长纤浸渍过程动态特性及控制系统研究
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)凭借质轻强度高等出色的性能已在工业上广泛应用，目前国内外制备LFT复合材料主要采用熔融浸渍技术，如何使树脂熔体很好的包覆在纤维表面，高效的制备高质量的复合材料成为该工艺技术重点研究的问题。同时在生产过程中，牵引速度与喂料量的匹配关系也会影响纤维含量的波动变化。因此，对系统的设备要求也越来越高，制品质量的高要求就对浸渍包覆造粒系统的自动化、专业化程度的要求提高。 本文根据实验室已有的长纤浸渍包覆设备，采用Design Expert软件进行模拟和实验，进行长纤维增强聚丙烯复合材料浸渍过程的初步研究，探索相关工艺变量（牵引速度、喂料量、预分散张力）对长纤浸渍预浸料产品的影响规律，对工业生产中常见的导致LFT产品质量不稳定的因素进行了分析。 然后，分析了长纤增强浸渍过程中牵引速度和喂料量与纤维含量的关系，利用状态空间系统辨识(N4SID)的方法，通过MATLAB对双螺杆挤出长纤浸渍系统建立了以牵引速度、喂料量为输入量，纤维含量为输出量的状态空间模型，并进行了动态特性分析，对控制系统设计具有指导意义。 最后，针对一套双螺杆挤出长纤浸渍包覆造粒生产设备，搭建了基于西门子S7-300PLC的控制系统，提出一种基于Profibus-DP/Modbus网关的通讯协议转换方式，解决了设备间相互通讯兼容问题。提出了一种自动同步升温控制的方法，减少了高温下的保温时长，减小能量损失。根据浸渍过程的特点，实现了精确的喂料量-牵引速度的比值控制。上位机采用WinCC和触摸屏设计了友好的人机交互操作，实现全套设备智能化控制。
热塑性复合材料;长纤维;熔融浸渍;动态特性;控制系统
北京化工大学
硕士
机械工程
闫宝瑞
2018
中文
TB33
78
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）