浅谈真空练泥机的模块化建模
长期以来,关于练泥机挤出部分的理论研究较少,大部分是定性分析,无法从本质上解决泥料挤出质量差,挤出效率低,混合不均匀等问题[1]。由于泥料既非流体又非弹性体,其运动并不服从内摩擦定律和胡克定律。它兼具流体和弹性体的双重属性,跟一般聚合物性质不同,所以适用于聚合物挤出的双螺杆挤出机不一定适合泥料的挤出。例如在进行运动情况模拟时,聚合物挤出机一般假设“机筒旋转,螺杆静止”,而泥料挤出机则假设为“螺杆旋转,机筒静止”。一般塑料聚合物挤出机螺杆的螺槽深度较浅,而泥料挤出机相对较深等。正是因为泥料挤出机结构相对复杂,有没有很好的改进方法,导致几十年来练泥机设备更新缓慢,考虑利用模块化设计的方法来优化其结构,降低制造成本,缩短新产品上市周期,提高生产效率和改善泥料质量。
模块是指成上一层系统的、可替换或变型的单元,这些单元具有独立功能和标准接口。一般可分为通用模块,专用模块和基本模块。产品模块化设计是一种基于模块的配置设计或变型设计方法,它对产品中相同和相似模块进行识别、分类、规范并建立通用模块,在此基础上对通用模块组合和变型,设计出能够低成本、快速满足用户的个性化需求的定制产品。对模块化设计而言,模块化产品建模具有特别重要的意义。模块化产品建模是标准化和规范化的结果,是实现产品资源重用的基础,实现产品配置设计和变型设计的关键。模块化建模是指在全面分析和研究客户(包括潜在客户)需求的基础上,根据模块划分结果,开发设计面向模块及基于模块的各种标准变型的主模型、由这些模块组成的上层系统的主结构以及描述上层系统构成情况的主文档。针对真空练泥设备长期以来性能和结构优化甚少的局面,提出结合模块化建模思想对练泥设备进行改造的设想。
双轴式真空练泥机由加料装置、出料装置、真空室和传动装置等组成。工作原理:电动机l通过传动装置带动上铰刀轴和下铰刀轴转动,两根轴上均装有螺旋绞刀,泥料从加料口加入,先被不连续螺旋绞刀搅拌和输送,然后在连续螺旋绞刀的挤压下通过筛板进入真空室。设置筛板的目的是把泥料切成细小的泥条,以便有效地抽走泥料中的空气。在真空室内,泥料中的空气被抽走,接着泥料进入练泥机的出泥部分。泥料在连续螺旋绞刀轴11的输送和挤压下经机头和机嘴挤出,切断后即成为具有一定截面形状和大小的泥段,这些泥段直接作为陶瓷拉坯的坯料。
根据练泥机的结构特点可以将其分为动力模块,传送模块,真空模块,壳体模块。其中动力模块主要由电动机、齿轮箱组成;传送模块由铰刀轴、挡泥板、筛板、机头、机嘴组成;真空模块主要有真空管道、真空照明灯、真空表、真空室组成;壳体模块主要有机筒、支撑架组成。根据顾新建提出的机电产品模块化设计的“Y”模型的产品模块建模流程,所示是机电产品模块建模流程图,企业可以根据需要选择部分步骤展开模块化设计,真空练泥机属于已有产品,只需要考虑已有产品模块化开发过程即可。我们假设选择模块化建模过程的标准模块设计和模块接口定义作为研究对象,对模块几何形状分析和参数分析进行初步探讨。
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