密炼机主要用于橡胶或其他合成树脂的塑炼和混炼,橡胶混炼时,控制混炼温度和压力,电机带动一对转子作圆周旋转运动,不断地对物料进行剪切、拉伸和挤压。根据江苏荣晟机电科技有限公司的要求,本课题对橡胶密炼机进行设计。通过对市场上现有密炼机的参考和学习,结合行业设计准则,确定转子、密炼室、传动装置、加料压料装置、卸料锁紧装置、底座、温控系统、液压系统和电气控制系统等设计方案。在转子的设计中,运用有限元数值模拟方法,对其进行深度优化设计,就转子长短棱棱长比和短棱螺旋角对混炼效果的影响、转子结构强度和转子冷却情况进行研究,以提高转子的混炼效果和结构性能,主要研究内容如下:(1)运用ANSYS,通过数值模拟手段,对不同构型的转子进行混炼流场仿真,通过对比分析流场中的压力场和速度矢量场,得到最佳的转子构型参数。最终确定转子长短棱棱长比为2.5:1和转子短棱螺旋角为45°,这种结构的转子具有最好的混炼效果;(2)在行业设计准则和企业要求的基础上,制定密炼机的设计技术参数,运用Solidworks完成橡胶密炼机转子、密炼室、传动装置、装料压料装置、卸料锁紧装置、底座、液压站和整机的三维建模,同时对液压系统和温度控制系统进行了设计,使各结构和系统满足相关要求;(3)运用ANSYS,通过数值模拟,对转子进行静力仿真和温度场仿真,验证转子结构的可行性,经过仿真分析,转子满足要求;(4)运用SIMATIC S7-200PLC对橡胶密炼机的控制系统进行编程与仿真,最终实现整个工作流程的全自动控制。