相切型密炼机几何模拟放大理论模型的研究

摘要

密炼机是橡胶工业中的主要加工设备之一，用来进行橡胶的混炼，胶料混炼质量的高低对橡胶制品的质量产生决定性的影响，经过分析，获知影响胶料混炼质量的因素主要有机械设计参数、工艺参数以及胶料配方，其中工艺参数应随密炼机型号改变，然而，密炼机机械设计参数则在机台设计完成后很难改变，在工厂实际生产中无法通过调整密炼机机械结构来改变混炼胶的质量，只能通过调整工艺参数来获取高质量的胶料，在实际生产中也发现，工艺参数调整是在一定的范围内，而有不少情况，通过调整工艺参数也不能够满足某些胶料混炼的高质量要求，达不到预期的混炼目标。当前，国内很多大型的密炼机都是通过经验公式和类比国外同类型的密炼机进行设计，对于系列密炼机的放大设计还没有形成成熟的理论计算和设计方法，随着橡胶和塑料工业的发展，因此，在密炼机机台性能提出了更高的要求以及国内外密炼机发展及模拟放大理论的研究背景下，对密炼机放大设计理论及其方法进行深入研究是非常有实用意义的。 本论文对相切型密炼机几何模拟放大理论进行了深入的研究，在前人研究的功率理论模型基础上，通过简化的密炼机橡胶混炼物理模型，引入了转子凸棱过渡区的流变分析，推导出改进的功率公式，经过实验验证，该功率模型中几何参数理论值与实验值基本吻合，同时分析理论值与实验值之间存在的误差并寻求解决方式，通过曲线拟合处理方法修正改进的功率公式。 在此基础上，通过运用几何相似、恒定最大剪切应力相似准则，以及结合胶料混炼过程的流变理论，建立了一个剪切型密炼机几何模拟放大模型，引入密炼机转子参数群的几何比例因子，设定边界条件，分别求出几何比例因子，即可用于几何模拟放大设计。应用该模型模拟BB270型密炼机设计了一台密炼机，通过采集BB270、BB370型两台密炼机混炼过程的实际数据，并对其实验结果进行分析，试验结果与理论模拟结果极为吻合，模拟设计与实际机台的几何参数误差分布在8％范围内，放大设计带来的实际粘度误差小于2％，从而证明该几何相似放大模型的合理性，为密炼机进行模拟放大设计奠定了理论基础，对机台设计具有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号表

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1轮胎工业的发展

1.1.2密炼机的发展

1.2当前的研究状况

1.2.1密炼机机台设计方法发展

1.2.2模拟放大理论在密炼机中的研究

1.3本论文研究的主要内容及意义

1.3.1本论文研究的意义

1.3.2本论文的主要内容

1.4本章小结

第二章相切型密炼机几何模拟放大理论模型

2.1密炼机混炼过程研究

2.1.1混炼过程分析

2.1.2前人关于密炼机混炼过程的功率模型的研究

2.1.3混炼过程功率模型推导

2.1.4混炼过程质量的影响因素

2.2相切型密炼机几何模拟放大理论模型的建立

2.2.1相切型密炼机有效容积的分析

2.2.2几何模拟放大理论模型建立

2.3本章小结

第三章实验研究与结果

3.1实验目的

3.2实验设备

3.3实验材料

3.4实验的工艺条件的确定

3.4.1填充系数的确定

3.4.2上顶栓压力的确定

3.4.3转速的确定

3.5实验方案

3.6实验结果及数据处理

3.6.1 1升密炼机橡胶混炼实验结果

3.6.2门尼粘度测试实验结果

3.6.3 BB270型与BB370型密炼机实验结果

3.7本章小结

第四章结果分析与讨论

4.1改进的功率公式实验结果分析

4.1.1理论公式计算值与实验值的比较分析

4.1.2误差分析

4.1.3曲线拟合及功率公式修正

4.2几何模拟放大模型的理论结果与实验结果分析

4.2.1运用几何模拟放大模型设计BB270的模型机

4.2.2 BB370型密炼机与模型机的比较及误差分析

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见