新型单螺杆挤出机组合螺杆混合特性分析

螺杆的几何构型对单螺杆挤出机混合特性具有重要的影响。选取三种具有特殊构型的六菱形螺纹元件、四菱形螺纹元件和齿形螺纹元件,设计了三种针对不同加工工艺要求的新型单螺杆挤出机组合螺杆,研究了聚乳酸在三种组合螺杆中的流动和混合特性。结果表明,在组合螺杆压力交界处产生了较大的压力梯度;菱形螺纹元件可为物料提供高拉伸作用,流体在流道中停留时间较短,混合性能较差;齿形螺杆元件既可为物料提供高剪切作用,也可提供高拉伸作用,停留时间较长,混合效果较好。

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究(Ⅱ)混合特性分析

采用有限元软件POLYFLOW,对组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60中不同构型的组合螺杆进行了混合分析。通过计算螺杆转过不同角度时的拟稳态流场,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中聚合物熔体的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上通过对大量粒子运动轨迹的统计处理,分别采用停留时间分布、分布混合指数、分离尺度等累积混合指数表征了组合螺杆的轴向混合性能、分布混合性能以及分散混合性能。此外还研究了不同工艺条件下组合螺杆的混合特性。并将部分数值模拟结果与前人实验研究进行了对比。

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究(Ⅰ)瞬态流场分析

采用聚合物流动分析软件POLYFLOW,数值模拟了聚合物熔体在组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60的组合螺杆中的三维等温流动。在计算所得速度场和压力场的基础上,全面分析并讨论了由不同厚度和不同错列角的捏合块元件组成的组合螺杆的流场分布规律;研究了组合螺杆的输送性能和挤出稳定性;并分别采用平均剪切速率、平均特征剪切应力以及平均拉伸流动指数等瞬态混合指数表征了组合螺杆的瞬态混合特性。此外还考察了两种不同流变性质的聚合物熔体在组合螺杆中的瞬态流场分布规律。所得结论可为双螺杆挤出的数值模拟研究提供一定的方法指导,并为其工程实践提供一定的理论指导。

管道非开挖技术用大扭矩组合螺杆钻具设计

目前主要采用螺杆钻具为管道非开挖技术中扩孔钻头提供扭矩,但现有螺杆钻具扭矩较小,须采用多次扩孔方能达到大口径管道穿越施工要求,因而施工进度慢、作业成本高、成孔质量差。为减少扩孔次数、满足单次大孔径扩孔钻进需求,设计了大扭矩组合螺杆钻具。该工具主要由公共分流接头、独立螺杆钻具、润滑系统、捆绑式扶正器、组合传动系统和油密封传动轴系统组成。各个螺杆钻具并联布设,通过四边形机构实现扭矩合成和运动传递。采用有限元方法对组合传动系统的曲轴强度进行了分析。分析结果表明:由两端支撑的单拐曲轴、连杆和主曲轴组成的传动系统结构完全满足扭矩传递要求。所得结论可为管道非开挖技术的现场应用提供参考。

螺杆间隙及入口流量对三螺杆挤出机组合螺杆流场的影响

利用Polyflow软件,采用三维拟瞬态有限元模型,分析了螺杆间隙及入口流量对三螺杆挤出机组合螺杆聚合物流体的复杂流动和混合特性的影响。通过可视化云图分析了几何中心截面轴向速度、压力、剪切速率分布;采用粒子示踪技术,通过统计后处理曲线,分析了组合螺杆在不同条件下的轴向压力、轴向面拉伸率、混合指数概率、分离尺度、累积停留时间概率函数、停留时间分布函数。结果表明,适当增大螺杆间隙能够增加停留时间,提高产品混合质量;入口流量较小时混合效果较好。

双螺杆反应器组合螺杆的三维流场数值模拟

利用计算流体力学法(CFD),对聚合物熔体在啮合盘和螺纹元件的组合螺杆反应器中的流动规律进行了数值模拟,并和双螺杆常规螺纹元件反应器进行了对比分析。计算结果表明,虽然组合螺杆反应器的物料输送能力小于常规螺纹元件反应器,但组合螺杆的分布性混合和分散性混合能力远好于常规螺纹元件。

二段式组合螺杆的设计

针对三段式组合螺杆设计中的一些不足，提出了二段式组合螺杆的设计，以简化设计计算。

基于ANSYS的新组合型单螺杆挤出机特性研究

针对普通单螺杆挤出机剪切混合模式单一、工作性能差等问题,研究设计一种新组合型单螺杆。采用SolidWorks建模,ANSYS/CFX有限元分析和对比试验的方法;形成新组合型单螺杆流道整体压力差高于传统单螺杆1.22 MPa左右,物料在进出强剪切段过程中有回流产生,强剪切段物料输送速度较传统单螺杆加快0.012 m/s左右的结果;得出新组合型单螺杆挤出机在80-160 r/min的转速下,物料停留时间较传统单螺杆挤出机缩短5%-12%的试验结论。研究为高性能单螺杆挤出机的优化创新提供理论依据。

基于ANSYS的豆粕组合螺杆挤出机三维流场模拟分析

利用ANSYS有限元软件对具有反向螺纹的啮合异向双螺杆元件的流场运动规律进行数值模拟,研究豆粕在其流道中的运动情况,分析了宏观速度场、压力场的基本规律以及反向螺纹区的特性,并和普通螺杆进行对比分析。结果表明:组合螺杆增加了豆粕在挤出机的停留时间,改善了混合分布能力。研究结果可为双螺杆挤出机加工提供理论参考。

三螺杆挤出机螺杆组合流体流场及流固耦合特性分析

采用有限元法对4种三螺杆挤出机组合螺杆流体进行流场分析,重点分析了速度场、压力场、最大剪切速率、最大拉伸速率、停留时间的分布情况。结果表明,组合螺杆在一定程度上能够削弱轴向速度,延长停留时间,有利于物料充分混合。在此基础上,采用ANSYS/workbench软件进一步分析了流固耦合作用对三螺杆挤出机组合螺杆变形的影响。分析结果表明,组合4混合性能较好,耦合场作用下螺杆变形相对较小,设计较为合理。

螺杆组合设计对空心玻珠填充PA66的性能影响

通过双螺杆挤出机熔融,将空心玻璃微珠(HGB)和尼龙66(PA66)树脂熔融共混挤出,制得HGS/PA66复合材料,研究复合材料的在不同螺杆组合工艺下的比重和力学性能。结果发现:30%HGB填充的PA66复合材料通过不同的螺杆组合挤出,复合材料的比重和力学性能表现不同;总体而言,随着螺杆组合剪切的合理减弱,空心玻珠的破损率越低,材料的比重和流动性越低,材料的力学性能越好;但螺杆的剪切力减弱到一定程度后,材料的分散性则会变差导致材料的力学性能降低。

同向双螺杆挤出特点及螺杆组合原则

在可视化挤出试验的基础上叙述了同向双螺杆挤出的特点 ,并将其与单螺杆和异向双螺杆进行了比较 。

组合式双螺杆挤出机中三维等温流动的数值研究

采用有限元软件POLYFLOW,对聚合物熔体在ZSK60组合式啮合同向双螺杆挤出机3种不同构型的组合螺杆中的三维等温流动进行了数值模拟.分析并比较了组合螺杆的熔体输送特性、速度场和剪切速率场分布规律.根据拟稳态假设以及双螺杆转动过程的周期性,计算了双螺杆转动180°的流场,在此基础上,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中物料的流动形态和动态混合过程进行了可视化模拟.模拟结果与前人的实验研究结论一致.采用数值模拟可以对聚合物熔体在组合螺杆中的复杂流动形态作更为深入的剖析.

双螺杆挤出机螺杆组合对GFRPA66力学性能的影响

介绍双螺杆挤出机各种规格的螺杆元件及3种螺杆组合,分析了不同螺杆组合方式对玻璃纤维增强尼龙66(GFRPA66)挤出工艺和材料力学性能的影响,并设计出一种适合于GFRPA66加工的螺杆组合方式。结果表明,通过适当的螺杆组合可改善GFRPA66的挤出工艺,提高材料的力学性能。

螺杆组合对用废旧轮胎胶粉制备再生胶工艺的影响

介绍了自行研制的螺杆组合结构,考察了不同螺杆组合对废旧轮胎胶粉制备再生胶工艺的影响。结果表明,螺杆组合对于用废旧轮胎胶粉脱硫制备的再生胶力学性能的影响很大。相对于主喂比(喂料螺杆与主螺杆转速之比)而言,螺杆的转速和温度对废旧轮胎胶粉的脱硫效果及再生胶力学性能的影响程度较高。在采用螺杆组合Ⅱ制备再生胶时,若将螺杆转速设为100 r/min、主喂比设为1.4、温度设为190℃(Ⅰ区)/180℃(Ⅱ区)/160℃(Ⅲ区),则废旧轮胎胶粉的凝胶质量分数由脱硫前的86.32%降至77.56%,交联密度由14.86×10-5 mol/cm3降至5.38×10-5 mol/cm3;此时获得的再生胶的力学性能最好,拉伸强度达到14.4 MPa,扯断伸长率约为446%。

螺杆组合对三螺杆挤出机混合性能的影响

使用聚合物流体分析软件Polyflow对倒三角三螺杆挤出机的5种螺杆组合进行了三维等温数值模拟。使用Fieldview软件统计结果。通过构建不同螺杆组合的等温稳态流场,并采用混合指数、回流量和平均停留时间评价分散、分布和轴向混合性能。辅以压力分布,剪切速率和拉伸速率等评价指标,为螺杆组合优化提供依据。最终达到根据物料所需的加工条件选择螺杆元件的组合方式,获得所期望产品的目的。

NE62型双螺杆挤出机螺杆组合的模拟优化分析

使用Ludovic软件模拟不同螺杆组合的NE62型双螺杆挤出机性能。以平均停留时间和功率为指标,在保证物料混合性能的同时降低其能耗,进而优化NE62型双螺杆挤出机螺杆组合结构。结果表明,熔融段存在两个正向螺纹元件,正向螺纹元件在熔融区的位置靠后,并保持一定的间隔,此时的停留时间最长,所耗功率小;混合段存在两个以上的混合元件,混合元件的位置相邻并处于混合区的初始位置时,平均停留时间较长,所耗功率较小。最终优化后的螺杆组合在保证不减少平均停留时间的基础上,降低了所耗功率。

啮合同向双螺杆挤出机组合流道的熔体充满长度预测与实验研究

用Polyflow软件对φ34 mm啮合同向双螺杆挤出机中由螺纹元件和捏合盘元件组成的组合流道进行了模拟,得到了不同螺杆相位角下三维流场的压力分布;分析了设置在组合流道内的观测点压力随相位角变化的规律,对两种流量下组合流道在挤出过程中的熔体充满长度进行了预测,并对分析结果进行了实验验证。结果表明,通过流场模拟的方法可以预测组合流道在挤出过程中的熔体充满长度,其误差为7.5%。而在预测的充满长度区域,实测的观测点压力波动在预测的压力波动范围内。

螺杆组合对PP改性的SEBS弹性体结构与性能的影响

通过螺杆组合设计,考察了反向螺纹元件、密炼转子对苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)聚/丙烯(PP)弹性体材料的力学性能、微观形态结构的影响。研究结果表明:通过设计螺杆组合,在适应于塑料加工的双螺杆组合中增加捏合块,引入密炼转子,可使SEBS/PP弹性体材料的拉伸性能、回弹性能等有明显的改善。通过力学性能与结构表征,证明了密炼转子模块对SEBS与PP均匀共混加工的作用。

成核母粒及螺杆组合对玻纤增强PET复合材料性能的影响

采用熔融插层法制备了一种高效成核母粒,研究了该成核母粒对玻璃纤维(GF)增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合材料性能的影响。结果表明,加入6%(质量分数,下同)的成核母粒时,GF增强PET复合材料的起始结晶温度比纯PET高24.8℃,结晶温度范围比纯PET扩大了66.3℃,冷结晶峰基本消失,可在70℃的模温下进行注射成型;同时探讨了螺杆组合对GF增强PET复合材料性能的影响,结果表明,螺杆前段的剪切太强会降低复合材料的冲击强度,通过优化螺杆组合,制备出综合性能优异的GF增强PET复合材料,其热变形温度为228℃,拉伸强度159 MPa,弯曲强度235 MPa,冲击强度101 J/m。