同向旋转型双螺杆挤压机及传动系统设计【6张CAD图纸和说明书】

摘 要
本文分析了单螺杆挤压机与双螺杆挤压机的特点以及鱼肉仿真食品生产工艺的需要，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：齿轮；分配箱；双螺杆挤压机

Abstract

This 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: gears;assignment tank;Twin-screw Extruder

目  录
摘 要 III
Abstract IV
目  录 V
1 绪论 1
1.1 本课题的研究内容和意义 1
1.2 国内外的发展概况 3
1.3 本课题应达到的要求 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 8
2.3 双螺杆挤压机零部件结构设计 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 13
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 14
2.4 双螺杆挤压机零部件设计计算 15
2.4.1 主传动系统的设计计算 15
2.4.2 主要传动零部件设计计算和校核 16
2.4.3 螺杆推力的传递 21
2.4.4 螺杆的强度计算 23
2.4.5 机筒结构的设计 25
2.4.6 模头结构设计 25
2.4.7 润滑油的选用 26
3 双螺杆挤压机的操作 27
3.1 双螺杆挤压机的安装 27
3.2 挤压加工系统的操作与维护 27
3.2.1 挤压机的开车 27
3.2.2 开车操作注意事项 27
3.2.3 挤压机维护保养 27
4 结论与展望 29
4.1 结论 29
4.2 不足之处及未来展望 29
致  谢 31
参考文献 33

1 绪论
1.1 本课题的研究内容和意义
二十一世纪是海洋的世纪，海洋占地球总面积的百分之70以上，蕴藏着极为丰富的天然资源， 它是全球生命支持系统的重要组成部分，是保证人类可持续发展的重要财富。当今世界越来越多的国家己将开发海洋作为获取资源、扩大生存空间、推动经济发展的重点战略。我国是一个海洋大国，领海辽阔，海洋资源十分丰富，开发前景诱人。海洋经济将成为我国二十一世纪新的重要产业。
我国又是个淡水渔业大国，有着广袤的内陆水域，水产品资源非常丰富。改革开放后，我国淡水渔业的发展也非常迅速。1979年全国水产品总产量只有470万吨，1989年增至1150万吨，到1993年为1500万吨，1997年己达到3206万吨。
在海洋资源与淡水资源中，又数鱼类产量最大。仅淡水鱼产量而言，1990年产量己达到523万吨，1995年为1078万吨,1997年已为1425万吨。
鱼类食品被公认为一种优质的保健食品，它富含蛋白质，并且其蛋白质容易被人体消化吸收，利用率高，鱼类脂肪含量少并且多由不饱和酸组成，其营养价值要髙于其它动植物脂肪，鱼肉中钙、锌、磷等一些无机盐含量比畜禽肉类还要高，经常食用鱼肉，可改善调节人们膳食结构的合理性，促进儿童少年骨骼生长，加快青年身体发育，预防中老年因缺钙而引起的骨质疏松症。鱼体内还蕴含着丰富的亚油酸、亚麻酸与一定量的二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸，它们是构成人脑非常重要的营养素，对人的智力水平起决定作用，在国际上被誉为“能使人聪明的食品”，日本有“食鱼能使头脑变得聪明”的古语，它还具有降低血脂、抗血栓和健脑益智等功效。因而对我们人类来说，鱼肉不仅提供维持身体机能不可缺少的营养物质，而且起到强身健体、延寿增智的效用，因而，鱼肉成为人们日常生活膳食结构中及其重要的一个环节[1]。
鱼类中不缺乏有一些价值较高的经济鱼类，还有数量相当可观的低值鱼类，伴随着海洋渔业的生产发展，经济鱼类产量逐年减少，小杂鱼、低值鱼产量逐年增多。淡水养殖鱼类中鲢鱼等一些低值鱼产量很大，比如浙江千岛湖等水库、河流中以鲢鱼产量为最大。这些低值鱼因为食用不便、口感不佳等原因，没有得到充分的利用，产区有大量的低值鱼要么被低价抛售，要么被无人问津而腐烂掉，这就使得优质鱼肉蛋白及其它营养素的浪费，导致渔民收入的降低，还造成了对环境的污染。怎样加工低值小杂鱼，如何充分开发利用其丰富的蛋白质资源，已引起世界各国的重视。 在开发利用这些低值鱼方面，将它们加工成为鱼糜制品是目前最有效的利用方法之一。
目前鱼糜生产工艺己相当成熟，我省就有好几家较大的鱼糜生产企业，如中外合资舟山兴业有限公司、中日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，但仅仅作为鱼丸等初级鱼糜制品的原料，造成幵工不足、设备大量闲置。大力开发鱼肉仿真食品，是积极消化并增加鱼糜产量的最佳途径。
日式鱼糜制品的主要品种是模拟蟹腿等仿真食品，通过以下四种加工方法获得，即压模型、 纤维型、复合压模型以及乳化型。压模型是通过单挤压或者共挤压将鱼糜糊压制成需要的形状，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长方形的喷嘴挤压成薄片，然后将薄片加热使其凝固，再切成所需宽度的条状物，将条状物经过成形机拧成绳状物。复合压模型是将鱼糜糊与肉条混合后挤压成所需形状，制成咀嚼感很好、组织结构均匀、弹性较高的制品。乳化型是在加入油脂乳化后的鱼糜糊灌入包衣中再加热使其凝固。
仿真食品的质量可分解成三部分质量，它们是：口感、外形和口味，而影响他们的加工工艺也可以分解为成形部分工艺、调味部分工艺和配合部分工艺。
调味部分工艺
该部分工艺是保证被仿真对象与制品的口味相似。例如，模拟虾仁制品应该有天然虾仁的独特风味，模拟蟹肉制品应该要有蟹肉的风味，而鱼肉风味则存在着一些不足，并且作为经过多次漂洗的鱼糜，漂洗过程中呈味液流失，导致鲜味不足，通常要在成形前在鱼糜中添加鲜味剂，如味 精、酱油等，高质量鱼糜制品要加特殊风味调味料，目前在日式鱼糜制品板式鱼糕、鱼肉汉 堡、烤章鱼风味鱼糕、鱼卷中添加各种风味调味料，而在模拟虾仁、模拟蟹肉等仿真食品要添加文献介绍的虾蟹风味的海鲜调味料。
配合部分工艺
该部分工艺保证制品的组织质地与被仿真对象相似。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。由于鱼肉弹性主要来自鱼肉肌原纤维的凝胶强度，釆取措施，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。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趋完善。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0.1?3份具有三维网状结构的可食性纤维，混合成形后得到一定形状和尺寸、与真虾具有相似咀嚼感的产品。
最理想的途径是将鱼肉蛋白纤维--组织化鱼肉蛋白作为可食性纤维添加到低值鱼类加工的仿真食品中，因为组织化鱼肉蛋白可以大量添加到鱼糜糊中，从而保证成型品的质量。
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主要有单纺丝粘结法（喷丝法）、压延切丝法、高压组织化法、向冷冻法、挤压膨化法、挤压喷丝凝胶法（注射挤出法〉）等本文主要研究为挤压膨化法。
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（没变性的或变性）在高压、高温以及剪切力的作用下，使蛋白质发生定向排列形成组织结构，最后由于压、温突降而产生膨化，获得组织化蛋白。挤压膨化是仿真食品生产的关键工序，挤出机或喷爆机称是生产的关键设备。
鱼肉仿真工程食品〔简称仿真食品〉，是符合国际趋势的一类鱼糜制品，具代表性的制品有模拟蟹腿、模拟虾仁等。仿真食品是以鱼糜为主要原料，添加一些营养配料，通过特殊手段和加工工艺制成特定的生物体的仿真工程制品，除了要求制品外形逼真外，更为重要的是要求被仿生物体与制品品质相接近。仿真食品因为附加值高、外形美观、营养丰富、烹食方便，易被全社会各种群体接受，特别适宜未成年和老年群体。目前我国对仿真食昴研究相对落后但有着美好前景，中国食品工业协会于一九九六年制定的《“九五”全国食品工业科技发展纲要建议》中把“应用低值鱼为原料加工鱼糜的科技成果，并进一步普及仿真工程食品的新技术，提高产品技术含量和附加值”列为食品工业水产品行业的一个重点战略。
对于仿真食品的研究开发，因为对制品外形与品质有着特殊要求，只有将加工设备与加工工艺作为有机整体来研究，再加上该方面的基础研究相对落后没有跟上，因此难度较大。但是如果研究取得成功，将会带来巨大的社会效益和经济效益。
目前，我国的水产品加工量仅占总产量的10%大部分是以鲜活水产品销售，而日本的水产品加工量占其百分之70左右。鲜活的水产品，因为尚存在保活储存、保鲜运输等重要技术难点，难以对市场提供全面长期的保证，为了防止水产品的早期腐败、提高水产品附加值，必须对加工品废弃物的综合利用以及进行水产品的加工。由于水产品生产的原料的易腐蚀性、集中性与季节性，对水产品加工提出了相当高的要求，也为水产品的加工提供了广阔的空间。