聚合物加工叶片塑化输运单元动力学模拟研究

应用多体系统动力学软件ADAMS,对叶片塑化输运单元的运动规律及动力学特性进行模拟仿真。结果表明,叶片塑化输送单元叶片的运动规律为简谐振动,随着转子转速的增加,叶片简谐振动频率增大,位移谐振强度不变,速度谐振强度提高,叶片与定子之间的作用力增大,作用力的变化幅度提高,加剧了叶片伸缩运动时与定子的冲击;叶片塑化输送单元的第11阶模态对单元系统振动的影响最大,第13阶模态次之,激励频率为5.7544、24.36、153.7Hz时单元系统会发生共振,但是偏心激励不会引起叶片共振断裂。

叶片塑化输运单元加工聚合物塑化性能研究

阐述了聚合物叶片注塑成型机中叶片塑化输运单元的工作原理并进行三维建模,应用流体动力学软件分析了该单元的塑化机理和拉伸流动特性。结果表明,该单元在锥形流道腔室内形成较大区域的拉伸流场,同时也有剪切流场和涡流的存在;该单元入口处呈现较大负压力,出口处呈现较大正压力,具有良好的正位移输运能力;叶片单元剪切流场区域所占流体区域的比例较小,与螺杆元件一样存在较强的剪切流场;叶片单元具有较强的拉伸作用,而螺杆元件在产生拉伸流场方面远低于叶片单元。因此,叶片塑化输运单元可以提高聚合物的塑化与分散混合性能,经过叶片注塑成型机加工的制品性能要优于螺杆元件加工的制品。

叶片塑化输运单元与单螺杆塑化系统组合式挤出机及其挤出特性

将具有正位移输送特性的叶片塑化输运单元(VPCU)与基于摩擦输运机理的单螺杆塑化输运系统相结合,开发了新型的单轴高分子材料塑化挤出机。详细介绍了组合式挤出机的结构及工作原理,实验研究了加工工艺参数、设备结构参数对挤出特性的影响。研究结果表明,叶片塑化输运单元可代替常规单螺杆挤出机的固体输送段,大大缩短了塑化输运系统的轴向长度,降低了设备的体积、质量,减少了物料所经历的热机械历程。与常规单螺杆挤出机相比,叶片挤出机具有正位移输送特性,口模压力、物料特性等对产量的影响比常规单螺杆挤出机小,挤出更稳定。

叶片塑化单元内熔体速度场的数值模拟

研究了叶片挤出机的叶片塑化单元内周期性熔体的速度场。选用Bird-Carreau黏度方程,应用POLYFLOW有限元软件模拟了聚丙烯在叶片塑化输运单元中的流动;通过对模拟速度场的分析,明确了叶片塑化输运单元中流体的速度分布规律和流动特性,并为叶片单元结构的改进提出了合理建议。模拟结果表明:叶片塑化输运单元中存在拉伸流动;物料在叶片单元内实现了互换流动。