【摘要】：橡膠混煉是橡膠產(chǎn)品加工過(guò)程中的核心環(huán)節(jié),直接影響橡膠制品的質(zhì)量和使用壽命。影響混煉膠的質(zhì)量,除配方外,就是混煉設(shè)備和混煉工藝。橡膠在混煉過(guò)程中存在分布混煉與分散混煉兩種形式,分散混煉效果可以通過(guò)炭黑分散度進(jìn)行描述和考核,分布混煉效果可以通過(guò)炭黑等配合劑在橡膠中分布的均勻性進(jìn)行描述和考核,兩者同等重要。因此對(duì)橡膠分布混煉過(guò)程進(jìn)行研究同樣具有重要的意義。本文基于橡膠混煉的粘彈性固體理論,采用離散元素法模擬橡膠分布混煉的動(dòng)態(tài)過(guò)程,對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的對(duì)比分析,驗(yàn)證EDEM模擬橡膠分布混煉的可靠性。本文完成的主要工作如下:1.在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合橡膠分布混煉過(guò)程的特點(diǎn),采用離散元素法對(duì)橡膠分布混煉過(guò)程進(jìn)行模擬分析,并推導(dǎo)出基于該方法的橡膠分布混煉的計(jì)算理論。2.建立了橡膠分布混煉過(guò)程的計(jì)算模型。采用橡膠和炭黑兩種顆粒,兩種顆粒均采用了軟球模型,顆粒間的接觸模型為Hertz-Mindlin with JKR Cohesion模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定,確定了JKR參數(shù)選擇,并設(shè)置了模型運(yùn)動(dòng)的方式。3.進(jìn)行了模型計(jì)算,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了分析。研究了密煉室中的物料運(yùn)動(dòng)形式、物料壓力場(chǎng)分布、速度場(chǎng)分布以及用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算出了顆粒的混合度。模擬了不同轉(zhuǎn)速、不同填充系數(shù)和不同轉(zhuǎn)子構(gòu)型時(shí)顆粒的混合效果。模擬結(jié)果表明,當(dāng)同步四棱轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80?,填充系數(shù)為0.65時(shí),混煉效果最好;在相同的條件下,分析得出寬棱轉(zhuǎn)子的混煉效果優(yōu)于同步四棱轉(zhuǎn)子。4.采用了實(shí)驗(yàn)室的同/異雙向復(fù)合式剪切型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。轉(zhuǎn)子為同步四棱轉(zhuǎn)子和寬棱轉(zhuǎn)子,其轉(zhuǎn)速為6?、8?、?,填充系數(shù)為0.55、0.65、0.75時(shí),得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果相吻合,證明了采用EDEM模擬方法具有一定的可靠性。5.根據(jù)EDEM模擬橡膠混煉的結(jié)果對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。確定了寬棱轉(zhuǎn)子距密煉室壁間距最遠(yuǎn)點(diǎn)與距密煉室壁間距最近點(diǎn)夾角大小為96°;同時(shí),驗(yàn)證寬棱轉(zhuǎn)子比同步四棱轉(zhuǎn)子的混煉效果好。
【圖文】：

1 緒論1.1 橡膠工業(yè)在我國(guó)的重要性世界橡膠工業(yè)已有近 200 年的歷史，橡膠制品與人民的生活息息相關(guān)，例如經(jīng)常使用的汽車(chē)輪胎、橡膠墊片、氣囊、電線電纜、橡膠大壩等，橡膠制品極大的方便了人民的生活，提高了人民的生活質(zhì)量，并且橡膠工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也占有重要地位[1]。中國(guó)的橡膠工業(yè)發(fā)展起步較晚，但在國(guó)家相關(guān)部門(mén)的重視和我國(guó)橡膠領(lǐng)域科研工作者的努力下，橡膠工業(yè)逐漸發(fā)展起來(lái)，現(xiàn)在已經(jīng)建立了比較完善的工業(yè)體系，橡膠加工生產(chǎn)技術(shù)趨于成熟，尤其是從改革開(kāi)放以來(lái)，取得了很大的成就。根據(jù) 2018 年上半年橡膠行業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)盤(pán)點(diǎn)[2]，可以看到，2017 年上半年和 2018年上半年數(shù)據(jù)的對(duì)比，行業(yè)盈利情況要比去年出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了 40.56%的增幅，圖 1-1 為 2017 與 2018 上半年橡膠行業(yè)主要指標(biāo)增幅對(duì)比，圖 1-2 為橡膠機(jī)械行業(yè) 2017 年經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

過(guò)程是橡膠產(chǎn)品成型加工工藝的基礎(chǔ)和核心環(huán)節(jié)，橡膠制品質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，而混煉設(shè)備又決定了混煉膠質(zhì)量?jī)?yōu)劣，因過(guò)程中顯得尤為重要。目前，橡膠工業(yè)中常用的混煉設(shè)備是都屬于間歇式混煉設(shè)備，隨著橡膠工業(yè)及高分子材料的快膠工業(yè)綠色發(fā)展的要求，橡膠混煉設(shè)備的結(jié)構(gòu)和混煉原理也歇式混煉設(shè)備到陸續(xù)出現(xiàn)了低耗能和過(guò)程穩(wěn)定的橡膠連續(xù)混機(jī)機(jī)是橡膠工業(yè)中最早使用的混煉設(shè)備[4]，從 1820 年至今已有，從開(kāi)始的木輥筒演變成了鐵輥筒，如圖 1-2 所示。開(kāi)煉機(jī)自，工作原理也沒(méi)有發(fā)生太大改變，但在局部結(jié)構(gòu)上發(fā)生了改的改進(jìn)、調(diào)距裝置的改進(jìn)、潤(rùn)滑系統(tǒng)的改進(jìn)以及溫度控制系統(tǒng)子材料的研發(fā)和應(yīng)用，，越來(lái)越多的材料的加工工藝要用到開(kāi)采用開(kāi)煉機(jī)的原理應(yīng)用在很多行業(yè)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際加工的需的針對(duì)性的改進(jìn)。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ330.63

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