新型橡胶螺杆挤出机及其应用

介绍橡胶工业新型螺杆挤出机的结构和应用范围。广泛应用的新型橡胶挤出机有同向双螺杆挤出机、异向双螺杆挤出机、多螺杆挤出机和行星挤出机等。同向双螺杆挤出机主要用于物理改性如共混、填充、纤维增强等;异向双螺杆挤出机主要用于挤出成型;多螺杆挤出机主要用于连续橡胶混炼;行星挤出机则更易控制加工温度。

螺杆挤出机相似放大理论的研究进展

总结了近些年来国内外提出的螺杆挤出机相似放大准则,并对比分析了常用的放大系数和适用范围,同时,介绍了相似放大理论在螺杆挤出机中的优化挤出机的结构参数、工艺条件的实际应用,最后指出了螺杆挤出机相似放大理论进一步探索和优化,为螺杆挤出机行业的可持续发展提供更加有效的理论支持。

我国橡胶挤出机发展概况

简要介绍了橡胶挤出机的发展情况。对销钉冷喂料挤出机的挤出质量、能源消耗进行了分析,阐述了销钉冷喂料挤出机的优点及普及情况。对复合挤出机的现状及发展进行了简述。针对当前橡胶生产技术的发展和市场需求,指出了销钉式冷喂料挤出机的发展前景。

新型变速单螺杆挤出机中熔体流动特性的数值模拟

针对目前传统单螺杆挤出机因输送能力差、不节能等问题而导致的挤出效率不好,设计了一种新型变速单螺杆挤出机,用以提高单螺杆挤出机的挤出效率。文章基于有限元体积法、利用Pro/E三维绘图软件建模、并以ANSYS/CFX流体模块为平台,对新型变速单螺杆挤出机进行数值模拟,参照传统单螺杆挤出机,通过分析了压力场、速度场以及挤出性能指标与其进行对比。分析结果显示,螺杆转速的提高能有效扩大流道压力差,增强建压性能,减少物料的停留时间,从而增加输送率;其普通段与增速段分界处因增速所产生的速度差,以及反转引起的对流效果,使物料的流动由层流变为紊流,大大增强了对物料的分散混合。研究结果表明,新型变速单螺杆挤出机在保证挤出品质的基础上提高了输送能力,并减少了能耗,从而有效改善了挤出效率。

双螺杆挤出机胶粉脱硫工艺条件的研究

研究同向双螺杆挤出机的螺杆结构、脱硫温度和螺杆转速对胶粉脱硫的影响。结果表明:螺杆结构越有利于提高螺杆的混合和剪切能力,胶粉的溶胶含量越大,交联密度越小;当脱硫温度从170℃升高至190℃时,胶粉的脱硫效果有一定改善;当螺杆转速从50 r·min^(-1)增至90 r·min^(-1)时,胶粉的脱硫效果明显改善;当脱硫温度为180~190℃、螺杆转速为50~70 r·min^(-1)时,中等混合和剪切能力螺杆脱硫的胶粉的脱硫效果较好,脱硫胶粉胶料的拉伸性能较优。

啮合同向差速双螺杆挤出机挤出聚乳酸流场分析

目的:探究不同差速比的螺杆组在流道性能上的差异,明确差速对聚乳酸材料挤出性能的影响。方法:应用Solidworks软件建立4组差速双螺杆组,通过Fluent软件进行网格划分和有限元数值模拟,使用CFD-post软件分析计算结果,并对其性能进行验证。结果:当进出口压力分别为0.2,0.5 MPa,单头基准转速为30 r/min时,差速比为1∶2和1∶3的螺杆在不同性能下各有优劣,螺杆的产量和机筒内压力在差速比为1∶2时具有优势,螺杆的混合能力在差速比为1∶3时具有优势。结论:对比传统双螺杆挤出机,差速双螺杆挤出机对聚乳酸材料的挤出性能为正向影响,可作为全新的聚乳酸改性设备。

基于锥齿轮传动的变速三螺杆挤出机的三维流场分析

针对传统三螺杆在豆粕加工过程中混合剪切性能较差的问题,基于锥齿轮传动设计了一种新型变速三螺杆的结构,旨在提高三螺杆挤出机的混合剪切性能。采用MATLAB软件的粒子群算法对螺杆的螺槽深度和螺距进行了优化处理。采用SolidWorks三维建模软件进行建模,基于有限元法ANSYS/CFX流道模块对豆粕在加工过程中的运动情况进行模拟,以传统三螺杆作为对照,分析其压力场、速度场和速度流线场等。结果显示,通过使用中性捏合块元件,可以有效减缓豆粕的流动速度,并对物料流进行多次分割和重新组合;内嵌变速装置的变速段螺杆起到了反向螺纹的作用,阻碍了物料的向前运输,且在与前段螺杆处产生回流。二者都使物料在流道中的停留时间延长,改善物料混合的均匀性。因此新型三螺杆挤出机相较于传统三螺杆挤出机,具有更优越的混合剪切性能。

双螺杆挤出机塑化系统电磁加热过程的数值模拟与实验研究及应用

探究电磁加热相比于铸铜加热对双螺杆挤出机塑化系统的影响,首先针对现有双螺杆机筒和线圈分布建立几何模型,使用comsol有限元软件研究了电磁加热过程机筒磁通量变化以及温度均匀性;另外,在数值模拟的指导下开展具体试验验证,对比了电磁加热和铸铜加热的机筒内壁及法兰温度均匀性、用电量及电磁辐射安全性。结果表明,电磁加热具有更高的控温精度,保证温度均匀性在±1℃以内,与模拟结果相吻合;在相同的加热时间内,电磁加热可以实现机筒和法兰同步加热,预热时间节约40%,生产过程节能50%;另外电磁辐射符合国家安全标准(GB 8702—2014),保证车间工人的人身安全。

新型混炼单螺杆植物蛋白挤出机的仿真分析与参数优化

为了提高单螺杆挤出机中花生蛋白的挤出品质,基于拉伸应力的破碎效应,以传统单螺杆挤出机为参照,利用有限元软件CFX计算了花生蛋白在流场中的运动情况,通过压力场、速度流线场以及应变速率场,分析新型混炼单螺杆挤出机的特性,并以拉伸流变学理论对设计原理进行验证,同时采用响应面法对新型混炼单螺杆挤出机的工艺参数进行优化。结果表明:新型混炼单螺杆挤出机中混炼元件的分流作用使得沿挤出方向产生了压力降,物料发生回流,导致建压性能降低,从而延长了停留时间,此处因回流效果产生的局部高压也有利于压延,物料在流经抛物线曲面时既能经历周向拉伸,又能经历径向拉伸,分散混合效果更好;经模拟计算,发现新型混炼单螺杆挤出机的平均应变速率相较于传统单螺杆挤出机提高了16.5%,使得挤出产品质量更优;各因素对花生蛋白平均应变速率的影响顺序依次为螺杆转速、收敛比、分割棱厚度,新型混炼单螺杆挤出机最优工艺参数为螺杆转速128 r/min、收敛比6.6、分割棱厚度3.1 mm,在此条件下花生蛋白的理论平均应变速率为50.945 s^(-1)。综上,新型混炼单螺杆挤出机中由于拉伸流场的形成,有效提高了花生蛋白的挤出品质。

新型偏心双螺杆挤出机流域混合特性

基于非对称流场的混沌混合理论,设计了一种新型的偏心双螺杆挤出机。通过对比传统普通螺杆元件与新型偏心螺杆元件,偏心距不仅决定了螺杆的端面形状,也改变了螺槽形状,使同一导程内的2个独立的C型室螺槽形成一个ω型室螺槽。利用Polyflow软件分别对传统双螺杆挤出机与3种不同偏心距螺杆元件的新型双螺杆挤出机进行模拟仿真,分析了压力场、速度场与混合指数分布规律,计算了4种双螺杆挤出机流场的停留时间分布、分离尺度、最大剪切应力等混合表征系数。结果表明,与传统双螺杆挤出机相比,偏心双螺杆挤出机压力分布不均匀,正负压压力值增大,因此,压力差增大,使熔体回流速度增大,混合效果更佳;拉伸流区域增大,混合能力增强;熔体在流体域内的总体停留时间缩短,混合效果更佳;分离尺度数值下降较快,混合效率较高;偏心螺杆元件对流体的剪切应力增大,分散混合能力增强。

挤出机机头流道优化分析

复合挤出机机头是橡胶工业中有不可或缺的一部分,合理的设计挤出机机头流道与橡胶挤出成型质量有着密切的联系。基于此,这里对复合挤出机机头流道进行了分析优化设计。运用FLUENT软件,对复合挤出机机头其中的一个分支流道进行具体的优化分析。首先对阻尼块的高度、深度以及形状进行了结构优化分析设计,其次对分支流道分流区的角度进行了优化分析设计,通过确定阻尼块的形状、高度和深度,改变分流区的角度,降低了流道进出口的压力降,减少了流道的阻力,提高了出口速度的均匀性和产品的质量。

基于ANSYS的双螺杆挤出机长圆形夹套的优化设计

对双螺杆挤出机长圆形夹套结构进行优化设计,在夹套外表面设置加强圈可以有效降低结构的最大应力和总变形量,进而减薄长圆形夹套的厚度。利用数值模拟分析方法对比不同截面形状的加强圈对结构的加强效果,发现L形截面加强圈对应力的影响最为显著。确定合适的加强圈数量,利用ANSYS Workbench参数化优化平台,采用80组随机取样和等步长运算,分析各参数对夹套结构应力的敏感性。研究结果表明:加强圈厚度S、高度H、宽度L和夹套厚度T对夹套结构应力、变形的影响较为显著,而套管厚度t对其应力、变形几乎没有影响。基于目标驱动优化确定最佳结构。此时,长圆形夹套厚度减薄60%,设备总质量降低17.42%。

双螺杆挤出机异形内筒结构强度影响因素分析

异形内筒的厚度δi、相交圆中心距e、相交圆直径d是影响双螺杆挤出机强度的3个主要结构参数(简称3因素),一次局部薄膜应力PL、一次局部薄膜应力+二次应力P_(L)+P_(b)+Q是压力容器应力强度评定的2个主要应力类别。对3因素设定4个水平,进行3因素4水平正交试验,利用极差分析方法与方差分析方法处理正交试验数据。研究结果表明,因素δi、e、d对双螺杆异形内筒上危险截面处的应力P_(L)、P_(L)+P_(b)+Q均具有显著影响,对PL影响的主次排序为δi、e、d,对P_(L)+P_(b)+Q影响的主次排序为δi、d、e,对PL、P_(L)+P_(b)+Q影响的最佳方案均为δi(4)d(1)e(1)。采用多元回归分析拟合出了异形内筒结构危险截面应力PL及P_(L)+P_(b)+Q的多元回归方程,可用于双螺杆挤出机异形内筒结构应力的估算。

单螺杆挤出机喂料段螺旋沟槽衬套的流场分析

运用Solidworks三维建模软件建立喂料段沟槽衬套的实体模型。利用ANSYS/FLUENT进行有限元流场分析,针对单螺杆挤出机制备再生胶时喂料段螺旋沟槽衬套的沟槽深度,沟槽宽度,沟槽个数对胶料固体输送速率的影响进行了分析。本文还对挤出机喂料段沟螺旋槽衬套的沟槽深度,沟槽宽度及沟槽个数等参数进行了优化。其研究结果对单螺杆挤出机制备再生胶时喂料段沟槽衬套的设计及参数选取有一定的指导意义。

双螺杆挤出机压力控制系统优化研究

在现代挤出机的压力控制系统中,传统的PID控制方法通常受限于人工经验进行参数调整,这导致控制精度不高和对复杂环境的适应性较弱。为了解决这些问题,提出了一个经过改进的PSO算法优化的PID控制器。该控制器专为挤出机的压力控制系统设计,结合了双螺杆挤出机的实际操作参数,并通过MATLAB/Simulink进行了系统仿真比较。仿真结果显示,新的压力控制器能够稳定控制系统的压力输出,保持在目标值附近,同时具有较小的超调量和较短的上升时间,还展现了较高的控制精度和强大的抗干扰能力,从而显著提升了薄膜生产线的产品质量,并为实际控制系统的优化设计提供了有价值的参考。

螺杆挤出机优化设计的现状及发展

螺杆挤出机优化设计是在给定的工艺条件和生产条件下,根据设计要求和目的,选取设计变量并建立目标函数,在相应约束条件下,获得螺杆参数如直径、螺距和螺槽深度等最优值的过程。阐述螺杆挤出机主要参数,研究归纳螺杆挤出机优化设计的理论基础及螺杆优化设计的特点。对螺杆优化设计的现状进行综述,并进行展望。

同向双螺杆挤出机充满度与分散混合关系的研究

充满度在双螺杆挤出机领域用于表征物料在流道内的占有比例,占有比例的变化会影响机筒内部的速度场、压力场和停留时间。在同向双螺杆挤出机的工作过程中,机筒内部的充满度高低会影响混合能力从而导致成品质量有所偏差。另一方面,近年来充满度的测量方法虽然已经有了相关研究,但目前并没有对同向双螺杆挤出机在不同工况下充满度的预测模型,充满度对双螺杆混合效果的影响的相关研究也较少。为此,以常温的羧甲基纤维素钠(CMC-Na)流体作为实验用流体,在自研同向旋转双螺杆挤出设备上进行实验,实验得到螺杆转速、喂料速度和充满度的对应关系,建立起一种同向双螺杆挤出机充满度的预测模型。根据预测模型,进行实验探究充满度对双螺杆分散混合能力的影响,实验结果表明,双螺杆挤出机在充满度为0.4~0.6之间分散混合能力较为优异。

橡胶挤出机料筒温度控制系统仿真与验证

智能、高效是目前橡胶挤出成型发展的方向,为了提高橡胶挤出半成品的质量,对橡胶挤出机温度控制系统原理进行了分析,建立了传递函数模型,对系统整体方案进行分析,设计了基于混合粒子群算法的Smith模糊PID料筒温度控制系统,通过MATLAB仿真验证了其响应快、抗干扰能力强、控制效果好的优势,为后续应用提供了一定的参考。

高压静电净化器在ABS挤出机模头废气治理中的应用

当采取吸附法治理ABS装置挤出机模头废气时,若废气中颗粒物质量浓度超过1 mg/m3或含有吸附后难以脱附的成分时,则必须在吸附器之前进行预先处理。在挤出机模头废气组分中,除了挥发性有机气体外,还包含动物脂肪酸等影响吸附剂净化效率的物质,因此采用高压静电净化器对其脱除是一个不错的应用方向。

汇川控制系统在冷喂料挤出机上的应用

主要介绍了在橡胶加工设备Ф250销钉式冷喂料挤出机上以汇川 AM400系列中型 PLC系统为核心,以嵌入式一体化IT7000系列触摸屏人机界面实现人机交互,通过工业现场总线 Ethernet/IP控制汇川MD500系类变频器来带动交流变频电机实现供料和螺杆转速自动控制并通过485总线控制螺杆温控系统的电气设计方案。