基于流固耦合的大型螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力分析.pdf

1、隨著工業(yè)大型化的快速發(fā)展和設(shè)備國產(chǎn)化的迫切需求，大型雙螺桿擠出機(jī)組的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為我國當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。螺桿轉(zhuǎn)子作為大型雙螺桿擠出機(jī)組重要核心元件而使用壽命短暫的現(xiàn)象成為大型擠出機(jī)國產(chǎn)化的瓶頸。目前國內(nèi)外擠出機(jī)的研究多聚焦于混煉效果及轉(zhuǎn)子內(nèi)部芯軸的力學(xué)性能試驗(yàn)，缺少工作狀態(tài)下螺桿轉(zhuǎn)子及內(nèi)部芯軸的承載資料，而少量關(guān)于螺桿轉(zhuǎn)子應(yīng)力分析的研究多采用等效替代的方法簡(jiǎn)化流場(chǎng)作用載荷的影響，不能真實(shí)反映操作工況中螺桿轉(zhuǎn)子受力情況。本文提出基于流固

2、耦合方法對(duì)雙螺桿轉(zhuǎn)子真實(shí)操作工況進(jìn)行應(yīng)力分析，主要研究內(nèi)容和成果如下：
　?。?）基于POLYFLOW軟件及網(wǎng)格重疊技術(shù)，建立了國內(nèi)某大型雙螺桿擠出機(jī)的流場(chǎng)計(jì)算模型，揭示機(jī)筒內(nèi)部流體流動(dòng)規(guī)律及不同螺桿轉(zhuǎn)子的輸送、剪切能力。
　?。?）通過改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)（螺頂間隙與裝配中心距）和工藝參數(shù)（電機(jī)轉(zhuǎn)速），研究流場(chǎng)變化規(guī)律，研究表明：隨著轉(zhuǎn)速的增大，螺桿轉(zhuǎn)子的輸送能力增強(qiáng)；入口流量一定時(shí)，提高螺桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有利于物料的剪切作用，且相比

3、于捏合塊，螺紋元件對(duì)轉(zhuǎn)速的敏感程度更高。針對(duì)于該擠出機(jī)，螺頂間隙為2.5mm時(shí)螺桿轉(zhuǎn)子的輸送能力達(dá)到了最大值；裝配中心距為268mm時(shí)輸送能力達(dá)到最大值；其它條件一定時(shí)，裝配中心距對(duì)流場(chǎng)的影響效果小于螺頂間隙對(duì)流場(chǎng)的影響效果。
　　（3）依托SolidWorks和ANSYS/Workbench平臺(tái)，建立了該大型雙螺桿擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子流固耦合計(jì)算模型，并得到轉(zhuǎn)子在不同工況條件下的力學(xué)特性。研究表明，螺桿轉(zhuǎn)子受力危險(xiǎn)區(qū)域分布在出入口端的