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测试与分析 佘海斌 等·密炼机防尘密封问题的检测技术与有限元分析

密炼机防尘密封问题的检测技术

与有限元分析

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佘海斌 ，金进尧 ，王志飞 ，边慧光 2
(1. 益阳橡胶塑料机械集团有限公司技术中心，湖南 益阳 413000 ；
2. 青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛 266000)

摘要 ： 在密炼机实际生产过程中经常出现漏粉漏料的情况，这些漏粉漏料不仅污染环境也减短了机器的寿命。如何通过设计
手段改善这种情况成了一个急需解决的问题。由于密炼机防尘密封系统的结构比较复杂，一般的建模方法很难模拟真实的结构，
本文采用 ANSYS 软件的 APDL 语言建模，利用软件强大的单元库，建立了符合实际工作状态的接触分析模型。通过有限元分析
的结果，提出了密封面润滑的改进方案，并对现有的防尘密封装置的有效性进行了验证。密炼机防尘密封装置的检测技术有两种，
分别为压力测量和位置测量，两种技术手段可以让工艺参数更优化。
关键词 ： 密炼机 ；机械密封 ；有限元 ；接触 ；检测
中图分类号 ： TQ330.42 文章编号 ： 1009-797X(2019)13-0043-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.13.009

1 防尘密封装置 2 建模
经济性和产品加工中环保标准的要求越来越高， 有限元思想，通俗来说就是最小势能的原理加上
以及产品本身越来越高的质量要求，需要更好的密封 数值分析的近似计算。有限元方法的误差来自于三个
系统。密封系统不仅要求密封环具有更长的服务寿命， 方面 ：离散误差、单元误差、计算误差。离散误差来
同时减少油量的使用，废弃物的排放。如今，大部分 自于将完全连续的实体离散为有限个单元的实体，单
混炼胶是通过密炼机混合的。混炼胶包括了聚合物、 元误差来自于所假定的单元位移模式，计算误差来源
精细分散粉料填充物、炭黑、粉料、小分子化学品、 于数值计算的方法 [1] 。在实际工程中遇到的三维小变
加工促进剂、软化油。防尘密封装置阻止了这些液体、 形实体问题的情况下都能满足工程的精度需要，因此
微小分散物从密炼机中进入大气环境。 有限元分析成了解决实际问题的一种非常重要的方法。
密炼机防尘密封装置的工作原理分两个部分，第 ANSYS 是一款综合性的有限元分析软件，其在
一步是混炼室到密封面前面的环形间隙，在密封面前 高校和科研院所拥有很大的市场份额，是科研数值模
的位置，通过安装在侧板上的静环向环形间隙注入工 拟中非常重要的一种工具，已经得到了普遍的认可。
艺软化油，在转子与静环的相对转动下，工艺软化油 本文采用 ANSYS 软件的 APDL 语言进行程序化分析。
在环形间隙中形成不同速度的一层一层的油膜。这部 建模是有限元分析过程中最基础的环节，它占到了分
分油膜，一方面使混炼室内逸出的粉料流质化，另一 析工作 70% 的工作量。为了减少不必要的计算，笔者
方面液态的工艺软化油也使漏进来的混炼胶软化冷却， 对实际模型做了大量的简化，仅保留主要的尺寸和关
防止胶料的焦烧变硬加快环形间隙处的磨损和对后面 键的模型结构，图 1 为简化后的实体模型。图 2 为有
批次胶料的污染 ；第二步是动环和静环相对转动形成 限元模型，其中，实体模型采用 10 节点三维实体单元
的滑动面，通过安装在侧板上的静环向滑动面注入润 solid92，动环和静环的密封面为带摩擦系数的 8 节点
滑油，在动环与静环的相对转动下，润滑油在滑动面
形成非常薄的油膜，这部分油膜，一方面起到散热的 作者简介 ：佘海斌（1987-），男，硕士研究生，工程师，
机械工程专业，主要从事橡胶机械的设计开发及有限元方法的
作用，一方面起到润滑减小磨损的作用。同时少量的
应用工作。
粉料也随着润滑油流出，成糊状的流质。 收稿日期 ：2019-02-28

2019 第 45 卷 ·43·
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