立式捏合機(jī)攪拌槳葉的轉(zhuǎn)矩?cái)?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。混合時(shí),槳葉能承受的轉(zhuǎn)矩是捏合機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)。槳葉承受的轉(zhuǎn)矩不僅可以實(shí)時(shí)反映混合時(shí)復(fù)合材料混合的均勻程度;而且,轉(zhuǎn)矩是立式捏合機(jī)從小尺寸到大尺寸進(jìn)行放大設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。目前因槳葉的轉(zhuǎn)矩不易直接測(cè)量,主要采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行放大設(shè)計(jì)。因此,研究槳葉在混合時(shí)轉(zhuǎn)矩變化規(guī)律,對(duì)槳葉型面參數(shù)、混合工藝參數(shù)的確定和捏合機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有非常重要的作用。本文以立式捏合機(jī)槳葉為研究對(duì)象,應(yīng)用FLUENT軟

2、件,對(duì)混合時(shí)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(jī)混合工藝和槳葉結(jié)構(gòu),將復(fù)合材料混合時(shí)的固液兩相流體簡(jiǎn)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(yùn)用ANSYSICEM軟件對(duì)復(fù)合材料流體流動(dòng)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(jì)算要求,對(duì)槳葉捏合表面的過渡面和上下斷面進(jìn)行簡(jiǎn)化。對(duì)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(yùn)動(dòng)關(guān)系的UDF程序,實(shí)現(xiàn)了槳葉作用下流動(dòng)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(shí)心槳和行星輪系公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩值,并與整個(gè)槳葉作為一個(gè)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(jī)的三槳葉幾何模型,利用上述仿真計(jì)算方法和結(jié)論,研究了幾何尺寸較大的三槳葉在混合時(shí)的轉(zhuǎn)矩情況,為幾何尺寸更大的槳葉設(shè)計(jì)