【摘要】：目前,密煉機(jī)仍然是橡膠行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的間歇式混煉設(shè)備。隨著橡膠工業(yè)以及其他高分子加工行業(yè)的不斷發(fā)展,對于密煉機(jī)混煉性能的要求也越來越高,同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)即在此背景下研制而成,它具有生產(chǎn)效率高、混煉膠均勻性好等突出優(yōu)點,常被用于加工均勻性要求高的橡膠制品。橡膠的混煉過程十分復(fù)雜,橡膠制品的最終性能會受到工藝條件、人為因素以及轉(zhuǎn)子構(gòu)型等在內(nèi)的多重因素影響。轉(zhuǎn)子作為混煉設(shè)備的核心元件,對于密煉機(jī)混煉效果的影響巨大,目前對于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究雖然很多,但都處于經(jīng)驗設(shè)計階段。因此,對同步轉(zhuǎn)子進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計顯得極為重要。本文完成的具體工作及研究結(jié)果如下:1.在廣泛查閱文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,介紹了密煉機(jī)的混煉特點、發(fā)展歷程、轉(zhuǎn)子構(gòu)型以及國內(nèi)外數(shù)值模擬及轉(zhuǎn)子優(yōu)化的進(jìn)展,針對目前轉(zhuǎn)子設(shè)計過于依賴經(jīng)驗的問題,提出利用優(yōu)化算法結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)子優(yōu)化的方法。2.利用MATLAB軟件編寫了同步轉(zhuǎn)子參數(shù)化設(shè)計程序,并利用CREO軟件建立了同步轉(zhuǎn)子的參數(shù)化設(shè)計幾何模型;針對數(shù)值模擬過程,確定了相應(yīng)的數(shù)學(xué)求解模型及材料本構(gòu)模型,并假定了合理的邊界條件;采用MST網(wǎng)格重疊技術(shù)建立了同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)有限元網(wǎng)格模型,對模擬、優(yōu)化過程的整體思路進(jìn)行了介紹。3.在現(xiàn)有同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉理論的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了同步轉(zhuǎn)子力學(xué)模型,并對其混煉特性進(jìn)行了研究,重點對轉(zhuǎn)子棱頂間隙與寬度、楔入角、凸棱螺旋角及長度、相位角對混煉的影響進(jìn)行了分析。4.編寫了整套PSO算法優(yōu)化程序,利用全局分布指數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)優(yōu)化了同步轉(zhuǎn)子構(gòu)型,相較于優(yōu)化前,長棱長度減少了8mm,短棱長度增加了8mm,長棱螺旋角減少1°,短棱螺旋角增加12°;利用MATLAB編寫了四種灰色關(guān)聯(lián)計算程序,對轉(zhuǎn)子凸棱結(jié)構(gòu)參數(shù)與混合性能評價指標(biāo)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)性分析,結(jié)果表明長短棱螺旋角對于混合的影響作用明顯大于長短棱比值,短棱螺旋角對于分散混合以及分布混合的影響作用都較大;利用灰色關(guān)聯(lián)綜合評價法結(jié)合主觀賦權(quán)法以及熵權(quán)法對優(yōu)化過程中的各組轉(zhuǎn)子進(jìn)行了綜合評價,得出了綜合混合效果最佳的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)與PSO優(yōu)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)一致。5.對優(yōu)化前后的轉(zhuǎn)子進(jìn)行了幾何模型分析、流場云圖對比、數(shù)值分析對比以及必要的實驗對比研究。結(jié)果表明,優(yōu)化后的同步轉(zhuǎn)子,其分布混煉效果較優(yōu)化前優(yōu)越,其分散效果也優(yōu)越于優(yōu)化前同步轉(zhuǎn)子,說明優(yōu)化過程具有可行性并且優(yōu)化結(jié)果具有可靠性,這為密煉機(jī)轉(zhuǎn)子的設(shè)計與開發(fā)提供了新思路,對于混煉技術(shù)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ330.1
【圖文】：

常通過改變轉(zhuǎn)子棱的布置、數(shù)量、形狀、長同類型轉(zhuǎn)子，從而適應(yīng)不同性質(zhì)高分子材料供了一定的混合區(qū)間以便于完成加料過程，剪切型密煉機(jī)的驅(qū)動功率因轉(zhuǎn)子類型以及混混煉 1L 膠料需要消耗 7kW 能量。煉機(jī)無法做到全充滿，為了達(dá)到良好的混合型密煉機(jī)按照設(shè)計參考一般會將填充因子控值，針對不同混煉膠料，必須對其材料性質(zhì)保證混煉效果優(yōu)越。由 F. H. Banbury 在 20 世紀(jì)初發(fā)明的，當(dāng)時的旋型凸棱，長短棱之間存在重疊。從技術(shù)層及其他混合物的混煉[13]，適用范圍較為廣泛效率低下被逐漸淘汰。

圖 1-2 N 型轉(zhuǎn)子Fig.1-2 N-Rotor轉(zhuǎn)子最早是由固特異橡膠輪胎公司的 Tyson 和 C棱采用相對布置方式，長棱螺旋角略小但具有果良好，能在短時間內(nèi)為混煉物提供巨大能混煉膠料的均勻性一般較差。圖 1-3 Tyson 和 Comper 聯(lián)合發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)四棱轉(zhuǎn)子Fig.1-3 Full-4-wing rotor invented by Tyson and Comey 申請了同步轉(zhuǎn)子發(fā)明專利。該類型轉(zhuǎn)子的

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2 張廷凱,汪傳生;密煉機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計[J];橡膠工業(yè);2005年06期

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10 張勝林;諶永祥;李雙躍;李支茂;;選粉機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)的相似設(shè)計[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2014年03期

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本文編號：2740018