【導讀】些因數(shù)加在一起，避讓降低生產(chǎn)成本。擠壓加工技術作為一種經(jīng)濟實。用的新型加工方法廣泛應用于食品生產(chǎn)中，并得到迅速的發(fā)展。了食品行業(yè)的廣泛重視。根據(jù)收集的相關文獻,對反向雙螺桿擠壓機。研究與發(fā)展有益。②了解擠壓機的內(nèi)結(jié)構(gòu)；③熟練掌握反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿機壓機的優(yōu)缺點；工藝可行性；提出了用雙螺桿擠壓機生產(chǎn)膨化食品的工藝流程。在現(xiàn)有擠壓機的基礎上，工藝要求，對擠壓機的關鍵部位進行了相應的設計。核計算;本文還涉及了擠壓機一些輔助元件如加料系統(tǒng)，加熱冷卻裝置，模頭的選擇要求,最后，本文介紹了一些關于擠壓機的安裝，操作，控制和維護等方

　　

【正文】 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 由螺桿自重 G 產(chǎn)生的彎應力 b? 22633()21032b s sb b ssLGM L D dW ddgsp+= = = （ ） 將 L＝ ， 10 kg m? ?? 代入（ ），得 ? ? ? ?22 3 6 31 . 5 0 . 0 8 5 0 . 0 5 5 7 . 8 5 1 0 1 0 0 . 0 5 5 2 . 0 8 0 7b M P a? ? ? ? ? ? ? (3) 螺桿的復合應力 r? 根據(jù)材料力學可知，對于塑性材料合成應力應用第三強度理論計算，即 ? ?2 4r? ? ? ?? ? ? （ ） 式（ ）中 M Pa? ? ?? ? ? ? ? 螺桿材料許用應力： ? ? yyn??? ，取 850y MPa? ? ， 3yn? ，則 無錫太湖學院學士學位 論文 16 ? ? 8 5 0 3 2 8 3 .3 3 3 M P a? ?? 所以復合應力 ? ? ? ?1225 9 . 4 0 2 7 4 8 8 . 2 4 4 1 8 6 . 2 1 6 2 8 3 . 3 3 3r M P a M P a??? ? ? ? ? ? 螺桿強度足夠 ??8 。 機筒的設計及計算 擠壓機的擠壓系統(tǒng) 由螺桿和機筒共同組成 ，熱量傳遞的穩(wěn)定性和均勻性 都與其結(jié)構(gòu)形式有關 ，在 進行 機筒 設計 時，機筒結(jié)構(gòu)形式的選擇 必須考慮 ，機筒上的加料口形式，機筒與機頭的聯(lián)接方式以及 機筒的加工 等問題 都要進行研究 。 機筒結(jié)構(gòu)形式 由于嚙合異向平行雙螺桿擠出機對機筒的要求很高有良好的密封性等，所以機筒一般采用整體式，整體式的缺點是機筒過長，難于加工和清潔。 圖 喂料口斷面圖 料口結(jié)構(gòu)設計 加料口 的結(jié)構(gòu)必須 適應 物料 的 形狀，使被加工的物料能 夠 從料斗或加料器中 不間斷的自由流入螺桿， 能很好的適應各種粉料粒和帶狀物料 ，如圖 。 機筒材料的選擇 為節(jié)約貴重金屬，在滿足性能要求的前提下，機筒材料選用 40Cr，內(nèi)表面鍍鉻，以提高其抗磨性和耐腐蝕性。 反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機及擠壓部件的設計 17 圖 整體式機筒 機筒的連接方式 機筒的結(jié)構(gòu)有整體式、分段式 等 。 本設計中機筒結(jié)構(gòu)采用整體式，整體式機筒的特點是長度大，加工要求高；在加工精度和裝配精度上 容易的到保證，也可簡化裝配工作；在機筒上設置外加熱器不易受到限制，機筒受熱均勻；對于物料的輸送更容易。 參考 ??9 ，機筒壁厚取 45mm。 機筒強度校核略。 傳動系統(tǒng)的簡單設計 傳動系統(tǒng)是擠壓機的主要組成部分之一，螺桿 的驅(qū)動 ，并使螺桿能在 特 定的工藝條件下獲得所必須的扭矩 并 且能 夠進行 均勻地旋轉(zhuǎn)， 從而 對物料 完成 輸送 和塑化 。 無錫太湖學院學士學位 論文 18 傳動系統(tǒng)設計 圖 傳動系統(tǒng)示意圖 初步確定擠壓機傳動路線如圖 所示。 電動機的選用 螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是生產(chǎn)食品的一個關鍵性操作參數(shù)，因此在本設計中，我們將采用無級調(diào)速電機與有級減速機的組合。 采用無級調(diào)速電機，主要是因為其工作特性曲線與擠壓機的工作特性相似，所以采用它來作原動機，能夠保證有較高的功率因素與效率 (cosρ＝ ~，η＝ 50~60%)，且啟動性能好，運行穩(wěn)定，可得到較合理的使用。為使螺桿獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，電機調(diào)速不應太低，控制在 1000r/min 左右。采用有級減速機，承擔大部分的傳動比，可滿足這一要求。 為減小整機外形尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊，電機置于下方，通 過帶輪傳動帶動減速機。帶輪不僅可以分擔一定的傳動比，而且還可使整個系統(tǒng)傳動穩(wěn)定，并起到過載保護的作用。由前面電機選用 YCT315— 4A 電磁調(diào)速電機 ??11 。 螺桿推力的傳遞和拉桿強度校核 螺桿推力的傳遞是擠壓機傳動系統(tǒng)設計中最須解決的問題之一。本設計中，物料壓力的傳遞路線是這樣的：一方面，物料對螺桿的推力由螺桿出發(fā)，依次經(jīng)過套筒 — 聯(lián)軸器 —套筒 — 軸承支架，傳至傳動箱內(nèi)的從動軸上，再通過推力軸承，傳到傳動箱箱體，而傳動箱 又通過拉桿固接于機架；另一方面，物料對模頭的壓力通過端蓋傳至機筒，由于機筒通過螺栓固接于機架，這樣就形成了一個“封閉力系”。 通過上面的分析，我們看到物料對螺桿的推力最終是通過拉桿傳遞到機架上的，全部軸力都作用于拉桿，這就對拉桿的強度提出了很高的要求。本設計中，拉桿螺紋規(guī)格為M30，數(shù)目為 4，安裝時預緊。以下是參考 ??14 對拉桿抗拉強度進行校核計算的過程 (視拉桿為螺栓，靜載荷 )。 反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機及擠壓部件的設計 19 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 計 算 拉 桿 受 力 端蓋承受最大壓力 上面計算已知 ? 拉桿工作載荷 4 5 4 0 1 .9 4QF F z?? (式 ) F＝ 剩余預緊力 0 .2 0 .2 1 1 3 5 0 .4 7 5FF?? ? ? ? (見 節(jié) ) ?? ? 拉桿最大拉力 0 F F ??? ? ? ? (式 ) 0 ? 計 算 拉 桿 應 力 拉桿直徑 已知 d＝ 30mm 螺紋段幾何尺寸 查手冊 ??15 續(xù)表 52 得 1 mm? ， 2 mm? p＝ ， H＝ p＝ 拉桿 危險截面面積 ? ? ? ?221 6 4 2 6 . 2 1 1 3 . 0 3 1 6 4cA d H??? ? ? ? mm? 選擇拉桿材料 45 鋼 選擇拉桿性能等級 級，則 4 1 0 0 4 0 0B M Pa? ? ? ? 0. 6 0. 6 40 0 24 0sB M P a??? ? ? ? 240s MPa? ? 安全系數(shù) Ss＝ 拉桿許用應力 ? ? 2 4 0 2 .5 9 6s s B M P a? ? ?? ? ? 拉桿應力 0 A M Pa? ? ? ? 結(jié)論： ? ?s??? ，拉桿強度足夠安全 輔助零部件設計計算 加料系統(tǒng)設計計算 為了將物料不斷的供給擠壓系統(tǒng)，必須在擠壓機上設有喂料系統(tǒng)，加料裝置的設計適當與否，對擠壓機的產(chǎn)量，產(chǎn)品的品質(zhì)等有直接的關系。 ⑴ 喂料基本要求 按照設計實際需要 及具體條件來決定裝置設計 ⑵ 重力加料 物料在料斗中依靠本身的重力進入擠壓系統(tǒng)，在料斗上方設置喂料器，均勻的喂料， 且能控制喂料量，滿足各種不同物料加工需要，避免進料不均勻的現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。 加料系統(tǒng)組成 無錫太湖學院學士學位 論文 20 圖 加料系統(tǒng)組成示意圖 本設計中，加料系統(tǒng)擬采用喂料裝置進料斗＋喂料系統(tǒng)＋機筒進料斗方案，見圖 。其中喂料系統(tǒng)主要由調(diào)速電機、水平螺旋輸送器組成。使用螺旋輸送器，不但可以方便地控制和調(diào)節(jié)進料量，而且在運送物料的同時亦可對其進行進一步攪拌、揉捏、混合，保證物料均勻、穩(wěn)定。 水平螺旋輸送器設計 由上面所知，本設計中將采用螺旋輸送的加料方式，在對其進行設計計算時，必須先確定設計的原始條件，包括輸送能力、物料性質(zhì)、工作環(huán)境、布置形式等。 螺旋直徑和轉(zhuǎn)速的確定 以下計算參考 ??8 查表 115 和 116 得 物料填充系數(shù) ? ＝ ,綜合特性系數(shù) K＝ ， B＝ 20，傾角系數(shù) C＝ (水平，傾角 0176。 )，采用帶式面型螺旋面螺旋，則節(jié)距 t＝ D。 又已知生產(chǎn)能力 G＝ ，物料密度 ?? ，則根據(jù)式 (139) ? ?1 2 . 5D K G C??? () 由式（ ）計算螺旋直徑 D，得 ? ? ? ?1 1 . 2 5 1 1 . 2 50 . 0 7 1 0 0 . 1 5 0 . 7 0 . 1 5 1 . 0 0 . 0 8 7D K G C m??? ? ? ? ? ? 圓整為標準直徑 ??8 ，取 D＝ BnD? () 由式（ ）計算極限轉(zhuǎn)速 20 66. 7 r / m in0. 09Bn D= = = 圓整為標準轉(zhuǎn)速，取 n＝ 60r/min 填充系數(shù)的校核公式為 反向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機及擠壓部件的設計 21 247 GD nCt? ?? （ ） 按式 ()校核填充系數(shù) ? 1 2 8 2 22 ???????? r n C tD Gy 由于計算所 得的 ? 值在推薦值 ? ? 的的范圍內(nèi)，因此計算所得結(jié)果合格。 螺旋主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 圖 螺旋幾何形狀 如圖 所示，螺旋的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有外徑 D、根徑 d、節(jié)距 t、葉片厚 ? 、螺旋頂部升角 s? 和根部升角 b? 。 外徑 D＝ 90mm，已知。 節(jié)距 t＝ D＝ 90mm 取葉片厚 8mm?? 根據(jù) ? ?226 0 4Q D d t n??? ? ? ? （ ） 得根徑 ? ? 122 15d D Q tn???????? ＝ [－ ／ ( 15 90)]1/2＝ 圓整，取 d＝ 50mm，則螺旋升角 ? ? ? ?a r c t a n a r c t a n 9 0 3 . 1 4 2 9 0 1 9 . 6 1 8s tD?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ ）? ? ? ?9 0 a r c t a n a r c t a n 9 0 3 . 1 4 2 5 0 3 3 . 1 2 3b td? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ ） 無錫太湖學院學士學位 論文 22 螺旋傳動方案確定 為增強輸送和混 合效果，本設計中采用雙螺旋，同向旋轉(zhuǎn)，部分嚙合。雙螺旋的中心距 a≥ (9＋ d)／ 2＝ (90＋ 50)／ 2＝ 38mm，取嚙合間隙δ＝ 2mm，則 a＝ 72mm。