【摘要】：目前,密煉機仍然是橡膠行業(yè)應用最為廣泛的間歇式混煉設備。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,對于密煉機混煉性能的要求也越來越高,同步轉子密煉機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雜,橡膠制品的最終性能會受到工藝條件、人為因素以及轉子構型等在內的多重因素影響。轉子作為混煉設備的核心元件,對于密煉機混煉效果的影響巨大,目前對于轉子結構設計的研究雖然很多,但都處于經(jīng)驗設計階段。因此,對同步轉子進行優(yōu)化設計顯得極為重要。本文完成的具體工作及研究結果如下:1.在廣泛查閱文獻資料的基礎上,介紹了密煉機的混煉特點、發(fā)展歷程、轉子構型以及國內外數(shù)值模擬及轉子優(yōu)化的進展,針對目前轉子設計過于依賴經(jīng)驗的問題,提出利用優(yōu)化算法結合數(shù)值模擬技術進行轉子優(yōu)化的方法。2.利用MATLAB軟件編寫了同步轉子參數(shù)化設計程序,并利用CREO軟件建立了同步轉子的參數(shù)化設計幾何模型;針對數(shù)值模擬過程,確定了相應的數(shù)學求解模型及材料本構模型,并假定了合理的邊界條件;采用MST網(wǎng)格重疊技術建立了同步轉子密煉機有限元網(wǎng)格模型,對模擬、優(yōu)化過程的整體思路進行了介紹。3.在現(xiàn)有同步轉子密煉機混煉理論的基礎上,構建了同步轉子力學模型,并對其混煉特性進行了研究,重點對轉子棱頂間隙與寬度、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)作為適應度函數(shù)優(yōu)化了同步轉子構型,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編寫了四種灰色關聯(lián)計算程序,對轉子凸棱結構參數(shù)與混合性能評價指標進行了關聯(lián)性分析,結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;利用灰色關聯(lián)綜合評價法結合主觀賦權法以及熵權法對優(yōu)化過程中的各組轉子進行了綜合評價,得出了綜合混合效果最佳的轉子結構,其轉子結構參數(shù)與PSO優(yōu)化轉子結構參數(shù)一致。5.對優(yōu)化前后的轉子進行了幾何模型分析、流場云圖對比、數(shù)值分析對比以及必要的實驗對比研究。結果表明,優(yōu)化后的同步轉子,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)化前同步轉子,說明優(yōu)化過程具有可行性并且優(yōu)化結果具有可靠性,這為密煉機轉子的設計與開發(fā)提供了新思路,對于混煉技術發(fā)展具有一定的指導意義。
【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】：TQ330.1
【圖文】：

常通過改變轉子棱的布置、數(shù)量、形狀、長同類型轉子，從而適應不同性質高分子材料供了一定的混合區(qū)間以便于完成加料過程，剪切型密煉機的驅動功率因轉子類型以及混混煉 1L 膠料需要消耗 7kW 能量。煉機無法做到全充滿，為了達到良好的混合型密煉機按照設計參考一般會將填充因子控值，針對不同混煉膠料，必須對其材料性質保證混煉效果優(yōu)越。由 F. H. Banbury 在 20 世紀初發(fā)明的，當時的旋型凸棱，長短棱之間存在重疊。從技術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 型轉子Fig.1-2 N-Rotor轉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)明的標準四棱轉子Fig.1-3 Full-4-wing rotor invented by Tyson and Comey 申請了同步轉子發(fā)明專利。該類型轉子的

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 梁基照;;密煉機轉子設計制造新進展[J];機械開發(fā);1989年01期

2 張廷凱,汪傳生;密煉機轉子參數(shù)的優(yōu)化設計[J];橡膠工業(yè);2005年06期

3 姚懷新;反轉式穩(wěn)定土拌和機轉子參數(shù)和罩殼形狀對性能的影響[J];工程機械;1997年02期

4 王曉宇;孫澤昌;陳輝堂;;一種應用于轉子參數(shù)辨識系統(tǒng)中的調節(jié)器參數(shù)模糊自調整方法[J];電氣自動化;2000年02期

5 范意斐;王新華;程曉輝;侯士杰;;擺線型轉子泵轉子參數(shù)的理論分析[J];機械工程師;2016年08期

6 孔慧芳;姜虎;;轉子參數(shù)自適應補償?shù)霓D差頻率矢量控制系統(tǒng)研究[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);1997年01期

7 孔武斌;黃進;曲榮海;康敏;李健;;帶轉子參數(shù)辯識的五相感應電動機無速度傳感器控制策略研究[J];中國電機工程學報;2016年02期

8 汪傳生;張磊;翟天劍;張魯琦;;密煉機混煉流場特性與轉子參數(shù)的灰色關聯(lián)研究[J];橡膠工業(yè);2019年09期

9 馬堅剛;張?zhí)旌?孫健國;;輕通信負荷的轉子參數(shù)遙測技術研究[J];儀器儀表學報;2013年02期

10 張勝林;諶永祥;李雙躍;李支茂;;選粉機轉子參數(shù)的相似設計[J];機械設計與制造;2014年03期

相關博士學位論文 前2條

1 于思洋;兆瓦級復合轉子無刷雙饋風力發(fā)電機分析與設計方法研究[D];沈陽工業(yè)大學;2018年

2 孫傳智;基于矢量投影的多級轉子同軸度測量方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

相關碩士學位論文 前4條

1 張磊;同步轉子構型優(yōu)化及其混合特性的研究[D];青島科技大學;2019年

2 翟鵬程;橫向裂紋轉子的非線性振動特性及其穩(wěn)定性研究[D];華北電力大學(北京);2017年

3 陳誠;波箔氣體軸承支承的轉子系統(tǒng)動力學特性研究[D];南京航空航天大學;2017年

4 彭鑫勝;基于系統(tǒng)非線性度量的轉子系統(tǒng)支承松動狀態(tài)評估方法[D];湖南科技大學;2017年

本文編號：2740018