应性与良好的操作性能等方面，都有明显的优势。SP系统的主要特点之一是流量稳定。本文研究了SP系统的流量特性，提出了SP系统的流量数学表达式、流量—压力特性线及工作区间，指出影响SP系统流量稳定性的主要因素是泵的结构参数、泵的转速、压差和物料粘度。同时指出SP系统的流量稳定也取决于SP系统内部挤出机与熔体泵两者之间的流量匹配或平衡，讨论了影响平衡的因素和获得流量平衡的方法。SP系统的主要特点之二是高产量和高的熔融塑化能力。为了满足<WP=4>SP系统对挤出螺杆的高产能要求，提出了SP型螺杆的概念、设计思想和结构参数特点。并就SP型螺杆的熔体输送段建立数学模型进行有限元模拟数值分析，通过一系列的挤出实验验证了理论分析与实验结果有较好的一致性。本文的研究工作和得出的结论对SP系统的实际应用和设备研发具有一定的指导意义。同时，对熔体泵挤出技术在塑料挤出成型领域的其他应用也有较好的参考价值。
周星[6]2009年在《数字滤波技术在精密挤出失重计量加料系统中的应用》文中指出聚合物精密挤出加工过程中,通常以在线检测的挤出流量为基准调节主机或牵引机转速等来提高挤出制品精度。对于挤出流量的测量,在挤出机上安装失重式计量加料系统是一个比较有效的手段,但挤出过程中干扰信号影响其测量精度,必须对测量的流量信号进行滤波处理,才能获取更真实的值,从而提高挤出流量测量精度。本研究首先在现有精密挤出机上,搭建失重计量加料硬件系统和软件平台,以实现挤出流量的精确测量。针对实际挤出过程中失重式计量系统加料流量测量信号的干扰特点,提出了几种新的数字滤波算法,应用这些算法编制程序嵌入建立的平台进行试验,验证了滤波技术对提高挤出流量测试精度的有效性。研究内容和进展如下:1.在现有精密挤出实验生产线上,安装失重计量加料系统;把现有测控系统升级为新的数据收集和测控系统。两个系统与精密挤出机有效联结并通讯,能够正常运行测试、获取信息并进行数据处理。①PLC系统(西门子S7-300)通过网线,经交换机与安装于单片机的西门子WINCC软件系统(后二者形成后处理平台)联结为一体,形成信号处理和控制的系统。②后处理平台采用WINCC监控软件,通过在该软件中组态监控程序,能够方便的从PLC程序中读取需要监控的数据,也能将数据反馈给PLC的输出模块。2.针对现有失重计量系统测量的挤出流量信号受多种干扰的特点,创新地应用数字滤波技术来抑制这些干扰,并提出了几种有效的新滤波算法应用到失重计量加料进料量测试系统。①本文考察了一些常用的数字滤波算法,如限幅滤波算法、递推算法等,试验表明数字滤波技术在研究中有一定的效果,但需提高。②在常用滤波算法基础上,提出了递推平均滤波算法、K型数字滤波算法、限幅-递推平均滤波算法、改进型限幅-递推平均滤波算法、改进型递推平均-限幅滤波算法和实时改进型限幅-递推滤波算法。3.在建立的实验平台上(挤出机用直径32mm的分离型螺杆和普通螺杆,物料为PP),应用新的滤波算法,进行了细致的实验研究,分析发现:①从理论计算公式得到理论流量,应用提出的新滤波算法,应用限幅-递推平均滤波算法可以使挤出流量偏差控制在3.6%左右。②应用提出的新滤波算法,从后处理平台计算得到理论流量进行信号处理,应用改进型限幅-递推平均滤波算法可以使流量测量偏差控制在1.2%左右。③进一步,在程序算法中,直接从PLC系统得到理论流量进行信号处理,发展出了实时改进型限幅-递推平均滤波算法,不仅可以保证实时性,还可省去后处理平台,使流量测量偏差控制在2.5%左右。④几种滤波算法中,依递推平均滤波算法、K型数字滤波算法、限幅-递推平均滤波算法、改进型限幅-递推平均滤波算法、改进型递推平均-限幅滤波算法和实时改进型限幅-递推滤波算法的顺序,滤波效果不断改善。至此,采用改进的滤波算法和建立的精密挤出过程失重计量系统,挤出流量测量达到了实时、精确的要求,从而进一步提高挤出生产线精度。
刘辉[7]2012年在《高效PVC木塑挤出成型工艺及专用单螺杆挤出机研究》文中进行了进一步梳理近几年来,木塑复合材料依靠国家循环经济政策的鼓励以及企业潜在效益需求双重动力的推动,特别是在全球资源日趋枯竭,社会环保意识日见高涨,木塑材料以其原材料的资源化、产品可塑化、应用环境保护化、成本经济化、回收再生化等这些优点成功进入国家一些大型场馆设施建设后,其产量和用量急剧增加,应用范围越来越广泛。但目前生产技术还没达到现代化的水平,设备能耗高,生产不够稳定,效率低下等因素制约了木塑产业的进一步发展。因此,对木塑复合材料的制备和加工进行研究,蕴含着巨大的经济效益和环保效益。目前的木塑复合材料生产装备基本上是沿用塑料加工或木质人造板生产设备,即使针对物料的性质特点对设备进行了一定的改造,但还是不能从根本上解决生产能耗高、工艺不够稳定、设备的生产效率低等问题。本文通过查阅国内外相关资料及对国内相关木塑生产设备厂家的实地调研,分析了木塑的主要成型加工工艺的优缺点,结合广州金发绿可木塑科技有限公司对木塑复合材料生产原料、中间产物、产品性能特点(尤其是木塑混合物熔融体的流变性能、木材／塑料界面性质的调控)及生产工艺过程的深入探讨和研究,以公司实际生产PVC木塑异型材的需要确定了被国内企业广泛采纳的二步法挤出成型工艺,通过哈克转矩流变实验优化工艺参数指导实际生产,在传统成熟的塑料成型加工设备的基础上,针对该公司现有的PVC木塑生产设备在日常生产过程中出现的问题加以分析研究,以节能、高效、环保为前提重点对挤出机螺杆,加料口,加料段料筒等关键零部件及加热系统,传动系统进行了基于最小能耗的机械优化设计,并对螺杆和机筒进行了选材及强度校核,设计结构合理、研发制造符合PVC木塑复合材料性能的环保节能高效单螺杆挤出机,与现有设备相比不论是在能耗,效率和设备运行稳定性等各方面都有较大的改进。
洪宗跃[8]2003年在《熔体泵—单螺杆排气挤出系统研究》文中研究说明熔体泵-单螺杆排气挤出系统是在单螺杆排气挤出机的末端串联熔体泵而适当组合成的一种挤出系统。该系统既保留了普通单螺杆排气挤出机的所有的功能,又使系统的各项性能得到大幅度提升。尤其是解决了普通单螺杆排气挤出机易冒料和产量波动的缺点,以及由此所造成的操作范围窄、适用性差等问题。本文采用理论分析和实验验证相结合的研究方法,具体做了如下工作:1、通过对系统的工作原理分析,运用挤出理论对系统产量平衡进行研究。推导了第一阶螺杆加料段采用 IKV 系统时,第一、二阶螺杆的产量平衡公式和螺杆末端压力公式。2、研究 P 系统的工作性能。运用对比实验得出 P 系统整体性能优于普通单螺杆排气挤出机。3、为提高系统的性能,在上述理论分析、数学推导及相关实验的基础上,提出了与熔体泵-单螺杆排气挤出系统相匹配的 P 型螺杆设计原理与结构特点。4、通过与普通排气单螺杆的对比实验,验证了 P 型螺杆具有更高的挤出产量,更好的排气效果和挤出质量。本文在熔体泵-单螺杆排气挤出系统的理论和实验研究方面做了一些基础性工作,对系统的成因、工作原理、整体性能的分析,将对今后熔体泵-单螺杆排气挤出系统的应用推广、使用操作提供一定的指导作用。同时所得到的 P 型螺杆设计方面的定性和定量结论,可以对今后相关技术的应用开发,提供一些理论参考和设计依据,具有一 I<WP=5>北京化工大学硕士学位论文定的工程实用性。
李晓林[9]2003年在《单螺杆精密挤出机理的研究》文中指出本论文以高聚物加工流变学、高聚物加工工艺学和单螺杆挤出过程理论为基础,论述了精密挤出成型理论和技术及应用前景,研究了实现高聚物精密塑化挤出成型的理论和技术。 本文所做的研究工作主要有以下几个方面: 1、以材料学和单螺杆挤出理论为基础,研制了单螺杆并联式稳压装置。该稳压装置的特点是:结构简单,清理方便,不存在密封泄漏问题,与挤出机机头垂直连接,不改变通常机头的方向。由于其价格不高,是能被广大企业所接受的。 2、以稳压装置中螺槽为矩形流道和高聚物熔体为幂律流体,建立了单螺杆挤出机并联式稳压装置的数学模型。用 MathCAD 软件对该模型进行了数值模拟。结果表明:调节稳压螺杆的转速,可以完全补偿挤出机的压力波动;采用固定稳压螺杆的转速,依靠自动调节稳压螺杆中高聚物熔体的存留长度,亦具有良好的稳压效果,能调节产率波动的 97.6%。 3、用 MathCAD 软件对螺槽为平行平板流道和高聚物熔体为牛顿流体情况下的稳压装置进行了模拟计算,结果表明:调节稳压螺杆的转速也可以完全补偿挤出机的压力波动。但当固定稳压螺杆转速,依靠自动调节稳压螺杆中高聚物熔体的存留长度,能调节最大波动值的 83.63%。 4、对典型挤出流道中的高聚物熔体流动情况进行了研究,引用粘弹性高聚物流体的本构方程,建立了平行平板口模流道中高聚物熔体流动的数学模型,并用MathCAD 软件对该数学模型进行了数值模拟。模拟结果表明:机头压力、材料的松弛时间以及口模流道的几何尺寸对高聚物在机头中的应力张量的变化影响较大;通过改变挤出流道的几何尺寸,完全可以控制高聚物的熔体压力。 5、在总结前人研究的成果及可视化实验研究结果的基础上,对精密挤出实验装置的挤出过程进行了模拟计算,考察了挤出机不同螺杆部位的压力、温度、扭矩、功率、熔膜厚度和熔融的变化情况。 6、编制了精密天平连续、动态记录显示挤出产量的程序,并应用到动态挤出实验过程中,使实验结果的记录精度获得较大提高,有效获得了动态挤出过程的实验数据。 7、利用非稳定状态挤出过程的试验数据,建立了与时间关联的两个不同稳定状态之间产率变化的动态数学模型。该模型能较好地反映实际挤出过程中两个稳定状态之间的变化过程。 I<WP=5>北 京 化 工 大 学 博 士 学 位 论 文8、讨论了高聚物熔体粘度对温度、剪切速率和应力作用时间的敏感性,探讨了高聚物所受应力历史、形变历史和受热历史对其熔融过程的影响,以及高聚物挤出胀大、畸变、流动不连续性和界面滑移等对挤出稳定性的影响。9、定量研究了聚合物熔体压力、温度、挤出机螺杆转速、螺杆几何参数、机头流道几何参数以及固体输送和固体床破碎对挤出过程稳定性的影响,其研究结果对精密挤出装置的设计、精密挤出过程参数控制提供了有益的指导。论述了聚合物相对分子量及加工助剂对挤出稳定性的影响,提出了为实现精密挤出所采取的具体措施,如工艺参数的合理化、合理设置工艺参数的精度和优化塑料制品的配方等。
陈萍[10]2005年在《单螺杆挤出机螺杆计算机辅助设计》文中认为我国是塑料制品生产大国,2000年塑料制品的产量达到了2100万吨,位居世界第二。塑料制品产量的增长直接带动了塑料机械行业的发展,挤出成型加工是塑料成型加工中最重要的方法之一。据统计全世界50%左右的塑料是用挤出法来加工的,其中单螺杆挤出占有相当大的比例。挤压系统设计是挤出成型设备设计的关键一步,而挤压系统中螺杆的结构及其几何参数的设计合理与否直接影响挤压过程。因此,螺杆是挤压系统的关键部件。我们开发的单螺杆挤出机螺杆计算机辅助设计系统是根据挤出理论和经验公式选择确定螺杆参数,进行参数化设计,提高螺杆设计效率。 本系统的设计涉及螺杆设计,塑料加工特性,计算机软件和硬件方面的技术问题。在设计该系统时,用户交互界面设计采用Visual Basic开发环境,绘图系统选择当前流行的Solidworks图形开发环境,用户交互界面中设计的螺杆参数与绘图所需的螺杆参数之间的传递依靠Access数据表来完成,用户设计确定的螺杆参数都保存在对应的Access数据表中,绘图时直接从Access数据表中读取数据即可。本系统中包含的螺杆校核模块中所涉及的校核公式都是依据塑料机械设计中的校验公式和经验公式而来。 本软件系统在工业和教学上都有广泛的用途,具体可用于以下几个方面:一、用户可以利用此螺杆辅助设计系统进行螺杆的设计开发,
参考文献：
[1]. 单螺杆挤出机生产率的精确测量与控制[D]. 吕新明. 北京化工大学. 2003
[2]. 单螺杆挤出机生产率精确控制的研究[J]. 吕新明, 刘继红, 孙汉旭. 中国塑料. 2004
[3]. 塑料挤出生产线集散控制系统的研究[D]. 杨渊. 北京化工大学. 2006
[4]. 螺杆挤出机生产率的精确测量[J]. 吕新明, 刘继红, 王伟明. 中国塑料. 2003
[5]. 单螺杆—熔体泵串联挤出系统的研究[D]. 董磊. 北京化工大学. 2004
[6]. 数字滤波技术在精密挤出失重计量加料系统中的应用[D]. 周星. 北京化工大学. 2009
[7]. 高效PVC木塑挤出成型工艺及专用单螺杆挤出机研究[D]. 刘辉. 武汉理工大学. 2012
[8]. 熔体泵—单螺杆排气挤出系统研究[D]. 洪宗跃. 北京化工大学. 2003
[9]. 单螺杆精密挤出机理的研究[D]. 李晓林. 北京化工大学. 2003
[10]. 单螺杆挤出机螺杆计算机辅助设计[D]. 陈萍. 北京化工大学. 2005