串联式密炼机新型转子研制及其试验研究

摘要

橡胶混炼是轮胎生产的第一道工序也是关键的工序之一，混炼设备机械性能的好坏直接影响着胶料的质量，从而影响着轮胎的质量和使用寿命。随着新材料和新工艺的出现，传统的炼胶设备不仅不能够实现在线排气还存在升温过快、混炼效率低，能耗高等缺点。而串联式密炼机的出现很好的解决了这些问题。
　　本文在查阅大量国内外文献的基础上，对串联式密炼机的混炼机理进行了研究，并研制了一对新型转子。在此基础上，本文做了大量的研究和实验，具体完成的工作如下:
　　1.在传统密炼机的基础上从粘性流体理论和粘弹性固体理论出发对串联式密炼机的混炼和分散机理进行了分析研究。从混炼工艺、独特转子构型和优良的导热性三个方面对新型转子的主要技术特征做了详细的介绍。同时还提出了新型转子的混炼机理并分析了新型转子的混炼过程。
　　2.根据本课题组以往所做的实验与理论研究的基础上设计了具有剪切型转子和啮合型转子转子共同优点的新型转子。
　　3.建立了新型转子的物理模型、数学模型和有限元模型，运用POLFIOW对新型转子的混炼过程进行了模拟，并分析了新型转子的混合指数、剪切速率、速度场和粘度场。
　　4.制订多组实验方案，对原有啮合型转子与新型转子的炼胶性能进行对比。在多种工艺参数的条件下，对密炼机进行试验，得出实验结果，分析了在不同的工作条件下，两种转子对于胶料门尼、拉伸强度、磨耗等的影响，为以后的实验提供依据和建议。
　　5.实验结果表明，对比两种转子的实验结果可以看出新研制出的转子对于胶料的门尼、拉伸强度、磨耗等方面都有较大的提升，说明这种转子可以在以后的生产中加以应用。

目录

摘要

符号说明

1 绪论

1．1 橡胶及轮胎行业在国民经济中的作用

1．2 橡胶混炼技术的发展概述

1．3 密炼机转子的发展及最新技术

1．4 研究内容

2 串联式密炼机混炼过程及机理分析

2．1 串联式密炼机混炼过程的分析

2．1．1 串联式密炼机的主要技术特征

2．1．2 新型转子混炼机理及混炼过程的分析

2．2 橡胶在串联式密炼机中的分散理论

2．2．1 橡胶熔体相的初始破裂

2．3．2 机械混炼橡胶共混的研究

2．2．3 橡胶混炼中粒子团聚体的破裂

2．3 转子构型对于混炼的影响

2．3．1 转子构型对于混炼的影响

2．4 新型转子串联式密炼机混炼过程的物理模型

2．4．1 串联式密炼机与传统炼胶设备混炼过程的相似性分析

2．4．2 串联式密炼机炼胶过程物理模型的建立

2．5 新型转子串联式密炼机混炼过程中数学模型的建立

2．5．1 胶料在转子棱峰与密炼室间及胶料在两转子问数学模型的建立

2．5．2 新型转子在串联式密炼机混炼过程中温度场数学模型的建立

2．6 本章总结

3 转子的研制

3．1 转子的设计准则

3．2 新型转子的设计思路

3．3 新型转子的主要几何参数

3．4 新型转子的结构设计

4．转子的流场分析

4．1 分析软件的介绍和选择

4．2 新型转子模型的建立

4．2．1 物理模型的建立

4．2．2 数学模型的建立

4．2．3 有限元模型的建立

4．2．4 模型假设及边界条件的确定

4．3 模拟结果的分析

4．3．1 混合指数分布

4．3．2 剪切速率

4．3．3 速度场

4．3．4 粘度场

4．4 本章小结

5．实验研究

5．1 实验目的

5．1．1 串联式密炼机最佳工艺参数的确定

5．1．2 串联式混炼与其它炼胶方式的对比

5．1．3 串联式混炼白炭黑对胶料性能的影响

5．2 实验设备

5．2．1 串联式密炼机

5．2．2 串联式密炼机实验步骤

5．2．3 其他实验设备

5．3 实验方案的确定

5．3．1 实验配方与实验条件

5．3．2 补充实验步骤

5．3．3 新型转子工况下实验

5．4 本章小结

6．实验数据及分析

6．1 啮合转子正交试验结果分析

6．1．1 半钢子午胎(绿色轮胎)胎面胶正交实验结果分析

6．1．2 全钢子午线轮胎胎冠胶正交实验结果分析

6．2 共流转子正交试验结果分析

6．2．1 半钢子午胎(绿色轮胎)胎面胶正交实验结果分析

6．2．2 全钢子午线轮胎胎冠胶正交实验结果分析

6．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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