反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機(jī)與擠壓部件的設(shè)計(jì)說明

1、名稱：對(duì)轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)帶擠壓件的設(shè)計(jì)概括本文首先分析了膨化食品的市場(chǎng)需求和生產(chǎn)現(xiàn)狀，初步探討了擠壓機(jī)生產(chǎn)膨化食品的技術(shù)可行性；提出了雙螺桿膨化機(jī)生產(chǎn)膨化食品的工藝流程。在現(xiàn)有膨化機(jī)的基礎(chǔ)上，參照國(guó)外比較成熟的膨化機(jī)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)膨化食品的特點(diǎn)和生產(chǎn)膨化食品的特殊工藝要求，對(duì)膨化機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了擠出機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如傳動(dòng)箱、螺桿、機(jī)筒等，并進(jìn)行了相應(yīng)的校核計(jì)算； 、鍵等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，并進(jìn)行了承載能力校核計(jì)算；本文還涉及了擠出機(jī)的一些輔助部件如喂料系統(tǒng)、加熱和冷卻裝置、模具的選擇要求，并進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。最后，本文提供了有關(guān)擠出機(jī)的安裝、操作、控制和維護(hù)的一些

2、信息。關(guān)鍵詞：膨化食品；擠壓捏合；反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc29027 摘要 PAGEREF _Toc29027 三 HYPERLINK l _Toc26023 摘要 PAGEREF _Toc26023 四 HYPERLINK l _Toc19444 目錄 PAGEREF _Toc19444 六 HYPERLINK l _Toc19631 1 簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc19631 1 HYPERLINK l _Toc30924 1.1擠壓技術(shù)介紹 PAGEREF _Toc30924 1 HYPERLINK l _Toc19962 1

3、.1.1擠壓技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc19962 1 HYPERLINK l _Toc21649 1.1.2 擠壓技術(shù)在食品生產(chǎn)中的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc21649 1 HYPERLINK l _Toc13913 1.1.3 膨化食品擠出機(jī) PAGEREF _Toc13913 1 HYPERLINK l _Toc22666 1.1.4 擠壓原理 PAGEREF _Toc22666 2 HYPERLINK l _Toc25287 1.2擠壓機(jī)的發(fā)展 PAGEREF _Toc25287 2 HYPERLINK l _Toc23381 1.2.1 國(guó)外擠出機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

4、 PAGEREF _Toc23381 2 HYPERLINK l _Toc11983 1.2.2 雙螺桿擠出機(jī)的前景與未來 PAGEREF _Toc11983 2 HYPERLINK l _Toc13349 1.3本主題應(yīng)滿足的要求 PAGEREF _Toc13349 3 HYPERLINK l _Toc16200 2 反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)介紹 PAGEREF _Toc16200 4 HYPERLINK l _Toc15649 2.1對(duì)轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 PAGEREF _Toc15649 4 HYPERLINK l _Toc21437 2.1.1 對(duì)轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)特點(diǎn) PAGEREF

5、 _Toc21437 4 HYPERLINK l _Toc21923 2.1.2 雙螺桿擠出機(jī)在食品行業(yè)的應(yīng)用 PAGEREF _Toc21923 4 HYPERLINK l _Toc23606 2.2雙螺桿擠出機(jī)工作原理 PAGEREF _Toc23606 5 HYPERLINK l _Toc19289 2.2.1擠壓 PAGEREF _Toc19289 原理5_ _ HYPERLINK l _Toc15946 2.2.2 擠壓系統(tǒng) PAGEREF _Toc15946 6 HYPERLINK l _Toc2464 2.3整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2464 6 HYPERLINK

6、l _Toc19344 3反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19344 8 HYPERLINK l _Toc10389 3.1螺桿8的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc10389 HYPERLINK l _Toc15610 3.1.1 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc15610 8 HYPERLINK l _Toc417 9的相關(guān)計(jì)算 PAGEREF _Toc417 HYPERLINK l _Toc24985 3.1.3螺釘13的強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc24985 HYPERLINK l _Toc23961 3.2 16筒設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc23

7、961 HYPERLINK l _Toc25810 3.2.1桶結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc25810 16 HYPERLINK l _Toc12454 3.2.2 進(jìn)料口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc12454 16 HYPERLINK l _Toc28448 3.2.3 料筒材質(zhì)的選擇 PAGEREF _Toc28448 16 HYPERLINK l _Toc14984 3.2.4 槍管的連接 PAGEREF _Toc14984 17 HYPERLINK l _Toc15806 3.3傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc15806 17 HYPERLINK l _Toc220

8、14 3.3.1 傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc22014 18 HYPERLINK l _Toc28931 3.3.2 電機(jī)選型 PAGEREF _Toc28931 18 HYPERLINK l _Toc22612 3.3.3 螺桿推力的傳遞及拉桿強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc22612 18 HYPERLINK l _Toc3633 3.4輔助部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc3633 19 HYPERLINK l _Toc10847 3.4.1 供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc10847 19 HYPERLINK l _Toc22774 3.4.2 加熱和冷卻

9、系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc22774 22 HYPERLINK l _Toc20089 3.4.3 模具組件的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20089 24 HYPERLINK l _Toc2571 3.4.4 潤(rùn)滑油的選擇 PAGEREF _Toc2571 25 HYPERLINK l _Toc25398 3.5雙螺桿擠出機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc25398 25 HYPERLINK l _Toc21377 3.5.1 計(jì)量系統(tǒng) PAGEREF _Toc21377 25 HYPERLINK l _Toc28907 3.5.2 恒溫系統(tǒng) PAGEREF _Toc2890

10、7 26 HYPERLINK l _Toc26815 3.5.3 冷卻系統(tǒng) PAGEREF _Toc26815 26 HYPERLINK l _Toc60 3.5.4 真空排氣系統(tǒng) PAGEREF _Toc60 26 HYPERLINK l _Toc12104 3.5.5 電氣控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc12104 26 HYPERLINK l _Toc10828 4 擠壓加工系統(tǒng)的安裝、運(yùn)行和維護(hù) PAGEREF _Toc10828 28 HYPERLINK l _Toc9909 4.1擠壓加工系統(tǒng)的安裝 PAGEREF _Toc9909 28 HYPERLINK l _Toc5962

11、 4.1.1 擠出機(jī)的安裝基礎(chǔ) PAGEREF _Toc5962 28 HYPERLINK l _Toc18831 4.1.2 調(diào)整擠出機(jī)液位 PAGEREF _Toc18831 28 HYPERLINK l _Toc18019 4.1.3 槍管的安裝 PAGEREF _Toc18019 28 HYPERLINK l _Toc30189 4.1.4 螺釘 PAGEREF _Toc30189 28的裝卸 HYPERLINK l _Toc4718 4.1.5 模頭安裝 PAGEREF _Toc4718 28 HYPERLINK l _Toc9213 4.2擠壓加工系統(tǒng)的操作 PAGEREF _To

12、c9213 28 HYPERLINK l _Toc16586 4.2.1 擠出機(jī)的啟動(dòng) PAGEREF _Toc16586 28 HYPERLINK l _Toc8678 4.2.2 開機(jī)操作注意事項(xiàng) PAGEREF _Toc8678 28 HYPERLINK l _Toc5182 4.3擠壓機(jī)的維護(hù)保養(yǎng) PAGEREF _Toc5182 28 HYPERLINK l _Toc1952 28的保養(yǎng) PAGEREF _Toc1952 HYPERLINK l _Toc27622 4.3.2 槍管的維護(hù) PAGEREF _Toc27622 28 HYPERLINK l _Toc27326 4.3.3

13、 擠出機(jī)其他部件的維護(hù) PAGEREF _Toc27326 29 HYPERLINK l _Toc30316 4.4設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題 PAGEREF _Toc30316 29 HYPERLINK l _Toc22834 5 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc22834 30 HYPERLINK l _Toc7066 5.1總結(jié) PAGEREF _Toc7066 30 HYPERLINK l _Toc5787 5.2展望 PAGEREF _Toc5787 30 HYPERLINK l _Toc667 至 PAGEREF _Toc667 31 HYPERLINK l _Toc834 參考文獻(xiàn) P

14、AGEREF _Toc834 32 HYPERLINK l _Toc24648 附錄 PAGEREF _Toc24648 331 簡(jiǎn)介1.1擠壓技術(shù)介紹1.1.1擠壓技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用1930年代，擠壓技術(shù)開始用于食品加工。它具有集混合、輸送、加熱、剪切、加壓時(shí)間短等特點(diǎn)，因此在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。該擠出機(jī)可用于谷物和植物組織蛋白食品的生產(chǎn)、奶酪的風(fēng)味開發(fā)、寵物食品的生產(chǎn)等。螺桿擠出機(jī)可以將一系列化學(xué)基本單元過程集中在擠出機(jī)中。螺桿擠出機(jī)已經(jīng)連續(xù)生產(chǎn)而不是間歇生產(chǎn)。它必須具有更高的生產(chǎn)率和更低的能耗。它也已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。攪拌行業(yè)通過將這些因素加在一起來提高混合質(zhì)量，避免降低生產(chǎn)成本。作為

15、一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型加工方法，擠壓技術(shù)得到了迅速發(fā)展，并在食品生產(chǎn)中得到應(yīng)用。在沒有擠壓技術(shù)之前，谷類食品的加工過程一般需要粉碎、混合、成型、烘烤或油炸、殺菌干燥等，每個(gè)過程都需要不同的設(shè)備，更長(zhǎng)的生產(chǎn)線，更大的占地，高勞動(dòng)強(qiáng)度大，需要更多的設(shè)備。隨著擠壓技術(shù)的發(fā)展和成熟，原料經(jīng)過初步混合后，可以用擠壓機(jī)完成上述繁瑣的食品生產(chǎn)過程，生產(chǎn)出品種繁多、口味獨(dú)特的各種產(chǎn)品。經(jīng)油炸或微波、烘干、調(diào)味后即可上市銷售。只要簡(jiǎn)單地更換擠壓模板，就可以輕松改變產(chǎn)品的形狀。與傳統(tǒng)工藝相比，擠壓技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)。它改變了糧食食品的加工工藝，大大縮短了工藝流程，豐富了食品的風(fēng)格，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，減少了設(shè)備的占地

16、面積，降低了生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度，在同時(shí)改變了產(chǎn)品的形狀和味道，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。1.1.2擠壓技術(shù)在食品生產(chǎn)中的發(fā)展現(xiàn)狀1930年代，人們首次使用膨化機(jī)生產(chǎn)方便食品；到1940年代末，擠壓機(jī)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大； 1950年代初，蒸煮擠壓機(jī)基本取代了蒸煮擠壓機(jī)。1960年代以后，擠壓機(jī)的技術(shù)和理論發(fā)展迅速。對(duì)該擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)、擠出工藝機(jī)理進(jìn)行了研究。通過對(duì)擠壓機(jī)理的探討，谷物和蛋白質(zhì)食品的擠壓過程發(fā)生了一系列變化，擠壓食品的營(yíng)養(yǎng)和吸收問題；現(xiàn)階段，隨著控制技術(shù)的發(fā)展，新材料的發(fā)現(xiàn)和擠壓技術(shù)的應(yīng)用的發(fā)展，生產(chǎn)能力越來越大，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品也越來越符合人們的期望。精確控制擠壓過程。利

17、用擠壓技術(shù)加工食品在我國(guó)歷史悠久，但直到1970年代仍處于爆米花的手工業(yè)狀態(tài)。自1970年代中期以來，特別是近十年來，擠壓法生產(chǎn)食品在中國(guó)有了很大發(fā)展。隨著生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的變化，膨化食品的品種和產(chǎn)量日益增加。 .1.1.3生產(chǎn)膨化食品的擠壓機(jī)目前國(guó)外主要生產(chǎn)膨化食品的公司普遍采用擠壓法生產(chǎn)食品。擠壓過程一般說是把食品原料置于擠壓機(jī)的高壓和適當(dāng)溫度下，然后突然釋放到擠壓機(jī)中。在常壓下，充分滲透、混合和輸出物料和各種調(diào)味料和香料的過程。因此，蒸煮擠壓法可以達(dá)到更好的混合效果，原料利用率高，營(yíng)養(yǎng)損失小，生產(chǎn)出來的食物比傳統(tǒng)的加工方法具有更好的口感和持久力。總的來說，擠壓生產(chǎn)膨化食品是當(dāng)前的

18、發(fā)展趨勢(shì)。1.1.4擠壓膨化原理擠出機(jī)套筒內(nèi)的物料受到螺桿的推力和加熱作用，與卸料模板和反推力作用。在38MPa和200e左右的高溫高壓下。物料中的水分不會(huì)沸騰蒸發(fā)，會(huì)出現(xiàn)熔融狀態(tài)的物料。在出模過程中，壓力迅速降至常壓，水分迅速蒸發(fā)，溫度降至80 左右，使物料成為具有多孔結(jié)構(gòu)的膨化食品。1.2擠壓機(jī)的發(fā)展1.2.1國(guó)外擠出機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀作為擠壓加工技術(shù)的關(guān)鍵，擠壓機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。擠出過程主要由一臺(tái)擠出機(jī)一步完成，包括：原料的混合、固化、粉碎、成型等過程。只需更換擠壓模具，即可生產(chǎn)出不同款式的產(chǎn)品。1879年，英國(guó)人獲得了第一個(gè)螺桿擠出機(jī)專利，擠出機(jī)開始生產(chǎn)。到1930 年代，用于谷物加工的單螺

19、桿擠壓機(jī)被引入并開始用于生產(chǎn)膨化玉米。 1960年代，雙螺桿擠出機(jī)逐漸出現(xiàn)在食品加工領(lǐng)域。 1970年代以來，我國(guó)開始研究食品擠壓技術(shù)和擠壓加工機(jī)械。吸收國(guó)外理念和技術(shù)，國(guó)內(nèi)很多廠家為了提高生產(chǎn)效率，引進(jìn)了世界各大公司的先進(jìn)擠壓設(shè)備。世界上具有代表性的擠出機(jī)制造商有：德國(guó)WP公司、日本Kaneo Foods 、 dafs al機(jī)械公司、dswrf r食品機(jī)械公司、MAP機(jī)械制造公司、瑞士dafsfa食品機(jī)械公司等。生產(chǎn)不同型號(hào)的擠出設(shè)備，單螺桿設(shè)備較多。用于食品生產(chǎn)的螺桿擠出機(jī)具有工藝簡(jiǎn)單、一機(jī)多用、連續(xù)性好、效率高、能耗低、成本低、利潤(rùn)高的特點(diǎn)。生產(chǎn)出來的食品口感好、易吸收、營(yíng)養(yǎng)流失少、保質(zhì)

20、期長(zhǎng)、食用方便。目前，擠壓技術(shù)已發(fā)展成為最常用的膨化食品生產(chǎn)技術(shù)之一。我們對(duì)擠出機(jī)的研發(fā)也勢(shì)在必行。1.2.2雙螺桿擠出機(jī)的前景和未來近年來，雙螺桿擠出技術(shù)發(fā)展迅速。研究表明，雙螺桿擠出技術(shù)與單螺桿擠出技術(shù)相比具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，物料的混合和捏合更充分、更徹底。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于雙螺桿相互嚙合并具有自清潔功能，因此在單螺桿擠出機(jī)內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)被螺桿堵塞的物料在套筒表面的結(jié)焦現(xiàn)象。同時(shí)雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以適應(yīng)更多的原料，解決了單螺桿擠出機(jī)不能加工高水分、高脂肪物料的問題。雙螺桿擠出機(jī)因其高性能、高效率而受到食品工業(yè)和橡塑工業(yè)的高度重視。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)解讀，國(guó)外雙螺桿擠出機(jī)的發(fā)展前景，雙螺桿擠出機(jī)在食

21、品橡膠生產(chǎn)中的應(yīng)用，雙螺桿擠出機(jī)的重要結(jié)構(gòu)，參數(shù)擠出機(jī)合成。希望對(duì)我國(guó)雙螺桿食品擠壓的研發(fā)有所幫助。1.3本課題應(yīng)滿足的要求了解螺桿擠出機(jī)的擠出膨化原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解對(duì)轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的工作原理，研究對(duì)轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行對(duì)轉(zhuǎn)雙-螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)的設(shè)計(jì)，對(duì)轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的擠出部件的設(shè)計(jì)。了解雙螺桿擠出機(jī)的保養(yǎng)維修及使用注意事項(xiàng)。2 異向雙螺桿擠出機(jī)介紹2.1對(duì)轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用2.1.1對(duì)轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的特點(diǎn)反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)一般使用兩個(gè)尺寸完全相同但螺紋方向相反的螺桿。反向旋轉(zhuǎn)可分為兩種形式：反向旋轉(zhuǎn)和向外反向旋轉(zhuǎn)。兩者的主要區(qū)別在于壓力區(qū)的位置不同。反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿

22、在上部進(jìn)入嚙合形成高壓區(qū)，雙螺桿在下部脫開形成低壓區(qū)。物料在通過雙螺桿時(shí)受到擠壓，但螺桿嚙合緊密，會(huì)導(dǎo)致入口壓力極高，導(dǎo)致進(jìn)料困難。因此，這種反向旋轉(zhuǎn)式目前很少使用，僅用于非嚙合雙螺桿擠出機(jī)。外向反轉(zhuǎn)式特別適用于干粉物料的加工，也得到了廣泛的應(yīng)用。這種回轉(zhuǎn)式建立的高壓區(qū)在下部，低壓區(qū)在上部，有利于進(jìn)料。在擠壓過程中，材料受到類似于滾輪產(chǎn)生的擠壓和捏合作用。與同向旋轉(zhuǎn)不同，物料會(huì)在螺桿中形成C形截面。由于兩根螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反，因此只有一根螺桿可以軸向移動(dòng)到排料口，不可能從一根螺桿移動(dòng)到另一根螺桿。直到它從出料口被擠出為止的螺桿。牽引產(chǎn)生的正流和背壓產(chǎn)生的逆流只能在C型腔內(nèi)進(jìn)行?？ㄔ趪Ш蠀^(qū)的物料

23、在一個(gè)螺紋的頂面和另一個(gè)螺紋的根部和嚙合螺紋的側(cè)面進(jìn)行滾揉。 .因此，同向旋轉(zhuǎn)生產(chǎn)的物料的混合程度大于對(duì)向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)。2.1.2雙螺桿擠出機(jī)在食品工業(yè)中的應(yīng)用2.1.2.1 組織蛋白生產(chǎn)的應(yīng)用在一定的高溫高壓下，植物蛋白會(huì)變得有質(zhì)感。在雙螺桿擠出機(jī)螺桿槽與機(jī)筒壁之間的剪切力作用下，物料中的蛋白質(zhì)強(qiáng)烈膨脹，呈現(xiàn)出比較直的形狀。展開后，分子鏈變得自由，可以重新定向并重新組裝形成纖維狀態(tài)。與瘦肉類似，吸水后有一定彈性，口感好。2.1.2.2 在膳食纖維加工中的應(yīng)用膳食纖維可以清理腸胃、解毒等功能，還能降低膽固醇、降低血糖。但纖維素相對(duì)難溶，不易被人體吸收，味道不好，開發(fā)利用受到限制。但是，采

24、用雙螺桿擠壓技術(shù)可以提高膳食纖維的溶解度，生產(chǎn)出口感更好的膳食纖維。2.1.2.3 在浸油中的應(yīng)用采用雙螺桿擠壓技術(shù)對(duì)油浸原料進(jìn)行膨化預(yù)處理，可獲得較好的效果。當(dāng)物料被輸送到擠壓腔時(shí)，通過擠壓、摩擦和加熱產(chǎn)生高溫高壓，對(duì)物料進(jìn)行剪切和熔化，從而改變物料的組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)物料從高溫高壓擠壓到常壓狀態(tài)時(shí)，物料中的水分蒸發(fā)產(chǎn)生巨大的壓力，膨脹形成，產(chǎn)生許多細(xì)孔。此時(shí)的材料對(duì)油的浸出非常有利。目前，更多的研究是從葵花籽、花生、芝麻中提取油脂。2.1.2.4 在零食即食食品加工中的應(yīng)用目前市場(chǎng)上雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的食品主要原料是谷物，如大米、大豆、小麥等。雙螺桿膨化機(jī)可以使用少量的能量來加工糧食食品，其次可以

25、添加更多的原料進(jìn)行加工，因此可以生產(chǎn)出不同口味的食品，從而不斷創(chuàng)新，更好地滿足市場(chǎng)需求和更大的創(chuàng)造力經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2.1.2.5 在高蛋白谷類食品加工中的應(yīng)用由谷物生產(chǎn)的高蛋白產(chǎn)品主要經(jīng)過蒸煮和脫水加工，使其更容易食用和消化。目前，擠壓技術(shù)已成功應(yīng)用于高蛋白谷物的生產(chǎn)。2.2雙螺桿擠出機(jī)工作原理2.2.1擠壓原理 強(qiáng)制運(yùn)輸根據(jù)螺桿旋轉(zhuǎn)方向的不同，雙螺桿擠出機(jī)可分為同向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)兩大類。根據(jù)雙螺桿的旋轉(zhuǎn)方向、嚙合程度和螺紋參數(shù)，雙螺桿的嚙合部可配置為橫向和縱向全開全閉，或半開全閉。半封閉，因此形成的C形單元可以相互連接或完全封閉。全嚙合反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿理想的C型腔體是完全封閉的，腔體內(nèi)的物料隨腔體

26、向前運(yùn)動(dòng)，在輸送過程中不存在逆流或滯流現(xiàn)象，因此具有最大的強(qiáng)輸送。由于口香糖膠基的高粘度，為減少物料與螺桿、機(jī)筒的摩擦，使物料更容易上料，本設(shè)計(jì)采用外向反轉(zhuǎn)雙螺桿。 混合效果圖 2.1 反轉(zhuǎn)，雙螺桿螺槽內(nèi)物料的流動(dòng)由于反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿在嚙合點(diǎn)與螺紋螺紋和螺紋槽的速度方向相同，但存在速度差，螺紋帶入嚙合間隙的孔會(huì)被擠壓和磨削。螺旋螺紋和螺旋槽，從而獲得材料?；旌虾腿嗄蟆?自潔性能反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿在嚙合處的螺紋與槽之間存在速度差。在相互磨擦的過程中，附著在螺絲上的鉆頭相互剝落，從而使螺絲自潔。 壓光效果反方向旋轉(zhuǎn)的螺桿擠出機(jī)由于物料向上移動(dòng)的趨勢(shì)，沒有明顯的壓延效果。2.2.2擠壓加工系統(tǒng)機(jī)筒擠壓

27、成型料 倉(cāng)喂料裝置加熱與冷卻圖 2.2 典型食品擠壓加工系統(tǒng)的鏈圖如圖1.2所示，擠壓加工系統(tǒng)的典型支鏈圖包括進(jìn)料裝置、預(yù)調(diào)質(zhì)裝置、傳動(dòng)、擠壓、加熱和冷卻、成型、切割、控制等部分。2.3整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺桿擠出機(jī)的整體結(jié)構(gòu)對(duì)整機(jī)性能影響很大。整體結(jié)構(gòu)包括擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)源之間的相互位置關(guān)系。由于這些差異，形成了各種差異：（見表2-1）表2-1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析表整體型不同種類優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)外觀形式臥式螺桿擠出機(jī)螺絲水平放置在空間中，大小影響地面空間，但對(duì)空間高度影響不大計(jì)量段螺桿、機(jī)筒易磨損立式螺桿擠出機(jī)螺絲在空間上是垂直的變速箱選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有限，空間和高度要求高連接形式整體螺桿擠出機(jī)袖珍的加

28、工、拆裝、維修不便電源和傳輸位置電機(jī)放置在機(jī)器旁邊易于電機(jī)和機(jī)器維護(hù)大面積電機(jī)置于齒輪箱前部和擠壓系統(tǒng)下部該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，外觀整潔要求設(shè)計(jì)皮帶等傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)效率低電機(jī)置于齒輪箱后部，與機(jī)器一體成型與機(jī)器形成一個(gè)整體，有利于標(biāo)準(zhǔn)減速機(jī)的選用，有利于互換性，符合加工要求軸向長(zhǎng)度更長(zhǎng)，占地面積相應(yīng)增加電機(jī)置于減速機(jī)頂部占地面積小由于振動(dòng)問題，要求支架有足夠的剛度結(jié)論：通過以上分析，結(jié)合本課題實(shí)際情況，建議采用水平分段式結(jié)構(gòu)，動(dòng)力源和傳動(dòng)裝置選擇位于減速箱前部的電機(jī)，下部的擠壓系統(tǒng)。3反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)3.1螺桿設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺桿是擠出機(jī)最重要的關(guān)鍵部件之一，其結(jié)構(gòu)及其幾何參數(shù)

29、的合理設(shè)計(jì)與擠出工藝有關(guān)。3.1.1.1 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力是螺桿設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)之一。不同規(guī)格螺桿的生產(chǎn)能力是不同的。同一規(guī)格的螺桿也因結(jié)構(gòu)和幾何尺寸的不同或因螺桿轉(zhuǎn)速的不同而有所不同。通常我們?nèi)∩a(chǎn)能力Q與螺桿轉(zhuǎn)速n的比值，稱為“比流量”。相同規(guī)格的螺桿在加工同一種材料時(shí)的具體流量，在一定程度上說明了螺桿的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)是否合理。對(duì)于85機(jī)器，一般認(rèn)為Q/n1 （ kg/h/r/min ）是同規(guī)格機(jī)器中較好的比流量值。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)生產(chǎn)口香糖的工藝要求，設(shè)定生產(chǎn)能力Q =/h，螺桿轉(zhuǎn)速150kgn = 40min ，則比流量Q/n = 1 50 / 40 = 3.75，

30、比較合理。 耗電量：從能量平衡的角度看，物料消耗的能量應(yīng)等于物料在擠壓系統(tǒng)中的熱能與螺桿輸入功率之和。習(xí)慣上測(cè)量螺桿加工不同材料所消耗的機(jī)械功率。如果料筒的外部加熱功率相同，則以螺桿單位生產(chǎn)能力消耗的機(jī)械功率為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，稱為螺桿消耗量N/Q 。在保證物料膠化的前提下，螺桿單耗低為好。(3)擠出物質(zhì)量 擠出物質(zhì)量包括外觀質(zhì)量、混合質(zhì)量、擠出溫度、軸向和徑向溫差、溫度隨時(shí)間波動(dòng)的軸向溫差、擠出壓力的波動(dòng)等。由于壓力波動(dòng)p ，直接影響產(chǎn)能的穩(wěn)定性。溫度波動(dòng)會(huì)通過粘度 的波動(dòng)影響Q 的穩(wěn)定性。根據(jù)與擠壓生產(chǎn)口香糖的比較，料筒的溫度和壓力對(duì)擠壓生產(chǎn)的口香糖的質(zhì)量影響很大。溫度的升高有利于提高材料混合的速

31、度和程度，但也會(huì)減少模頭。地方的壓力。因此，應(yīng)根據(jù)溫度和壓力對(duì)口香糖的影響程度，選擇合理的控制，避免兩者出現(xiàn)較大的波動(dòng)。螺絲的加工制造是否容易，使用壽命是否長(zhǎng)。螺桿加工制造困難，影響螺桿壽命。3.1.1.2 絲桿傳動(dòng)系統(tǒng)反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿的傳動(dòng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，一般采用外嚙合傳動(dòng)。 （如圖 3.1 所示）圖 3.1 絲桿傳動(dòng)系統(tǒng)3.1.2雙螺桿的相關(guān)計(jì)算螺桿的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：螺桿直徑、長(zhǎng)徑比、螺桿各截面的主要參數(shù)、螺紋形狀、螺紋牙數(shù)。圖 3.2 等深變螺距螺釘3.1.2.1 螺桿結(jié)構(gòu)和嚙合方式的確定在本次設(shè)計(jì)中，螺桿的設(shè)計(jì)依然按照普通螺桿的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)。普通螺桿按其螺紋提升角和螺槽深度可分為三種

32、形式： 1、等深變螺距螺桿； 2 、等深變螺距螺桿； 3.變深變螺距螺桿?？紤]到螺桿的強(qiáng)度要求和設(shè)計(jì)較大的壓縮比，我們計(jì)劃使用等深變螺距螺桿。等深變螺距螺桿是指螺槽的深度不變，螺距從進(jìn)料段的第一個(gè)螺槽到均化段的末端由寬變窄。結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示。為使進(jìn)料均勻，協(xié)調(diào)螺桿槽輸送物料和熔體的能力，螺桿采用單螺紋，部分嚙合，使物料受到較大的剪切和混合，有利于生化反應(yīng)的進(jìn)展。3.1.2Ds的測(cè)定螺桿直徑是螺桿的主要參數(shù)之一。在設(shè)計(jì)螺桿時(shí)，一般根據(jù)生產(chǎn)能力和理論公式計(jì)算螺桿直徑。這種方法比較困難。因此，可以采用以下計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。生產(chǎn)能力和轉(zhuǎn)速確定后，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)能力公式初步確定螺桿直徑：(3.1)式

33、中Q生產(chǎn)能力， kg/h螺桿直徑， cm螺桿轉(zhuǎn)速， r/min經(jīng)驗(yàn)流量系數(shù)，一般取= 0.0030.007在本設(shè)計(jì)中， （工作速度） ，由公式（3.1）我們得到取標(biāo)準(zhǔn)螺桿直徑。3.1.2.3 長(zhǎng)徑比L/Ds的測(cè)定在擠壓理論的其他條件不變的情況下，增大長(zhǎng)徑比會(huì)增加物料在螺桿中的停留時(shí)間，保證物料更好的融合，但過大的長(zhǎng)徑比會(huì)導(dǎo)致停留時(shí)間過長(zhǎng).分解熱敏材料。因此，應(yīng)根據(jù)被加工物料的物理性能和產(chǎn)品質(zhì)量的要求來考慮。為了使物料和調(diào)味料充分混合，延長(zhǎng)熔體在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間，保證其均勻性，參考相關(guān)資料，初步選擇長(zhǎng)徑比，螺紋段的總長(zhǎng)度。取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度L = 1200mm ，正確3.1.2.4 螺桿各截面主要幾何參

34、數(shù)的確定物料在螺桿中的擠壓經(jīng)過固體輸送、熔融和均化的過程。因此，整個(gè)螺桿的設(shè)計(jì)通常分為三個(gè)部分。以下具體計(jì)算確定各段的幾何參數(shù)。1 螺紋槽深度H由于螺桿采用等深變螺距的形式設(shè)計(jì)，因此采用了均勻的槽深。取H = 15 mm ，則螺釘?shù)母恐睆?2 間距S沿輸送段到均化段的方向，將螺桿按階梯狀分成三段，螺距分別為54mm、 48mm、 36mm。3 每段長(zhǎng)度L根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每個(gè)段的長(zhǎng)度確定如下：進(jìn)料段，取螺距的整數(shù)倍，熔化部分。取音高的整數(shù)倍，均質(zhì)化部分3螺紋段實(shí)際總長(zhǎng)度m4螺紋導(dǎo)程角，參考公式螺釘外徑處的螺紋導(dǎo)程角螺釘根部直徑處的螺紋導(dǎo)程角計(jì)算各段的起線角, ，列表如下：（表 3-1）表 3-1

35、 各段螺紋升角表第一段第二段第三段11.43210.197.67817.35515.5311.773.1.2.5 其他參數(shù)的確定1 雙螺桿中心距A和螺桿嚙合間隙雙螺桿的中心距主要取決于螺桿的直徑和對(duì)游隙的要求。一般為單螺紋雙螺桿，螺桿為部分嚙合，需要有較大的游隙，應(yīng)滿足，即取A =80mm2 螺桿與機(jī)筒的配合間隙游隙主要由被加工材料的性質(zhì)和加工條件決定。作為參考，一般取擠出機(jī)的配合間隙。圖 3.3 梯形螺紋截面圖3.4 開槽螺紋3.1.2.6 螺紋斷面形狀的測(cè)定對(duì)于小直徑的螺桿，一般采用梯形螺紋，因?yàn)樗那昂筮吘売休^大的傾角，有利于物料的流動(dòng)，對(duì)物料的混合和均質(zhì)效果更好。其橫截面形狀如圖 3.

36、3 所示。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，每個(gè)部分的螺紋都是統(tǒng)一的。傾角拐角半徑, 取R =5mm螺旋頂寬，取為了使物料在料筒內(nèi)流動(dòng)順暢，減少流動(dòng)阻力，降低模頭壓力，避免堵塞，保持其均勻性和連續(xù)性，我們?cè)诰蔚穆菁y上開一個(gè)半圓形槽。具體結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。 .3.1.2.7 壓縮比i全螺紋雙螺桿的壓縮比等于加料段一螺距螺槽體積與擠出段一螺距螺槽體積之比，忽略不計(jì)過渡弧，其計(jì)算公式如下：(3.2)式中， 分別為進(jìn)料段和擠出段的螺距, 分別為進(jìn)料段和擠出段的螺紋數(shù), 分別為進(jìn)料段和擠壓段平均直徑處螺紋的軸向厚度D和d分別是螺桿的外徑和根部直徑, 分別為進(jìn)料段和擠壓段嚙合面積的一半由于螺桿深度相同，截面形狀相同，且

37、為單頭螺紋， , , , ,忽略嚙合面積, 壓縮比由式(3.2)初步估算。3.1.3螺絲強(qiáng)度校核3.1.3.1 材料選擇螺桿材質(zhì)為38CrMoAlA ，經(jīng)氮化處理，綜合性能好，應(yīng)用廣泛。主要性能參數(shù)見表3-2。表3-2 我國(guó)常用螺桿、機(jī)筒材質(zhì)材料類別表現(xiàn)45 #40Cr鋼鍍鉻38CrMoAlA屈服極限（Mpa）360800 850最高工作溫度（ ）500500熱處理硬度(HRC)底座45，鍍鉻 55 65HCL腐蝕不好更好的中等的熱處理工藝簡(jiǎn)單的更復(fù)雜復(fù)雜的線膨脹系數(shù)（ 10-6/ ）12.1基層13.8 ，鍍鉻層8.29.214.8相對(duì)價(jià)格11.52.53.1.3.2 連接方式螺桿的連接方式

38、根據(jù)螺桿與傳動(dòng)軸在減速機(jī)中的固定方式不同，一般可分為緊固式和浮動(dòng)式。本設(shè)計(jì)中會(huì)采用浮動(dòng)式，即螺桿和傳動(dòng)軸是兩個(gè)不同的零件，采用松配合連接，擠壓時(shí)可以在機(jī)筒內(nèi)浮動(dòng)，整個(gè)螺桿可以近似為實(shí)際計(jì)算中的單個(gè)部分。懸臂梁。3.1.3.3 力分析圖 3.5 螺桿受力示意圖螺釘?shù)氖芰顟B(tài)如圖 3.5 所示。它主要受材料的壓力p 、克服材料阻力所需的扭矩和自重G的影響。根據(jù)圖3.5，螺桿上的徑向壓力p大小相等方向相反，所以他們可以互相抵消。計(jì)算中只考慮了 p 對(duì)螺桿軸向的影響（即軸向力）。分析可知，螺桿的強(qiáng)度計(jì)算是在彎曲、壓縮和扭轉(zhuǎn)的綜合作用下進(jìn)行的。一般來說，螺桿根部直徑處的承載能力較差，因此可以歸結(jié)為上述復(fù)

39、合應(yīng)力的影響。下螺桿根部直徑截面的強(qiáng)度計(jì)算。3.1.3.4 雙螺桿的檢查對(duì)螺釘進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。(1)軸向力引起的壓應(yīng)力(3.3)取螺桿最大軸向壓力、螺桿外徑，將直徑代入式（3.3），得(2)扭矩引起的剪應(yīng)力(3.4)根據(jù)(3.5)對(duì)于擠出機(jī)，取K = 0.00354 ，取n為螺桿的最大轉(zhuǎn)速，然后計(jì)算擠出機(jī)驅(qū)動(dòng)功率取傳動(dòng)效率，電機(jī)輸出功率選用YCT 315-4A電磁調(diào)速電機(jī)。通過電機(jī)調(diào)速，可以方便地調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速，進(jìn)而靈活改變運(yùn)行參數(shù)，滿足膨化食品生產(chǎn)的控制要求。YCT 315-4A電機(jī)如下表3-3所示。表3-3 YCT250-4B電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)標(biāo)稱功率（千瓦）輸出扭矩（牛米）額定減速速度范圍

40、（ r/min ）速度變化率不大于%372321320132 _2.5取擠出機(jī)主電機(jī)的最大傳動(dòng)功率 ，可由式（3.4）求得螺釘自重G引起的彎曲應(yīng)力(3.6)L = 1.5 m代入 (3.6)，我們得到( 3 )螺桿復(fù)合應(yīng)力根據(jù)材料力學(xué)，采用第三強(qiáng)度理論計(jì)算塑性材料的合成應(yīng)力，即(3.7)在公式（3.7）中螺釘材料的許用應(yīng)力： ，取， ，則所以復(fù)合應(yīng)力螺絲強(qiáng)度足夠。3.2機(jī)筒設(shè)計(jì)計(jì)算擠出機(jī)的擠出系統(tǒng)由螺桿和機(jī)筒組成。傳熱的穩(wěn)定性和均勻性與其結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。在設(shè)計(jì)槍管時(shí)，必須考慮槍管結(jié)構(gòu)形式的選擇。桶上的喂料口的形式、桶與機(jī)頭的連接方式、桶的加工等都必須研究。3.2.1筒體結(jié)構(gòu)由于嚙合反向旋轉(zhuǎn)平行雙

41、螺桿擠出機(jī)對(duì)機(jī)筒要求高，密封性好，機(jī)筒一般為整體式，整體式的缺點(diǎn)是機(jī)筒過長(zhǎng)，加工清洗困難。圖 3.6 進(jìn)料口剖視圖3.2.2料口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)必須與物料的形狀相適應(yīng)，使被加工的物料可以不間斷地從料斗或進(jìn)料器自由流入螺桿，并能很好地適應(yīng)各種粉狀顆粒和帶狀物料，如圖所示在圖 3.6 中。3.2.3料筒材質(zhì)的選擇為節(jié)約貴金屬，在滿足性能要求的前提下，槍管材質(zhì)為40Cr，表面鍍鉻，以提高其耐磨性和耐腐蝕性。圖 3.7 一體式槍管3.2.4如何連接桶槍管的結(jié)構(gòu)有整體式、分段式等。在本設(shè)計(jì)中，槍管結(jié)構(gòu)采用整體式。一體式槍管具有長(zhǎng)度大、加工要求高的特點(diǎn)；易于保證加工精度和裝配精度，也可簡(jiǎn)化裝配工作；筒

42、體上設(shè)有外置加熱器，不易受限制，筒體受熱均勻；更容易輸送材料。作為參考，槍管的壁厚為45mm 。桶強(qiáng)度檢查被省略。3.3傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)是擠出機(jī)的主要部件之一。螺桿的驅(qū)動(dòng)使螺桿在特定的工藝條件下獲得必要的扭矩并勻速旋轉(zhuǎn)，從而完成物料的輸送和塑化。3.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 3.8 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖擠出機(jī)的傳動(dòng)路徑初步確定如圖3.8所示。3.3.2電機(jī)的選擇螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是食品生產(chǎn)的關(guān)鍵操作參數(shù)，所以在本次設(shè)計(jì)中，我們將采用無級(jí)調(diào)速電機(jī)和有級(jí)減速機(jī)的組合。使用無級(jí)調(diào)速電機(jī)主要是因?yàn)樗墓ぷ魈匦郧€與擠出機(jī)相似，所以用它作為原動(dòng)機(jī)可以保證較高的功率因數(shù)和效率（cos = 0.60.96 ,

43、= 5060% ) ，啟動(dòng)性能好，運(yùn)行穩(wěn)定，可以合理使用。為使螺桿獲得足夠的扭矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速不宜過低，應(yīng)控制在1000 r/min左右。采用階梯式減速器承擔(dān)大部分傳動(dòng)比即可滿足這一要求。為減小機(jī)器整體尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊，電機(jī)置于下方，減速機(jī)由皮帶輪驅(qū)動(dòng)。皮帶輪不僅可以分擔(dān)一定的傳動(dòng)比，還能穩(wěn)定整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)，起到過載保護(hù)的作用。 YCT 315-4A電磁調(diào)速電機(jī)選用前置電機(jī)。3.3.3螺桿推力的傳遞和拉桿強(qiáng)度的檢查螺桿推力的傳遞是擠出機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的問題之一。在本設(shè)計(jì)中，物料壓力的傳遞路徑為：一方面，物料對(duì)螺桿的推力從螺桿開始，依次通過套筒-聯(lián)軸器-套筒-軸承支架，傳遞給螺桿。到傳動(dòng)箱的從

44、動(dòng)軸，通過止推軸承傳到傳動(dòng)箱，傳動(dòng)箱通過拉桿固定在車架上；框架，從而形成一個(gè)“封閉的受力系統(tǒng)”。通過以上分析可以看出，物料對(duì)螺桿的推力最終通過拉桿傳遞到機(jī)架上，所有的軸向力都作用在拉桿上，這對(duì)拉力的強(qiáng)度提出了很高的要求竿。本設(shè)計(jì)中拉桿螺紋規(guī)格為M 30，數(shù)量為4，安裝時(shí)預(yù)緊。以下是拉桿抗拉強(qiáng)度的校核計(jì)算過程（拉桿視為螺栓，靜載荷） 。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算能力計(jì)算結(jié)果計(jì)算拉桿力從上述計(jì)算可知端蓋上的最大壓力拉桿工作載荷（公式 6.13 ）F = 11350.475。 殘余預(yù)緊力（見6.3.1章節(jié)）拉桿最大拉力（表6.5 ）計(jì)算拉桿應(yīng)力拉桿直徑已知， d = 30 mm螺紋段的幾何尺寸見手冊(cè)表5-2 。p

45、 = 3.5mm, H = 0.866 p =3.031mm拉桿危險(xiǎn)截面積選擇拉桿材質(zhì)45鋼選擇拉桿性能等級(jí)4.6，然后安全系數(shù)Ss = 2.5拉桿許用應(yīng)力拉桿應(yīng)力結(jié)論： ，拉桿強(qiáng)度足夠且安全3.4輔助部件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算為了向擠出系統(tǒng)連續(xù)供應(yīng)材料，必須在擠出機(jī)上安裝進(jìn)料系統(tǒng)。喂料裝置的設(shè)計(jì)是否合適，直接關(guān)系到擠出機(jī)的產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量。 飼養(yǎng)基本要求設(shè)備設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際需要和設(shè)計(jì)的具體條件確定 重力喂料物料在料斗內(nèi)靠自身重力進(jìn)入擠壓系統(tǒng)，料斗上方設(shè)有喂料機(jī)，將物料均勻喂入。并且可以控制加料量，滿足各種物料的加工需要，避免出現(xiàn)加料不均現(xiàn)象，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。3.4.1.1 供料

46、系統(tǒng)的組成圖 3.9 供料系統(tǒng)組成示意圖在本設(shè)計(jì)中，上料系統(tǒng)計(jì)劃采用上料裝置上料斗+上料系統(tǒng)+桶裝料斗方案，見圖3.9。給料系統(tǒng)主要由調(diào)速電機(jī)和水平螺旋輸送機(jī)組成。使用螺旋輸送機(jī)，不僅方便控制和調(diào)整進(jìn)料量，而且在輸送的同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行進(jìn)一步的攪拌、捏合和混合，保證物料的均勻性和穩(wěn)定性。3.4.1.2 水平螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)綜上所述，本設(shè)計(jì)將采用螺旋輸送的進(jìn)料方式。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先要確定設(shè)計(jì)的原始條件，包括輸送能力、物料性能、工作環(huán)境、布置形式等。3.4.1.3 螺旋直徑和轉(zhuǎn)速的測(cè)定以下計(jì)算參考查表1-15和1-16，得到物料填充系數(shù)=0.15，綜合特性系數(shù)K =0.0710， B =20，傾角系數(shù)C

47、 = 1.0（水平，傾角0 ） ，采用皮帶面螺旋表面螺旋，則螺距t =D。還已知生產(chǎn)能力G = 0.15 和材料密度，根據(jù)公式（1-39）(3.8)由式（3.8）得到螺旋線的D ，我們得到四舍五入到標(biāo)準(zhǔn)直徑，取D = 0.09 m(3.9)由公式（3.9）計(jì)算極限速度修圓為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，取n = 60 r/min填充因子的檢查公式為：(3.10)根據(jù)公式（ 3.10 ）檢查填充系數(shù)由于計(jì)算值在推薦值范圍內(nèi)，計(jì)算結(jié)果合格。3.4.1.4 確定螺旋的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)圖 3.10 螺旋幾何如圖3.10所示，螺旋的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有外徑D 、根部直徑d 、螺距t 、葉片厚度、螺旋頂部的上升角和根部的上升角。外徑D

48、 = 90 mm ，已知。間距t = D = 90 mm取葉片厚度根據(jù)(3.11)根直徑= 0.0 9 2 - 0.1 5 / (0. 7 15 3.142 0. 0.12823 0.0 9 90 ) 1/2 =0.049m圓形，取d = 50 mm ，然后螺旋角(3.12) (3.13)3.4.1.5 絲杠傳動(dòng)方案的確定為了增強(qiáng)輸送和混合效果，本設(shè)計(jì)采用雙螺旋，同向旋轉(zhuǎn)，部分嚙合。雙螺旋中心距a ( 9+ d) /2= ( 90 +50 ) / 2= 38mm ，取嚙合間隙= 2mm ，則a =72mm 。螺桿傳動(dòng)方案如圖3.11所示。由于中心距小，對(duì)應(yīng)絲杠上的齒輪直徑小，所以用分配齒輪（直

49、徑較大）同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)小齒輪，從而帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。為了不影響電機(jī)的調(diào)速范圍，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中將配電箱的增速比控制在1.5。圖 3.11 螺旋進(jìn)給傳動(dòng)方案3.4.1.6 電機(jī)選擇加料量的調(diào)整是擠壓生產(chǎn)過程中一個(gè)重要的操作參數(shù)?；诖丝紤]，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用機(jī)械無級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來改變進(jìn)給量。所選電機(jī)類型為MBW-0.8 Y - 0.7 5- D C5 （ MBN一級(jí)齒輪減速） 。其主要技術(shù)參數(shù)見表3-5。表3-5 MBNW-Y07-0.55-C5電機(jī)技術(shù)參數(shù)額定輸入功率輸入速度齒輪減速比變速允許輸出扭矩0.75kW_ _1500轉(zhuǎn)/分鐘540 200r/min4 8 30牛米_3.4.2加

50、熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.4.2.1 加熱和冷卻系統(tǒng)在擠壓理論中，溫度控制是擠壓過程進(jìn)行的必要條件之一。設(shè)置擠出機(jī)加熱和冷卻系統(tǒng)以確保這一必要條件。加熱和冷卻裝置及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，將直接關(guān)系到擠出機(jī)的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和能耗。因此，擠出機(jī)的加熱和冷卻系統(tǒng)是擠出機(jī)的重要組成部分。3.4.2.2 料筒溫度分布對(duì)物料的影響機(jī)筒溫度的分布控制是擠出過程中的關(guān)鍵操作參數(shù)。根據(jù)對(duì)物料流動(dòng)特性的分析可知，溫度對(duì)擠出物料的粘度影響很大。隨著溫度的升高，材料的粘度會(huì)降低。在相同產(chǎn)量Q的情況下，當(dāng)物料粘度減小時(shí)，擠出機(jī)模頭處的壓力也會(huì)同時(shí)減小。機(jī)筒溫度的升高使物料活性失效，削弱了物料密閉連續(xù)釋放調(diào)料混合的特性

51、，同時(shí)也削弱了擠出機(jī)的模頭壓力。因此，我們應(yīng)該考慮溫度和壓力對(duì)生化反應(yīng)的影響。料筒溫度嚴(yán)格控制和調(diào)節(jié)，以利于正常反應(yīng)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。在物料的擠壓過程中，開始的機(jī)筒溫度被加熱，使物料和調(diào)味料開始吸收，然后進(jìn)行一個(gè)較長(zhǎng)的捏合區(qū)。此時(shí)溫度低于48，壓力提高到2MPa，促進(jìn)共混。使材料獲得足夠的成型力，最后通過模具擠出。3.4.2.3 擠出機(jī)加熱方式的選擇目前，擠出機(jī)的加熱方式主要有加熱介質(zhì)加熱、電阻加熱和電感應(yīng)加熱三種常見形式。在本設(shè)計(jì)中，考慮到筒體壁厚較大（ 45mm） ，可能會(huì)出現(xiàn)壁溫分布不均、溫度滯后等現(xiàn)象，不利于精確控制和調(diào)節(jié)。因此，料筒的加熱方式為電感應(yīng)加熱。電感應(yīng)加熱是一種通過電磁感應(yīng)在

52、槍管內(nèi)產(chǎn)生渦流對(duì)槍管進(jìn)行加熱的加熱方式。圖 3.12 顯示了電感應(yīng)加熱器的示意圖。圖 3.12 電感應(yīng)加熱器及示意圖硅鋼片1 與 主 線圈 5以 一定 間隔 在 筒體 外壁 .當(dāng)交流電通入主線圈時(shí)，產(chǎn)生如圖所示方向的磁力線，在硅鋼片與筒體之間形成閉合磁環(huán)。由于硅鋼片的高磁導(dǎo)率，磁力線可以以最小的阻力通過。作為閉環(huán)的一部分，槍管的阻力要大得多。閉環(huán)中磁力線的頻率與交流電源的頻率相同。當(dāng)磁通量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)在閉環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生二次感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，即圖中所示的環(huán)形電流，也稱為渦流。渦流在機(jī)筒內(nèi)遇到阻力時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，從而加熱機(jī)筒。與電阻絲加熱相比，電感應(yīng)加熱具有以下特點(diǎn)：它與加熱材料相

53、連，因此預(yù)熱和加熱時(shí)間短（約7分鐘）。筒體徑向的溫度梯度很小。2、具有以上特點(diǎn)，該加熱器對(duì)溫度調(diào)節(jié)比電阻加熱更敏感，因此具有更大的溫度穩(wěn)定性，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量非常有利。溫度不會(huì)超過機(jī)筒溫度等原因，比電阻加熱器更省電（有數(shù)據(jù)顯示可省電30%左右）。在正確冷卻和使用的情況下，感應(yīng)加熱器的壽命比較長(zhǎng)，其數(shù)值見表3-6。表 3-6 感應(yīng)加熱器壽命溫度/加熱器壽命/ h20045000250300003001100035075003.4.2.4 冷卻裝置設(shè)計(jì)由于螺桿的直徑不是很大，而且螺桿的扭矩很大，所以在螺桿的中心開一個(gè)水管進(jìn)行冷卻，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重削弱螺桿的強(qiáng)度。由于口香糖擠出加工所需的溫度不能很高，一般控制在

54、70以下，只有機(jī)筒設(shè)計(jì)才能完全滿足要求，所以這種設(shè)計(jì)只會(huì)對(duì)機(jī)筒進(jìn)行水冷。在本設(shè)計(jì)中，冷卻水管繞鑄成鋁塊，安裝在機(jī)筒表面進(jìn)行冷卻。其結(jié)構(gòu)如圖 3.13 所示。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是冷卻水管也做成了分體式，拆裝方便，冷沖擊小。由于加熱和冷卻在設(shè)計(jì)上相對(duì)獨(dú)立，制造簡(jiǎn)單。為防止進(jìn)水管堵塞，可在進(jìn)水管上加裝過濾網(wǎng)。圖 3.13 筒式冷卻裝置3.4.3模具設(shè)計(jì)3.4.3.1 模板單元設(shè)計(jì)的基本要求模板設(shè)計(jì)原則是：熔料的流道非常流暢和流線型，不能有突變，更不能有死角和停滯區(qū)；保證模板有足夠的壓縮比，使材料在模板內(nèi)形成必要的壓力；它結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工、制造和組裝、拆卸和維護(hù)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)盡量對(duì)稱，使傳熱均勻；選材合理

55、。對(duì)模板材料的要求：耐腐蝕、耐磨；在模板的壓力下有足夠的強(qiáng)度和剛度；高溫下不變形，模板各部件可根據(jù)位置和工作要求選用不同的材料。模板的加工裝配要求：模板的裝配要求高，各部分的加工因功能而異。因此，選用材料為：38CrMoAl氮化處理。3.4.3.2 模具結(jié)構(gòu)對(duì)食品生產(chǎn)的影響分析實(shí)驗(yàn)研究表明，模具結(jié)構(gòu)參數(shù)K是影響擠出機(jī)生產(chǎn)過程的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，因?yàn)閿D出模具孔是對(duì)最終擠出壓力的抵抗。對(duì)于產(chǎn)品而言，擠出機(jī)最終產(chǎn)生的模頭壓力對(duì)物料與調(diào)味劑的均勻混合，以及調(diào)味劑的保質(zhì)時(shí)間有很大影響。 K值主要與擠壓?？椎闹睆胶烷L(zhǎng)度有關(guān)。由于本設(shè)計(jì)中模具孔的直徑是固定的，因此只考慮了擠壓模具孔的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度太長(zhǎng)，模頭壓力P太

56、高，熔體段太長(zhǎng)，長(zhǎng)度太短，同等產(chǎn)量下壓力P高于Small，通過增加產(chǎn)量， P可以增加，但會(huì)影響產(chǎn)品特性和擠出機(jī)主機(jī)的功耗和螺桿的工作狀態(tài)。3.4.3.3 模具結(jié)構(gòu)根據(jù)模板設(shè)計(jì)原則，熔融物料在擠出時(shí)，流道的變化應(yīng)非常流暢、流線型，不應(yīng)有突變、無死角或滯流。材料的粘度越大，流道變化的角度越尖銳，同時(shí)要保證足夠的壓縮比，使材料在模板上形成必要的壓力。由于每個(gè)產(chǎn)品的形狀和尺寸不同，本設(shè)計(jì)的出?？谠O(shè)計(jì)為寬5mm長(zhǎng)6cm的長(zhǎng)方形。圖 3.14 模頭結(jié)構(gòu)示意圖為了保證足夠的反應(yīng)時(shí)間，料筒在出口處加長(zhǎng)，以延長(zhǎng)膠基面團(tuán)熔體在熔化段的停留時(shí)間。加長(zhǎng)方式及模具結(jié)構(gòu)見圖3.14。由于模頭處的壓力較高，因此要求模頭端蓋

57、具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以及耐磨性和耐腐蝕性。本設(shè)計(jì)中端蓋材質(zhì)為40Cr ，調(diào)質(zhì)HRC2832 。 .3.4.4潤(rùn)滑油的選擇3.4.4.1 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑合理的潤(rùn)滑對(duì)于提高軸承性能、延長(zhǎng)軸承使用壽命具有重要意義。滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式可根據(jù)速度因子值進(jìn)行選擇，參考文獻(xiàn)14的表18.17 。本設(shè)計(jì)中，dn=4040=1600 mm r/min ，故采用脂潤(rùn)滑。根據(jù)大負(fù)荷、低速、高溫等工況，本設(shè)計(jì)采用鈣鈉基潤(rùn)滑脂（ZBE 36001-88） ，代號(hào)ZGN-2 。推力球軸承采用頂部進(jìn)油，由分油器強(qiáng)制潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油等級(jí)與齒輪傳動(dòng)相同。3.5雙螺桿擠出機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.5.1加藥系統(tǒng)定量加料系統(tǒng)由電機(jī)、減速箱、

58、加料螺桿和加料斗組成。進(jìn)料螺桿實(shí)行無級(jí)調(diào)速，螺桿轉(zhuǎn)速取決于雙螺桿轉(zhuǎn)速。也就是說，它隨著雙螺桿轉(zhuǎn)速的增加而增加。一旦建立平衡，進(jìn)料螺桿的進(jìn)料量就等于擠出量，也就是工作量。進(jìn)料螺桿和擠出螺桿可實(shí)現(xiàn)同步調(diào)速，速度可直接從儀表顯示。將30號(hào)油加入齒輪箱進(jìn)行潤(rùn)滑。此外，CJ-3磁力架附在進(jìn)料斗上，可有效防止鋼螺桿和鐵屑與塑料原料混入擠出機(jī)螺桿。防止螺釘損壞環(huán)。3.5.2恒溫系統(tǒng)恒溫系統(tǒng)由安裝在機(jī)身內(nèi)的油箱、電動(dòng)機(jī)高溫齒輪泵、電加熱器和水冷卻器組成。該部分可用于根據(jù)設(shè)定溫度對(duì)螺桿進(jìn)行加熱或冷卻。冷車行駛時(shí)，引入的高溫油起到加熱螺桿的作用。工作一段時(shí)間后，由于塑料的混合和剪切，螺桿的溫度不斷升高。為了不使螺

59、桿過熱，此時(shí)高溫油起到冷卻螺桿的作用。通過該裝置可以使塑化溫度均勻，物料不易分解，從而提高塑料制品的質(zhì)量。該部分的油溫可以自動(dòng)控制和檢測(cè)。它的溫度值可以顯示在儀表上。油箱油質(zhì)采用250芐基硅油，并配有液位報(bào)警裝置。3.5.3冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)由安裝在機(jī)身上的環(huán)形油箱、電動(dòng)機(jī)和水冷卻器組成。這部分的主要作用是對(duì)槍管進(jìn)行冷卻，與槍管上的電熱圈配套使用。冷卻油的通斷由電磁閥控制。該部分裝有兩個(gè)電磁閥，分別控制槍管第二段（第二段和第三段）的冷卻。這部分實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)熱電偶控制。油箱油質(zhì)采用250芐基硅油。3.5.4真空排氣系統(tǒng)真空排氣系統(tǒng)由水環(huán)真空泵、粉末氣體分離器、電磁閥和連接管路組成。在材料的擠出塑化過

60、程中，常會(huì)夾帶空氣、吸附的水分和成型溫度下產(chǎn)生的揮發(fā)物。這些混合氣體混合在材料中。如果不及時(shí)排出，會(huì)影響塑料制品的質(zhì)量，制品表面和部位會(huì)出現(xiàn)氣孔、氣泡、傷痕。該系統(tǒng)的作用是通過水環(huán)真空泵將桶體排氣口中的混合氣體吸出并排放到外部，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。真空度可通過旋塞閥調(diào)節(jié)，一般可控制在-0.075MPa以下，或根據(jù)擠出工藝要求選擇。該系統(tǒng)還在真空泵的進(jìn)水管上裝有電磁閥。它的作用是在真空泵工作時(shí)打開閥門。當(dāng)真空泵停止工作時(shí)，閥門關(guān)閉，可通過旋塞閥調(diào)節(jié)進(jìn)水量。3.5.5電氣控制系統(tǒng)電控部分由直流調(diào)速和加熱控制系統(tǒng)兩部分組成，分別組裝在機(jī)身一側(cè)的電控箱內(nèi)。主螺桿電機(jī)和進(jìn)料螺桿電機(jī)調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高