摘要：本文简要分析、讨论了高性能塑料螺杆挤出纤维的机理,了解螺杆挤出机优化设计的具体特点,研究高性能塑料螺杆挤出纤维的生产系统。
关键词：高性能塑料 螺杆 挤出纤维 生产线系统
高性能塑料螺杆挤出纤维的系统方法是按照系统的结构特征进行系统开发的方法。要按照系统方法进行机械设计,就要把所要设计的机器看成一个系统,分析其所包含的组成部分与生产系统内部及环境之间的关联作用,以及系统在更大范围系统中的地位和作用,并从整体的角度将系统中人、物、能量和信息协调、处理好。在高性能塑料螺杆挤出纤维机械的设计中,往往要处理整体和部分的关系。整个目标、整体功能是一切设计工作的基本出发点,能够体现出设计工作的最终目的。任何部分,特别是起关键作用部分的优劣都会影响到整体功能。从系统科学的观点来看,部分性能的不协调会在经济上造成一定程度的浪费或者是在功能上造成一定程度的损失。
1、高性能塑料螺杆挤出纤维的机理
在现今社会,以聚醚醚酮为代表的新型高性能塑料螺杆挤出纤维材料的生产具有非常重要的意义。高性能塑料具有高性能、高附加价值等特点,在能源、电子、航空、信息、石油化工等领域发挥相当大的作用,已经被公认为新材料领域的高技术产业。但是由于高性能塑料的熔点较高、熔体粘度较大,缺乏适宜的溶剂,难以制作预浸料和使复合材料成型,就算是制得预浸料,也会因为缺乏热固性预浸料所具有的柔性和铺敷性,制作复杂形状铺层很困难,进而限制使用范围。若是将高性能塑料制成纤维,就可以解决其溶解性较差、熔点较高、熔融粘度较大所造成的加工困难问题。
高性能塑料螺杆挤出纤维生产线的机械优化设计包括两个主要的内容,就是建立优化问题的数学模型和选择优化问题的求解方法。解析式的数学模型不仅取决于预定的优化目标,还在相当程度上依赖其对部件的工作情况及理论的认识。三段式螺杆挤出机,物料依次经过固体输送、熔融和熔体输送等不同的输送阶段。螺杆优化设计的主要目标是在保证挤出物质量的前提下达到最高生产能力或最小功率消耗。一组基本参数的数值可以表示一个设计方案,高性能塑料螺杆直径、长径比、螺纹升角及螺杆槽深等参数直接关系到高性能塑料螺杆的生产能力、承载能力、动力消耗、挤出物质量以及螺杆的机加工性等等。
高性能螺杆挤出机优化设计具有多个特点,例如:设计变量多,多目标与单目标优化设计并存,数学模型的多维性和非线性,设计变量中多种量纲并存；螺杆挤出机优化设计可采用的算法,螺杆优化设计的一般过程根据挤出过程的现象建立物理模型,根据物理模型建立数学模型,应用相关优化设计软件编写螺杆优化设计程序,将程序输入计算机并通过改变优化目标的取值进行优化计算,通过对计算机输出的优化结果进行分析和验证,得出螺杆优化设计的参数。
2、高性能塑料螺杆挤出纤维的生产系统
2.1 系统方法与总体设计
高性能塑料螺杆挤出纤维的生产要按照系统方法进行机械设计,将所要设计的机器看成一个系统。在高性能塑料螺杆挤出纤维的机械设计中,经常要处理整体和部分的关系。片面的提高其中的某一部分,忽略各部分的协调作用,都不会提高整体的性能,反而会因为部分的要求太高,使设计和制造费用增大。运用系统科学知识,从各部分的协调匹配中提高机器整体的功能和价值,有可能促成机器整体功能发生质变性突破。
高性能塑料螺杆挤出纤维生产系统所含的要素及其功能确定后,要根据各要素的特点、作用合理地确定其在系统中的地位、层次及顺序,按照一定的次序将系统各部分安排在恰当的位置上。高性能塑料螺杆挤出纤维生产系统的专业化程度越来越高,系统总体的某一功能由相应部分专门来实现,各组成部分之间相互协作,形成一个有机的整体。在进行设计的过程中,应该注意协调执行机构速度与动作,适应动力和阻力,负载、强度、寿命及精度要均衡等等。
2.2 总体设计方案
在高性能塑料螺杆挤出纤维的机械设计过程中,要不断地通过搜集、筛选、吸收有效信息,将处于无序状态的各个组成部分综合为有序的机械系统,也就是机器方案的拟定、改进,产品的试制、改型和定型过程。应用系统方法进行机械设计,首先要根据调查研究确定整体目标,再将整体目标分解为若干子目标和功能团,形成多层次、有关联的目标集。然后根据目标集构造机器的组成部分及其结构方式,合理地安排部署各项设计工作。
在高性能塑料螺杆挤出纤维生产线的机械设计过程中,系统分析的主要内容为目标分析和结构分析。目标分析就是把系统的总目标分解为具有层次性的目标集,为系统的分析奠定基础。然后进一步分析更低层次的目标,直到确定各功能团的性能、参数和实施办法。结构分析就是根据系统的目标集确定系统的组成部分及其相互关系。系统的结构和系统的功能是相关的。高性能塑料螺杆挤出纤维生产系统的组成部分和结构方式有所不同,其性能也有所不同。在具体进行设计时,结构分析体现为总体方案的拟定,在进行设计的步骤上总是会根据系统功能和工作原理把系统分为若干的相应部分。进而根据各部分的工作要求将其划分为若干更小的部分,直到确定其具体的参数和尺寸。根据系统目标分析和结构的科学理论进行系统分析,得出高性能塑料螺杆挤出纤维生产线的目标树和总体设计方案,为生产线的具体设计打下基础。
3、结语
高性能塑料螺杆挤出纤维的过程是一个复杂的流变学和传热过程。将系统科学知识应用于高性能塑料的螺杆挤出纤维生产线设计中,运用系统方法的观点,提出高性能塑料螺杆挤出纤维生产线的设计原则,从其中的各部分协调匹配中提高整体的生产线功能与价值,进而降低高性能塑料螺杆挤出纤维的研究成本,提高机械设备的利用效率,形成综合性的开发、研究优势。
参考文献
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