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大型平板硫化機(jī)是輸送帶、傳動(dòng)帶等制品硫化廣泛采用的設(shè)備。硫化是橡膠制品生產(chǎn)的最后也是最重要的一道工序，硫化過(guò)程控制直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、能源消耗和生產(chǎn)效率等的改善。時(shí)間、溫度和壓力是硫化工藝過(guò)程中的三要素，時(shí)間和壓力能夠精確控制，但溫度精確控制卻很難，而熱板的溫度場(chǎng)分布狀態(tài)與制品的硫化質(zhì)量和生產(chǎn)效率密切相關(guān)。
本研究通過(guò)Pro/E軟件中的Mechanical模塊，對(duì)平板硫化機(jī)熱板進(jìn)行溫度場(chǎng)有限元分析，從而獲得合理的熱板結(jié)構(gòu)，以期為解決橡膠制品硫化質(zhì)量問(wèn)題提供參考。
本研究熱板為電加熱板，由熱板及電熱器等組成，如圖所示。電熱板在熱板內(nèi)有一排等距橫向孔道，以便裝入管形電阻加熱器，為了安全，接電線部分裝有罩蓋。這種電熱平板使用較方便，也可達(dá)到較高的溫度，適用于無(wú)熱源的地方。
本研究采用Pro/E 5.0軟件建立CAD實(shí)體模型，加熱孔間距相同，均為70 mm。
由于熱輻射分析是高度非線性的，會(huì)造成計(jì)算量成倍增大，從而降低求解效率，因此在邊界處忽略了輻射換熱的影響，只考慮對(duì)流換熱邊界條件(已知條件如下)。
對(duì)所有孔道施加均勻穩(wěn)態(tài)的熱載荷((5 kW)，設(shè)定四周邊界條件：體表溫度為均勻穩(wěn)態(tài)(20℃)，對(duì)流換熱為均勻變化5 W (m2/K)，上下邊界條件：體表溫度為均勻穩(wěn)態(tài)(25℃)，對(duì)流換熱為均勻變化0.4 W (m2/K)，設(shè)定材料為鋼。
熱板的不均勻溫度場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致制品硫化強(qiáng)度不均勻叫，為獲得更加合理的熱板和膠料溫度場(chǎng)分布，對(duì)熱板孔間距進(jìn)行優(yōu)化。由于熱板中央易產(chǎn)生熱量積聚，因此增大中間部分孔間距，從左到右各孔編號(hào)依次為1-12。
空間變化采用坐標(biāo)函數(shù)表示：定義函數(shù)SpatialFunc 1，定義變量符號(hào)為：Y0，Y為300,600, 900和1200mm時(shí)，相應(yīng)熱載荷分別為1. 0，0. 7，0. 4，0. 7和1.0kW。
前處理完畢后，系統(tǒng)檢查邊界條件的有效性，驗(yàn)證通過(guò)后進(jìn)行有限元計(jì)算。
對(duì)比溫度場(chǎng)分析結(jié)果后，可進(jìn)一步通過(guò)點(diǎn)查詢功能查看膠料的溫度分布狀況。熱板結(jié)構(gòu)優(yōu)化前，熱板最高和最低溫度分別為177和154℃，膠料最高和最低溫度分別為177和164℃；熱板結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，熱板最高和最低溫度分別為296和270℃，膠料最高和最低溫度分別為292和286℃。膠料溫差由優(yōu)化前的13℃降為6 0℃。
由此可見(jiàn)，增大中間部分孔間距有利于膠料溫度場(chǎng)均勻分布。
本研究通過(guò)對(duì)平板硫化機(jī)熱板溫度場(chǎng)進(jìn)行有限元分析得出結(jié)論：由于熱板中央易產(chǎn)生熱量積聚，因此中間部分孔間距應(yīng)比兩側(cè)位置大一些。本研究闡述了利用Pro/E軟件對(duì)平板硫化機(jī)熱板進(jìn)行有限元分析的基本步驟，為此類機(jī)械產(chǎn)品的分析計(jì)算提供了一種可行的解決方案，對(duì)解決制品硫化質(zhì)量問(wèn)題具有參考意義。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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