立式捏合機攪拌槳葉的轉(zhuǎn)矩數(shù)值分析.pdf

1、混合是復(fù)合材料制造工藝中重要的工序之一?；旌蠒r,槳葉能承受的轉(zhuǎn)矩是捏合機設(shè)計的一個重要指標(biāo)。槳葉承受的轉(zhuǎn)矩不僅可以實時反映混合時復(fù)合材料混合的均勻程度;而且,轉(zhuǎn)矩是立式捏合機從小尺寸到大尺寸進(jìn)行放大設(shè)計的重要參數(shù)之一。目前因槳葉的轉(zhuǎn)矩不易直接測量,主要采用經(jīng)驗公式進(jìn)行放大設(shè)計。因此,研究槳葉在混合時轉(zhuǎn)矩變化規(guī)律,對槳葉型面參數(shù)、混合工藝參數(shù)的確定和捏合機傳動系統(tǒng)的設(shè)計具有非常重要的作用。本文以立式捏合機槳葉為研究對象,應(yīng)用FLUENT軟

2、件,對混合時槳葉承受的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行數(shù)值分析和仿真,得出了以下結(jié)論。
　　首先,分析了混合的復(fù)合材料特性,根據(jù)立式捏合機混合工藝和槳葉結(jié)構(gòu),將復(fù)合材料混合時的固液兩相流體簡化為假塑性非牛頓流體的單相流體,建立了單相層流模型的基本控制方程組。
　　其次,建立了混合域內(nèi)流體仿真模型。運用ANSYSICEM軟件對復(fù)合材料流體流動域進(jìn)行非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格劃分。根據(jù)槳葉結(jié)構(gòu)和仿真計算要求,對槳葉捏合表面的過渡面和上下斷面進(jìn)行簡化。對槳葉型面進(jìn)

3、行分層切片。用VC編寫了槳葉在混合釜內(nèi)運動關(guān)系的UDF程序,實現(xiàn)了槳葉作用下流動域的仿真。仿真結(jié)果表明:槳葉不同厚度切片的轉(zhuǎn)矩值與切片厚度呈正相關(guān),具有一定的線性比例關(guān)系,可據(jù)此推算出空心槳、實心槳和行星輪系公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩值,并與整個槳葉作為一個切片的仿真分析結(jié)果比較,轉(zhuǎn)矩誤差在可接受范圍內(nèi)。
　　最后,建立了立式捏合機的三槳葉幾何模型,利用上述仿真計算方法和結(jié)論,研究了幾何尺寸較大的三槳葉在混合時的轉(zhuǎn)矩情況,為幾何尺寸更大的槳葉設(shè)計