高分子产品批次制造成型技术创新研究进展

依据聚合物加工产业对加工过程低耗、高效和环保的重大发展需求,提出基于体积拉伸流变的高分子材料塑化输运方法,并成功研制了叶片塑化输运装置。在叶片塑化输运方法和装置的研究工作基础上,进一步提出偏心转子塑化输运方法和装置。着重讨论体积拉伸流变支配的偏心转子塑化输运装置的基本结构、工作原理和技术特征,并进一步探讨该技术在高分子产品批次制造成型加工上的应用优势。研究结果表明:与传统螺杆塑化输运技术相比,偏心转子体积拉伸流变塑化输运技术具有物料适应性强、加工能耗低、混合混炼效果好等技术特点,两种基于体积拉伸流变的新型高分子产品批次制造成型方法与设备分别从不同的角度对传统产品批次制造技术进行了创新和发展,具有缩短注射成型周期、减小注射充模阻力、减少分子链降解和提升高分子复合材料的分散混合效果等显著优势。     

技术文摘专栏

差速双螺杆挤出机流场分析 【摘要】：应用Polyflow软件对差速双螺杆挤出机螺槽内流动进行了模拟分析。差速比增大使轴向混合效果增强（体现在剪切速率、拉伸速率以及混合指数的平均值增大）．横断面内剪切速率和拉伸速率变化范围减小。     

地面驱动螺杆泵抽油杆旋转效应的研究

为了探寻抽油杆旋转效应对偏心环空中流体流动规律的影响,利用激光粒子测速技术(PIV)测试了抽油杆不同转速状态下偏心环空中流体的流场,使用差压变送器测量了在不同排量、不同抽油杆旋转速度条件下,偏心环空的流体压降.测试结果表明,当流量恒定时,偏心环空中聚合物溶液的轴向速度和径向速度随着抽油杆转速的增加而增大.模拟地面驱动螺杆泵采油中,随着抽油杆转速的增加,聚合物溶液的压力梯度先减小后增大,当抽油杆转速为17.5r/min时,其压力梯度最小.     

聚合物电磁动态塑化挤出机螺杆轴向振动特性分析

建立了电磁动态塑化挤出机螺杆轴向振动的动力学模型,并确定其激励,通过模型求解,揭示出聚合物电磁动态塑化挤出机螺杆轴向振动的规律性,为控制系统的优化设计和挤出机的动态设计提供了理论依据。     

单盘转子碰摩条件分析

通过对单盘转子系统碰摩运动规律的理论分析和计算仿真,得出了转子初次碰摩转速的解析表达式;并对阻尼、偏心距和间隙对转子碰摩转速的影响进行了讨论分析.当转子的偏心距与间隙的比值大于1时,碰摩转速随偏心距的增大或间隙的减小而降低;随阻尼的增大而提高.当转子的偏心距与间隙的比值小于1时,碰摩转速随其比值变化规律是先增大,当达到最大值后又减小,且随阻尼的增大而减小.     

主要误差因素对RV减速器的传动特性影响研究

采用SolidWorks对RV减速器建立含有给定误差的参数化模型,然后导入ADAMS中,使用宏程序批量建立动力学模型并仿真分析,将输出的转速与转角数据导入Matlab中,数据处理后,计算传动误差并用输出转速的方差来衡量转速波动值的大小。仿真结果表明,在给定误差值改变量相同的情况下,减小针齿半径和增大正等距修形量,转速波动值明显增大;增大负等距和负移距修形量时,转速波动值会有所减小;减小针齿半径和增大正等距修形量的值,传动误差会明显增大,增大针轮偏心值对传动误差影响不大。     

球笼式等速万向节轴向间隙形成的周向间隙分析

运用空间几何学原理研究了球笼式等速万向节轴向间隙形成周向间隙的条件并推导了任意摆角和转角下轴向间隙与周向间隙的关系式,使用Matlab软件分析了周向间隙随轴向间隙的变化率,及此变化率随摆角和转角的变化规律。研究表明:增大球笼式等速万向节的摆角可有效减小由轴向间隙形成的周向间隙,摆角超过20°时,由轴向间隙形成的周向间隙为零,由轴向间隙形成的周向间隙的6次波动是造成万向节转动时内部各零件窜动与冲击以及使用寿命降低的重要原因。     

CFRP/Ti叠层材料超声辅助螺旋铣孔的轴向力研究

针对CFRP/Ti叠层材料在一体化制孔过程中轴向力过大而引起的分层损伤和出口毛刺等制孔问题,从降低叠层制孔轴向力的角度出发,采用螺旋铣孔的方式,结合超声辅助加工技术应用于CFRP/Ti叠层材料叠层制孔。设计系列加工试验,对比研究了有无超声辅助条件下叠层材料螺旋铣孔的轴向力,以及主轴转速、螺距、切向每齿进给量、偏心距和振幅对轴向力的影响规律,并初步得到工艺参数优化结论。结果表明,在超声辅助条件下CFRP/Ti叠层材料螺旋铣孔的轴向力明显减小。其他工艺参数对轴向力的影响程度大小顺序为偏心距>螺距>切向每齿进给量>振幅>主轴转速。     

某型号飞机伺服作动器中O形圈的有限元分析

建立某飞机作动器橡胶O形圈的二维轴对称模型,借助于大型有限元软件ANSYS,分析油压、内径拉伸率、压缩率和O形圈两侧油压差对O形圈密封性能的影响。结果表明:O形圈最大接触应力随着内径拉伸率的增大而减小,随着压缩率的增大而增大;最大Von Mises应力大小是由油压差决定的,最大接触应力是由O形圈的内侧应力决定的。     

湿式离合器流场与作用力模型试验研究

轴向和周向作用力影响湿式离合器宽速域范围工作性能。针对湿式离合器对偶片间带排转矩与轴向力演变问题,根据湿式离合器简化结构,开发湿式离合器模型流场可视化与受力测试试验装置。通过试验测试分析流场演变过程,得到对偶片间带排转矩与轴向力参数影响规律。结果表明,流场包括全液相流和气液分层流两种基本流型,在纯液相和纯气相区之间可形成一个稳定的边界。随着转速的增大、流量的减小和间隙的增加,对偶片间流场中的油液体积分数减小,两相边界向内侧移动。流量和间隙对带排转矩的拐点有显著影响,减小流量和增大间隙都可降低拐点对应的转速。随着转速增大、流量减小和间隙增加,对偶片间轴向力呈现下降趋势。在带排转矩拐点附近,轴向力的作用方向发生改变,且最终轴向力几乎减小到零。     

偏心距在偏心抛光中对去除速率均匀性的影响

从相对运动的角度出发,首先分析了在固结磨料抛光中工具与工件的相对运动轨迹.而后从纯机械去除的角度出发,利用有限元的思想,建立了工件去除速率的数学模型,并分析了偏心距对工件去除速率均匀性的影响规律.结果表明:在偏心距一定时,如果工件外圈有一部分和抛光垫内圈或者外圈相交,那么工件的去除速率沿半径方向的变化为:先增大后急剧减小;如果全部工件完全与抛光垫接触,那么工件的去除速率沿半径方向的变化趋势为不断增大,而且先增大较快,后趋于平缓.在偏心距变化时,当工件完全位于抛光垫上时,随着偏心距的增大,工件上各个半径处的去除速率有明显增大的趋势.     

400Hz高速磁力泵永磁联轴器磁场特性分析

鉴于包含运动边界磁场难处理的问题,为精确获得内外磁转子同步旋转隔离套静止其中时的磁场特性,应用Maxwell软件基于时步有限元法对400Hz高速磁力泵永磁联轴器进行了二维有限元瞬态计算。分析了稳态转速下的磁场分布特性,得到了不同转速及磁转角下的磁力线和涡流密度分布,给出了转矩和涡流损耗随转速、磁转角变化的关系。结果表明,内外轴式永磁联轴器输出转矩基本恒定,当转速为7800r/min,磁转角为7.5°时的波动幅值仅为平均值的0.81%;转矩不随转速变化,而随磁转角基本呈正弦变化。涡流损耗随转速增大而增大,随磁转角增大而减小;磁转角7.5°时,n=7800r/min涡流损耗为n=750r/min涡流损耗的108倍。由于隔离套涡流损耗产生的附加磁场的作用,内外磁转子气隙不同半径处的磁感应强度有所差别;相同磁转角下,R=38.1mm处周向磁密幅值均大于R=36.55mm处,且其周向磁密向磁转子转动方向偏移,而R=37.4mm处的周向磁密向磁转子转动的反向偏移。     

新型钢板桩液力自旋式喷嘴设计及流场分析

针对钢板桩遇密实土层难以沉桩的问题,设计了一种新型液力自旋式喷嘴结构。基于流体力学理论,利用Fluent软件,通过改变斜射流口的偏心距、斜射流口与水平面的夹角等结构参数,得到了该喷嘴内腔的压力、流速及旋转体转矩的变化规律。结果表明:随着偏心距的增大,旋转体转矩增大;斜射流口的出口平均流速在小偏心距变化微小,在大偏心距逐渐减小;随着水平夹角的增大,旋转体转矩减小;斜射流口的出口平均流速随着水平夹角的增大先增大后减小,且随着偏心距的增大其峰值点逐渐后移。     

正交车铣瞬时切削面积的建模与分析

通过对正交车铣运动学的分析建立了偏心正交车铣过程中的圆周刃切削深度、圆周刃切削厚度、端面刃切削深度和端面刃切削厚度的最大值表达式。运用所建立的数学模型,通过对切屑形成模型的研究建立了正交车铣瞬时切削面积的数学模型。应用正交试验法研究了正交车铣切削参数(切削深度、铣刀齿数、铣刀转速、偏心量和轴向进给量)对瞬时切削面积的影响规律:铣刀齿数影响最大,依次为切削深度、轴向进给量、铣刀转速和偏心量和运用极差分析探讨了以上五个切削参数对最大瞬时切削面积的影响趋势,最大瞬时切削面积随铣刀转速、偏心量和刀具齿数的增加而减小,随切削深度、轴向进给量的增大而增大。     

RV传动压力角的影响因素及变化规律研究

根据摆线轮与针轮的相对运动关系,导出摆线轮齿廓方程及RV传动压力角的计算公式,运用Matlab编程,仿真分析偏心距、针齿分布圆半径、针齿半径等设计参数及等距修形量、移距修形量、转角修形量等修形参数对压力角的影响规律。结果表明：RV传动同时参与啮合的齿号、单齿啮合压力角及多齿啮合平均压力角均呈周期性变化;压力角随偏心距的增大而减小,随针齿分布圆半径的增大而增大,偏心距对压力角的影响程度大于针齿分布圆半径;针齿半径、等距修形量和移距修形量对压力角影响微小,转角修形量对压力角无影响。研究结果为RV传动的参数优化及传力性能改善提供了理论依据。     

电动涡旋压缩机动涡盘的轴向平衡问题研究

现有电动涡旋压缩机的动涡盘沿主轴轴线方向受到轴向气体力和轴向平衡力作用,而轴向平衡力由于电动涡旋压缩机经常在变转速工况条件下运行而频繁变化,导致动涡旋盘轴向受力的不稳定性,进而影响压缩机性能。针对这一问题,利用FLUENT滑移网格技术,模拟了平衡块在不同转速下对背压腔内润滑油搅动的瞬态过程,得到了润滑油的速度云图和流线图,并发现平衡块搅动会引起轴向平衡力周期性波动,且随转速的增大,轴向平衡力幅度增大,而平均轴向平衡力减小。最后结合轴向平衡力与轴向气体力随主轴转角的变化规律,提出了变相位协调叠加轴向力的优化设计方法,计算发现该方法可使轴向平衡力振幅减小,动涡盘运行更加平稳,可为电动涡旋压缩机设计提供依据。     

轴向倾斜式周向槽处理机匣对压缩机的扩稳效果研究

针对某亚音速轴流压缩机转子进行周向槽处理机匣的数值模拟.相对于原始的径向式处理机匣,周向槽前倾63.4°,可以在更低的效率损失情况下获得更大的稳定裕度.流场分析表明:周向槽轴向前倾改变了槽内的气流流动结构,减小了流动损失,降低了槽的径向输运能力,增加了周向输运能力,扩稳效果更好.     

带导流筒连续式搅拌槽固液混合特性的CFD研究

利用CFD方法对带导流筒连续式搅拌槽内的固液混合特性进行数值模拟,考察了导流筒位置、长度和直径,进料口的轴向位置和径向位置对浓度标准差(σ)、混合时间(T)、单位体积搅拌功率(P_r)和湍动能(k)的影响。结果表明:随着导流筒位置的升高,σ逐渐减小,T先增大后减小,P_r和k减小;随着导流筒高度的增加,σ和T先减小后增大,P_r和k减小;随着导流筒直径的增大,σ逐渐减小,T增大,P_r和k增大。随着进料口距液面距离的增大,σ先减小后增大,T减小,P_r和k减小;随着进料口距搅拌轴中心距离的增大,σ增大,T先增大后减小,P_r和k减小。σ和T越小,P_r和k越大,混合越均匀。综合考虑各因素,导流筒位置为15 mm,筒高比为0.333,筒径比为0.567-0.6,进料口的轴向和径向距离分别为50mm和15 mm时,固液混合性能最好。     

螺杆泵腔室内流场的数值模拟研究

在SolidWorks软件中建立了螺杆泵定子与转子模型,并成功地进行装配,运用Fluent提供的UDF功能建立描述螺杆泵转子运动的动网格;运用Fluent求解器对螺杆泵腔室内的非定常流动进行数值模拟,得到流场的速度分布、压力分布和应力场;分析流体粘度、转子转速以及螺杆泵偏心距对流场的影响。计算结果表明:当转子要离开定子的两端面时,泵内流场总会出现十分明显的涡流;粘度仅影响速度、压力和应力数值的大小,而对分布规律的影响不大;转子转速对速度分布影响比较大,流场速度随转子转速的增大而增大;此外,偏心距对流场有较大的影响,且偏心距越大流场参数变化幅度越大,这表明偏心距对螺杆泵的稳定性影响很大。     

液固两相流中内螺旋胶囊机器人运行特性研究

目前国内外对肠道机器人的研究都是针对单相液体流环境,而肠液中实际存在食物残渣,肠道环境应为液固两相混合流体。采用计算流体力学方法计算了在液固两相混合流体中,内螺旋胶囊机器人轴向推进力、周向阻力矩和管道内壁所受最大压力等运行性能指标,并进行了实验验证。结果表明:在液固两相流中,机器人轴向推进力和周向阻力矩基本都随着固相颗粒尺寸和质量分数的增大而减小,而管道内壁所受最大压力随之增大;在液固两相流环境中机器人运行性能指标均低于单相液体流环境。实验证明在液体管道环境中,加入固相颗粒将降低内螺旋胶囊机器人运行性能。