Page 115 - 《橡塑技术与装备》2022年1期
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测试与分析 贾世魁 等·销钉双螺杆挤出机的结构研究与流场分析
离散格式选择一阶迎风，算法采用 SIMPLE 算法。松 于螺棱环槽边界位置，由于螺杆的旋转运动，使螺棱
弛因子 0.7（默认值），监测器中连续性收敛条件残差 环槽边界处的加权平均壁面剪切应力值达到最大，到
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值选取 1×10 。 下一截面突然降低至波谷位置，且对称结构变化幅度
较大。
3 塑化混合性能分析 图中总体趋势看来，非对称结构截面加权平均剪
在模型中通过计算截面加权平均壁面剪切应力评 切应力总值大于对称结构的 2.96%，物料所受剪切应
价双螺杆销钉机筒结构的塑化效果，以加权平均应变 力值较大，塑化效果较好，且沿 z 轴方向销钉附近截
速率评价双螺杆销钉机筒结构的混合性能。沿 z 轴方 面剪切应力值分布平缓，梯度变化较为平稳，对称结
向取截面，分别对销钉机筒对称结构与非对称结构进 构平均剪切应力值变化幅度较大。
行比较研究。 图 8 为两种不同结构的沿 z 轴方向横截面上的加
模型所选取的截面，两结构螺杆截面相位一致。 权平均应变速率分布规律。从宏观上看，与加权平均
对于对称销钉机筒结构，选取 z=52 mm 处，为销钉轴 剪应力的分布趋势类似。经计算，非对称结构加权平
线位置 ；对于非对称结构，销钉位于机筒一侧，且轴 均应变速率总值大于对
线与 z=52 mm 截面重合。以 z=52 mm 截面为基准截面，
以步长 0.05 mm 分别向两侧取截面加权平均壁面剪切
应力值，并以三次多项式数值计算方法绘制插值曲线，
如图 7 所示。
图 8 加权平均应变速率分布
称结构的 7.66%，混合效果好，沿 z 轴方向应变
速率分布平缓，梯度变化较平稳。z=52 mm 处，非对
称结构应变速率明显高于对称结构，分别向两边延伸
图 7 加权平均壁面剪切应力分布
观察，在销钉截面区域的应变速率变化不十分明显。
图 7 为两种不同结构的沿 z 轴方向横截面上的加 z=46.15 mm 与 z=57.85 mm 处，截面位于螺棱环槽边
权平均壁面剪切应力值分布规律。z=52 mm 截面与销 界位置，加权平均应变速率值达到最大，下一截面突
钉轴线重合的位置，非对称结构截面上平均剪应力值 然降低至波谷位置，且对称结构变化幅度较大。
比对称结构高，但不十分显著。分别向两边延伸，两 模型仿真对双螺杆挤出机挤出段工作过程建立数
条曲线开始下降，可以得出对称结构应力值下降趋势 学模型，计算收敛后，分别对速度场进行分析。非对
明显，梯度较大。下降至 z=50.5 mm 与 z=53.5 mm 处， 称销钉机筒结构能够保证在任意横截面位置，始终有
于波谷位置。z=48.15 mm 与 z=55.85 mm 处，由 一侧螺杆螺棱在进行旋转运动状态，经过销钉位置时，
于横截面处于刚刚通过销钉位置处，截面速度变 能够有良好的自洁性能。最后用塑化混合性能评价对
化复杂，平均剪应力值处于波峰，应力值较大，塑化 非对称销钉机筒结构与对称销钉机筒结构进行分析，
效果较好。z=47.15 mm 与 z=56.85 mm 处，截面处于 得出非对称结构具有比较良好塑化混合性能，加工混
螺杆环槽与销钉的间隙，平均应力值处于波谷位置， 炼过程较为稳定的优点。
应力值较小。z=46.15 mm 与 z=57.85 mm 处，截面位
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2022 第 48 卷 ·59·
