林广义，吕宁宁，艾冲冲

（1.青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061；2.山东省高分子材料先进制造重点实验室，山东 青岛 266061）

在高分子材料加工行业中，密炼机是应用最为广泛的间歇式混炼设备。由于传统密炼机存在功率消耗高和体积庞大等缺陷，因此需要改进密炼机的结构，以减小体积和降低能耗，而电磁动态技术在密炼机上的应用为解决此问题提供了新途径[1-3]。电磁动态技术利用能量转化的原理将电磁场引起的振动场引入聚合物加工成型的全过程，引起高分子材料相变、填料聚集态变化、高分子产生自补强等一系列新的物理化学作用，从而增强胶料混炼效果并降低混炼能耗[4-5]。

转子是密炼机的核心部件，其结构领域的研究不断扩展和深入[6-9]。本工作设计密炼机四棱异步剪切型转子，建立在电磁振动条件下转子的三维数学模型，并运用专业流体软件Polyflow动态模拟转子流场，分析在电磁振动条件下转子流场各参数的变化规律。

1 模型设计

1.1 转子设计

本次设计的密炼机容量为3 L，四棱异步剪切型转子速比为3∶2，转子一端加上周期性的轴向振动（通过电磁激振器实现），振动频率在0～10.8 Hz之间。该转子由电磁绕组装置、转动和振动部件、运动部件的轴向电磁支承以及与运动部件构成物料工作容积的固定部件组成，具有吃料能力和适应性强、排胶速度快、破胶性能好、填料分散和胶料混炼均匀等特点[10-12]。

转子结构如图1所示。

图1 转子结构示意Fig.1 Rotor structure

1.2 电磁振动的驱动方式

电磁动态密炼机的创新点是将电磁振动引入胶料的混炼过程，在转子轴端加上电磁激振器，使其能够在轴向进行微小的来回转动。……