ZZ2转子的三维造型与有限元结构分析

    自1916年Banbury发明了主要用于先进混炼加工的Banbury密炼机，时至今日，密炼机以其效率高、周期短，能力大和减轻劳动强度、改善劳动条件等优点，已成为橡胶工业中的主要混炼设备之一。

    混炼是一系列橡胶作业的第一步。它决定着后面诸多工序的功效，并对产品性能具有很大的影响。在混炼过程中，转子向胶料施加强烈的摩擦、挤压等作用，从而达到混炼的目的。因此，转子的结构及使用性能直接影响密炼机的工作性能、生产效率及胶料的质量。

    多年来，人们针对密炼机展开了各种研究，绝大部分是对转子的研究。ZZ2转子是益阳橡胶塑料机械集团有限公司开发的并申请了国家专利产品，正处于发展和完善的过程中。

    以往对转子进行强度、刚度分析时，大都使用变截面梁变形计算的初参数法求密炼机转子的变形。这种方法通过加载恒定不变外载荷，将转子变截面变化成等截面，然后通过材料力学方法计算出变形力与力矩，再对计算出近似的应力值进行核算。它忽视了转子凸棱螺旋面的存在，且密炼室内的受力复杂，因此误差很大。通过转子三维实体造型，利用有限元法，能很好的模拟出转子各部位受力情况，对转子的应力分布、位移变化、安全系数等情况进行计算，提高转子受力分析的准确性，给转子设计提供参考，提高设计效率。

1 ZZ2转子的三维实体造型

    ZZ2转子的棱顶圆展开如图1所示：

图1 ZZ2转子棱顶圆展开图

    (1)每一个转子上有两对长棱和两对短棱；长棱与短棱平行分布，一组长短、棱与另一组长、短棱相向布置。

    (2)长棱的螺旋角为α1，短棱的螺旋角为α2，短棱螺旋角与长棱螺旋角相等。

    (3)长棱不与转子端面相联，形成棱端流胶槽，其轴向宽度为δ，长棱在轴线投影长度为L1。

    (4)短棱处于旋转方向长棱的下游，短棱与转子端面相联，短棱轴线的投影长度为L3。

    (5)基圆半径为r，棱顶宽度为S。

    (6)转子的最大回转半径为R，转子长度为L。

    (7)转子迎胶面和背胶面圆周半径分别为R1、R2。

    (8)各个参数间存在以下关系：

    L/D=1.45士0.10；

    L1/L=0.5-0.7；

    δ/L=0.15-0.35；

    θ1=-2=30～40°；