随着橡塑制品工业的快速发展,对实验用炼胶机械的要求越来越高。相对于其它炼胶设备,开炼机更适合低温炼胶,且具有炼胶质量高、可长时间炼胶等特点,是高校、科研机构以及工厂等调试橡塑材料配方和科学研究必不可少的实验设备。目前国产实验用开炼机自动化水平低、安全性能差、定比传动致使单机适用范围小,无法满足橡胶及塑料产品多样化的研发需求。而国外研制的高水平、高自动化实验用开炼机价格昂贵。针对国产实验机存在的普遍问题,本文研制了一款自动化水平高、安全性能好、单机适用范围广的实验用小型开炼机。主要研究内容如下:1.对开炼机的炼胶机理进行分析。主要对开炼机的工作条件、开炼机辊筒的横压力以及开炼机炼胶质量的影响因素等进行分析,并建立相应的数学模型,为实验用开炼机的整体结构设计提供理论依据。2.研制一台实验用小型开炼机的实验样机。该样机主要由独立双驱动系统、辊距调节系统、安全保护系统、辊筒加热系统组成,其辊筒表面硬度超高,适用范围广,且具有双辊无级变速、自动调距以及辊筒快速分离等功能,提高了自动化和操作安全性水平。3.应用ANSYS Workbench有限元软件对实验用开炼机的关键部件进行静力学仿真分析。通过仿真结果了解辊筒和前后立柱的变形及应力分布情况,从而指导关键部件的设计,并对辊筒弯曲变形较大的情况提出一种修正方案。4.应用ANSYS Workbench有限元软件对辊筒的新型加热方式进行稳态热仿真分析。经过单段式和三段式电阻加热管加热效果对比分析,选择辊筒合理的加热方式。5.应用实验样机做辊筒表面温度对比实验和炼胶实验。经过辊筒表面对比实验,验证了三段式电阻加热管加热效果优于单段式电阻加热管;通过PVC塑炼实验,验证了该实验样机能够用于橡胶及塑料的混炼工艺;通过扭矩实验,验证了对开炼机理论分析的正确性。本文研制的实验用小型开炼机具有较高的自动化和安全性性能,为开发新的橡胶和塑料产品配方及科学研究提供了一种较高性价比的炼胶实验设备。