【導(dǎo)讀】率低，直接飼喂動(dòng)物效果不佳。研究表明，將粗蛋白飼料擠壓膨化處。理，能夠改善其理化性狀，利于動(dòng)物消化和吸收。目前，擠壓膨化技術(shù)日漸完善。戶、專業(yè)戶的需求。對(duì)現(xiàn)有膨化機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)，研制一種結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)。脂大豆和豆粕，促進(jìn)大豆資源的開發(fā)和利用。綜合考慮了影響膨化效果的因素，確定了膨化機(jī)的總體設(shè)計(jì)。原則，對(duì)各組成部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)、膨化套筒參數(shù)、模板參數(shù)及主軸參數(shù)等。

　　

【正文】 ，物料的膨化效果不好；而 43b所示的模板膨化效果就非常好。圖 43b所示的模板有一個(gè)半球凹槽，物料在此凹槽中旋轉(zhuǎn)、摩擦使物料充分糊化。物料的出孔位置越靠近中心越好，這樣不易發(fā)生堵塞，所以本擠壓膨化機(jī)的模孔分布在半徑為 20mm 的圓上。 25 a b 圖 45 ?？椎男问? 模板與螺桿頭部之間的間隙小時(shí)，中間存儲(chǔ)物料少，會(huì)使機(jī)器工作不穩(wěn)定，物料也不能充分糊化，影響膨化質(zhì)量；當(dāng)間隙較大時(shí)，物料層厚，機(jī)器消耗率大，模板孔也易堵塞，根據(jù)試驗(yàn)，大豆擠壓膨化機(jī)的模板與螺桿頭部之間的間隙以 4mm 為宜，即能保證機(jī)器工作穩(wěn)定、膨化效果好，又不至于使模板孔堵塞。 套筒的設(shè)計(jì) 套筒和螺桿共同組成了擠壓膨化機(jī)的擠壓系統(tǒng)，完成對(duì)物料的固體輸送、熔融和定壓定量輸送作用。套筒的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系到熱量傳遞的穩(wěn)定性和均勻性。在設(shè)計(jì)套筒時(shí)，要考慮到套筒結(jié)構(gòu)形式的選擇、套筒上的加料口形式、套筒和機(jī) 頭的聯(lián)接方式以及套筒機(jī)械加工制造的難易等問題。 由于機(jī)筒內(nèi)部直接與物料接觸，磨損較大，選用材料為 鑄鋼 45。熱處理后的硬度為 45～ 50 HRC。 套筒內(nèi)表面如果是光滑的，那么它的傳送效率會(huì)很低，所以，套筒選用軸向開槽套筒。套筒長度一般取 3～ 5倍的套筒內(nèi)徑，螺桿的外徑為 55mm，螺桿與套筒的間隙為 ，套筒的內(nèi)徑為 58mm， 再結(jié)合螺桿的長度，取套筒長為 210mm。軸向凹槽的數(shù)量與套筒內(nèi)徑的大小有關(guān)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，凹槽數(shù)量取 6條；凹槽的寬度一般應(yīng)該大于物料顆粒的最大尺寸，同時(shí)與套筒的內(nèi)徑的大小有關(guān)，所以取槽寬 9mm；螺桿的螺棱頂面與錐套筒凹槽的底面之間的距離一般認(rèn)為不應(yīng)大于被加工物料顆粒的尺寸，本機(jī)膨化粉碎后的大豆所以取槽深為 4mm。 26 如圖 46 整體式套筒 加料口的設(shè)計(jì) 加料口的結(jié)構(gòu)必須與物料的形式相適應(yīng)，使被加工的物料能從料斗或加料器中自由流入螺桿而不中斷。 加料口的結(jié)構(gòu)形式也有很多種，圖 61 為其中較典型的形式：（ a）類主要適用于帶狀料的加料口，而不宜用于粒料和粉料。（ c）和（ e）類為簡易式擠壓機(jī)上用的較多。（ b）、（ d）、（ f）三種類型用的較多，其中（ b）類的右口壁傾斜角一般為 7176?！?15176?；?稍大于此值，有時(shí)其左壁口也設(shè)置一傾角。（ d）和（ f）類加料口的左壁設(shè)計(jì)成垂直面，但向中心線方向偏移約 45176。實(shí)踐證明（ d）和（ f）類加料口不論對(duì)粉料、粒料和帶狀料都能很好的適應(yīng)，因此本膨化機(jī)中選用（ d）類加料口。加料口的形狀為矩形，其長邊平行于軸線為 60mm， 短邊 為 50mm。 圖 47 加料口的斷面形狀 5 承載件和連接件的校核 軸承的校核 根據(jù)大豆膨化試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)，決定采用兩個(gè)深溝球軸承和一個(gè)推力球軸承。作用于 27 深溝球軸承上的徑向力主要是皮帶輪的壓力，作用于推力球軸承上的軸向力是壓力室的膨化壓力。 由前面的計(jì)算可以得到深溝球軸承 6208 所受的力 NR 12031 ? ，深溝球軸承6208 所受的力 NR 25422 ? ，推力球軸承 51108 所受的力為 NF 2218? 。因?yàn)閮蓚€(gè)深溝球軸承主要承受徑向力，而推力球軸承主要承受軸向力，所以對(duì)三個(gè)軸承只需進(jìn)行壽命計(jì)算。 軸承壽命計(jì)算公式： ???????? PCfnL th 60106 式中： P— 當(dāng)量動(dòng)載荷， N； ? — 壽命指數(shù)。對(duì)于球 軸承， 3?? ；對(duì)于滾子軸承， 310?? ； n— 軸承的轉(zhuǎn)速 ， r/min， n=590r/min。 C— 基本額定動(dòng)載荷，深溝球軸承 6208 的 C=29500N。 推力球 軸承 51108 的C=47000N。 tf — 溫度系數(shù)，大豆膨化試驗(yàn)機(jī)的工作溫度大約為 140℃ ，所以 ?tf 。 左邊深溝球軸承 6208的使用壽命： 56 10 ???????? ???hL 右邊深溝球軸承 6208的使用壽命： 46 10 ???????? ???hL 推力球 軸承 51108的使用壽命： 56 10 ???????? ???hL 軸承的預(yù)期使用壽命為： hL h 2 0 0 0 0~1 2 0 0 0?? ?? hh LL 所以選用的軸承能夠達(dá)到預(yù)期的使用壽命，是完全適用的。 螺栓的校核 螺栓的計(jì)算主要是前蓋和后蓋螺栓連接的計(jì)算，因?yàn)榕蚧瘷C(jī)前蓋和后蓋主要承受的是軸向的壓力，所以螺栓主要承受軸向的拉力。前蓋和后 蓋都分別用 4 個(gè)公稱直徑為 28 8mm 的 螺栓連接。 前蓋每個(gè)螺栓承受的工作載荷為： ? ? NZ PDF 52844 6232 ?? ?????? ??? 后蓋每個(gè)螺栓承受的工作載荷為： NZQF 8 ??? 從上面的計(jì)算可知：后蓋的工作壓力稍大于前蓋螺栓的工作壓力，所以只需要校核后蓋螺栓的強(qiáng)度。 這些螺栓為緊密聯(lián)接。其殘余預(yù)緊力為： ? ?FF ~??? 取 NFF 9 5 ?????? 螺栓的總壓力為： NFFF 5 5 ??????? 螺栓所受的拉應(yīng)力 ： MP ad F 22 0 ????? ??? 螺栓的許用拉應(yīng)力： ? ? MPass?? ? 式中： s? — 屈服強(qiáng)度極限， MPas 640?? S— 安全系數(shù)， s=～ ， 取 s=。 ? ? MP ??? ? ???? 所選用的螺栓滿足強(qiáng)度要求。 鍵的校核 鍵的擠壓強(qiáng)度條件： ? ?MP adhlTdk lTpp ?? ??? 42 式中： d— 軸的直徑，本膨化機(jī)中有兩處鍵聯(lián)接，一個(gè)是螺桿和傳動(dòng)軸聯(lián)接處， d=30mm，一個(gè)是從動(dòng)輪和傳動(dòng)軸的聯(lián)接處， d=35mm。 h— 鍵的高度， mm ， h1=7mm 。 h2=8mm l — 鍵的工作長度， mm ， mml 70? ， mml 45? 。 T— 轉(zhuǎn)矩， N mm ， T=86670N mm 。 ? ?p? — 許用擠壓應(yīng)力， MPa ， ? ? M P ap 150~125?? 。 29 螺桿和傳動(dòng)軸聯(lián)接處的鍵所受的擠壓應(yīng)力為： MP adhlTp 8667044 ??????? ? ?pp ?? ? 從動(dòng) 輪和傳動(dòng)軸聯(lián)接處的鍵所受的擠壓應(yīng)力為： MP ap 866704 ?????? ][ pp ?? ? 所以鍵滿足強(qiáng)度要求。 30 小型單螺桿粗蛋白飼料擠壓機(jī)的螺桿長度、擠壓溫度、螺桿結(jié)構(gòu)、螺桿轉(zhuǎn)速、喂料速度、模板結(jié)構(gòu)等因素與飼料的營養(yǎng)成分相關(guān)。在考慮各個(gè)零部件都能達(dá)到正常工作和使用壽命的情況下，對(duì)本機(jī)應(yīng)更加注意螺桿的設(shè)計(jì)，同時(shí)模板和套筒也是擠壓膨化機(jī)的重要零件。 本文分析了小型單螺桿粗蛋白飼料擠壓機(jī)的工作原理，對(duì)小型 單螺桿粗蛋白飼料擠壓機(jī)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有的設(shè)備的基礎(chǔ)上，綜合考慮了影響擠壓膨化效果的因素，對(duì)擠壓機(jī)的重要部件的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。擠壓設(shè)備參數(shù)有：螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)、模板參數(shù)、傳動(dòng)軸參數(shù)、套筒參數(shù)、帶輪參數(shù)及整體裝配要求。 本設(shè)計(jì)確定了小型單螺桿粗蛋白飼料擠壓機(jī)的基本參數(shù)： ⑴為了實(shí)現(xiàn)擠壓不同物料時(shí)所需的不同轉(zhuǎn)速，電機(jī)采用 Y132S4型 ； ⑵傳動(dòng)軸長 412mm ，最粗的直徑為 45mm ，最細(xì)的直徑為 30mm ； ⑶螺桿長 220mm ，有效工作長度 200mm ，外徑 55mm ，內(nèi)徑最細(xì)為 39mm ，最粗為 49mm ； ⑷模板、套筒、皮帶輪以及安裝結(jié)構(gòu)； ⑸本擠壓機(jī)最大轉(zhuǎn)速 457r/min， 膨化溫度大約為 140℃ ，膨化壓強(qiáng)約為 ，生產(chǎn)率約為 5080kg/h。 本文所設(shè)計(jì)的 小型單螺桿粗蛋白飼料擠壓機(jī)具有如下特點(diǎn)： ⑴物料的升溫、升壓、糊化、擠壓、成型等工序連續(xù)完成，其溫升快，膨化率高，耗電量低，操作簡便，維修方便； ⑵它不另外加切割電機(jī)和喂料電機(jī)，從而降低了成本； ⑶膨化過程中產(chǎn)生的高溫高壓能滅菌、消毒，從而提高了飼料的安全性； ⑷本擠壓機(jī)用途廣泛，如果更換不同螺桿和不同的模板，還可以擠壓膨化玉米、大米等多種產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。 綜上所述，小型單螺桿粗蛋白飼料擠壓機(jī)不僅可用于試驗(yàn)，在各參數(shù)更加完善的前提下，可以用于實(shí)際生產(chǎn)。這種小型的擠壓膨化機(jī)非常適合農(nóng)村個(gè)體用戶和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)使用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。 31 致謝 本文從選題到撰寫的整個(gè)過程中，始終得到了導(dǎo)師 ******的細(xì)心指導(dǎo)和大力支持。在繪圖的過程中得到了室友和同學(xué)的大力協(xié)助；在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，得到了恩師的大力協(xié)助，他提供了大量的文獻(xiàn)資料，并提出了許多寶貴意見。在此一并表示最誠摯的謝意。 謹(jǐn)在此論文完成之際，向四年來辛勤培養(yǎng)我的老師表示我深深的謝意！向所有幫助和支持過我的老師、親人、同學(xué)表示深深的謝意！ 32 參考文獻(xiàn) [1] 王宏立 .螺桿擠壓膨化全脂大豆的試驗(yàn)研究 .沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2020. [2] 湯永忠，盛凱 .干法膨化機(jī)在生產(chǎn)全脂大豆中的應(yīng)用 [J].中國飼料， 2020，（ 21）： 25～ 26. [3] 李里特 .大豆加工與利用 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [4]唐金松 .簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) . 上海科學(xué)技術(shù)出版社， 2020 [5]葛志琪 .機(jī)械簡明零件設(shè)計(jì)手冊(cè) .冶金工業(yè)出版社， 1982. [6]何志剛 .互換性與測(cè)量技術(shù) .中國農(nóng)業(yè)出版社， 2020 [7]張?jiān)Ｖ?，王?.食品擠壓加工技術(shù)與應(yīng)用 .中國輕工業(yè)出版社， 1998 [12]史美堂 .金屬材料及熱處理 .上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2020. [13]劉建新等 .干草秸稈青貯飼料加工技術(shù) .中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社， 2020. [14]陳育儀等 .單螺桿擠壓成型機(jī)的研制 .農(nóng)業(yè)與食品機(jī)械， 1999： 22～ 23. [17]晏向華，瞿明仁，黎觀紅等 .秸稈飼料資源的開發(fā)與應(yīng)用研究的新進(jìn)展 .糧食與飼料工業(yè) 2020：2225 [18]王向陽 .影響膨化機(jī)生產(chǎn)率的主要因素及解決辦法 .飼料工業(yè)， 1998： 11 [19]袁志發(fā) ， 周靜芋 .試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析 [M].北京：高等教 AbstractID:1003188X(2005)030196EA 育出版社 ， 2020. [25] 張立榮 .膨化食品成套設(shè)備 .糧油食品技術(shù)， 1993，（ 4）： 27 [26] 顧華孝 .擠壓機(jī)概述 .飼料工業(yè)， 2020，（ 7）： 1～ 5. [27]徐學(xué)明，謝正軍，金征宇，鄭朝忠 .擠壓膨化過程中飼料營養(yǎng)成分的變化 .飼料工業(yè)， 1998，（ 12）：26～ 28. [28]程美玲，高士爭(zhēng)，張曦，戴志明 .膨脹加工對(duì)飼料營養(yǎng)成分的影響 .飼料工業(yè)， 2020，（ 4）： 7～ 9 [29] 楊麗杰，霍貴成 .擠壓膨化對(duì)全脂大豆中的胰蛋白酶抑制因子和凝集素的影響 .飼料工業(yè)， 1998，（ 11）： 22. [30] 金征宇 .擠壓膨化 技術(shù)及其在飼料工業(yè)中的應(yīng)用 .飼料工業(yè)， 2020，（ 6）： 1～ 5. [31] 袁洪嶺 .膨化技術(shù)在飼料工業(yè)中的應(yīng)用 .中國飼料， 1997，（ 21）： 29～ 30. [32] 喬高明 .飼料加工中的擠壓膨化技術(shù) .中國飼料， 2020，（ 14）： 24～ 25. [33]金征宇，徐學(xué)明，朱建平，劉當(dāng)慧 .大豆膨化技術(shù)的研究 .中國飼料， 1997，（ 21）： 29～ 30. [34] 張魁學(xué)，周佩成，姜治國，李樹青，李宏 .擠壓膨化機(jī)?？讌?shù)的試驗(yàn)研究 .農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 1995，（ 3）： 167～ 172. [35] 殷肇君 .廢棄蛋白源膨化技術(shù) 的研究 .農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 1998，（ 2）： 111～ 114. [36] 韓新燕 .汪以真，許梓榮 .大豆活性物質(zhì)的生理作用及其在畜牧生產(chǎn)上的應(yīng)用前景 .飼料工業(yè)，2020，（ 5）： 14～ 16. [37] 王洪武，周建國，林炳鑒 .新型雙螺桿食品擠壓機(jī)加工復(fù)合組織蛋白的研究 .農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2020，（ 2）： 66～ 69. 33 [38] 陳存社，朱復(fù)華，林炳鑒，李曉娟 .淀粉單螺桿擠出過程的可視化試驗(yàn)研究 .農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 1998，（ 2）： 68～ 71