食品用雙螺桿擠出機(jī)主機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目：食品用雙螺旋擠出機(jī)主機(jī)的設(shè)計(jì)院（系）：機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：機(jī)制08-1班姓名：侯麗明學(xué)號(hào)：2008023312指導(dǎo)教師：唐慶菊教師職稱：講師黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目食品用雙螺旋擠出機(jī)主機(jī)的設(shè)計(jì)來(lái)源工程實(shí)際1、研究目的和意義：1.1研究的目的本題目的研究?jī)?nèi)容為食品用雙螺旋擠出機(jī)主機(jī)的設(shè)計(jì)。品擠壓概括的說(shuō)就是將食品物料置于擠壓機(jī)的高溫高壓狀態(tài)下，然后突然釋放至常溫常壓，使物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生變化的過(guò)程。為能使雙螺桿擠出機(jī)在滿足功能的前提下，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸清理方便。同時(shí)要求造價(jià)便宜，節(jié)省空間。同時(shí)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們將學(xué)習(xí)到更多的知識(shí)。近年來(lái)，隨著聚合物改性材料的不斷發(fā)展，其對(duì)混煉設(shè)備的要求也越來(lái)越高。雙螺桿擠出機(jī)是連續(xù)混煉機(jī)中應(yīng)用最多的一種設(shè)備，理所當(dāng)然，也就受到大家的廣泛關(guān)注，圍繞它的研究也就越多。目前，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)，雙螺桿擠出機(jī)主要是向高速、大扭矩、大擠出量及低能耗轉(zhuǎn)方面發(fā)展。1.2研究的意義擠出技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從較早的方便食品，休閑食品到植物組織蛋白等領(lǐng)域。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，擠出技術(shù)的理論研究越來(lái)越完善，利用擠出技術(shù)改性蛋白質(zhì)，研究淀粉、蛋白質(zhì)等在擠出過(guò)程中的變化，并進(jìn)一步研究營(yíng)養(yǎng)吸收等問(wèn)題。工藝條件的不斷完善和工藝設(shè)備的不斷改進(jìn)為擠出技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)展，作為聚合物加工主要設(shè)備之一的雙螺桿擠出機(jī)在聚合物加工行業(yè)已經(jīng)得到并將進(jìn)一步得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而且也會(huì)衍生到其他行業(yè)。尤其在食品行業(yè)，雙螺桿擠出機(jī)被廣泛應(yīng)用于淀粉膨化食品、蛋白擠壓食品、膨化飼料的生產(chǎn)。雙螺桿擠出機(jī)雖然傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)和制造也比單螺桿擠出機(jī)的困難、復(fù)雜的多。在兩螺桿中心距確定后，要在有限的中心距內(nèi)傳遞很大的扭矩，并把這很大的扭矩相等的分配到兩根螺桿上去，在設(shè)計(jì)、制造及材質(zhì)選擇、熱處理上都遇到很多問(wèn)題。自然，隨著機(jī)械設(shè)計(jì)水平、機(jī)械加工水平的提高及整體工業(yè)配套的發(fā)展，上述問(wèn)題已逐漸得到解決，從而使雙螺桿擠出機(jī)得到飛速發(fā)展。2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況(文獻(xiàn)綜述)：一個(gè)世紀(jì)以來(lái),食品擠壓工藝在不斷的實(shí)踐中得到發(fā)展與提高。雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展至今，已在食品加工中居重要地位，而且大有應(yīng)用越來(lái)越廣泛之勢(shì)。雙螺桿擠出機(jī)是隨著聚合物加工業(yè)及食品加工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)和發(fā)展的；而在聚合物加工中真正應(yīng)用的雙螺桿擠出機(jī)是在20世紀(jì)30年代，首先在意大利研制成功。第二次世界大戰(zhàn)前后，雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展較快；現(xiàn)在雙螺桿擠出機(jī)是在20世紀(jì)60年代末和70年代初發(fā)展起來(lái)的。更準(zhǔn)確的說(shuō)，現(xiàn)代嚙合異向雙螺桿擠出機(jī)是隨RPVC制品的發(fā)展而發(fā)展的，嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)則是在聚合物改性的推動(dòng)下發(fā)展的。1935年意大利的RobertoColombo研制出世界上首個(gè)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)后。自從其誕生后，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的不斷改進(jìn)和完善，它便以其積木式結(jié)構(gòu)帶來(lái)的多變性和適應(yīng)性以及優(yōu)異的混合性能，在成型、共混、改性、反應(yīng)擠出等聚合物加工過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。擠出機(jī)的核心部件是螺桿，嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)一般分為固體輸送、熔融、排氣、熔體輸送等功能段。至今為止，研究主要集中在熔體輸送段，已經(jīng)有了成熟的理論體系和數(shù)理模型，有了很多有意義的研究成果；固體輸送段和熔融段由于物料在該段的狀態(tài)還不能由現(xiàn)有方程和數(shù)理模型很好的描述，所以理論研究成果較少，主要依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。目前，嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)向著高轉(zhuǎn)速、大扭矩、更高的熔融塑化效率、更優(yōu)的混合質(zhì)量、更低的能耗方向發(fā)展。也就是說(shuō)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，如何在更低的能耗下，獲得更高的生產(chǎn)能力，是雙螺桿擠出機(jī)制造商和用戶所共同追求的目標(biāo)。20世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始較為廣泛的應(yīng)用雙螺桿擠出機(jī)，相對(duì)于西方國(guó)家（美、德、意、英、日等）起步較晚。隨后，我國(guó)一些廠家開(kāi)始生產(chǎn)制造雙螺桿擠出機(jī)。但是最初的設(shè)計(jì)基本是依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)。到20世紀(jì)90年代初，我國(guó)雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)制造發(fā)展很快，形成了雙螺桿擠出機(jī)制造熱。目前國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的雙螺桿擠出機(jī)的規(guī)格已由中小型開(kāi)始向大型發(fā)展，制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)并形成系列，年產(chǎn)量達(dá)幾百臺(tái)套。但在雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)、制造水平和機(jī)器的整體質(zhì)量方面，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家生產(chǎn)的雙螺桿擠出機(jī)還有不小差距，這主要表現(xiàn)在獨(dú)立設(shè)計(jì)能力較弱，不少?gòu)S家的產(chǎn)品是測(cè)繪和仿制的，設(shè)計(jì)出水平較高的機(jī)器較少。目前國(guó)內(nèi)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)方面研究工作做的較多的單位主要有：甘肅蘭州天華設(shè)計(jì)院，北京化工大學(xué)，SEI等單位，制造主要是大連橡塑還有南京科亞。3、研究/設(shè)計(jì)的目標(biāo)：作為工業(yè)中使用的雙螺桿擠出機(jī)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要求能夠完成固體輸送、增壓、熔融、熔體輸送和泵壓等一系列通用過(guò)程以外，還要求涉及到復(fù)合塑料與聚合物顆粒之間的混合，以及物料喂料量的控制。物料喂料量的控制則是通過(guò)控制主螺桿及其輔助喂料螺桿的轉(zhuǎn)速來(lái)完成的。同時(shí)，雙螺桿擠出機(jī)具有分布混合和分散混合效果良好、自潔作用較強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，特別適合聚合物的改性，如共混、填料、增強(qiáng)及反應(yīng)擠出。有利于增加擠出機(jī)的擠出產(chǎn)量，提高塑化質(zhì)量。4、設(shè)計(jì)方案（研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）：本題目加工的總泵缸體零件圖如圖1所示：1連接器2過(guò)濾器3料簡(jiǎn)4螺桿5加熱器6加料器7支座8上推軸承9減速器10電功機(jī)圖1雙螺桿擠出機(jī)示意圖雙頰桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)是指在一根兩相連孔道組成“”截面的料筒內(nèi)由兩根相互嚙合或相切的螺桿所組成的擠出裝置。雙螺桿擠出機(jī)由傳動(dòng)裝置、加料裝置、料筒和螺桿等幾部分組成，如圖53所示。各部件的功能與單螺桿擠出機(jī)相似。但在眾多雙螺桿擠出機(jī)中，最重要的差別是螺桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先，兩根螺桿是嚙合的還是非嚙合的，其次，在嚙合型雙螺桿中，螺桿是同向轉(zhuǎn)動(dòng)，還是反向轉(zhuǎn)動(dòng)；第三，螺桿是圓柱形(平行雙螺桿)還是錐形；第四，實(shí)現(xiàn)壓縮比的途徑：變動(dòng)螺紋的高度或?qū)С?。螺桿根徑由小變大或外徑由大變小。螺紋的頭數(shù)由單頭變成二頭或三頭；第五，螺桿是整體的還是組合的。所有這些表明，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)要比單螺桿擠出機(jī)的復(fù)雜得多?，F(xiàn)舉出幾種有代表性的雙螺桿以說(shuō)明螺桿的幾何形狀。(1)Colombo型雙螺桿螺桿分為三段，每一分段有一混合室，加料段的外徑和螺距為最大，壓縮段次之，均化段為最小，這樣組成壓縮比但在同一段中，螺桿是等徑等距的，這種雙螺桿是早期開(kāi)發(fā)的?，F(xiàn)在，根據(jù)加工硬聚氯乙烯管材的需要，已開(kāi)發(fā)出具有多種功能(進(jìn)料、剪切、混合、排氣和均化等)的雙螺桿擠出機(jī)(2)錐型雙螺桿如圖55所示，這類擠出機(jī)是向外反向轉(zhuǎn)動(dòng)的。從加料段到計(jì)量段，螺桿的外徑和根徑均勻地由大到小。通過(guò)螺桿各部分的長(zhǎng)度、螺紋頭數(shù)、螺槽數(shù)、螺棱寬度、螺棱形狀等的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的輸送、壓縮、排氣、混合與塑煉。這種錐形雙螺桿擠出機(jī)具有剪切速率沿口模方向減小和安裝推力軸承的空間較大等優(yōu)點(diǎn)，但制造較困難。(3)組合型雙螺桿這種螺桿是由不向數(shù)目的具有不同功能的螺桿元件(輸送、剪切、混合、壓縮和捏合等元件)按一定要求和順序裝到帶導(dǎo)鍵或三角形芯軸上組合而成的，它可以連續(xù)輸送、塑化、均化、加壓、排氣，以靈活適應(yīng)特定用途。這種配料用雙螺桿擠出機(jī)具有強(qiáng)大的剪切力，能剪斷和分散填料、顏料和玻璃纖維。屬于這類雙螺桿的有ZSK型配料雙螺桿擠出機(jī)。(4)非嚙合型雙螺桿在結(jié)構(gòu)上類似于兩根平行單螺桿在料筒中轉(zhuǎn)動(dòng)，但兩根螺桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)并相切。按照整體結(jié)構(gòu)又可分為單階和雙階兩種形式。雙螺桿擠出機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)螺桿直徑（D）-雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑是一個(gè)基本而重要的參數(shù)，螺桿直徑的大小在很大程度上反映了擠出機(jī)規(guī)格的大小，生產(chǎn)能力的大小，因?yàn)閿D出機(jī)的生產(chǎn)能力與螺桿直徑的平方成正比。其它參數(shù)也都與它有關(guān)。中心距-雙螺桿擠出機(jī)兩根螺桿之間的中心距是一個(gè)重要參量，從制定總體方案到具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)它決定了如下幾何關(guān)系，并因而決定了有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)：傳動(dòng)系統(tǒng)輸出軸（與螺桿相連）及有關(guān)齒輪的尺寸；螺桿的外徑和根徑、兩螺桿的嚙合程度，螺桿槽深度和雙螺桿擠出機(jī)的最大理論輸送量。長(zhǎng)徑比(L/D)-螺桿長(zhǎng)度與螺桿直徑的比值，這也是一個(gè)重要的參量，在一定程度上反映出雙螺桿擠出機(jī)的規(guī)格及其性能。螺桿轉(zhuǎn)速范圍-這是一個(gè)很重要的特征參數(shù)，在一定程度上反映了雙螺桿擠出機(jī)的擠出能力和混煉能力。雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)數(shù)，除了像單螺桿擠出機(jī)那樣取決于對(duì)擠出量的要求，被加工物料的特