【摘要】：橡膠混煉是橡膠產(chǎn)品加工過程中的核心環(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,就是混煉設備和混煉工藝。橡膠在混煉過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炭黑分散度進行描述和考核,分布混煉效果可以通過炭黑等配合劑在橡膠中分布的均勻性進行描述和考核,兩者同等重要。因此對橡膠分布混煉過程進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態(tài)過程,對模擬結(jié)果進行分析,通過實驗結(jié)果與模擬結(jié)果的對比分析,驗證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.在查閱大量文獻資料的基礎上,結(jié)合橡膠分布混煉過程的特點,采用離散元素法對橡膠分布混煉過程進行模擬分析,并推導出基于該方法的橡膠分布混煉的計算理論。2.建立了橡膠分布混煉過程的計算模型。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。通過實驗標定,確定了JKR參數(shù)選擇,并設置了模型運動的方式。3.進行了模型計算,并對模擬結(jié)果進行了分析。研究了密煉室中的物料運動形式、物料壓力場分布、速度場分布以及用統(tǒng)計學方法計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)型時顆粒的混合效果。模擬結(jié)果表明,當同步四棱轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80?,填充系數(shù)為0.65時,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.采用了實驗室的同/異雙向復合式剪切型轉(zhuǎn)子密煉機實驗平臺進行實驗。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,得到實驗結(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)果對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行設計。確定了寬棱轉(zhuǎn)子距密煉室壁間距最遠點與距密煉室壁間距最近點夾角大小為96°;同時,驗證寬棱轉(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，例如經(jīng)常使用的汽車輪胎、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)在國民經(jīng)濟發(fā)展中也占有重要地位[1]。中國的橡膠工業(yè)發(fā)展起步較晚，但在國家相關部門的重視和我國橡膠領域科研工作者的努力下，橡膠工業(yè)逐漸發(fā)展起來，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，尤其是從改革開放以來，取得了很大的成就。根據(jù) 2018 年上半年橡膠行業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)盤點[2]，可以看到，2017 年上半年和 2018年上半年數(shù)據(jù)的對比，行業(yè)盈利情況要比去年出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了 40.56%的增幅，圖 1-1 為 2017 與 2018 上半年橡膠行業(yè)主要指標增幅對比，圖 1-2 為橡膠機械行業(yè) 2017 年經(jīng)濟指標。

過程是橡膠產(chǎn)品成型加工工藝的基礎和核心環(huán)節(jié)，橡膠制品質(zhì)量的基礎之上，而混煉設備又決定了混煉膠質(zhì)量優(yōu)劣，因過程中顯得尤為重要。目前，橡膠工業(yè)中常用的混煉設備是都屬于間歇式混煉設備，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，橡膠混煉設備的結(jié)構(gòu)和混煉原理也歇式混煉設備到陸續(xù)出現(xiàn)了低耗能和過程穩(wěn)定的橡膠連續(xù)混機機是橡膠工業(yè)中最早使用的混煉設備[4]，從 1820 年至今已有，從開始的木輥筒演變成了鐵輥筒，如圖 1-2 所示。開煉機自，工作原理也沒有發(fā)生太大改變，但在局部結(jié)構(gòu)上發(fā)生了改的改進、調(diào)距裝置的改進、潤滑系統(tǒng)的改進以及溫度控制系統(tǒng)子材料的研發(fā)和應用，，越來越多的材料的加工工藝要用到開采用開煉機的原理應用在很多行業(yè)，同時根據(jù)實際加工的需的針對性的改進。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ330.63

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本文編號：2614146