埃因霍温科技大学分析聚合物挤出过程中齿轮泵的性能 以减少生产材料用量

在生产轮胎的过程中，需要使用齿轮泵进行挤出来保持低温。如果温度过高，材料性质会发生变化，如变得僵硬，缺乏流动性，从而堵塞泵体。据国外媒体报道，埃因霍温理工大学的博士生Vincent de Bie开发了一种数字模拟方法，以进一步了解和预测流体属性的影响。这使得通过计算机测试这一制造过程更加容易，并减少了制造气密轮胎所需的材料量。

(来源:埃因霍温理工大学)

挤压是一种大规模生产过程，用于食品、混凝土、金属和聚合物。在片材挤出过程中，通常挤出高长径比的带材，可用于生产汽车轮胎。

有时在挤压系统中增加一个外部齿轮泵来提高泵送能力。使用这种泵的缺点是它的输出经常波动。用有限元法对处理高粘度流体的外啮合齿轮泵进行了数值研究。结果表明，除齿轮几何形状外，流体性质对泵的输出也有很大影响。

泵输出的波动。

在外部齿轮泵中，齿轮的分离产生真空，从而将流体吸入该空间。当齿间容积被泵壳封闭时，流体被截留在其中并被输送到齿轮的另一侧。由于齿轮的重叠，流体被推入外部齿轮泵。流体通常被推过狭窄的模具，因此在出口处经常观察到高压。许多研究表明泵输出波动。

这种所谓的波纹主要是齿轮几何形状的结果，其频率与齿轮的齿数有关。显然，输出中有波纹是不理想的，这会导致挤压过程中尺寸不一致。一些研究试图用数字来预测涟漪。然而，大多数研究考虑牛顿流体和湍流。在聚合物挤出过程中，通常是层流，流体的性质取决于变形速率、压力和/或温度。

De Bie的研究目标是模拟外啮合齿轮泵高粘度流体的流动。它使用有限元方法来开发一个可以改变流体模型的数值模拟。研究小组想知道流体性质对波纹和泵效率的影响，因此研究了流体性质中变形率、压力和温度依赖性的影响。

为了将这种模拟应用于汽车工业，甚至模拟了橡胶的反应过程，即硫化过程。现在，在橡胶挤出过程中可以观察到局部(预硫化)。对于这些固化流体，在泵中的停留时间应尽可能缩短。因此，停留时间也可以通过对流方程或颗粒追踪来追踪。

触点的定期释放

研究人员通过二维数值模拟发现，当外啮合齿轮泵转速较低，流体粘性较差，且存在较高的压差时，泵的效率会降低。此外，在外部齿轮泵的入口通道中观察到具有高停留时间的意外区域。

然而，由于泵的轴向间隙通常很窄，通过增加第三维度获得的额外信息是有限的。如果将一个齿轮的转速作为未知数添加到模拟中，则本项目中研究的大多数粘性流体都可以观察到周期性接触释放。对两种三元乙丙橡胶(EPDM)的对比实验结果表明，剪切速率、温度和压力的依赖性对获得满意的实验结果至关重要。

通过这项研究，De Bie进一步了解流体性质如何影响外啮合齿轮泵的输出。未来几年，目前的数值模拟在产量预测和计算时间方面都会有所改进。这需要验证各种材料，以确定哪种流体、当前模拟的充分性以及何时需要扩展。在生产轮胎的过程中，需要使用齿轮泵进行挤出来保持低温。如果温度过高，材料性质会发生变化，如变得僵硬，缺乏流动性，从而堵塞泵体。据外媒报道，埃因霍温理工大学博士生文森特·德·比(Vincent de Bie)开发……开发了数字模拟方法，以进一步了解和预测流体性质的影响。这使得通过计算机测试这一制造过程更加容易，并减少了制造气密轮胎所需的材料量。

(来源:埃因霍温理工大学)

挤压是一种大规模生产过程，用于食品、混凝土、金属和聚合物。在片材挤出过程中，通常挤出高长径比的带材，可用于生产汽车轮胎。

有时在挤压系统中增加一个外部齿轮泵来提高泵送能力。使用这种泵的缺点是它的输出经常波动。用有限元法对处理高粘度流体的外啮合齿轮泵进行了数值研究。结果表明，除齿轮几何形状外，流体性质对泵的输出也有很大影响。

泵输出的波动。

在外部齿轮泵中，齿轮的分离产生真空，从而将流体吸入该空间。当齿间容积被泵壳封闭时，流体被截留在其中并被输送到齿轮的另一侧。由于齿轮的重叠，流体被推入外部齿轮泵。流体通常被推过狭窄的模具，因此在出口处经常观察到高压。许多研究表明泵输出波动。

这种所谓的波纹主要是齿轮几何形状的结果，其频率与齿轮的齿数有关。显然，输出中有波纹是不理想的，这会导致挤压过程中尺寸不一致。一些研究试图用数字来预测涟漪。然而，大多数研究考虑牛顿流体和湍流。在聚合物挤出过程中，通常是层流，流体的性质取决于变形速率、压力和/或温度。

De Bie的研究目标是模拟外啮合齿轮泵高粘度流体的流动。它使用有限元方法来开发一个可以改变流体模型的数值模拟。研究小组想知道流体性质对波纹和泵效率的影响，因此研究了流体性质中变形率、压力和温度依赖性的影响。

为了将这种模拟应用于汽车工业，甚至模拟了橡胶的反应过程，即硫化过程。现在，在橡胶挤出过程中可以观察到局部(预硫化)。对于这些固化流体，在泵中的停留时间应尽可能缩短。因此，停留时间也可以通过对流方程或颗粒追踪来追踪。

触点的定期释放

研究人员通过二维数值模拟发现，当外啮合齿轮泵转速较低，流体粘性较差，且存在较高的压差时，泵的效率会降低。此外，在外部齿轮泵的入口通道中观察到具有高停留时间的意外区域。

然而，由于泵的轴向间隙通常很窄，通过增加第三维度获得的额外信息是有限的。如果将一个齿轮的转速作为未知数添加到模拟中，则本项目中研究的大多数粘性流体都可以观察到周期性接触释放。对两种三元乙丙橡胶(EPDM)的对比实验结果表明，剪切速率、温度和压力的依赖性对获得满意的实验结果至关重要。

通过这项研究，De Bie进一步了解流体性质如何影响外啮合齿轮泵的输出。未来几年，目前的数值模拟在产量预测和计算时间方面都会有所改进。这需要验证各种材料，以确定哪种流体、当前模拟的充分性以及何时需要扩展。

标签：发现

汽车资讯热门资讯