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同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计【6张图纸】【优秀】

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摘要

　　　本文先分析了鱼肉仿真食品市场需求和生产现状，通过对仿真虾仁的分析以及与传统加工工艺的对比从理论上来验证采用挤压机鱼肉仿真食品的工艺可行性和经济可行性。其次，分析单螺杆挤压机与双螺杆挤压机的特点以及生产工艺的需要，确定了先通过单螺杆挤压机进行蒸煮、搅拌，再用双螺杆挤压成型机成型的生产流程。在现有挤压机的基础上，并参考了国内外比较成熟的挤压机设计方法，根据鱼肉仿真食品的的特殊工艺要求，对挤压机的关键部位进行了相应的改进。本文详细的介绍了挤压机的主要零部件分配箱、螺杆、机筒等的结构设计，并进行了相应的校核计算；对主要传动零部件如分配箱大小齿轮，带轮、从动轴、键等进行了设计和强度校核，并对轴承承载能力、寿命进行了校核计算;本文还涉及了挤压机一些辅助元件如加料系统、加热冷却装置、模头装置的选择要求,并进行了简单的设计。最后，本文介绍了一些关于挤压机的安装、操作、控制和维护等方面的内容。

关键词：鱼肉仿真食品；双螺杆挤压机；加料系统；传动零部件

摘要III

ABSTRACTIV

目录V

1 绪论1

1.1 项目背景及重要性1

1.1.1 鱼肉仿真食品的市场需求1

1.1.2 鱼肉仿真工程食品加工现状及分析4

1.2 研究的主要内容5

2 双螺杆挤压机设计7

2.1 双螺杆挤压机的工作原理7

2.2 挤压加工系统7

2.2.1 挤压加工系统组成7

2.2.2 常用挤压术语7

2.3 双螺杆挤压机总体设计8

2.3.1 总体结构设计8

2.3.2 螺杆结构设计8

2.3.3 机筒结构设计12

2.3.4 加料系统13

2.3.5 加热和冷却装置系统13

2.3.6 模板装置16

2.4 双螺杆挤压机挤压部件设计计算16

2.4.1 主传动系统的确定16

2.4.2 螺杆的强度计算18

2.4.3 机筒结构的设计19

2.4.4 模头结构设计20

3 双螺杆挤压机的操作25

3.1 双螺杆挤压机的安装25

3.2 挤压加工系统的操作与维护25

3.2.1 挤压机的开车25

3.2.2 开车操作注意事项25

3.2.3 挤压机维护保养26

4 总结与展望27

4.1 总结27

4.2 展望27

致谢29

参考文献31

1 绪论

1.1 项目背景及重要性

1.1.1 鱼肉仿真食品的市场需求

　　　二十一世纪是海洋的世纪，海洋占地球的总面积的百分之70以上，蕴藏的自然资源极其丰富，它是全球生命支持系统的基本组成部分，可以保证人类社会可持续发展。当今世界越来越多的国家己将幵发海洋作为获取资源、扩大人类生存空间、推动经济发展的战略重点。我国是一个海洋大国，海洋领域辽阔，海洋资源丰富，开发前景巨大。海洋经济将成为21 世纪中国新的支柱产业。

　　　我国又是个淡水渔业大国，有着广阔的内陆水域，水产品资源很丰富。1978年以后，我国淡水渔业的发展非常迅速。1979年全国水产品总产量仅为470万吨，1989年增至1150 万吨，到1993年的1500万吨，香港回归时己达3206万吨。

　　　海洋资源与淡水资源中，又数鱼类产量最为丰富。仅淡水鱼产量而言，1990年的产量己达523 万吨，1995年为1078万吨,1997年更是达到1425万吨。

　　　鱼类食品是公认的优质保健食品，它富含蛋白质，并且其蛋白质易被人体消化吸收，利用率高，鱼类不仅脂肪含量少而且多由不饱和酸组成，其营养价值远远髙于其它动物脂肪，鱼肉中的钙、锌、磷等无机盐比畜禽肉类高，经常食用鱼肉，可以促进人们膳食结构的合理性，促进少年儿童骨骼生长，加快青少年的身体发育，预防中老年人因缺钙而引起的骨质疏松症。鱼体内还含有丰富的亚油酸、亚麻酸和一定量的二十碳五烯酸，二十二碳六烯酸。它们是构成人脑极为重要的营养素，决定人的智力水平，在国际上被誉为“能使人聪明的食品” 。日本有一种说法“食鱼能使头脑变得聪明”，它还具有降低血脂、抗血栓和健脑益智的功效。因此对现代人类来说，鱼肉不仅可以提供维持身体机能的不可缺少的营养物质，而且能起到强身健体、延年益寿的作用，因而，鱼肉食品在人们生活中不可或缺。　　　结论：通过以上分析，结合本课题的实际情况，拟采用卧式整体式结构形式，动力源和传动装置位置采用电机置于减速箱前部，挤压系统下部形式。

2.3.2 螺杆结构设计

　　　螺杆是挤压机最重要的关键部件之一,其结构及其几何参数的设计合理与否之间关系到挤压过程。

2.3.2.1 螺杆结构设计要点

⑴生产能力：生产能力是设计螺杆的主要指标之一，不同规格的螺杆生产能力是不同的，同一规格的螺杆，由于结构和几何尺寸的差异或由于螺杆转速的差异也不同。通常我们

生产能力Q与螺杆转速n的比值，称之为“比流量”。同规格的螺杆在加工同一种物料时的比流量，在一定程度上说明了螺杆的结构及几何参数的合理与否。对于φ65挤出机来说，一般认为Q/n>1（kg/h/r/min）是同规格机台中比较好的比流量值。本设计中，生产能力定为Q＝120kg/h，螺杆转速根据生产虾片的工艺要求取为n＝60r/min，则比流量Q/n＝120/60=2，较合理。

⑵ 功率消耗：从挤压机的能量平衡来看，挤压系统中对物料所消耗的能量应对于物料的加热能量和对螺杆输入功率的总和。习惯上为衡量螺杆加工不同物料所消耗的机械功率大小，假设机筒外加热功率相同时，常以螺杆每单位生产能力所消耗的机械功率作为衡量的标准，称为螺杆的单耗N/Q。在保证物料胶体化的前提下，螺杆的单耗应以低值为好。

⑶ 挤压物的质量挤出物的质量包括外观质量、混合质量、挤出温度、轴向与径向温差、温度随时间波动的轴向温差、挤出压力的波动等方面的内容。由于压力Δp的波动，直接影响生产能力的稳定性。温度的波动可以通过粘度η的波动而影响Q的稳定性。根据虾片生产的工艺要求，机筒温度和压力的大小对挤压生产虾片的产品品质有着极大的影响，温度升高有利于提高美拉德反应的速度和程度，但也会降低模头处的压力。因此，应视温度和压力对物料反应的影响程度，合理选取控制，避免两者的较大波动。

⑷ 螺杆的加工制造是否容易，使用寿命是否长。螺杆加工制造困难，影响螺杆的寿命。

2.3.2.2 螺杆传动系统

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内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 2、专题二、课题来源及选题依据食品挤压技术具有加工范围广、生产效率高、产品质量好、加工过程无污染等特点。双螺杆挤压机由于具备输送能力强、调控性能强的优点，广泛用于加工各种食品。本课题的任务是设计一台双螺杆挤压机，其两根螺杆同向旋转，对食品物料具有强大的混合与反应作用，并能产生较好的自洁作用，并对螺杆、机筒和出料模头进行重点设计。通过本课题的设计，有助于学生能掌握和运用专业知识，锻炼工程设计能力。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：查阅和整理资料，包括一篇与课题相关或相近的外文资料并进行翻译；确定课题的总体设计方案，进行开题报告；进行相关参数的选择、计算和校核；对同向旋转型双螺杆挤压机进行总体设计，绘制总装图；对挤压部件进行详细的结构设计，绘制部件图和典型零件图；对整个设计过程作出总结，撰写设计说明书。四、接受任务学生：机械92 班姓名陈玉五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）课题来源自拟课题科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）（1）课题科学意义挤压加工技术作为一种经济实用的新型加工方法广泛应用于食品生产中，并得到迅速发展。采用挤压技术来加工食品，只要简单地更换挤压模具，便可以很方便地改变产品造型。挤压研究内容包括原料经挤压后微观结构及物理化学性质的变化，挤压性能及原料本身特性对产品质量的影响等，为挤压技术在新领域的开发应用奠定了基础。挤压机有多种机型，本文主要研究螺杆挤压机，它主要由一个机筒和可在机筒内旋转的螺杆等部件组成。螺杆挤压机按螺杆数量分为单螺杆挤压机和双螺杆挤压机两大类。单螺杆与双螺杆挤压机的主要差别是其中物料的允许水分范围以及加工能力的差别应是最值得注意的方面。本文主要研究双螺杆挤压机。双螺杆挤压机是多螺杆挤压机中的一种，是在单螺杆挤压机的基础上发展起来的。在双螺杆挤压机的机筒中，并排安放两根螺杆，故称双螺杆挤压机。双螺杆挤压机按螺杆方向不同，可分为同向旋转和反向旋转两大类，本文主要研究同向双螺杆挤压机。同向旋转相较反向旋转，其优越性是很明显的，但这并非说同向旋转不存在问题。首先是推送效率问题，反向旋转式螺杆的挤压建立在类似于齿轮泵的原理上，物料在双螺杆内的流动不是由于摩擦牵引作用，而是因为机械的强制推送，物料能均匀分配给两螺杆，所以推送效率高。但双螺杆同向旋转式，按螺杆旋转方向，物料只送往螺杆转向端，物料分布偏向一方，其推送性只及反向旋转的一半左右。（2）挤压机的研究状况及其发展前景与传统生产工艺相比，挤压加工极大地改善了谷物食品的加工工艺，缩短了工艺过程，丰富了谷物食品的花色品种，降低了产品的生产费用，减少了占地面积，大大降低了劳动强度，同时也改善了产品的组织状态和口感，提高了产品质量。本世纪30年代末期，首次把挤压机应用于方便食品谷物的生产中，1936年第一台应用于谷物加工的单螺杆挤压蒸煮机问世，并在行业中取得成功。40年代末期，随着挤压技术的发展，挤压机的应用在食品领域中进一步扩大，深受欢迎。50年代初，迅速发展的挤压蒸煮由于省时省力，很大程度上取代了当时的饼干焙烤。利用挤压技术处理淀粉等，取得了较好的糊化效果。60年代中期，挤压机进一步发展完善，到了70年代，许多国家纷纷展开挤压机理的探讨，进一步研究各种谷物及蛋白类食物在挤压过程中发生的一系列变化。目前美国生产的大型挤压机生产能力已达每小时几顿至十几吨，挤压产品遍及全国各地及食品业和饲料业，有关挤压技术和设备的专利已达百余份。日本长期以来对挤压技术及理论，尤其是谷物膨化淀粉的性质方面做了大量的研究。1979年生产的挤压食品就有300多种，大规模地把挤压技术应用于快餐食品及饲料生产工业中。西方许多国家如英国，法国，德国，意大利，瑞士等对挤压技术也做了大量的研究。近年来，国外挤压食品已成为一大类方便食品。量的研究。近年来，国外挤压食品已成为一大类方便食品。随着人民生活水平的提高和饮食结构的变化，随着对挤压机理研究的不断深入和新型挤压设备的研制开发，挤压食品的品种和产量将会日益增多，并朝着高效节能，产品风味多样化和美味化方向发展。（3）同向旋转型双螺杆挤压机的研究状况及发展前景双螺杆挤压技术近几年发展迅速。研究表明,与单螺杆挤出技术相比,双螺杆挤出技术具有无法比拟的优越性能,如物料能充分、彻底混合揉捏,并且在双螺杆挤出机运转时,由于双螺杆互相啮合而具有自行擦净的功能,避免了单螺杆挤出机经常出现的螺杆堵塞的物料在套筒表面产生结焦的现象。同时双螺杆挤压机还具有广泛的原料适应性这一显著优点,解决了单螺杆挤压机无法处理高水分和高脂肪物料这一瓶颈。双螺杆挤出机因其具有突出的高效工作性能,受到了食品行业的广泛重视。作者根据收集的相关文献,对双螺杆挤压机在食品工业中的应用、双螺杆挤压加工对食品中营养成分的影响、双螺杆挤压技术的发展前景等进行综合的分析和论述,期望有益于我国双螺杆食品挤压蒸煮的研究与发展。食品成分十分复杂,通常是若干种原料混合在一起加工,进入挤出机的物料更是由多种复杂多变的生物高分子混合构成,而且,食品挤压过程往往或高或低地伴随着一定量的水分进行,构成所谓的低湿挤压加工和高湿挤压加工。两种水分含量不同的挤压蒸煮加工,对挤压系统运行的影响也有极大差别,因此双螺杆挤压机在物理模型建立和数学模型求证方面存在困难,这也是挤压技术面临的最大问题。这一问题的解决,将会大大提高双螺杆挤压技术的研究水平。从世界食品发展潮流看,挤压食品占有重要地位。由于它能为消费者提供色、香、味、营养俱全的食品,是其它食品加工手段不可比拟的。发达国家已把蒸煮挤压食品单列为一大类食品,并在保健食品挤压技术、功能性食品挤压技术、超临界流体挤压技术、米粉挤压技术、点心与早餐等即食谷类食品加工、挤压太空食品等方面开展了广泛深入的研究。我国在这一新兴领域也开展了一些研究工作,但尚缺乏深度及广度。因此从事该领域的研究将大有作为。目前有关双螺杆挤压膨化机在水产饲料加工中的报道很多。但对有关鱼肉双轴挤出组织化的研究尚缺乏系统性。水产品不但将成为人们摄取动物蛋白质的主要来源之一,而且也可以缓解人增地减、食品不足、优质蛋白质缺乏的问题。利用双螺杆挤压技术研究开发低值水产资源,将具有显著的综合效益。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析拟研究方法、技术路线：根据课题所确定的挤压机种类，用途及生产能力确定和面机的主要构件（例如螺杆，机筒）机构形式和尺寸参数，运动参数及动力参数（电机功率）。根据挤压机主要构件的形式，性质及运动参数，拟定整机的机械传动链和传动系统图。计算并确定各级传动的传动比，皮带转动，齿轮转动等传动构件的结构参数及尺寸，拟定机器的结构方案图。根据结构方案图，在正式图纸上拟定传动构件及执行构件的位置，然后依次进行执行构件及传动系统设计机体，操纵机构设计，密封及润滑的结构设计。研究计划及预期成果研究计划：2012年10月12日-2012年12月31日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，完成毕业设计开题报告书。2013年1月1日-2013年1月27日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年1月28日-2013年3月3日：毕业实习。2013年3月4日-2013年3月17日：同向旋转型双螺杆挤压机的主要参数计算与确定。2013年3月18日-2013年4月14日：同向旋转型双螺杆挤压机总体结构设计。2013年4月15日-2013年4月28日：部件图和零件图设计。2013年4月29日-2013年5月20日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：根据提供的主要构件参数而计算出的传动构件的参数，尺寸及机体等是合理的，可以进行正常的生产组装，最终达到同向旋转型双螺杆挤压机的工作要求。特色或创新之处机器操作噪音小。故障率低，使用寿命长。已具备的条件和尚需解决的问题1、设计方案思路已经非常明确，已经具备使用CAD制图的能力和了解同向旋转型双螺杆挤压机原理结构等知识。2、使用CAD制图能力尚需加强，结构设计能力尚需加强。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编编号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计件设计信机系系机械工程及自动化专专业业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授） 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚信信承承诺诺书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 92 学号： 0923081 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I摘摘要要本文先分析了鱼肉仿真食品市场需求和生产现状，通过对仿真虾仁的分析以及与传统加工工艺的对比从理论上来验证采用挤压机鱼肉仿真食品的工艺可行性和经济可行性。其次，分析单螺杆挤压机与双螺杆挤压机的特点以及生产工艺的需要，确定了先通过单螺杆挤压机进行蒸煮、搅拌，再用双螺杆挤压成型机成型的生产流程。在现有挤压机的基础上，并参考了国内外比较成熟的挤压机设计方法，根据鱼肉仿真食品的的特殊工艺要求，对挤压机的关键部位进行了相应的改进。本文详细的介绍了挤压机的主要零部件分配箱、螺杆、机筒等的结构设计，并进行了相应的校核计算；对主要传动零部件如分配箱大小齿轮，带轮、从动轴、键等进行了设计和强度校核，并对轴承承载能力、寿命进行了校核计算;本文还涉及了挤压机一些辅助元件如加料系统、加热冷却装置、模头装置的选择要求,并进行了简单的设计。最后，本文介绍了一些关于挤压机的安装、操作、控制和维护等方面的内容。关键词：关键词：鱼肉仿真食品；双螺杆挤压机；加料系统；传动零部件 IIABSTRACTABSTRACTThis article analyzed the food simulation market demand and the production present situation first, through analysis to the prawn cracker and as well as with the traditional processing craft contrast from the theory to use the extruder to produce the food craft feasibility and the economical feasibility. Next, analyzes the single screw rod extruder with the double screw rod extruder characteristic as well as the production craft need, had determined digestion and agitation through the single screw rod extruder first, then uses the double screw rod to extrude the shaper formation the production process. In the base of the extruders in existence, we referenced the mature means of extruder design in our country and abroad and the special working craftwork requires of the snack foods, then, we improved the key structure of extruder. In this text, we introduced the structure design of extruder in detail, particular to the major parts: assignment tank, screw, barrel and systems analysis and calculating. To those important transmission parts: the big gear and the small gears in assignment tank, strip wheel, driving spindle, key, we made a design and check the intensity. And we calculate and check the carrying capacity of the bearing particularly. We also refer to the choosing requirements of the accessories: heating and cooling system, die, knife equipment, and made a simple design. In the end of the text, the installing, operation, controlling and repairing of the extruder were also introduced.Keywords: Fish food simulation;Twin-screw Extruder；charging system；Transmission parts目目录录摘要 .IIIABSTRACT .IV目录 .V1 绪论 .11.1 项目背景及重要性.11.1.1 鱼肉仿真食品的市场需求.11.1.2 鱼肉仿真工程食品加工现状及分析.41.2 研究的主要内容.52 双螺杆挤压机设计 .72.1 双螺杆挤压机的工作原理.72.2 挤压加工系统.72.2.1 挤压加工系统组成.72.2.2 常用挤压术语.72.3 双螺杆挤压机总体设计.82.3.1 总体结构设计.82.3.2 螺杆结构设计.82.3.3 机筒结构设计.122.3.4 加料系统.132.3.5 加热和冷却装置系统.132.3.6 模板装置.162.4 双螺杆挤压机挤压部件设计计算.162.4.1 主传动系统的确定.162.4.2 螺杆的强度计算.182.4.3 机筒结构的设计.192.4.4 模头结构设计.203 双螺杆挤压机的操作 .253.1 双螺杆挤压机的安装.253.2 挤压加工系统的操作与维护.253.2.1 挤压机的开车.253.2.2 开车操作注意事项.253.2.3 挤压机维护保养.264 总结与展望 .274.1 总结 .27I4.2 展望 .27致谢 .29参考文献 .31 无锡太湖学院学士学位论文 01 1 绪论绪论1.1 项目背景及重要性项目背景及重要性1.1.1 鱼肉仿真食品的市场需求鱼肉仿真食品的市场需求二十一世纪是海洋的世纪，海洋占地球的总面积的百分之 70 以上，蕴藏的自然资源极其丰富，它是全球生命支持系统的基本组成部分，可以保证人类社会可持续发展。当今世界越来越多的国家己将幵发海洋作为获取资源、扩大人类生存空间、推动经济发展的战略重点。我国是一个海洋大国，海洋领域辽阔，海洋资源丰富，开发前景巨大。海洋经济将成为 21 世纪中国新的支柱产业。我国又是个淡水渔业大国，有着广阔的内陆水域，水产品资源很丰富。 1978 年以后，我国淡水渔业的发展非常迅速。 1979 年全国水产品总产量仅为 470 万吨，1989年增至 1150 万吨，到 1993 年的 1500 万吨，香港回归时己达 3206 万吨。海洋资源与淡水资源中，又数鱼类产量最为丰富。仅淡水鱼产量而言， 1990 年的产量己达 523 万吨，1995 年为 1078 万吨,1997 年更是达到 1425 万吨。鱼类食品是公认的优质保健食品，它富含蛋白质，并且其蛋白质易被人体消化吸收，利用率高，鱼类不仅脂肪含量少而且多由不饱和酸组成，其营养价值远远髙于其它动物脂肪，鱼肉中的钙、锌、磷等无机盐比畜禽肉类高，经常食用鱼肉，可以促进人们膳食结构的合理性，促进少年儿童骨骼生长，加快青少年的身体发育，预防中老年人因缺钙而引起的骨质疏松症。鱼体内还含有丰富的亚油酸、亚麻酸和一定量的二十碳五烯酸，二十二碳六烯酸。它们是构成人脑极为重要的营养素，决定人的智力水平，在国际上被誉为“能使人聪明的食品” 。日本有一种说法“食鱼能使头脑变得聪明” ，它还具有降低血脂、抗血栓和健脑益智的功效。因此对现代人类来说，鱼肉不仅可以提供维持身体机能的不可缺少的营养物质，而且能起到强身健体、延年益寿的作用，因而，鱼肉食品在人们生活中不可或缺。鱼类中有价值较高的经济鱼类，同时也有数量可观的低值鱼类，随着海洋渔业的生产发展，经济鱼类产量逐年减少，小杂鱼、低值鱼的产量逐年增多。淡水养殖鱼类中鲢鱼等低值鱼产量非常庞大，举个实例在浙江省千岛湖水库、河流中数鲢鱼产量为最大。但这些低值鱼由于食用不便、口感不佳，根本没有得到很好的利用，产区中有大量的低值鱼不是被低价抛售，就是因为无人问津而腐烂掉，这就导致优质鱼肉蛋白的浪费，不仅渔民的收入降低，还造成对环境的污染。如何加工低值小杂鱼，充分开发这些无人问津的蛋白质资源，已引起了世界各国的关注。在利用这些低值鱼方面，将其加工成鱼糜制品是最有效的途径。目前鱼糜的生产工艺己经非常熟练，江苏省就有几家较大的鱼糜生产企业：中外合资舟山兴业有限公司、中外合资龙生水产制品有限公司玉环分公司等，鱼糜生产能力较大，但仅作为鱼丸等初级鱼糜制品的原料，所以造成了幵工的不足、设备浪费。大力开发鱼肉仿真食品，是积极消化井增加鱼糜产量的最佳方法。鱼肉仿真工程食品简称仿真食品 2 2 ，是符合国际发展趋势的新一类鱼糜制品，具有代表性的制品有模拟虾仁、模拟蟹腿等。仿真食品以鱼糜为主要原料，辅助添加一些营养配料，通过特殊的加工工艺和手段生产成某种生物体的仿真制品，除了要求制品同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 1外形逼真，最重要的是制品品质要与被仿生物体相一致。仿真食品由于附加营养值高、外形美观、营养丰富、使用起来方便，被广大人们接受，特别适宜未成年人和老年人。基于我国对仿真食昴研究落后现状和美好前景，中国食品工业协会于 1996 年制定出“九五”全国食品工业科技发展纲要建议 3 3 中把“应用低值鱼为原料加工鱼糜的科技成果，并进一步加大仿真工程食品的新技术的推广应用，提高产品技术含量和附加值”列为食品工业水产品行业的重点发展方向。仿真食品的研究开发，由于制品外形与品质要一致的特殊要求，只能将加工工艺与加工设备作为一个有机整体来研究，再加上研究方面的基础研究没有跟上，因此难度较大。不过一旦研究取得成功，必将会带来良好的经济效益和社会价值。目前，我国水产品加工量仅占总产量的百分之十。大部分水产品的销售以鲜活为主，而领国日本的水产品加工量达到了 70%。鲜活的水产品，由于存在保活运输、保鲜储存等关键技术难点，所以市场难以全面长期提供，为了提高水产品附加值、防止水产品的早期腐败，进行水产品的加工以及对加工品废弃物的综合利用是必由之路。由于水产品生产的集中性、季节气候性以及原料的易腐性，对应的水产品加工要求必须提高，也为水产品加工提供更为广阔的发展平台。一.水产品加工内容水产品加工与综合利用的研究内容：研究开发出丰富多样、适应最广大人民多种消费多种层次需求的系列化加工产品，以及完成水产生物活性物质的提取、加工。水产加工品包括食品、药品、工农业用品以及生活用品。大部分是食品，包括水产冷冻食品、水产腌制品、水产干制品、水产罐头以及鱼糜制品，水产综合利用加工品大多作为农业用品（如鱼粉饲料、肥料等、药品（如鳖甲胶）、工业，生活用品（如鱼皮胶、鱼肝油）水产加工方法可分为传统加工和现代加工两大类。传统加工主要指腌制、干制、熏制、糟制和天然发酵。不过随着制冷技术的出现，冷库的普及，水产品传统加工被现代加工所取代，即使传统加工也釆用新技术，出现了罐头食品、鱼糜制品等，水产加工对象已经涵盖了海藻类、贝类与棘皮动物、虾蟹类、鱼类与爬行类等各种主要水产品甚至是海洋食品。二水产品加工研究水产品加工与综合利用研究，重点硏究方向是水产品的精深加工以及养殖技术，特别是低值海淡水产品的加工增值技术。国际社会上普遍的水产品加工研究方向是方便水产食品、风味水产食品、保健水产食品、美容养颜食品。研究低值海淡水产品的加工增值技术，开发出低值海淡水产品的方便水产食品、风味水产食品、美容水产食品，以满足消费者对日常生活、食品爱好、保健美容等需要，发展前景广阔。国内针对海藻类、贝类与棘皮动物、虾蟹类水产食品的研究，已经取得了一些成果，开发了许多新的水产食品，如最新研究幵发的水产加工品有混合发酵海带饮料，螺旋藻保健食品，翡翠贻贝肉海鲜调味料，冷冻虾、蟹、贝肉系列产品，蟹酱、虾酱、虾油等发酵制品，翡翠贻贝肉海鲜调味料，等等。三.鱼肉制品加工鱼类加工品种也很多，形成形态各异的鱼肉制品。鱼肉制品按加工过程可以分无锡太湖学院学士学位论文 2为两大类，一类属于非鱼糜制品，另一类就是鱼糜制品。非鱼糜制品，是将鱼原料经过一些常规处理后，将连鱼皮、鱼刺的鱼肉进行冷冻、腌制、干燥、调味、发酵等一系列方法加工而成。包括有冷冻鱼肉制品、干制鱼肉制品、调味鱼肉罐头制品、发酵鱼肉制品及鱼肉综合利用制品等。冷冻鱼肉制品是将鱼原料进行形态处理更或者同时添加一些辅料后冷冻起来的一类制品，由于加工处理较简单，这类制品不但种类全数量多也便于购买，制品有冻带鱼、冻黄鱼等。不过由于贮存占用冷库空间较大，所以产量受限。干制鱼肉制品属于传统加工品，包括腌干制品、淡干制品和调味干制品，其中调味干制品的开发是近年来的加工新品，开发的品种有鱼松（鱼绒）、鱼片等。调味鱼肉罐头制品，是经预处理、调理、杀菌的熟食品，幵罐即可食用，在日本以及现在许多中国城市普遍喜爱的豆豉鲮鱼罐头就是这类制品。发酵鱼肉制品是釆用生物化学技术研制的一类制品属于水产调味类，如鱼露（鱼酱油）。鱼肉综合利用制品是利用加工鱼骨刺、内脏、皮、鳞生产的鱼粉、鱼油、鱼胶等制品。日本鱼类的消费量有所下降，原因主要是三个方面：鱼有独特的鱼臭味，所以女性有人不喜欢；鱼刺取出困难，食用不便，使用不注意会有生命安全问题；烹调困难，特别是年轻人几乎不会烹调。如果把鱼肉中骨刺预先剔除，又经过调味，作成只要简单烹调即可食用的方便食品，这样就会有更多的青少年喜欢这种食品，这种食品就是鱼糜制品。鱼糜制品，即鱼肉练制品，是将鱼原料经过一系列清洗、分割、采肉、漂脱水洗、添加辅料、擂溃等处理后形成的粘稠鱼肉糊，再进行成型、加热制成的鱼肉食品。由于釆肉过程中鱼肉与鱼皮、鱼骨剌分离，制品就没有鱼骨剌了，方便食用。鱼糕、竹轮、鱼肉丸子等龟糜制品在制造过程中，还保留了鱼肉的营养成分和保健功能成分，鱼糜制品不仅有较髙的营养价值，而且分离下来的下脚料鱼皮、鱼骨刺也可以通过综合利用，生产免皮胶高钙鱼骨粉，进而开发新食品，如钼鱼骨粉和大米制成膨化即食鱼羹。四鱼肉仿真工程食品 4 4 鱼肉仿真工程食品（仿真食品），也有人称之为模拟食品、人造食品、仿生食品、仿造工程食品等。仿真食品是将鱼原料经处理加工成鱼糜后进一步加工成模仿天然食品的新型鱼糜制品。仿真食品是低值鱼类深精加工的最佳途径，符合国际水产品加工的潮流发展，也被中国食品工业协会确定为食品工业的重点发展方向之一。日本、美国、韩国等重视水产加工理论与应用的研究，尤其在仿真食品研究方面走在前列，研究开发的模拟蟹肉、模拟虾仁等仿真食品已达到了工业规模化生产的水平。目前己开发或者正在研究的品种有仿生（模拟）蟹肉、仿生模拟虾仁、模拟贝肉、模拟干虾仁、模拟火腿、模拟南瓜、模拟鲍鱼肉、久仿生墨鱼、仿生海胆、海味牛排阅、海洋牛肉等。不过，我国这些仿真食品的研究，只是停留在工艺研究或探讨阶段，离产业化、工业化生产还有一段很大距离。我国在该方面硏究相对落后，虽然有吴光宏、张金亮等专家在进行淡水鱼模拟蟹腿肉的工艺研究试验，不过自主开发仿真食品的生产设备几乎没有。虽然仿真食品发展迅同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 3速，然而由于仿真食品生产技术研究不足，开展时间短等问题。影响了我国仿真食品产业的发展。1.1.2 鱼肉仿真工程食品加工现状及分析鱼肉仿真工程食品加工现状及分析1.鱼肉仿真工程食品的加工原理日本式鱼糜制品的主要品种是模拟蟹腿等仿真食品，通过四种加工方法获得，即压模型、纤维型、复合压模型和乳化型。压模型是通过单挤压或共挤压将鱼糜糊压制成需要形状，并使其凝固，形成弹性凝胶体。纤维型是将鱼糜糊通过有窄的开口的长方形喷嘴挤压成薄片，然后将薄片加热凝固，切成所需宽度的条，将条状物经过成形机拧成绳状。复合压模型是将肉条与鱼糜糊混合后挤压成所需的形状，制成咀嚼感较好、组织结构均匀、弹性较高的制品。乳化型是加入油脂乳化后的鱼糜糊灌入包衣中加热凝固。2.鱼肉仿真工程食品的加工工艺流程仿真食品的质量可以分解为三部分质量，它们是：口味、口感和外形。加工工艺也可分解为调味部分工艺、配合部分工艺和成形部分工艺。调味部分工艺该部分工艺保证制品的口味与被仿真对象相似。例如，模拟蟹肉制品要有蟹肉的风味，模拟虾仁制品应有天然虾仁独特的风味；而鱼肉风味存在着一些不足，而且作为多次漂洗的鱼糜，漂洗过程中呈味液流失，致使鲜味不足，通常要在成形前在鱼糜中添加鲜味剂，高质量鱼糜制品要加特殊风味调味料。在日式鱼糜制品板式鱼糕、鱼肉汉堡、烤章鱼风味鱼糕、鱼卷中添加不同风味的调味料，而在模拟虾仁、模拟蟹肉等仿真食品中要添加前文所介绍的虾蟹风味的海鲜调味料。配合部分工艺该部分工艺确保了制品的组织质地相似于被仿真食品。例如，模拟虾仁制品应有天然虾仁独特的纤维组织、强劲的弹性和咀嚼性。在鱼糜糊中加入适量的食用纤维是模拟虾仁生产的关键，同时加入少量真虾肉糜及虾汁提取液或虾味素可使模拟虾仁产品更加完善。由于鱼肉弹性主要源于鱼肉肌原纤维的凝胶强度，尽量提高鱼肉蛋白凝胶强度，可以得到较好的弹性。然而，鱼肉纤维较短，难以形成类似虾仁的纤维结构和咀嚼性。美国专利介绍，用鱼肉模拟虾、对虾、尨虾肉时，一份鱼糜中要加入0.22.5份具有三维网状结构的可食性纤维。最理想的方法是将鱼肉蛋白纤维 -组织化鱼肉蛋白作为可食性纤维添加到以低值鱼类加工的仿真食品中，组织化鱼肉蛋白可以被大量的添加到鱼糜糊中，从而保证成品中流失的蛋白质。在后釆用物理化学方法使鱼肉蛋白质变成纤维状。目前鱼肉蛋白纤维制作方法有单向冷冻法、压延切丝法、纺丝粘结法（喷丝法）、挤压膨化法、高压组织化法、挤压喷丝凝胶法（注射挤出法）等。本文中的研究方法为挤压膨化法。a. 挤压膨化法工艺流程原料-预处理-进料-挤压-在加工-成型-包装b. 挤压膨化法工艺特点挤压膨化法是利用原料蛋白质（变性或没变性的）在高温、高压及剪切力的作用下，使蛋白质发生定向排列形成组织结构，最后由于温、压突降而产生膨化，获得组织化蛋无锡太湖学院学士学位论文 4白。挤压膨化是生产的关键工序，喷爆机或称挤出机是生产的主要设备3国内生产现状仿真食品的生产工艺与设备，由于制品品种的有所区别，在如何使制品成形、如何保证制品品质等方面存在一些共性问题。因此本次的研究思路是，通过其典型制品一模拟虾仁的生产工艺和设备研究为模板，从而进行仿真食品的研究。鱼糜糊是形成模拟虾仁质地、口味的基础。鱼糜糊可按成熟的鱼糜糊工艺获得，其工艺为:原料鱼一预处理去鳞、内脏、头尾、主骨刺一釆肉-漂洗一脱水一碎肉（精滤）一配料一擂溃（斩拌鱼糜糊。也可以用冻鱼糜，经解冻一碎肉一配料一擂溃一鱼糜糊。模拟虾仁制品应该有逼真的虾仁外形模具，需要进行成形。美国专利介绍的方法：虾仁成形方法大致有以下几种：冲压成形、滚切成形、浇注成形这三种方法。鱼糜糊只有通过加热凝胶后才能定形，因此要求鱼糜糊能保持在一定形腔中进行加热凝胶。浇注成形较容易实现，可以设想有一副可开合的模具，闭合后的模具内有大虾仁形状的内腔，将鱼糜糊浇注到模具内腔中，再将模具进行加热，等凝胶可脱模后，打开模具，成形后的虾仁落下。浇注成形方法也可以应用于模拟蟹肉、模拟贝肉的成形。1、仿真食品应用基础研究研究影响仿真食品生产工艺、生产设备、制品质量等基础问题，主要是对鱼肉特性以及鱼肉特性与仿真食品工程技术关系的研究。在鱼肉特性研究方面，对鱼肉的研究成果很多可以借鉴；在制定仿真食品工艺时，可以参考或采用国外研究的鱼肉凝胶体弹性、强度提高措施。鱼肉流变特性虽然有人作过研究，但针对鱼糜糊特性的流变测量方法还有待探讨，具体的流变特性系数有待进一步确定。在鱼肉特性（主要是鱼肉流变特性）与仿真食品工程技术的关系研究方面，经文献检索尚未见完整报道。由于仿真食品加工中涉及鱼糜糊的输送流动，而流动过程的压力、流量，乃至生产能力、设备功率等都与鱼糜的流变特性有关系。找出它们之间的关系，用于指导食品食品工程技术的研究，是本文的研究内容。2、仿真食品生产工艺研究仿真食品质量主要表现在口味、口感和外形上，通过鱼糜糊工艺、鱼丝工艺、仿真食品成形工艺反映出来。目前鱼糜糊工艺已比较成熟，包括配方和工艺流程。从而适合机械化生产。3、仿真食品生产设备研究仿真食品生产设备是仿真食品产业化的关键，虽然国外有仿真食品成形设备的报道，但国产化而且符合国情的中小型仿真食品成形设备还没有大批成型。研究中小型仿真食品生产设备，在国内推广的使用，也是本文的研究内容之一。1.2 研究的主要内容研究的主要内容利用双螺杆挤压机压缩得到的鱼肉膨化食品具有禽肉的咀嚼感，可以作为基料生产出各种不同口味的模拟肉食品，可以有效合理的开发利用各种低值动物性蛋白源，可以生产出高附加值的产品及相关新型产品；另外由于原料处理只需去除鱼头和内脏、无需剔除鱼骨，不仅提高了营养价值，而且更加高效、简单。便于工业化生产。同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 5改变了单螺杆挤压机不能对湿料进行挤压处理的缺陷，为高湿的蛋白原料如鱼类、家畜和家禽碎肉下脚料的组织化提供了可行途径。通过查阅资料确定设计的基本参数，如产量、物料的含水量、螺杆的转速范围、加热的温度和出料的含水量及状态等。通过双螺杆挤压机来改善单螺杆挤压机不能对湿物料进行加工处理的缺陷。提供一种简单高效、可模拟出禽肉咀嚼感的鱼肉挤压膨化食品加工方法。鱼肉加工双螺杆挤压机膨化机的设计包括机筒、与动力装置连接的第一螺杆、第二螺杆，传动系统和加热出料系统的设计和绘制。无锡太湖学院学士学位论文 62 2 双螺杆挤压机双螺杆挤压机设计设计2.1 双螺杆挤压机的工作原理双螺杆挤压机的工作原理强制输送根据双螺杆的旋转方向，啮合程度和螺纹参数的不同，双螺杆的啮合部分可构成在横向和长度方向是全开的全闭的，或半开半闭，因而形成的 C 形小室可以是相互连通的，也可以是完全封闭的。全啮合同向旋转的双螺杆，由于两根螺杆在啮合处的螺纹相反，螺槽中的物料可以通过啮合螺纹间的通道进入另一根螺杆的螺槽，啮合螺纹对螺槽中物料的阻力同样有推进物料的作用。混合作用图 2-1 同向旋转，物流在双螺杆螺槽中的流动情况由于同向旋转双螺杆在啮合处的速度方向相反，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆把物料从间隙中推出，结果使物料从一根螺杆转到另一根螺杆（如图 1 所示），呈“”型前进，料流的方向改变，有助于物料的混合和均化。自洁性能同向旋转的双螺杆，在啮合处螺纹和螺槽的速度方向相反，相对速度很大，因此有相当高的剪切速度，它能刮去各处积料，其自洁作用比反向旋转的更有效。压延效应同向旋转的双螺杆挤压机，由于啮合处两根螺杆的速度方向相反，因此没有明显的压延效应，它对磨损和超载的敏感性比反向旋转双螺杆小的多，而且也易发现。2.2 挤压加工系统挤压加工系统2.2.1 挤压加工系统组成挤压加工系统组成图 2-2 典型食品挤压加工系统链图如图 2-2 所示,典型的挤压加工系统支链图,其中包括喂料装置、预调质装置、传动、挤压、加热与冷却、成型、切割、控制等部分组成。62.2.22.2.2 常用挤压术语常用挤压术语挤压机个部分中都有其专业术语，其中以下最为突出：螺纹、齿根、螺纹、螺纹前加热与冷却成型机筒预处理喂料装置挤压混合料仓原料同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 7沿、螺纹后沿、齿型、螺纹头数、单头螺杆、多头螺杆、螺旋槽、螺杆通道的轴向面积、螺杆通道的展开面积、高径比，长径比，压缩比。2.3 双螺杆挤压机总体设计双螺杆挤压机总体设计双螺杆挤压机零部件包括：喂料装置、机筒、螺杆、加热与冷却装置、模板与切割装置、机座等组成。2.3.1 总体结构设计总体结构设计螺杆挤压机总体结构对整机的性能有很大的影响，总体结构包括挤压系统，传动系统和驱动源的相互位置关系。由于这些关系的不同，构成了种种不同差别：5如表 2-1表 2-1 总体结构设计分析总体类型不同类型优点缺点卧式螺杆挤压机螺杆在空间呈水平放置，尺寸大小影响占地面积，对空间高度影响不大计量部分的螺杆和机筒易于磨损外观形式立式螺杆挤压机螺杆在空间呈竖直减速箱选型和结构设计受限制，空间高度要求高整体式螺杆挤压机结构紧凑不便于加工和装拆、维修联接形式分段式螺杆挤压机能够采用标准减速器，易于装拆、维修需专门设置螺杆轴承座及相应的润滑系统电机置于机器旁侧便于电机及机器维修占地面积大电机置于减速箱前部，挤压系统下部机器结构紧凑，外观整齐要求设计带等传动系统，传动效率低电机置于减速箱后部，与机器成一体与机器构成整体，有利于选用标准减速器，有利于互换性和满足加工要求轴向长度较长，占地面积相应增大动力源和传动装置位置电机置于减速器上部占地面积小由于振动问题，要求支架有足够刚度结论：通过以上分析，结合本课题的实际情况，拟采用卧式整体式结构形式，动力源和传动装置位置采用电机置于减速箱前部，挤压系统下部形式。2.3.2 螺杆结构设计螺杆结构设计螺杆是挤压机最重要的关键部件之一,其结构及其几何参数的设计合理与否之间关系到挤压过程。无锡太湖学院学士学位论文 82.3.2.1 螺杆结构设计要点螺杆结构设计要点生产能力：生产能力是设计螺杆的主要指标之一，不同规格的螺杆生产能力是不同的，同一规格的螺杆，由于结构和几何尺寸的差异或由于螺杆转速的差异也不同。通常我们生产能力 Q 与螺杆转速 n 的比值，称之为“比流量” 。同规格的螺杆在加工同一种物料时的比流量，在一定程度上说明了螺杆的结构及几何参数的合理与否。对于 65 挤出机来说，一般认为 Q/n1（kg/h/r/min）是同规格机台中比较好的比流量值。本设计中，生产能力定为 Q120kg/h，螺杆转速根据生产虾片的工艺要求取为 n60r/min，则比流量Q/n120/60=2，较合理。功率消耗：从挤压机的能量平衡来看，挤压系统中对物料所消耗的能量应对于物料的加热能量和对螺杆输入功率的总和。习惯上为衡量螺杆加工不同物料所消耗的机械功率大小，假设机筒外加热功率相同时，常以螺杆每单位生产能力所消耗的机械功率作为衡量的标准，称为螺杆的单耗 N/Q。在保证物料胶体化的前提下，螺杆的单耗应以低值为好。挤压物的质量挤出物的质量包括外观质量、混合质量、挤出温度、轴向与径向温差、温度随时间波动的轴向温差、挤出压力的波动等方面的内容。由于压力 p 的波动，直接影响生产能力的稳定性。温度的波动可以通过粘度的波动而影响 Q 的稳定性。根据虾片生产的工艺要求，机筒温度和压力的大小对挤压生产虾片的产品品质有着极大的影响，温度升高有利于提高美拉德反应的速度和程度，但也会降低模头处的压力。因此，应视温度和压力对物料反应的影响程度，合理选取控制，避免两者的较大波动。螺杆的加工制造是否容易，使用寿命是否长。螺杆加工制造困难，影响螺杆的寿命。2.3.2.2 螺杆传动系统螺杆传动系统同向旋转式双螺杆的传动系统相对来说比较复杂，一般采用外啮合传动。（如图 3 所示）图 2-3（a）与 2-3（b）的主要区别是驱动轴的图 2-3 螺杆传动系统位置问题，考虑到挤压机的小型化及其他工作、性能、装配等要求，选择图 3（b）所示装置比较合适。同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 92.3.2.3 双螺杆的结构参数设计双螺杆的结构参数设计螺杆主要结构参数有：螺杆直径，长径比，螺杆各段主要参数，螺纹形状，螺杆的螺纹头数。图 2-4 等深变距螺杆1螺杆结构和啮合方式的确定本设计中螺杆的设计仍按普通螺杆的方法进行设计改进。普通螺杆按其螺纹升角和螺槽深度可分为三种形式：1.等距变深螺杆；2.等深变距螺杆；3.变深变距螺杆。考虑到螺杆的强度要求和物料性质，我们拟采用等深变距螺杆。等深变距螺杆是指螺槽深度不变，螺距从加料段的第一个螺槽开始至均化段末端是从宽变窄，结构形式如图 4 所示。为使进料均匀，协调螺槽输送物料和熔融的能力，螺杆采用单头螺纹，并部分啮合，以使物料受到较大的剪切和混合，有利与糊化的进行。2螺杆直径 Ds 的确定螺杆直径是螺杆主要参数之一，在设计螺杆时，一般是根据所需的生产能力，理论公式来计算螺杆直径是困难的，因此可选用以下方式，初步确定螺杆的生产能力和转速后，根据经验的生产能力公式初步确定螺杆直径：QDs3 n式中Q 生产能力，kg/hDs 螺杆直径，cm n 螺杆转速，r/min经验出料系数，一般取 0.0030.007本设计中，Q120kg/h，n60r/min（工作转速），0.007，则DsQ/(*n)1/3 120/(0.00760) 1/3 6.586cm取标准螺杆直径 Ds65mm。3长径比 L/Ds 的确定由挤出理论得知，在其他条件一定时，增大长径比，可增加物料在螺杆中的停留时间，即保证了物料有充分的熔融时间，但过大的长径比易于造成停留时间过长而使热敏性物料分解。因此，应根据被加工物料的物理性能、成型工艺要求和产品质量的要求来考虑。参考成型挤压机有关资料，初步选取长径比 L/Ds12，则螺纹段总长 L12Ds1265=780mm 无锡太湖学院学士学位论文 10取标准长 L800mm，修正 L/Ds800/6512.3084螺杆各段主要几何参数的确定物料在螺杆中的挤压经历固体输送、熔融和均化的过程。因此，整个螺杆的设计通常分为三部分。以下具体计算确定各段的几何参数。5a 螺槽深 H由于螺杆设计成等深变距形式，取统一螺槽深 H0.18D0.25D(参考7Pg149) 11.716.25mm，取 H12mm，则螺杆根径 DbDs2H652441mm。b 螺距 S沿输送段到均化段方向，将螺杆成阶梯形分成三段，螺距依次为63mm、53mm、44mm。c 各段长 L根据经验数据（9Pg7577），确定各段长如下：加料段 L110%25%L80200mm，取螺距 S160mm 的整倍数，L1189mm熔融段 L255%65%L440520mm，取螺距 S253mm 的整数倍，L2424mm。均化段 L322%25%L176200mm，取螺距 S344mm 的整数倍，L3176mm。实际螺纹段总长 LL1L2L3189+424+176789mmd 螺旋升角（参考7 Pg151 公式）t=Dtg算出各段螺旋升角第一段 1=1709，第二段 2=1433，第三段 3=12106其他参数的确定a 双螺杆中心距 A 和螺杆啮合间隙 1双螺杆的中心距主要取决于螺杆的直径和对间隙的要求，一般地单螺纹双螺杆A(0.711)Ds46.1565mm（见9Pg189），考虑到螺杆部分啮合，存在间隙，应满足 A(DbDs)20，即 A(DbDs)2(4165)253mm，取啮合间隙12mm，则 A55mm。b 螺杆与机筒的配合间隙 2图 2-5 梯形螺纹断面间隙 2的选择主要根据所加工物料的性能和机械加工条件来决定。参考 9Pg119表 1-3-10，由于物料为高粘度物料，取 65mm 挤压机的配合间隙20.0020.005Ds=1.33.25mm。取 22mm。同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 117螺纹断面形状的确定图 2-6 开槽螺纹对于小直径螺杆，一般选用梯形螺纹，由于其前后缘有较大的倾角，有利于物料的流动，同时具有较好的混合和均化物料的作用。其断面形状如图 2-2 所示。本设计中，各段螺纹统一取倾角 10圆角半径 R(0.040.12)Ds2.67.8mm，取 R5mm 螺棱顶宽 e(0.080.12)Ds 5 .27.8mm，取 e6mm (见 9 Pg7778) 图 2-7 喂料口断面8 压缩比 i(8Pg122 计算方式) 全螺纹双螺杆的压缩比，等于加料段一个螺距的螺槽容积与挤出段一个螺距的螺槽容积之比，不计过渡圆弧的影响，其计算式如下： (9 式 1-8-5)SFdDemsSFdDemsi22222222211212111144平均平均式中 S1、S2分别为加料段、挤出段的螺距 m1、m2分别为加料段、挤出段的螺纹头数 e1、e2分别为加料段、挤出段平均直径处的螺纹轴向厚度 D、d 分别为螺杆外径、根径 F1、F2分别为加料段、挤出段的啮合面积的一半由于螺杆等深，单头螺纹，截面形状一致，D1D2，d1d2，e1e2b，m1m21，忽略啮合面积 F1、F2，初步估算压缩比i(S1e1)(S3e2)(636)(446)1.5据有关资料，玉米淀粉在挤压过程中发生复杂的化学反应后，本身由固体粉料转化为熔体有 2 倍左右的物理压缩比。本挤压机为成型挤压机且物料的压缩性小；另外，考虑到化学反应对压缩比的影响，我们认为估算值还是有一定参考意义的。2.3.3 机筒结构设计机筒结构设计机筒和螺杆共同组成了挤压机的挤压系统，其结构形式关系到热量传递的稳定性和均匀性，在设计机筒时，要考虑到机筒结构形式的选择，机筒上的加料口形式，机筒与机头的联接方式以及机筒机械加工制造的难易等问题。无锡太湖学院学士学位论文 121机筒结构形式成型挤压机长径比较小，且本挤压机机筒长度较小，所以采用整体式机筒。这种形式的机筒在挤压机中较多的被采用。它的特点是：加工精度喝装配精度容易保证，机筒外部的加热器易于布置，且受热均匀，但机筒内表面的磨损难于修复。料口结构设计加料口的结构必须与物料形状相适应，使被加工的物料能从料斗或加料器中自由流入螺杆而不中断，对各种粉料粒和带状都能很好的适应，且用的较多。2.3.4加料系统加料系统1所设计的加料系统由 2 部分组成：2料仓及料斗组件，用于完成储料、垂直落料和定量计量控制功能 3螺旋填充器，用于水平输送。该加料系统是为包装机进行定量加料而设计4料斗体为倒置的截圆锥壳形钢结构。相关资料表明，用料斗处理粉体物料的生产率与排料口直径的关系可用 M d2.5 来表示。我们并未证实此式可否用于振动给料，但是排料的快慢与排料口直径有着重要的关系。5料斗的主要参数有进料口直径 D、排料口直径 d、料斗倾斜角。6根据以往的经验设计，本设计取进料口直径 D=500mm，排料口直径 d=150mm。7料斗体斜度。8料斗体斜度的选择与聚丙烯酰胺和料斗材料的摩擦系数有关。摩擦系数越大，斗体坡角也越大。出料口直径确定后，斗体倾斜度越大，料斗高度也越大，在设计时要考虑空间位置的安排。对于粘性大的物料，通常选择 =60。9根据料斗运动形式的不同，可分为直线型、涡旋型、平旋型 3 种振动形式。由于平旋型破拱作用比直线型振动强，并且结构比涡旋型简单，应用最为普遍，所以此设计中我们选择平旋型振动形式。辅助装置的设计用人造革、帆布或者橡胶制成波形管，联接并且密封料仓与振动给料斗之间的间隙，使振动给料斗既不影响振动，又不致使物料外溢、灰尘飞扬以及有害气体逸散。螺旋填充器的设计螺旋加料装置密闭性好，使用外力驱动加料，加料速度快，技术非常成熟，结构简单且价格低廉。能进行准确的速度与位置控制螺旋加料器是一种常用的粉体处理设备，从螺旋输送机演变而来，采用管状料槽实现比输送机更大的充填率，可用于处理多种类型的粉体。本设计中采用单螺杆输料8，然后直接送入双螺杆挤压成型机中。这样，单螺杆挤压机就充当了喂料装置，它不仅能均匀的喂料，且能控制喂料量，满足各种不同物料加工需要，避免进料不均匀的现象，提高产品的质量和产量。2.3.5加热和冷却装置系统加热和冷却装置系统由挤压理论可知，温度控制是挤压过程得以进行的必要条件之一。挤压机加热与冷却系统就是为了保证这一必要条件而设置的。加热冷却装置及其控制系统设计是否得当，将直接关系到挤压机的生产能力、产品的质量和能量的消耗。因此，挤压机的加热冷却同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 13系统又是挤压机的一个重要组成部分。加热温度加热温度取决于载体树脂的软化点或熔融温度，载体树脂软化点或熔融温度越高，加热温度也就越高，一般应高出树脂的熔融温度 5左右。加热温度过低树脂不能充分熔化，有限的载体树脂也就无法将无机粉完全包覆，母粒的表面粗糙粒子中间出现空洞，树脂和无机粉体无法成均匀体系。加热温度过高，助剂易挥发样，螺杆剪切力降低不宜塑化，同样影响母粒的质量。一般情况下，二区温度应是造粒最高温度，一区比二区温度低 10左右，三区、四区温度与二区基本相同，从五区开始直至机头按510的梯度逐渐降低1机筒温度分布对鱼肉的影响机筒温度的分布控制是挤压加工过程中一个关键的操作参数。根据对物料流动特性的分析，可知温度对于挤压物料的粘度影响很大。随着温度的升高，物料的粘度将会减小。在相同产量 Q 的情况下，当物料的粘度减小时，将同时减小挤压机模头处的压力。根据虾片生产工艺要求，温度和压力对挤压法生产虾片的产品品质有着极大的影响。机筒温度的升高将提高物料的美拉德反应的速度和程度，但也会降低挤压机的模头压力，特别地当机筒温度过高超过 250时，将会导致淀粉的碳化，从而对挤压生产鱼肉起到相反的作用。因此，我们应视温度和压力对生化反应的影响程度，对机筒温度进行严格控制和调节，以利于反应正常进行，确保产品的质量。2挤压机加热方法的选择目前挤压机的加热方法有如下几种：载热体加热、电阻加热和电感应加热等。载热体加热：利用载热体(如蒸汽、油等)作为加热介质的加热方法称为载热体加热。由于采用的载热体的不同，又可分为液体加热和蒸汽加热。液体加热所使用的加热介质，在低于 200时用矿物油，高于 200时，一般都采用有机溶剂或其混合物。蒸汽加热所使用的介质为蒸汽。液体加热的优点是：加热温度较高，效率也高，加热均匀而且能够准确地控制温度。其缺点是：要求加热系统密封良好，以免因液体的渗漏而影响到产品的质量;同时还需要配备一套加热循环装置，这就提高了设备的成本;所用的载热体(如有机溶剂)因受热分解往往带有毒性和腐蚀性;另外装置的维修也不方便，故目前很少采用。蒸汽加热因其压力很难维持一定值，且波动也较大，其温度亦难达到工艺要求，而且还需配备一套专门的蒸汽设备，这对于许多工厂来说是很难做到的，因此也很少采用。电阻加热：电阻加热是用得最广泛的加热方式，其装置具有外型尺寸小、质量轻、装设方便等优点。由于电阻加热器是采用电阻丝加热机筒后再把热传到的物料上，而机筒又是一个具有一定厚度的筒体，因此在机筒的径向方向上便形成较大的温度梯度，如图 10-16 所示。另外，用它加热也需要较长的时间。以 SJ65 为例，用电阻丝加热时，预热升温时间约需 45min。同时，使用云母片作绝缘材料的电阻加热器，其电阻丝易氧化受潮等，也会使其寿命缩短。由于要使用大量的云母片作绝缘材料，加热器的成本也较高。近年来，在许多挤出机上采用了所谓铸铝加热器，它是将电阻丝装于金属管中，并填进氧化镁粉之类的绝缘材料，然后将此金属管铸于铝合金中。实际上它是一种改进了的电阻加热器。它与旧式的电阻加热器相比较，既保持了原来电阻加热器的体积小、装设方便及加热温度较高的优点，而由于省去了云母片，便降低了加热器的成本。无锡太湖学院学士学位论文 14此外，由于电阻丝是装于加热金属管的密实的氧化镁粉中，使得它有防氧化、防潮、防震和防爆等性能，因而提高了加热器的使用寿命，传热效果也比旧式加热器好。铸铝加热器的最大加热温度一般为 350370，如要求更高的加热温度，则可采用铸铁或铸铜加热器，以提高加热装置的耐久性。电感应加热：电感应加热是通过电磁感应在机筒内产生电的涡流而使机筒发热的一种加热方法。这种加热器是在机筒的外壁上隔一定的间距装上若干组外面包以主线圈 5 的硅钢片 1。当将交流电源通入主线圈时，就产生了如图中所示方向的磁力线，并且在硅钢片和机筒之间形成了一个封闭的磁环。由于硅钢片具有很高的导磁率，因此磁力线能以最小的阻力通过，而作为封闭回路一部分的机筒其磁阻要大得多。磁力线在封闭回路中具有与交流电源相同的频率，当磁通发生变化时，就会在封闭回路中产生感应电动势，从而引起二次感应电压及感应电流，即图中所示的环形电流，亦叫电的涡流。涡流在机筒中遇到阻力就产生热量。电感应加热与电阻丝加热相比具有如下几个特点： a. 它是由机筒直接加热物料的，因此预热升温的时间较短(大约 7min 左右)。在机筒的径向方向上的温度梯度较小；b. 由于以上特点，采用此加热器时对温度调节的反应较电阻加热灵敏，从而有较大的温度稳定性，对产品的质量很有利; c. 由于感应线圈的温度不会超过机筒的温度等原因，它比电阻加热器可节省电能 (有资料介绍可省 30%左右); d. 在正确的冷却和使用的情况下，感应加热器的寿命比较长，其值可见表10-5。表 10-5 电感应加热器的寿命温度/ 加热器寿命/h 温度/ 加热器寿命/h 200 45000 350 7500 250 30000 400 200 300 11000 感应加热器也有其不足之处，如加热温度会受感应线包绝缘性能的限制，这对成型加工温度要求比较高的物料是不适合的。其次是它的径向尺寸大，用在大型挤压机上必然会使机器的体积庞大，而且需要大量的硅钢片等材料。另外，它在形状复杂的机头上安装也不方便。远红外线加热是近年来发展起来的一项新的加热技术。它是利用远红外辐射元件发出的远红外线被加热物体所吸收，直接转变为热能而得到加热效果的。远红外线的波长一般是 301000m。远红外线在传播中遇到物体时，一部分被物体反射而另一部分则进入物体内部或被吸收，当物质的分子的固有频率与远红外线的频率相一致时，就会发生共振，使物体分子运动加剧，温度也就升高，所以这种加热效率也就比其他加热方法高。同时，远红外线不需要通过介质，而可以直接到达被加热物体，因而能量损失小。因为远红外线可透入到被加热物体内部，使物体表面和内部的温度同时升高，则使加热温度均匀而有利于提高产品的质量。由于远红外线加热具有这些特点，人们正在研究试验将它应用在挤压机的加热上。综合考虑，本设计中机筒的加热方式拟采用铸铝加热器加热。冷却装置设计冷却装置设计原则：1.尽量保证塑件的收缩均匀。维持模具的热平衡；2.冷却水孔的数量越多，孔径越大，责对塑件的冷却效果越均匀，根据经验，一般冷却水孔中心线与行腔壁的距离应为冷却水管直径的 1-2 倍（常为 12-15mm）冷却水管的中心距一般为冷却水管直径的 3-5 倍，冷却水管的直径一般为 8-12mm，但是不能超过 14mm；3.尽量是冷却水管距离行腔表面的距离相等，当塑件的壁厚均匀时，冷却水管与行腔表面的距离应该处处相等，当塑件的壁同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 15厚不均匀时，厚壁处应该加强冷却，冷却水管应该靠近行腔，距离小但是也不应小于10mm；4.浇口处加强冷却，一般在注塑时，浇口附近的温度最高，距浇口越远的温度越低，因此要加强浇口处的冷却。即冷却水从浇口附近流入；5.应该降低进水与出水的温差，如果进水与出水的温差较大，将使模具的温度分布不均匀，尤其对于流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与出水的温差不大于 5 度（精密模具的温差要控制在 2 度以内）；6.合理选择冷却水管的形式，对以收缩大的塑件（如聚乙烯）应沿收缩方向开设冷却水孔，对于不同形状的塑件，冷却水管的排列形式也不进相同。具体排列形式自行考虑；7.合理选择冷却水管接头的位置，为了不影响操作，进出口水管接头通常设在注射机背面的模具同一侧；8.冷却系统的水管尽量避免与模具上的其他机构如：推管孔，小型芯孔等发生干涉现象，设计是要全盘考虑；9.冷却水管的进出接头应该埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏，最好在进出口位置打出标志如 IN AND OUT。由于螺杆直径较小，在螺杆中心部开槽通入水管进行冷却，势必会严重削弱螺杆强度，故本设计将只对机筒进行水冷却。本设计中采用冷却水管缠绕铸入铝块中，安装在机筒表面进行冷却的方法，其结构如图 8 所示。这种结构的特点是冷却水管也制成剖分式，拆卸方便，冷冲击也较小。由于设计中加热与冷却管可以一起铸入铸铝加热器中，因此制造简单。为防止水管堵塞，可在进水管加装滤网。图 2-8 机筒冷却装置2.3.6 模板装置模板装置1.模板设计原则为：熔融料的流道呈十分光滑的流线型，不得有突变，更不能有死角和滞留区；保证模板有足够的压缩比，使料能在模板内形成必要的压力；在强足够的条件下，结构紧凑，易于加工制造和装拆维修。同时结构尽量对称，以使传热均匀；材料选用合理。2.对模板材料的要求：耐蚀和耐磨损；在模板的内压作用下有足够的强度和刚度；在高温下不变形，模板各组成零件视所处位置和工作要求可选不同的材料。3.对模板的加工装配要求：模板的装配要求高，各零件的加工视作用不同而异。所以，选用材料为：38CrMoAl 氮化处理。无锡太湖学院学士学位论文 162.4 双螺杆挤压机挤压部件设计计算双螺杆挤压机挤压部件设计计算2.4.1 主传动系统的主传动系统的确定确定传动系统是挤压机的主要组成部分之一，它的作用是驱动螺杆，并使螺杆能在选定的工艺条件下(如温度、压力和转速下)获得所必须的扭矩且能均匀地旋转，以完成对物料的塑化和输送。2.4.1.1 传动系统设计传动系统设计图 2-9 传动系统简图初步确定挤压机传动路线如图 2-6 所示。2.4.1.2电动机的选用电动机的选用电动机的选择主要有电动机的类型、结构型式、容量、额定电压与额定转速。电动机选择的基本原则是：（1）根据生产机械调速的要求选择电动机的种类。（2）工作过程中电动机容量要得到充分利用。（3）根据工作环境选择电动机的结构型式。应该强调，在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简单，价格便宜，使用维护方便的三相交流异步电动机。正确选择电动机容量是电动机选择中的关键问题。电动机容量计算有两种方法，一种是分析计算法，另一种是统计类比法。分析计算法是按照机械功率估计电动机的工作情况，预选一台电动机，然后按照电动机实际负载情况做出负载图，根据负载图校验温升情况，确定预选电动机是否合适，不合适时再重新选择，直到电动机合适为止。螺杆转速的调节是生产虾仁的一个关键性操作参数，因此在本设计中，我们将采用无级调速电机与有级减速机的组合。采用无级调速电机，主要是因为其工作特性曲线与挤压机的工作特性曲线很接近，如图 10 所示。采用它来作原动机，能够保证有较高的功率因素与效率(cos0.60.96，5060%)，且启动性能好，运行稳定，可得到较合理的使用。为使螺杆获得足够的转矩，电机调速不应太低，控制在 1000r/min 左右。采用有级减速机，承担大部分的传动比，可满足这一要求。为减小整机外形尺寸，使结构紧凑，电机置于下方，通过带轮传动带动减速机。带轮不仅可以分担一定的传动比，而且还可使整个系统传动稳定，并起到过载保护的作用。同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 17图 2-10 调速电机的工作特性曲线2.4.2 螺杆的强度计算螺杆的强度计算2.4.2.1 材料选取材料选取螺杆材料选用 38CrMoAlA，氮化处理，其综合性能较好，使用广泛。主要性能参数详见表 2-3。9 9表 2-3 我国螺杆和机筒的常用材料材料类别性能45#40Cr 钢镀铬38CrMoAlA屈服极限(Mpa)360800850最高使用温度()500500热处理硬度(HRC)基体45，镀铬层5565耐 HCL 腐蚀性不好较好中等热处理工艺简单较复杂复杂线膨胀系数（10-6/）12.1基体 13.8，铬层8.29.214.8相对价格11.52.52.4.2.22.4.2.2 连接方式连接方式螺杆的连接方式按照螺杆与减速箱中的传动轴固定方式不同，一般可分为紧固和浮动式。本设计中将采用浮动式，即螺杆与传动轴为两个不同的零件，并以较松的配合连接，在挤压时可在机筒内浮动，整个螺杆在实际计算中可近似地视为一悬臂梁。另一方面也是为了在有限的径向距离内增加齿轮的模数以提高其强度。(11Pg83-84)2.4.2.3 受力分析受力分析图 2-13 螺杆受力示意图螺杆的受力状态如图 13 所示。在螺杆的全长上主要受到物料的压力 p、克服物料的无锡太湖学院学士学位论文 18阻力所需的扭矩 Mt和自重 G 的作用。由图可知，沿螺杆径向所受的压力 p 大小相等，方向相反，因而可互相抵消，计算时只考虑 p 对螺杆轴向的影响（即轴向力 pz）。通过以上分析，对螺杆的强度计算，可归结为压、扭、弯联合作用下的复合计算，由于一般情况下螺杆根径处的承载能力最差，因此可进一步地归结为在上述复合应力作用下螺杆根径断面强度计算。 12122.4.2.4 校核计算校核计算以下参考1212Pg114115 对螺杆进行强度校核计算。(1)由轴向力 pz 产生的压缩应力 cDDbspDDpbsc22max22max2 . 1442 . 1取螺杆轴向最大压力 Pmax20Mpa，螺杆外径 Ds65mm，内径 Db41mm 代入上式，得 c1.220(65/41)260.321Mpa(2)由扭矩 Mt产生的剪应力 DnNDnNWMbbst3maxmax43maxmax1096. 4169736取挤压机主电机最大传动功率 Nmax=18.5kW，则 4.9610418.50.85(1000.0413)113.167MPa（3）由螺杆自重 G 产生的弯应力 b DDDLDWMbbbbbbsLG10)(63223223将 L0.789m，7.85103kg/m3代入上式，得b0.7892(0.0650.041)27.85103(1060.0413)0.797MPa(4) 螺杆的复合应力 r 根据材料力学可知，对于塑性材料合成应力应用第三强度理论计算，即 Par224式中 cb60.3210.79761.118MPa螺杆材料许用应力：yny，由表 2-2，取 y850MPa，ny3，则8503283.333MPa所以复合应力 r(61.11824113.1672)1/2234.440MPa283.333MPa螺杆强度足够2.4.3 机筒结构的设计机筒结构的设计2.4.3.1 机筒材料选择机筒材料选择为节约贵重金属，在满足性能要求的前提下，机筒材料选用 40Cr，内表面镀铬，同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 19以提高其抗磨性和耐腐蚀性。13图 2-14 整体式机筒2.4.3.2 机筒的结构类型和连接方式机筒的结构类型和连接方式机筒的结构类型主要有整体式、分段式和双金属机筒。整体式机筒，热传递效果好，用机械加工方法保证机筒内孔的精度要求，简化了装配工序。分段式机筒，联接法兰影响热传递均匀性，增加热量消耗，装配精度要求高。大部分双螺杆挤出机采用整体式机筒。科研试验用小型挤出机采用分段式机筒，便于改变机筒长度和局部结构，以适应不同长径比螺杆和特殊功能螺杆研究和试验的需要。排气式和机筒上装设特殊混和及捏合装置的挤出机必须使用分段式构造的机筒，结构合理，便干制造和装配。特大型挤出机，机筒很长，为保证内孔精度和光洁度，而使用相应长度的深孔加工机床是不经济的。因而采用能够分段制造的分段式机筒。普通机筒的几何形体较简单，但机筒内孔机械加工精度和光洁度要求很高，设计机筒结构时，必须结合机械加工特点予以全面考虑。所以本设计中我的机筒结构采用整体式。机筒强度校核略。2.4.4 模头结构设计模头结构设计(1)按结构形式分类，如直通式模头和直角式模头；(2)按流道形式和定型方法分类，如流线型模头和急变型模头；(3)按塑件截面的形状分类，如中空式异型材模头和开放式异型材模头等。模头的形状与挤出物截面的形状不一致，或者只是在几何上相似。物料挤出机进入模头时几何形状一般为圆形，然后从圆形向某一设计出的相似几何截面过渡，形成三个功能几何区，即供料部分（入口部分）、过渡部分（物料分配引料部分）和平行口模成型面（型坯成型段。1414 无锡太湖学院学士学位论文 20流道纵向截面的几何特点 1313 1-型芯 2-模唇板 3-预成型板 4-压缩板与芯体之间的缝隙 5-支架板 6-联接头 7-尾锥H-型腔与芯体之间的缝隙 L-流道的定型段长度-收缩角 -扩散角 B-由压缩比所决定的边值流道横截面的几何特点同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 21(1)物料的离模膨胀和挤出量分布差异；(2)牵引时拉伸比的各向异性；(3)冷却时的物料收缩。2.4.4.1 模头结构对生产的影响分析模头结构对生产的影响分析实验研究已经表明，模头结构参数 K 是影响挤压机生产过程的一个关键结构参数，因为挤压模孔是最终形成挤压压力的阻力。对于虾仁而言，挤压机最终产生的模头处的压力对于鱼肉的成型有较大影响。K 值主要与挤压模孔的直径 D 和长度 L 有关。D 过小或L 过长，将导致模头处压力 P 过高，使熔体段过长，而 D 过大或 L 过短，相同产量下压力P 较小，通过提高产量，可提高 P，但会影响挤压机主机功率消耗和螺杆工作情况。2.4.4.2 模头结构模头结构基本结构：无锡太湖学院学士学位论文 221-入口部分 2-过渡部分（支架板） 3-平行口模成型面 4-加热板 5-加热圈模头设计的基本原则:(1)由重心原理决定，型材轴线应位于螺杆的轴线上；(2)流道应是渐变的，不应急剧扩大与缩小，不得有任何“死点”和台阶，并遵守物料流动行为；(3)应有足够的压缩比，从而使制品密实和清除因分流梭造成的结合缝；(4)保证物料从模头等速挤出；(5)应尽量实现标准化、、系列化和通用化；(6)在强度允许的条件下，模头尺寸应尽量减小；(7)结构应尽量简单，拼块尽量少，应易拆、卸，以便清理和修整；(8)拼镶块应有足够的机械强度；(9)应尽可能使形状复杂的内形加工；(1O)选材适宜；(11)熔体从进入模头直到从模唇挤出时，必须尽可能恒定地加速，直至在模头成型区（亦即在出口前不远处）之前达到所要求的熔体出口速度，除了由芯体和镶块的支撑引起的减速之外，应尽可能避免减速，即要增大横截面。1、模头必须适应所加工的材料； 2、模头必须严格按照挤出量和管材的断面尺寸进行设计。一、聚烯烃模头的发展过程对聚烯烃的挤出，从支架式模头发展到后来常用的螺旋式模头和筛篮式模头。其目的都是尽可能消除由模头支架所引起的合模线，使进入模头的物料很好的混合，熔体更加均化。同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 231、支架式模头：模头的分流体部分为支架式，生产小口径管材的模头为十字支架式，生产大口径管材的模头多为六条筋或八条筋。这种模头的最大缺点就是如果前边的压缩段的压力太小的话，合流线有时消除的就不太好。从而必须有足够高的压力使这些分离的料流再融合。这要求具有相对高强度的结构，因此模头的整体重量很高。这种模头一般多用于 PVC 管材的挤出。 2、带破料板的支架式模头：最简单的方法是将一破料板放在支架之后，由支架所引起的几道料流被分成众多更小的料流。因此，机械应力从支架部分向前推移，而合模线大体上被大量小的料流消除。这种 PE 模头多用于低密度聚乙烯、小口径管材生产中。以前我公司在西厂生产的低密度 PE 排水灌溉用管材所用模头就为此种模头。现在这类模头已经趋于淘汰，在一些私营小厂还在用。 3、螺旋芯棒式模头和筛篮式模头：带破料板的支架式模头在现有的中高密度聚乙烯管材生产中已很少使用。而多用螺旋芯棒式模头和筛篮式模头。这两种机头已较好地解决了消除合模线的问题。螺旋芯棒式模头的核心是螺旋芯棒，筛篮式模头模头的核心部分是带有大量孔眼的管状体，即网叠根据模板设计原则，熔融物料挤出时，流道变化应呈十分光滑的流线形，不得有突变区，更不得有死角和滞流区。物料的粘度越大，流道变化的角度应愈光锐，同时保证有足够的压缩比，使物料在模板内形成必要的压力。在生产中，当均化段的温度控制适当时，模头对产品的成型影响不大，所以将模头出口设计为单圆柱孔。16 无锡太湖学院学士学位论文 243 3 双螺杆挤压机的操作双螺杆挤压机的操作3.1 双螺杆挤压机的安装双螺杆挤压机的安装挤压机的安装基础螺秆挤压机螺秆工作转速不高，运转比较平稳，属于无特殊要求的一般机器，因此对安装基础没有特别要求，螺秆挤压机常是机座直接安放在水泥地基上。调整挤压机水平以机座的上部加或安装平面为基准面调整机器水平，挤压机的水平可使用楔形垫铁来调整。机筒的安装机筒与机座的安装，用螺栓来联接。螺秆的装拆成型挤压机螺杆长度比较小，本设计中螺杆直径也比较小，螺杆的装拆比较容易。而且螺杆与机筒均采用整体式，安装比较简单。模头的安装安装模头时，模头用手锤或铜棒敲进机头，不留间隙，保证模头与螺杆之间有一定的间隙，不顶住螺杆。173.2 挤压加工系统的操作与维护挤压加工系统的操作与维护3.2.1 挤压机的开车挤压机的开车检查驱动电动机，减速器油位计油面高低及润滑系统：检查机筒内壁和加料口内壁及螺杆外表面，清除污垢及异物，擦拭干净；按工艺要求设定机筒加热温度，待机器达到工艺温度后，在保温一段时间；3.2.2 开车操作注意事项开车操作注意事项1、开车前的准备 (1) 检查电气配线是否准确及有无松动现象、整个机组地脚螺栓是否旋紧。 (2) 检查水箱软水量，启动水泵，检查旋转方向是否正确。 (3) 启动喂料机，检查喂料螺杆的旋转方向（面对主机出料机头，喂料螺杆为顺时针方向旋转）。 (4) 对有真空排气要求的作业，启动真空泵，检查旋转方向是否正确。关闭真空管路及冷凝罐各阀门，检查排气室密封圈是否良好。 (5) 清理储料仓及料斗。确认无杂质异物后，将物料加满储料仓。 (6) 启动切粒机，检查刀具旋转方向是否正确。2、开机操作 (1) 必须按工艺要求对各加热区温控仪表进行参数设定。各段加热温度达到设定值后，继续保温 30min，同时进一步确认各段温控仪表和电磁阀(或冷却风机)工作是否正常。 (2) 必须先启动油泵再启动电机。 (3) 在不加料的情况下空转转速不高于 20r/min，时间不大于 1min。 (4) 以尽量低的转速开始喂料，并使喂料机与主机转速相匹配。 (5) 待主机和主喂料系统运转正常，方可按工艺要求启动辅助喂料装置。同向旋转型双螺杆挤压机及挤压部件设计 25(6) 对于排气操作一般应在主机进入稳定运转状态后，再启动真空泵。 (7) 在料条出来之前不得站在口模正前方。 (8) 经常检查机头挤出料条是否稳定均匀，有无断条、口模孔眼阻塞、塑化不良或过热变色等现象，机头料压指示是否正常稳定。 (9) 每次操作均应有操作记录。 3、停机 (1)正常停车顺序：停止喂料机；关闭真空管路阀门，打开真空室上盖；逐渐降低主螺杆转速；关停切粒机等辅助设备；关电机、油泵、各外接进水管阀。 (2) 紧急停车遇有紧急情况需要停主机时，可迅速按下电器控制柜红色紧急停车按钮，并将主机及各喂料调速旋钮旋回零位，然后将总电源开关切断。消除故障后，才能再次校正常开车顺序重新开车。异常噪声：异常发生部位可能发生在减速器；异常振动：减速器、分配箱部位发生振动时，可能是由于轴承和齿轮的磨耗和损坏引起的。183.2.3 挤压机维护保养挤压机维护保养挤压机采用定期保养的方式进行维护保养，对挤压机构，分配箱解体检查、测量、鉴定主要零部件的磨损情况，更换已达到规定磨损限度的零件，修理损坏的零件。(19Pg56)螺杆的保养从机筒中拆除的螺杆应吊挂放置，避免自重弯曲，且清理残留其上的物料时，避免损坏螺杆表面的氮化层；机筒的保养螺杆拆出后,趁机筒有余温，物料等残留物软时，擦净机筒，且判断其磨损情况；挤压机其它部分的保养减速器和分配箱的保养与

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