高剪切式單螺桿擠壓機(jī)設(shè)計(jì)論文【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 要 目前膨化食品越來越受到人們的歡迎，而擠壓技術(shù)在膨化食品中的應(yīng)用也更加廣泛。 在擠壓機(jī)內(nèi)的面團(tuán)類食品中的水分由于處于壓力之下成液態(tài)，然后從模板孔擠出時(shí)，過熱的水分突然處于常壓下，壓力突然降低，水分蒸發(fā)成水蒸汽，產(chǎn)生伸張的和膨脹，這樣使這種產(chǎn)品產(chǎn)生一種低密度輕質(zhì)的狀態(tài)。 擠壓技術(shù)作為食品工業(yè)中一項(xiàng)非常重要的技術(shù)得到更大的發(fā)展，現(xiàn)代食品工業(yè)用的螺桿擠壓機(jī)集混合、融合、蒸煮、改性反映、調(diào)質(zhì)、組織化、成型、膨化等多種功能于一身，體現(xiàn)出有利于自動(dòng)控制、便于靈活轉(zhuǎn)產(chǎn)以及節(jié)能、節(jié)勞力、節(jié)省生產(chǎn)場地等優(yōu)點(diǎn)。 單螺桿擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造、成本低廉，廣泛用于加工各種膨化小吃食品，本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)一臺(tái)單螺桿擠壓機(jī)，其特點(diǎn)是高轉(zhuǎn)速，高剪切率，外部無加熱和冷卻裝置，而是利用其高剪切率產(chǎn)生的摩擦熱來加熱熔融原料使食品原料得到蒸煮熟化，從而生產(chǎn)出松脆可口的膨化谷物食品。設(shè)計(jì)將從擠壓機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，擠壓系統(tǒng)，喂料系統(tǒng)等進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 膨化食品；擠壓技術(shù)；單螺桿擠壓機(jī)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 t to s in in to be is in to is in he to of in an a so on of is to is a as as so on to is in to n a is is to up to to so on to on 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 V 目 錄 摘 要 . . 錄 . V 1 緒論 . 1 壓技術(shù)介紹 . 1 壓技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用 . 1 壓技術(shù)在食品生產(chǎn)中的發(fā)展?fàn)顩r . 1 壓機(jī)生產(chǎn)膨化食 品 . 1 壓膨化原理 . 2 義、目的、研究范圍 . 2 課題在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 . 2 課題研究內(nèi)容 . 5 2 單螺桿擠壓機(jī)整體設(shè)計(jì)方案 . 6 壓機(jī)的主要部件 . 6 壓機(jī)的供料部件 . 6 桿 . 6 筒 . 6 頭及模板 . 6 他 . 7 壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝 置 . 7 動(dòng)機(jī)的選用 . 7 動(dòng)比分配 . 8 3 擠壓機(jī)零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 9 桿的設(shè)計(jì) . 9 桿的結(jié)構(gòu) . 9 桿各部分參數(shù) . 9 筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 12 輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 12 4 螺桿和機(jī)筒強(qiáng)度計(jì)算及配合要求 . 16 桿強(qiáng)度計(jì)算 . 16 桿材料選取 . 16 桿校核計(jì)算 . 16 筒強(qiáng)度校核 . 18 5 軸承布置與校核計(jì)算 . 20 向軸承 . 20 力軸承 . 21 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 的強(qiáng)度校核 . 21 桿的生產(chǎn)能力計(jì)算 . 22 6 加料系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 23 旋直徑和轉(zhuǎn)速的確定 . 23 旋主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 . 23 機(jī)選用 . 24 滑油的選用 . 24 輪傳動(dòng)的潤滑 . 24 動(dòng)軸承的潤滑 . 25 7 擠壓機(jī)操作系統(tǒng) . 26 裝 . 26 壓機(jī)的安裝基礎(chǔ) . 26 整擠壓機(jī)水平 . 26 筒的安裝 . 26 桿的裝拆 . 26 頭的安裝 . 26 壓加工系統(tǒng)的操作與維護(hù) . 26 車前的準(zhǔn)備工作 . 26 車操作 . 26 轉(zhuǎn)中的檢查 . 27 機(jī) . 27 護(hù)保養(yǎng) . 27 8 總結(jié)與展望 . 29 結(jié) . 29 望 . 29 致謝 . 30 參考文獻(xiàn) . 31 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 壓技術(shù)介紹 壓技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用 本世紀(jì) 30年代，擠壓技術(shù)開始應(yīng)用于食品加工，它具有集輸送，混煉，剪切，加熱，加壓等多種化工單元操作于一體的高溫短時(shí)加工的特點(diǎn)，因此在 食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣泛。除了谷物及植物組織蛋白擠壓食品以外，從糖果制造到酪蛋白生產(chǎn)，從固體脂肪到風(fēng)味成分的開發(fā)，及至飼料寵物食品加工制造都用到食品擠壓機(jī)。 螺桿擠壓機(jī)能將一系列的化工基本單元過程集中在擠壓機(jī)中進(jìn)行，螺桿擠出已連續(xù)生產(chǎn)代替間歇生產(chǎn)，必然有較高的生產(chǎn)率和較低的能耗，也已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)螺桿的攪拌作用業(yè)提高了混合質(zhì)量這些因數(shù)加在一起，避讓降低生產(chǎn)成本。擠壓加工技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型加工方法廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)中，并得到迅速的發(fā)展。加工谷物食品的工藝一般須經(jīng)粉碎、混合、成型、烘烤或油炸、 殺菌干燥等生產(chǎn)工序，每道工序都要有不同的設(shè)備，較長的生產(chǎn)線，較大的占地面積，高強(qiáng)度的勞動(dòng)力，所需設(shè)備較多。通過擠壓技術(shù)對(duì)谷物食品進(jìn)行加工，初步混合原料后，就可用一臺(tái)擠壓機(jī)完成混合、熟化、粉碎、殺菌、余干燥、成型等工藝，制成膨化、組織化產(chǎn)品或制成不膨化食品，這些產(chǎn)品在再經(jīng)油炸或微波、烘干、調(diào)味后即可上世，只要簡單根據(jù)更換擠壓磨具，并可以很方便的改變產(chǎn)品的造型。相對(duì)于傳統(tǒng)工藝，擠壓加工改變了谷物食品的加工工藝，大大減短了加工工藝過程，豐富了谷物樣式，減低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，減少了設(shè)備的占地面積，降低了生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度 ，同時(shí)改變了產(chǎn)品的形態(tài)和味道，使得產(chǎn)品質(zhì)量得到了提高 1 。 壓技術(shù)在食品生產(chǎn)中的發(fā)展?fàn)顩r 上世紀(jì) 30 年代，人們首次把擠壓機(jī)用于方便食品谷物的生產(chǎn)中 ;到四十年代末期擠壓機(jī)的應(yīng)用在食品領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大 ;50 年代初的蒸煮擠壓機(jī)已經(jīng)基本上取代了當(dāng)時(shí)的餅干賠烤 60 年代至今擠壓機(jī)的技術(shù)以及理論得到了飛速發(fā)展，對(duì)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)、擠壓過程機(jī)理進(jìn)行研究，通過對(duì)擠壓機(jī)理的探討，進(jìn)一步研究各種谷物以及蛋白類食物在擠壓過程中 發(fā)生的一系列變化，以及擠壓食品的營養(yǎng)與吸收問題 ;現(xiàn)階段隨著控制技術(shù)的發(fā)展、新材料的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用擠壓技術(shù)得到更大的發(fā)展，生產(chǎn)能力越來越大，通過對(duì)擠壓過程的精確控制，生產(chǎn)出的產(chǎn)品愈加符合人們的期望。 采用擠壓技術(shù)加工食品在我國已有悠久的歷史，但直到 70 年代還停留在爆米花的手工業(yè)狀態(tài)從 70 年代中期開始，尤其是近十幾年來，我國用擠壓方法生產(chǎn)食品得到了很大的發(fā)展，隨著任命生活水平的提高以及飲食結(jié)構(gòu)的變化，擠壓食品的品種和產(chǎn)量日益增多 2 。 壓機(jī)生產(chǎn)膨化食品 本世紀(jì) 30 年代，擠壓技術(shù)開始應(yīng)用于高溫短時(shí)食品加工，它具有集輸送，混煉，剪切，加熱，加壓等多種化工單元操作于一體的特點(diǎn)，因此范圍越來越廣泛地運(yùn)用于食品加工領(lǐng)域。食品擠壓機(jī)可以加工谷物和植物組織蛋白擠壓食品，可以進(jìn)行糖果制造到奶酪蛋白生產(chǎn)，可以進(jìn)行固體脂肪到風(fēng)味成分的開發(fā)，以及寵物飼料食品加工。 現(xiàn)在國內(nèi)外的各大生產(chǎn)膨化食品的公司企業(yè)一般都是用擠壓法生產(chǎn)膨化食品，擠壓加買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 工概括的說是將食品物料置于擠壓機(jī)的高壓和適當(dāng)?shù)臏囟鹊臓顟B(tài)下，然后突然釋放到常壓，使物料和 各種調(diào)味料、香料達(dá)到充分滲透、混合和輸出的過程。所以用蒸煮擠壓法生產(chǎn)可以取得更好的混合效果，原料利用率高，營養(yǎng)損失小，生產(chǎn)出的膨化食品口感，香味的持久力都比傳統(tǒng)的加工方法好。 總的來說，用擠壓法生產(chǎn)膨化食品是現(xiàn)今的發(fā)展趨勢 3 。 壓膨化原理 物料中含有一定的水分 ,物料在擠壓機(jī)套筒內(nèi)受到螺桿的推動(dòng)作用和卸料模具或套筒內(nèi)節(jié)流裝置的反向阻滯作用以及加熱作用。使得物料處于高達(dá) 3 8高壓和 200 e 左右的高 溫狀態(tài)之下。壓力超過了擠壓溫度下的飽和蒸汽壓 , 使得擠出機(jī)套筒內(nèi)物料中的水分不會(huì)沸騰蒸發(fā) , 物料呈現(xiàn)出熔融狀態(tài)。一旦物料從模頭擠出 , 壓力將驟降為常壓 , 物料中水分瞬間蒸發(fā) , 溫度降至 80 從而使物料變成多孔結(jié)構(gòu)形狀的膨脹食品 4 。 義、目的、研究范圍 食品擠壓技術(shù)具有加工范圍廣、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、加工過程無污染等特點(diǎn)。單螺桿擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、易加工制造、成本低廉，廣泛用于加工各種膨化小吃食品。本課題的任 務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)高轉(zhuǎn)速、高剪切率的單螺桿擠壓機(jī)，其外部無外加熱裝置，而是利用高剪切率產(chǎn)生的摩擦熱來加熱熔融原料并使食品原料得到蒸煮熟化，從而生產(chǎn)出松脆可口的膨化谷物食品。 課題在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 直接膨化休閑食品是一類消費(fèi)非常廣泛的食品，它們是由所使用的擠壓機(jī)類型特點(diǎn)而被稱為玉米果，現(xiàn)在這類食品已被稱為直接膨化食品，通常，直接膨化的食品在高剪切蒸煮積壓機(jī)上生產(chǎn)的，此類產(chǎn)品是由于產(chǎn)品從擠壓機(jī)模板處出來產(chǎn)生直接膨化而得名的，并且除了干燥外不需要進(jìn)一步的加工處理。一些直接膨化的休閑食品的典型代表 的玉米卷（焙烤的或油炸的）、洋蔥圈、馬鈴薯?xiàng)l和近來的立體休閑食品。 直接膨化休閑食品的膨化過程是由加熱物料使溫度超過 100攝氏度而產(chǎn)生的，在擠壓機(jī)內(nèi)面團(tuán)中的水分由于面團(tuán)是處于壓力之下故呈液態(tài)，然后當(dāng)面團(tuán)從模板孔中擠出擠壓機(jī)時(shí)，過熱的水分突然處于常壓下，壓力迅速的降低，水分蒸發(fā)成水蒸汽，產(chǎn)生伸張的和膨脹是淀粉基質(zhì)賦予了這種產(chǎn)品一種低是密度和輕的質(zhì)地，整體密度降到 50160g/類產(chǎn)品的形狀和大小是由模板設(shè)計(jì)、擠壓物的粘彈性以及切割方式?jīng)Q定的，用于生產(chǎn)著類產(chǎn)品的設(shè)備可以是簡單的夾套式擠壓機(jī)到雙螺桿擠 壓機(jī)。夾套式擠壓機(jī)用于生產(chǎn)諸如玉米卷和大米膨化物等產(chǎn)品，若對(duì)配料要求高和生產(chǎn)率高，則應(yīng)使用較復(fù)雜的單螺桿和雙螺桿擠壓機(jī)。生產(chǎn)率一般為：夾套式擠壓機(jī) 50200kg/h,有較長套筒的單螺桿擠壓機(jī)100600kg/h，雙螺桿擠壓機(jī) 1501000kg/h5 。 擠壓技術(shù)作為食品工業(yè)中得一項(xiàng)重要技術(shù)并得到更大的發(fā)展。它能將食品原料直接擠壓成型得到我們需要的產(chǎn)品。 現(xiàn)代食品工業(yè)用的螺桿擠壓機(jī)集混合、融和、蒸煮、改性反應(yīng)、 調(diào)質(zhì)、組織 化、成型、膨化等多種功能于一身，體現(xiàn)出有利于自動(dòng)控制、便于靈活轉(zhuǎn)產(chǎn)以及節(jié)能、節(jié)勞力、節(jié)省生產(chǎn)場地等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，擠壓技術(shù)生產(chǎn)嬰兒食品、制品的性狀發(fā)生改變，產(chǎn)品的速溶性、沖調(diào)性提高，產(chǎn)品極易消化，且提高了氨基酸的含量。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 目前擠壓技術(shù)還可以生產(chǎn)膨化小食品及夾心食品湯料、面包干、人造蛋白肉等。本設(shè)計(jì)就是生產(chǎn)擠壓膨化食品。 物料經(jīng)過擠壓后又如下特點(diǎn)： （ 1）成分損失少，有利于人體的吸收。 （ 2）用途廣。 （ 3）生產(chǎn)率高，從進(jìn)料到成品僅需 20 （ 4）成本低。 （ 5）維護(hù)方便。 基于以上幾點(diǎn)，擠壓技術(shù)可以為現(xiàn)代生產(chǎn)提供巨大的支持。 隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展，螺桿擠壓機(jī)被廣泛的應(yīng)用于食品加工當(dāng)中，特別是單螺桿擠壓機(jī)在各方面都取得了長足的發(fā)展。現(xiàn)在單螺桿擠壓機(jī)朝著高效能、高速、自動(dòng)化和輔助配套連續(xù)生產(chǎn)方向發(fā)展。在螺桿設(shè)計(jì)方面，除增大螺桿的直徑，螺桿的長徑比，也研制了各種新型高效的螺桿，同時(shí)采用了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)螺桿，并對(duì)自動(dòng)控制提出了要求，使得產(chǎn)品的質(zhì)量更加穩(wěn)定，生產(chǎn)產(chǎn)品的水平更上一層樓。 多段組件螺桿的單螺桿擠壓機(jī)，是由 司（ 1964 年）創(chuàng)新設(shè)計(jì)和研制開發(fā)的成功機(jī)型。螺桿采 用若干個(gè)可拆卸的單個(gè)組件，個(gè)個(gè)螺桿組件彼此連接安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸套管與傳動(dòng)齒輪箱裝配。第一段稱為定量供料螺桿，它將原料進(jìn)行混合擠壓，將其運(yùn)送至下一區(qū)段的螺桿組件，在中間區(qū)段的螺桿，其節(jié)距變得更短，產(chǎn)生更大的混合作用和擠壓作用，接著物料被混合并運(yùn)送到的三區(qū)段產(chǎn)生更大的剪切作用。隨著剪切力和壓力的增大，產(chǎn)生揉合作用，擠壓料轉(zhuǎn)變成為塑性物質(zhì)。接著物料被推送到第四區(qū)段，該區(qū)的物料將受到更加大的剪切作用和發(fā)熱，繼而物料的溫度升高和熟化。 在一定的產(chǎn)量條件下，單螺桿擠壓機(jī)比雙螺桿擠壓機(jī)便宜 ，因?yàn)?結(jié)構(gòu)比較簡單，但是對(duì)一個(gè)擠壓機(jī)系統(tǒng)來講，它要對(duì)物料進(jìn)行干燥等一些額外的要求，也會(huì)增加產(chǎn)品的成本。 進(jìn)行綜合的比較，對(duì)能耗進(jìn)行分析，由于單螺桿擠壓機(jī)廣泛的采用蒸汽或電加熱以及用水來調(diào)節(jié)以提供蒸煮加工所需的熱量，所需熱能由機(jī)械能提供的將減少。在雙螺桿擠壓過程中，較多的熱量是由輸入的機(jī)械能提供的，其他的一些熱量則是由夾套傳遞過來的。相對(duì)來說單螺桿索要的熱量消耗要經(jīng)濟(jì)一些。單摞桿擠出物的水分很高，相關(guān)的能耗使蒸煮的能耗得到補(bǔ)償。，所以總的能耗并不是很低。另外干燥機(jī)的效率只有 40%，相比之下，雙螺桿擠壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就是它 有很多的能力來處理低水分的物料。除了低水分?jǐn)D壓會(huì)導(dǎo)致配料的過度破壞和產(chǎn)品的負(fù)影響外他們兩者的能耗差別不是太大 6 。 總的而言，單螺桿擠壓機(jī)有它不足之處，但是它也有不可替代的優(yōu)點(diǎn)。主要是單螺桿擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，加工的產(chǎn)品為各種膨化食品、速溶谷物粉、鍋巴類小食品，蘇釋方便米粥。還有就是其操作維修方便。設(shè)備在使用一段時(shí)間后，可以更換易損件。 從結(jié)構(gòu)上來看，單螺桿擠壓機(jī)比雙螺桿擠壓機(jī)簡單，操作上的限制也少。雙螺桿擠壓機(jī) 的齒輪傳動(dòng)相對(duì)復(fù)雜，兩根軸必須同向旋轉(zhuǎn)，兩軸之間狹窄的空間給設(shè)計(jì)帶來很大的困難，特別是推力軸承的放置就有很大的問題。而且，雙螺桿的扭力、壓力和比單螺桿擠壓機(jī)小的止推力限制，過度的負(fù)擔(dān)將導(dǎo)致過度的損壞而增加維修費(fèi)用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 由于單、雙螺桿的不同特點(diǎn)，他們?cè)谑称芳庸ぶ懈髯云鹬麄兊淖饔?。例如，在寵物食品的蒸煮和成型加工中，單螺桿擠壓機(jī)是經(jīng)濟(jì)而有效的方法。在需要良好的控制以及操作靈活的蒸煮反應(yīng)時(shí)，選擇雙螺桿擠壓機(jī)會(huì)更合適。物料在單螺桿擠壓機(jī)中向前輸送的原理與雙螺桿擠壓機(jī)的有些不同。在雙螺桿擠壓機(jī)中，根據(jù)螺桿的旋轉(zhuǎn)方向， 嚙合程度和螺紋參數(shù)的不同，雙螺桿可以分為同向旋轉(zhuǎn)和異鄉(xiāng)旋轉(zhuǎn)、嚙合與非嚙合等多種類型。目前發(fā)展的主流類型是同向旋轉(zhuǎn)、完全嚙合梯形螺紋的雙螺桿擠壓機(jī)。在雙螺桿擠壓機(jī)中，；螺桿和機(jī)筒之間扭曲了近于閉合的 喂料機(jī)構(gòu)進(jìn)入的物料充滿這個(gè)空間并被流暢的推送向前，當(dāng)物料的體積與空隙的體積相等時(shí)，繼續(xù)送入的物料將會(huì)產(chǎn)生壓力，表面看來這是與單螺桿擠壓機(jī)一樣，具備了物料和螺桿共轉(zhuǎn)的條件。但是，對(duì)于雙螺桿擠壓機(jī)而言，在 一根螺桿的螺旋齒板對(duì)另一根螺桿 因此物料不會(huì)和螺桿一起共轉(zhuǎn)，機(jī)筒內(nèi)部就可以做成光滑的表面，可避免不必要的摩擦，降低運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的能量，同時(shí)還可以把螺桿和機(jī)筒的間隙做小，減少物料沿縫隙逆向的漏流，機(jī)對(duì)高水分、高油分的食品原料也不易發(fā)生逆流和漏流。提高承載壓力的范圍，甚至還可以進(jìn)行更高溫度的處理。 在單螺桿擠壓機(jī)中，物料基本上緊密圍繞在螺桿周圍，形成螺旋狀的連續(xù)帶狀物料。因此，根據(jù)螺桿螺母相似的關(guān)系，在物料與螺桿的摩擦力大于機(jī)筒與物料的摩擦力時(shí)，物料將和螺桿一起旋轉(zhuǎn)，這就不可能實(shí)現(xiàn)物料的輸送。在模頭附近高壓或高濕的情況下，返壓力易使物料逆流， 物料的水分、油分越高，這種趨勢就越顯著。因此，單螺桿擠壓機(jī)為了解決或避免這些問題會(huì)在螺桿采取一些措施。比如增加螺桿的頭數(shù)，就是螺桿旋轉(zhuǎn)一周對(duì)物料的作用次數(shù)。頭數(shù)越多，螺桿對(duì)物料的推動(dòng)能力越強(qiáng)。多頭的螺桿適用于粘性較高的物料。不過隨著頭數(shù)的增多，螺桿和機(jī)筒之間的空間就會(huì)更少，物料輸送的絕對(duì)量也就降低了。所以沒有必要從進(jìn)料口到模頭的螺旋頭數(shù)都保持一致，可以選擇各種螺桿的放置形式以適應(yīng)各個(gè)區(qū)段的物料的變化情況 7 。 為避免物料跟隨螺桿 一起旋轉(zhuǎn)，可以采用一些方法。在物料上就是降低物料的水分和油分，減少物料與機(jī)筒的的潤滑作用。同時(shí)，應(yīng)將物料的分布控制在某個(gè)范圍之內(nèi)，即當(dāng)物料充滿螺桿與機(jī)筒的空間時(shí)，應(yīng)使后繼物料的傳輸比例降低，物料各粒子得以分散，從而降低物料在螺桿之間的緊密程度。實(shí)際上 ，食品物料一般多是不定型，不均勻，高水分，高油分，多成分的物料，因此，還沒有成熟的方法解決這些難題。不過如果采用自動(dòng)化控制，會(huì)在一定程度上解決問題。單螺桿擠壓機(jī)和雙螺桿擠壓機(jī)的不同之處見表 表 、雙螺桿擠壓機(jī)的比較 機(jī)型 項(xiàng)目 單螺桿擠壓機(jī) 雙螺桿擠壓機(jī) 物料移動(dòng)方式 摩擦滑移 具有一定的正向輸送 加工能力 受物料成分的限制 在一定范圍內(nèi)不受限制 物料允許水分 10 30 （ 最大 40） 5 95 物料的熱分布 不均勻 均勻 剪切力 強(qiáng) 弱 逆流產(chǎn)生程度 高 低 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 續(xù)表 工產(chǎn)品種類 少 多 耐久性 大 比單螺桿稍差 本課題中的單螺桿食品擠壓機(jī)，能有 效而穩(wěn)定的長期工作，既能保證食品質(zhì)量，減少對(duì)原材料的浪費(fèi)，又能增加產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低食品成本。應(yīng)用這種食品擠壓成型機(jī)，減少了人身與食品物料的直接接觸和病菌傳播機(jī)會(huì)。這種成型機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，清洗維修方便等特點(diǎn)，適合于在餐廳以及各個(gè)超市使用 單螺桿擠壓機(jī)優(yōu)于雙螺桿擠壓機(jī)最主要的一點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，因此在食品工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用，只有當(dāng)單螺桿擠壓機(jī)在生產(chǎn)中不能得到完全令人滿意的效果時(shí)才改用雙螺桿擠壓機(jī)。螺桿擠壓機(jī)在膨化食品擠壓應(yīng)用廣泛。 目前，美國、日本及西歐等國家對(duì)擠壓膨化的理論研究越來 越完善，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣闊，各種各樣的擠壓食品遍步超市貨架。美國生產(chǎn)的大型擠壓膨化機(jī)生產(chǎn)能力已達(dá)每小時(shí)幾噸至十幾噸，有關(guān)擠壓膨化和設(shè)備的專利已達(dá)百余項(xiàng) ，擠壓產(chǎn)品遍及世界各地，由于食品工業(yè)日新月異的發(fā)展，擠壓設(shè)備的不斷改進(jìn)，擠壓理論的不斷完善，擠壓食品在消費(fèi)者中的地位也越來越重要 8 。 課題研究內(nèi)容 在單螺桿擠壓機(jī)中，大部分能量在機(jī)筒上傳導(dǎo)。這些能量既有通過機(jī)筒外熱的傳導(dǎo)，也有由于螺桿本身的剪切作用所產(chǎn)生的機(jī)械能。其中 機(jī)械能的大小是由螺桿轉(zhuǎn)速和螺桿結(jié)構(gòu)所決定的，這是因?yàn)榧羟新逝c螺桿轉(zhuǎn)速成正比，而對(duì)于一臺(tái)確定的擠壓機(jī)，螺桿結(jié)構(gòu)一般是預(yù)先確定的，修改的可能性很小。對(duì)于大型單螺桿擠壓機(jī)，熱交換及其輸送產(chǎn)量和壓力的增加都將變得更加困難，因?yàn)閿D壓機(jī)的尺寸越大，物料的表面積與體積之比就越小 9 。 本設(shè)計(jì)名為自熱式單螺桿擠壓機(jī)，即是用螺桿本身的剪切作用所產(chǎn)生的機(jī)械能而產(chǎn)生的熱量來加熱物料，而不需要在外部通過加熱裝置進(jìn)行預(yù)熱物料處理。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 2 單螺桿擠 壓機(jī)整體設(shè)計(jì)方案 壓機(jī)的主要部件 典型的擠壓機(jī)的構(gòu)成包括以下 4 個(gè)主要部件：供料機(jī)構(gòu)、螺桿及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)筒、模頭。螺桿的傳動(dòng)如圖 示。 圖 桿的傳動(dòng) 壓機(jī)的供料部件 有兩種形式，水平型和垂直型，它們都配有一個(gè)料斗，用來接收和暫存待擠壓的原料，并將其運(yùn)送至螺桿。為了確保原料能有暢流的運(yùn)動(dòng)和避免產(chǎn)生“架橋”，料斗內(nèi)配裝攪拌機(jī)，或者采用寬大的出料口，這樣，將有助于該機(jī)構(gòu)保持不間斷的均勻供料工況。 喂料基本要求 按照設(shè)計(jì)實(shí)際需要及具體條件 來決定裝置設(shè)計(jì) 重力加料 物料在料斗中依靠本身的重力進(jìn)入擠壓系統(tǒng)，在料斗上方設(shè)置喂料器，均勻的喂料，且能控制喂料量，滿足各種不同物料加工需要，避免進(jìn)料不均勻的現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 10 。 桿 通常可以這樣講，螺桿是擠壓機(jī)最重要的部件，它不僅決定擠壓機(jī)的熟化和糊化功能強(qiáng)度，而且還決定最終成品的質(zhì)量。不同的螺桿，有不同的擠壓功能。螺桿的擠壓功能，決定于螺桿的設(shè)計(jì)參數(shù)。 筒 包圍在螺桿外面的螺套， 本設(shè)計(jì)采用 整體結(jié)構(gòu)。 機(jī)筒 內(nèi)表面通常制成凹槽形狀，有的是直線型凹槽，有的是螺線型凹槽。螺線型凹槽，產(chǎn)生助推的順流，而直線型凹槽，則阻礙順流。因而，直線型凹槽會(huì)導(dǎo)致較低的流速，但其機(jī)械剪切作用則更大。螺桿與其 機(jī)筒之間的間隙距離，通常保持在最小程度，藉以減少滲漏流。 頭及模板 在 機(jī)筒 的終端，通常配裝具有各種形狀孔眼的模壓盤，一般被稱之謂模頭。模頭具有雙重功能：將擠壓料模壓成所要求的形狀。確定模頭孔眼的幾何形狀，對(duì)于擠壓產(chǎn)品外形及質(zhì)量有很重要的作用。目前 ，已開發(fā)應(yīng)用多種孔眼形式的單程模壓模頭，例如圓筒形孔眼模頭，狹槽形孔眼模頭，環(huán)狀形孔眼模頭，以及雙程模壓模頭。在雙程模壓模頭內(nèi)的進(jìn)料，來自兩臺(tái)擠壓機(jī)單程模壓的出料口，可加工成具有雙重顏色或雙重味道的擠壓制品。 （ 1） 模板設(shè)計(jì)原則為：熔融料的流道呈十分光滑的流線型，不得有突變，更不能有死角和滯留區(qū)；保證模板有足夠的壓縮比，使料能在模板內(nèi)形成必要的壓力；在強(qiáng)足夠的條件下，結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工制造和裝拆維修。同時(shí)結(jié)構(gòu)盡量對(duì)稱，以使傳熱均 勻；材料選用合理。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 （ 2） 對(duì)模板材料的要求：耐蝕和耐磨損；在模板的內(nèi)壓作用下有足夠的強(qiáng)度剛度；在高溫下不變形，模板各組成零件視所處位置和工作要求可選不同的材料。對(duì)模板的加工裝配要求：模板的裝配要求高，各零件的加工視作用不同而異。所以，選用材料為：38化處理 11 。 他 另外還有的就是動(dòng)力提供裝置，包括電動(dòng)機(jī)和減速器等等。 壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置 1) 電動(dòng)機(jī) 可選用結(jié) 構(gòu)簡單，價(jià)格合理，穩(wěn)定可靠的工業(yè)用機(jī)。 2) 變速裝置 擠壓機(jī)所生產(chǎn)的產(chǎn)品各不相同，螺桿的速度也會(huì)不一樣，變速的方法可以是采用變速電機(jī)比如無級(jí)變速的，比較先進(jìn)的是可控硅交流變速。 3) 傳動(dòng)裝置 擠壓機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速一般不會(huì)很高，小于 500以選用減速裝置將其直接減到一定的范圍即可。 4) 推力軸承 在擠壓過程中會(huì)產(chǎn)生一定的壓力，通過螺桿傳遞到傳動(dòng)裝置，因此需要增加一些軸承以平衡這些力。軸承的壽命為 2 6 2 8 524365(3 （小時(shí)）（天）年） 動(dòng)機(jī)的選用 螺桿轉(zhuǎn)速一個(gè)關(guān)鍵性參數(shù)，因此在本設(shè)計(jì)中，我們將采用無級(jí)調(diào)速電機(jī)與有級(jí)減速機(jī)的組合。 采用無級(jí)調(diào)速電機(jī)，主要是因?yàn)槠涔ぷ魈匦郧€與擠壓機(jī)的工作特性曲線很接近，如圖 3 所 示 。 采 用 它 來 作 原 動(dòng) 機(jī) ， 能 夠 保 證 有 較 高 的 功 率 因 素 與 效 率( %60%50,o s )，且啟動(dòng)性能好，運(yùn)行穩(wěn)定，可得到較合理的使用。為使螺桿獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，電機(jī)調(diào)速不應(yīng)太低，控制在 1300r/右。采用有級(jí)減速機(jī)，承擔(dān)大部分的傳動(dòng)比，可滿足這一要求。 為減小整機(jī)外形尺寸，使結(jié)構(gòu)緊 湊，電機(jī)置于下方，通過帶輪傳動(dòng)帶動(dòng)減速機(jī)。帶輪不僅可以分擔(dān)一定的傳動(dòng)比，而且還可使整個(gè)系統(tǒng)傳動(dòng)穩(wěn)定，并起到過載保護(hù)的作用。 圖 速電機(jī)的特性工作曲線 所需電動(dòng)機(jī)功率為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 (式 式中： 工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)輸出功率： kw 工作機(jī)所需要的輸入功率： 電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置總效率 根據(jù)螺桿的轉(zhuǎn)速和螺桿直徑。 直徑 D=45速 n=300r/壓機(jī)輸出功率估算： 0 3 5 (式 選取電機(jī) 定功率 30矩 189，調(diào)速范圍 132足設(shè)計(jì)要求。 動(dòng)比分配 1. 總傳動(dòng)比 為保證螺桿有較高的轉(zhuǎn)速，滿足一定的螺桿輸入轉(zhuǎn)矩，取電機(jī)工作轉(zhuǎn)速 1320r/壓機(jī)工作轉(zhuǎn)速 300r/總傳動(dòng)比為： 01 3 2 0 機(jī)總2. 帶輪傳動(dòng)比 因?yàn)槁輻U要高的轉(zhuǎn)速，總傳動(dòng)比較小而減速器要承擔(dān)大部分傳動(dòng)比，帶輪將選用較小的傳動(dòng)比，同時(shí)，這樣也可減小機(jī)器尺寸和重量，便于安裝。在設(shè)計(jì)中，我們初取帶輪傳 動(dòng)比. 減速器選用 參考 12 11571158，按強(qiáng)度選用減速機(jī)。 計(jì)算功率 （式 工況系數(shù) 8 1 減速機(jī)傳遞功率9550 5 0 1 3 2 01 8 9 （式 則計(jì)算計(jì)算功率1 查表 13 9用 減速器，其許用輸入功率 8動(dòng)比 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 3 擠壓機(jī)零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 桿的設(shè)計(jì) 桿的結(jié)構(gòu) 普通螺桿按其螺紋升角和螺槽深度分為： 等距變深，等深變距，變深變距。本設(shè)計(jì)中將采用等距變深螺桿，即螺桿的螺距不 變而螺槽深度變化 14 。 桿各部分參數(shù) （ 1）螺桿直徑 選取螺桿直徑 5據(jù)， （式 式中 Q (kg/h) (n (n/ 算出 Q=164kg/h。 （ 2）螺桿長徑比 從擠壓理論得知，在其他條件一定時(shí)，增大長徑比，即等于增加螺桿的長度。結(jié) 果物料在螺桿中的停留時(shí)間也延長，即保證了物料有充分的熔融時(shí)間，但對(duì)熱敏性的物料，過大的長徑比易于造成停留時(shí)間過長而熱分解。由于本設(shè)計(jì)中需要加工的物料只要將其熟化或者半熟化，并擠壓成型即可。所以只取 18 則螺紋段長 1018 （ 3）螺桿各段主要幾何參數(shù) 物料在螺桿中的擠壓經(jīng)歷固體輸送、熔融和均化的過程。因此，整個(gè)螺桿的設(shè)計(jì)通常分為三部分。以下 具體計(jì)算確定各段的幾何參數(shù)。 a 螺距 S 由于本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)成等距變深螺桿 ， 從輸送段到均化段統(tǒng)一取螺距 S=35mm b 各段長 L 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) （ 9 7）， 確定各段長如下 ： 加料段 15%30%L 43取螺距 S 35整倍數(shù) ， 215融段 50%60%L 405486出于段長取螺距倍數(shù)的考慮 ， 取 420 均化段 L 810 215 420 175 c 螺槽深度 H 輸送段螺槽深度 1H ， 在理論上 1H 大 ， 固體輸送量增大 。 在確定 1H 時(shí)要考慮螺桿的機(jī)械強(qiáng)度和物料的物理壓縮比大小 。 一般先確定均化段螺槽深度后，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 再由螺桿幾何壓縮比來計(jì)算加料段的螺槽深度 1H 。 均化段螺槽深度 3H =（ D= （ 式 取 3H = 3步取壓縮比 i=3。 根據(jù) 3133331111 三 段螺紋升程相等，螺棱寬度 所以 19 取 1H =102 d 螺紋升角sb參考 10 式 螺桿外徑處螺紋升角 S a r c t a n（ 式 螺桿根徑處螺紋升角 S a r c ta n（ 式 分別計(jì)算出各段的螺紋升角 s、 b， 列表 3 表 3段螺紋升角 第一段 第二段 第三段 b 24 19 16 s 14 14 14 圖 （ 4） 螺紋斷面形狀的確定 對(duì)于小直徑螺桿，一般選用梯形螺紋，由于其前后緣有較大的傾角，有利于物料的流動(dòng)，同時(shí)具有較好的混合和均化物料的作用。其斷面形狀如圖 本設(shè)計(jì)中，各段螺紋統(tǒng)一取傾角 = 15 圓角半徑 r=( （ 式 螺棱頂寬 e (D （式 取 e=59 . 壓縮比 i 全螺紋螺桿的壓縮比，等于加料段一個(gè)螺距的螺槽容積與擠出段一個(gè)螺距的螺槽容積之比，不計(jì)過渡圓弧的影響，其計(jì)算式如下 ： 買文檔