Page 105 - 《橡塑技术与装备》2024年1期

测试与分析 李成宇 等·单螺杆挤出机喂料段螺旋沟槽衬套的流场分析

3.2 最优方案分析 数与物料对螺槽表面的摩擦因数差需保持在一定的范
极差的大小直接反映了该因素对挤出机喂料段流 围内，可以提高输送能力。在对螺旋沟槽宽度取值时
体域平均速度的影响大小，根据表 4 可已看出极差大 应关注螺旋沟槽的个数，应保证螺旋沟槽宽度与螺旋
小： A ＞ D ＞ C ＞ B，也就是说沟槽深度对流体域平 沟槽个数的乘积取值为衬套内壁周长的 1/3 左右。
均速度影响最大。
根据表 4 可知，L9 即沟槽深度为 8 mm，沟槽宽 参考文献 ：
[1] 吕柏源，郑晓斐，闵鹏峰 . 等 . 橡胶挤出机螺杆构型分析及其
度为 10 mm，沟槽个数为 12 个流体域平均速度和流
几何参数的确定 ( 上 )[J]. 橡塑技术与装备，2011,37(10):18-
体域单位面积流量最大。与上文单因素试验最优解沟 24.
槽深度为 8 mm，沟槽宽度为 12.5 mm，沟槽个数为 [2] 艾罡 . Φ90 机筒销钉式冷喂料橡胶挤出机的设计 [J]. 橡塑技术
与装备，2020,46(01):32-36.
12 个，进行对比发现上文最优解的流体域平均速度更
[3] 吕贤滨，巩家伟，范之海 . 等 . 喂料方法与喂料量对挤出机生
大，因此在设计 Ф150 单螺杆挤出机制备再生胶螺旋
产能力的影响 [J]. 橡胶工业，2011,58(08):499-501.
沟槽时选择沟槽深度为 8 mm，沟槽宽度为 12.5 mm， [4] 范之海，宋广军，吕贤滨 . 等 . 橡胶冷喂料挤出机螺杆结构几
沟槽个数为 12 个。 何参数分析与选择 [J]. 橡塑技术与装备，2011,37(01):5-11.
[5] 蒋欣 . 单螺杆挤出机螺杆的设计与改进 [J]. 橡塑技术与装备，
2016,42(20):72-74+78.
4 结论 [6] 吕炜帅，刘红彬 . 挤出机喂料段动态流场分析 [J]. 轮胎工业，
采用 FLUENT 软件，对 Ф150 单螺杆挤出机喂料 2015,35(01):50-56.
[7] 刘彦昌，于芳，马冲 . 等 . 冷喂料橡胶挤出机的喂料行为 [J].
段螺旋沟槽衬套三维流场进行模拟，可得出以下结论：
高分子材料科学与工程，2020,36(10):103-108.
（1）螺旋沟槽深度对喂料段的物料输送速率影响 [8] 贾明印，余斌，张勇 . 等 . 沟槽机筒单螺杆挤出机挤出特性的
较大，随着喂料段衬套螺旋沟槽深度的增加，流场内 研究 [J]. 塑料工业，2015,43(05):31-34.
[9] 张惠敏，周桂莲 . 可提高挤出产量的沟槽加料段 [J]. 上海塑料，
流体平均流动速度先上升后下降，及输送速率先上升
2004(02):28-31
后下降。螺旋沟槽深度取值应取决于衬套的直径与厚 [10] 钱欣，许王定，金杨福．POLYFLOW 基础及其在塑料加工中
度，在一定范围内尽可能选取更大的螺旋沟槽深度， 的应用 [M]. 北京 : 化学工业出版社，2010.
[11] 刘浩 .ANSYS15.0 有限元分析从入门到精通 [M]. 北京 : 机械
以增大物料对机筒内壁的摩擦因数与物料对螺槽表面
工业出版社，2014.
的摩擦因数差，但同时也要保证沟槽的自洁性。 [12] Xu B.P.,He L.,Wang M.G.,et al Numerical Simulation
（2）挤出机喂料段中，随着喂料段螺旋沟槽宽度 of Chaotic Mixing in Single Screw Extruders with
Dif ferent Baf fle Heights[J]. International Polymer
的增加或沟槽数量的增加，流场内流体平均流动速度
Processing,2016,31(1).
都是呈现出先上升后下降的趋势，同时输送速率随之
[13] 吕炜帅 . 橡胶挤出机喂料装置有限元分析与优化 [J]. 轻工科技，
先上升后下降。这都体现在物料对机筒内壁的摩擦因 2019,35(05):42-43+47.

Flow field analysis of spiral groove liner in the feeding section of a
single screw extruder

1
1
2*
Li Chengyu , Lv Xiaolong , Lv Boyuan , Tang Min 1
(1.College of Electromechanical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao
266000, Shandong, China;
2.Chinesisch-Deutsche Technische Fakultat, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266000,
Shandong, China)
Abstract: Solidworks 3D modeling software is used to establish a solid model of the feeding section groove
liner, and ANSYS/FLUENT is used for finite element flow field analysis. This article analyzes the effects of groove
depth, groove width, and number of grooves on the solid conveying rate of the rubber material during the
preparation of recycled rubber using a single screw extruder. This article also optimized parameters such as

年
2024 第 50 卷 ·51·